07 第二章 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第一册（人教版）江苏专版

现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第二章　匀变速直线运动的研究 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 [实验目标]　1．进一步练习打点计时器的使用、纸带数据的处理和瞬时速度的测量方法。2．描绘物体运动的v-t图像，并通过对拟合成的图线的判断探索物体速度随时间变化的规律。 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 必备知识·自主预习储备 一、实验原理与方法 1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn＝，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度。 2．用描点法作出小车的v-t图像，根据图像的形状判断小车的运动性质。 3．利用v-t图像求出小车的加速度。 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 二、实验器材 打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 三、实验步骤 1．如图所示，把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上槽码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。 3．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。 4．换上新的纸带，重复实验两次。 5．增减所挂槽码，按以上步骤再做两次实验。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 四、数据处理 1．纸带的选取 (1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…，如图所示。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (2)依次测出01、02、03、04…的距离x1、x2、x3、x4…，填入表中。 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6             各段长度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6 5～7             时间间隔   v/(m·s-1)   必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 2．速度的计算 1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝、…，将计算得出的各点的速度填表中。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 3．作v-t图像 (1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。 (2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计， 如图所示。 (3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间 的变化规律。 (4)根据所画v-t图像求出小车运动的加速度a＝。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 五、误差分析 1．长木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。 2．根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差。 3．作v-t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 六、注意事项 1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。 2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。 3．打点完毕，立即断开电源。 4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 5．要防止槽码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住。 6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.1 s。 7．在坐标纸上画v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在较大的坐标平面内。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 关键能力·情境探究达成 类型一　实验原理与操作 【典例1】　某次实验使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中有如下基本步骤： 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 A．固定电火花计时器 B．安装纸带 C．松开纸带让物体带着纸带运动 D．接通220 V交流电源 E．取下纸带 F．断开开关 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (1)这些步骤正确的排列顺序为_______________； (2)根据打点计时器所打的纸带，我们可以不利用公式就能直接得到的物理量是(　　) A．瞬时速度　　　　 B．位移 C．加速度 D．平均速度 ABDCFE √ 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 [解析]　(1)实验步骤为：固定电火花计时器，安装纸带，接通220 V交流电源，松开纸带让物体带着纸带运动，断开开关，取下纸带，进行数据处理。故步骤为ABDCFE。 (2)实验中能直接得到的物理量有两点间的时间间隔和两点间的距离(即位移)。故选B。 规律方法　实验步骤可简化为：放置→固定→连接→先接后放，开始实验→重复实验→数据分析。同时要注意几步：“固定时定滑轮要伸出桌面，打点计时器固定于远离定滑轮一端；开始实验时先接通电源，后释放小车。” 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 类型二　数据处理和误差分析 【典例2】　某学习小组利用图甲装置研究小车运动的规律。 甲 乙 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (1)实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)。x1＝4.09 cm，x2＝4.91 cm，x3＝5.69 cm，x4＝6.47 cm，x5＝7.28 cm，x6＝8.14 cm。根据测量数据，分别计算了打点计时器在打B、C、D、E、F点时小车的速度，请将你计算所得的打C点时的速度填入表格。 位置 B C D E F v/(m·s-1) 0.45 _______ 0.61 0.69 0.77 0.53 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (2)根据(1)中表格数据，以打A点时为计时起点，在坐标纸中画出小车运动的v-t图像。 见解析图 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (3)根据图像得出打A点时小车的速度为__________m/s。 (4)根据图像求得小车运动的加速度a＝______m/s2(结果保留一位有效数字)。 0.37 0.8 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 [解析]　(1)每相邻计数点之间有4个点未画出，故相邻计数点之间的时间间隔T＝0.1 s，由vC＝得vC＝ m/s＝0.53 m/s。 (2)描点作图如图所示。 (3)由图可得vA＝0.37 m/s。 (4)由v-t图线斜率可得a＝0.8 m/s2。 规律方法　数据处理的规范要求 (1)处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T。 (2)明确坐标轴的意义并选取合适标度，既要把数据标注在坐标系中，又要匀称直观，合理分布，大小适中。 (3)如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 类型三　创新设计实验 【典例3】　做直线运动的小车，牵引一条通过打点计时器的纸带，交流电源的频率是50 Hz，由纸带上打出的某一个点开始，每5个点剪下一段纸带。如图所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，两边与y轴平行，将纸带贴在坐标系中。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (1)仔细研究图，找出小车在相邻相等时间内的位移之间存在的关系； (2)设Δt＝0.1 s，请画出该小车的v-t图像； (3)根据图像求其加速度。 [解析]　(1)由题图中所标纸带每段位移的大小，可知在相邻相等时间内的位移差相等，可近似认为Δy＝8 mm，即位移差为8 mm。 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (2)以图中的x轴作为时间轴，纸带的宽度表示相等的时间间隔T＝0.1 s，每段纸带最上端中点对应v轴上的速度恰好表示每段时间的中间时刻的瞬时速度，即vn＝＝。因此可以用纸带的长度表示每小段时间中间时刻的瞬时速度，将纸 带上端中间各点连接起来，可得v-t图像， 如图所示。 (3)利用v-t图像求斜率，可知小车加速度a＝＝×10-2 m/s2＝0.8 m/s2。 [答案]　见解析 学习效果·随堂评估自测 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： (1)实验室提供了以下器材：电火花计时器、一端附有滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、交流电源、停表、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是____________________。 弹簧测力计、停表 第一单元　伟大的复兴·中国革命传统作品研习 (2)按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上__________________。 A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 B．把打点计时器固定在铝板没有滑轮的一端，并连好电路 C．换上新的纸带，再重做两次实验 D．把长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面 DBFAEGC 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动 F．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的槽码 G．断开电源，取出纸带 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 [解析]　(1)本实验需要测量的物理量是位移和时间，用打点计时器打出的纸带上的点就可以算出时间，用刻度尺可以测出两点间的距离，因此，不需要弹簧测力计和停表。 (2)根据实验的步骤，正确的顺序应为DBFAEGC。 2．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，选出了如图所示的一条纸带(每两点间还有4个点没有画出来)，纸带上方的数字为相邻两个计数点间的距离。打点计时器的电源频率为50 Hz。 (1)实验中打点计时器所接的电源是______(选填“A”或“B”)； A．交流电　　　　 B．直流电 (2)实验时下面步骤的先后顺序是________； A．释放纸带 B．打开打点计时器 A BA 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (3)电火花计时器的工作电压为________V； (4)根据纸带上的数据，计算打下C、E点时小车的瞬时速度并填在表中；(计算结果均保留两位有效数字) 位置 A B C D E 时间/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v/(m·s-1) 0.61 0.81 ____ 1.2 ____ 220 1.0 1.4 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (5)在图中作出小车的v-t图像；   (6)根据v-t图像求出匀变速直线运动的加速度为__________m/s2(结果保留两位有效数字)。 见解析图 2.0 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 [解析]　(1)实验中打点计时器所接的电源是交流电。故选A。 (2)为充分利用纸带，应先打开打点计时器，再释放纸带，故顺序为BA。 (3)电火花计时器的工作电压为220 V。 (4)相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s， 打下C点时小车的瞬时速度 vC＝＝×10-2 m/s≈1.0 m/s， 打下E点时小车的瞬时速度 vE＝＝×10-2 m/s≈1.4 m/s。 (5)如图所示。   (6)v-t图像斜率代表加速度，加速度a＝≈2.0 m/s2。 3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图1所示。 (1)(多选)需要的实验操作有________； A．调节滑轮使细线与轨道平行 B．倾斜轨道以平衡阻力 C．小车靠近打点计时器静止释放 D．先接通电源再释放小车 ACD 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为________cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打计数点2时小车的速度大小为__________m/s(结果保留三位有效数字)。 2.75 1.48 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 [解析]　(1)实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项A正确；该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道平衡阻力，选项B错误；为了充分利用纸带，则小车应靠近打点计时器静止释放，选项C正确；先接通电源再释放小车，选项D正确。故选ACD。 (2)计数点1的读数为2.75 cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打点周期T＝0.02 s，则打计数点2时小车的速度大小为 v2＝＝ m/s≈1.48 m/s。 4．用图1所示的实验装置探究小车速度随时间变化的规律。 图1 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 主要实验步骤如下： a．安装好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次。 b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F、…所示。 图2 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E、…点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5、 … 。 d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建 立直角坐标系，在坐标纸上描点， 如图3所示。 图3 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 结合上述实验步骤，请你完成下列任务： (1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有________和________(填选项前的字母)。 A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．停表 E．天平(含砝码) A C 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v-t图像。 如图所示 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (3)观察v-t图像，可以判断小车做加速直线运动，其依据是___________________________。v-t图像斜率的物理意义是________________。 (4)用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是______________(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差______(选填“有关”或“无关”)。 小车的速度随时间均匀变化 小车的加速度 越小越好 有关 必备知识 关键能力 学习效果 1．实验：探究小车速度随时间变化的规律 [解析]　(1)打点计时器需用交流电源；为了计算速度需要利用刻度尺测量长度，故需要的仪器选AC。 (2)由题意知C点的横坐标为3T，纵坐标为v3。利用所给点迹描点连线，画出图像如图所示。 (3)结合图像可以看出小车速度随时间增大，所以小车做加速运动，图像的斜率代表了小车运动时的加速度。 (4)Δt 越小，则 越接近计数点的瞬时速度，所以Δt越小越好，计算速度需要用到Δx 的测量值，所以Δx大小与速度测量的误差有关。 谢 谢！ $