2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 学习任务单-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理学习任务单聚焦“探究小车速度随时间变化的规律”实验，前承打点计时器使用及纸带求瞬时速度的巩固，通过实验数据测量、v-t图像绘制分析运动规律，为后续匀变速直线运动公式学习搭建支架。 资料以科学探究为主线，涵盖课前实验准备、课中数据处理（表格记录、瞬时速度计算）、课后拓展练习，强化科学思维中的模型建构与数据推理，习题结合小球运动、光电门等实例，培养运动观念，提升学生实验操作与数据分析能力。

高中物理人教版必修第一册 第二章《匀变速直线运动的研究》 第1节　 实验：探究小车速度随时间变化的规律 学习任务单 课题 第1节　实验：探究小车速度随时间变化的规律 学习目标 1.巩固打点计时器的使用及利用纸带求瞬时速度。 2.学会用实验探究小车速度随时间变化的规律,并用v-t图像处理实验数据。 课前学习任务 1.如图所示,把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端,连接好电路。 2.把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下面挂上适当的槽码,把纸带穿过打点计时器,并把纸带的另一端固定在小车的后面。 3.把小车停在靠近打点计时器的位置,先接通电源,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行小点,随后,立即关闭电源。 4.增减所挂的槽码(或在小车上放置重物),更换纸带,再做两次实验。 课中学习任务 1.测量并记录数据 (1)舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点(0点),每5个点(相隔0.1 s)取一个计数点并测量各计数点到0点的距离X1,X2,X3,…填入表中,再算出相邻计数点之间的距离x1,x2,x3,… 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 … t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 X/m x/m v1/(m·s-1) v2/(m·s-1) v3/(m·s-1) … (2)利用vn＝计算各计数点1,2,3,4,5的瞬时速度,填入表格中标有“v1”的一行。 (3)同理,计算增减槽码后两次实验时小车的速度,分别填入表格中标有“v2”和“v3”的两行。 2.作出v-t图像分析运动规律 练习巩固 1．一小球在桌面上由静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号。如图甲所示，1位置恰为小球刚开始运动瞬间的位置，从此时开始计时，摄影机连续两次曝光的时间间隔均为0.5 s，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝________ m/s(结果均保留两位有效数字)。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度—时间图像(保留描点痕迹)。 2.光电计时器是一种常用的计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有滑块从a、b间通过时,光电计时器就可以显示出滑块的挡光时间。现有某滑块在斜面上滑行,先后通过光电门1和光电门2,计时器显示的挡光时间分别是t1＝5×10-2 s、t2＝3×10-2 s,滑块从光电门1到光电门2所经历的时间t＝0.15 s,用分度值为1 mm的刻度尺测量滑块的长度d,示数如图乙所示。 (1)读出滑块的长度d为　　　　 cm。  (2)滑块通过光电门1、2的速度v1、v2分别为　　　　 m/s、　　　　 m/s。  (3)滑块的加速度大小为　　　　 m/s2。(计算结果均保留两位小数)  参考答案 1.答案　0.12　0.24　见解析图 解析　由题图甲可知小球从1位置到6位置的坐标分别为0、1.5 cm、6.0 cm、13.5 cm、24.0 cm、37.5 cm，则相邻的两位置之间的距离s12＝1.5 cm，s23＝4.5 cm，s34＝7.5 cm，s45＝10.5 cm，s56＝13.5 cm，相邻的两段距离之差Δs1＝s23－s12＝3.0 cm，Δs2＝7.5 cm－4.5 cm＝3.0 cm，Δs3＝s45－s34＝3.0 cm，Δs4＝s56－s45＝3.0 cm。说明小球在桌面上做匀变速直线运动，则在相等时间内小球速度的变化相等，所以v3－v2＝v2－v1＝v5－v4。 解得v3＝0.12 m/s v5＝0.24 m/s。 根据各点的瞬时速度，作出v－t图像如图所示 2.解析:(1)由题图乙可知d＝8.40 cm-4.00 cm＝4.40 cm。 (2)滑块通过光电门1、2的速度分别为v1＝＝0.88 m/s,v2＝≈1.47 m/s。 (3)滑块的加速度a＝＝ m/s2≈3.93 m/s2。 答案:(1)4.40　(2)0.88　1.47　(3)3.93 课后学习任务 1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,用打点周期为0.02 s的打点计时器打出的记录小车运动的纸带如图所示,在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点,相邻两计数点之间还有四个点未画出,纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺,零刻度线跟“0”计数点对齐。由图可以读出三个计数点1、3、5到0点的距离d1、d3、d5。 (1)d1＝1.20 cm,d3＝　　　 cm,d5＝　　　 cm;  (2)计算小车通过计数点“2”的瞬时速度大小v2＝　　　　 m/s;(结果保留两位有效数字)  (3)小车的加速度大小a＝　　　　 m/s2。(结果保留两位有效数字)  2.为了研究气垫导轨上滑块的速度特点，在滑块上安装了宽度为5 mm的遮光条，如图所示。 (1)滑块在牵引力作用下由静止开始运动，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1的时间为Δt1＝0.050 s，通过光电门2的时间为Δt2＝0.025 s，遮光条从挡住光电门1到挡住光电门2之间的时间为Δt3＝1.0 s。 (2)改变光电门2的位置，让滑块从同一位置由静止释放，分别记录了遮光条通过光电门2的时间Δt2′＝0.020 s，遮光条挡住从光电门1到挡住光电门2之间的时间Δt3′＝1.5 s。 (3)重复第(2)步，记录了遮光条通过光电门2的时间Δt2″＝0.010 s，遮光条从挡住光电门1到挡住光电门2之间的时间Δt3″＝4.0 s。 (4)滑块通过光电门1的速度为________ m/s，滑块三次通过光电门2的速度分别为________ m/s、________m/s、________m/s。 (5)三次实验中，滑块的加速度分别为________ m/s2、________m/s2、________m/s2，说明滑块的速度随时间________。(结果均保留两位有效数字) 3..在研究匀加速直线运动的实验中，如图所示为某次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻的计数点间还有四个点未画出。 （1）打点时小车与纸带________（填左或右）端连接。 （2）相邻的计数点间的时间间隔为________s。 （3）实验时，使小车靠近打点计时器，先________再________．(填“接通电源”或“放开小车”) （4）根据纸带上所给出的数据计算各点的瞬时速度，得VB =________m/s， a=________m/s2 。 参考答案 1.解析:(1)由毫米刻度尺的刻度可知d3＝5.40 cm,d5＝12.00 cm。 (2)小车通过计数点“2”的瞬时速度可用计数点“1”“3”间的平均速度表示,则v2＝＝0.21 m/s。 (3)小车通过计数点“4”的瞬时速度v4＝＝0.33 m/s,则小车加速度大小a＝＝＝0.60 m/s2。 答案:(1)5.40　12.00　(2)0.21　(3)0.60 2.答案　(4)0.10　0.20　0.25　0.50 (5)0.10　0.10　0.10　均匀变化 解析　(4)滑块通过光电门1的速度： v1＝＝ m/s＝0.10 m/s 滑块通过光电门2的速度： v2＝＝ m/s＝0.20 m/s v2′＝＝ m/s＝0.25 m/s v2″＝＝ m/s＝0.50 m/s (5)滑块的加速度 a1＝＝ m/s2＝0.10 m/s2 a2＝＝ m/s2＝0.10 m/s2 a3＝＝ m/s2＝0.10 m/s2 三次实验中，滑块的加速度相同，说明滑块做匀变速直线运动，即滑块的速度随时间均匀变化。 3.（1）左 （2）0.1 （3）接通电源；放开小车 （4）0.8；2 学科网（北京）股份有限公司 $