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

该高中物理课件聚焦“探究小车速度随时间变化的规律”实验，以“上海磁浮列车速度与加速度关系”情境导入，通过实验设计、操作、数据处理（表格记录、v-t图像绘制）到结论分析，构建完整探究链条，为匀变速直线运动学习提供支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过规范实验步骤（如打点计时器使用、纸带选取）、数据处理方法（每5点取计数点、v=(x₁+x₂)/(2T)计算）及v-t图像分析，培养学生物理观念和基于证据的科学态度。实例丰富（例题、训练题结合），助力学生提升实验与推理能力，教师教学更具操作性。

1.实验：探究小车速度随时间变化的规律 第二章 匀变速直线运动的研究 怎样探究物体速度的变化规律？ 世界上第一条商业运行的磁悬浮列车——“上海磁浮”，已于 2003 年 10 月 1 日正式运营。据报道，上海磁浮线路总长 33 km，一次试车时全程行驶了约 7 min 30 s，其中以 430 km/h 的最高速度行驶约 30 s。磁悬浮列车的行驶速度比汽车快得多，是不是它的加速度也会很大？ 学过这一章后请你根据报纸上的数据，再按照实际情况给出一些简化的假设，自己尝试着估算它的加速度。 寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。那么如果我们要研究小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的，我们应该怎样做呢？ 物理观念：初步形成对 “速度随时间变化规律” 的直观认识，为后续学习匀变速直线运动打下基础。 科学思维：通过分析速度 - 时间图像，体会用图像描述物理规律的方法，提升科学推理能力。 科学探究：熟练使用打点计时器，会处理纸带并会求各点的瞬时速度。会设计表格并用表格处理数据。 科学态度与责任：认识到实验是物理学研究的基础，培养尊重事实、基于证据得出结论的科学态度。 教学重难点 教学重点： 1.进行实验，正确操作，记录数据，正确进行实验操作。 2.分析数据，作出v-t图像，直观反应规律。 教学重点：1.分析数据，作出v-t图像。 体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养， 让我们一起 吧！ 进 走 课 堂 一、实验思路 要研究小车在重物牵引下速度随时间的变化规律，你认为如何设计此实验？需要测量那些物理量？选用什么器材，请写出你的方案，并与同学交流。 要研究小车速度随时间变化的规律，就要想办法测量小车在不同时刻的瞬时速度，而打点计时器具有此功能。如果用打点计时器测量速度，就可以如图所示，把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 二、实验目的 (1)巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。 (2)通过实验探究，体验如何从实验中获取数据，学会利用图象处理实验数据的科学方法。 （3）分析小车在钩码牵引下速度随时间变化的规律。 11 三、实验原理 在时间间隔很短的情况下，某点的瞬时速度可用一段时间内的平均速度表示，计算出某些时刻的瞬时速度，作出小车运动的速度-时间图像，判断小车速度是否均匀变化。 四、实验仪器 Te xt 电磁打点计时器(或电火花计时器)、复写纸、导线、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源。 五、实验步骤 （1）如图所示，把附有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使定滑轮伸出桌面，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。 （2）把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，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系列小点，关闭电源。 （4）换上新的纸带，重复实验两次。 （5）增减所挂钩码的个数，按以上步骤再做两次实验。 六、进行实验 七、注意事项 （1）固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置；滑轮不能过高,细绳应与木板平行 （2）开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器 （3）先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源 （4）实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止小车从板上掉下来 （5）小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大 （6）打点结束后立即关闭电源 16 选范围 计数点 测量 记录 选择纸带中最清晰且点迹排成直线的一条进行处理 舍掉开头过于密集的点，从清楚的点开始，每五个点取一个计数点。相邻计数点的时间间隔是0.1S 测量距离时从选区的计时起点到各个计数点的距离。读数时应估读到毫米的下一位。 计算各点瞬时速度，填入表格中 选取并记录数据 (2)请你根据表格测量并记录相关数据 位置编号 0 1 2 3 4 5 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 距离x/m 瞬时速度v/(m·s－1) 瞬时速度的计算 (1)瞬时速度的求解方法： v1=(x1+x2)/2T ，v2=(x2+x3)/2T … 如何求出所选点的瞬时速度？ 数据分析 1.作出小车运动的v－t图象 (1)定标度、描点：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致分布在坐标平面中央。描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标。(所描的点一般用“·”标明) (2)连线：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。 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v1/ms-1 16.50 21.40 26.30 31.35 36.30 41.25 1.作出小车运动的v－t图象 （1)图线的特点？ (2)小车的运动规律？ (3)如何求加速度？ 【问题】 t/s v/(m.s-1) 舍去！ △v △t 1.作出小车运动的v－t图象 （1）图线为直线 （2）从图线上可以可以求出每一时刻的速度 （3）从图线上求出加速度，斜率k=△v/△t=a; a不变的直线运动叫做匀加速直线运动 【分析】 2.利用计算机软件做v-t 图像 例1.（多选）在实验“探究小车速度随时间变化的规律”中，我们采用 的正确方法是( ) A.舍掉开头过于紧密的点，找一个适当的点当作计时起点 B.为了实验精确，选取纸带上第一个点作计时起点 C.每相邻计数点的时间间隔只能取0.1s D.每相邻计数点的时间间隔可视打点密度而定，取0.02s ，0.04s，…n ×0.02s均可 AD 例2.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，某同学的操作有以下步骤 A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源 B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路 C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码 D．取下纸带 E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器限位孔 其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤编上序号F、G…） 将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。 (1)A中应先通电，再放纸带。(2)D中取下纸带前应先断开电源。(3)补充步骤F：换上新纸带，重复三次。 解析：正确顺序为：BECADF 实验思路 探究小车速度随时间变化的规律 实验装置 进行实验 数据分析 实验结论 注意事项 槽码牵引小车运动，通过纸带计算分析小车速度的变化情况 安装实验器材，换不同槽码打不同纸带 列表法，图像法 v-t图像为倾斜直线，小车运动的加速度不变 操作步骤注意事项 数据处理注意事项 1.（多选）关于计数点的下列说法中正确的是( ) A.用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差 B.相邻计数点间的时间间隔是相等的 C.相邻计数点间的距离是相等的 D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来的，相邻计数点间点迹的个数相等 ABD 2.在探究小车速度随时间变化规律的实验中，下列哪些器材是本实验必需的？达到实验目的还需哪些器材？ ①打点计时器 ②天平 ③低压直流电源 ④细绳 ⑤纸带 ⑥小车 ⑦钩码 ⑧秒表 ⑨一端有滑轮的长木板 解题关键： （1）了解实验原理和器材。 （2）通过实际操作加深对实验的理解。 答案：① ④ ⑤ ⑥ ⑨ 低压交流电源、刻度尺 3.为了计算加速度，合理的方法是( ) A．根据任意两计数点的速度用公式算出加速度 B．根据实验数据画出v-t图，量出其倾角，由公式 a= tanα求出加速 度 C．根据实验数据画出v-t图，由图线上相距较远的两 点所对应的速度、时间，用公式 a=Δv/Δt 计算 D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加 速度 C 解析：方法A仅用两个速度求加速度，偶然误差较大; 在物理图像中，两轴的分度大小往往不相等，B错误; 正确的方法是根据图线找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法 C; 方法D相当于仅用两个速度，误差大，运算复杂。 互动探究：用图像处理数据有什么优点？ 4．图是某同学在实验中获得的一条纸带 (1)已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间 隔为__________。 (2)A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没 有画出．从图中读出A、B 两点间距x=___________；C点对应的速度是 ___________(计算结果保留三位有效数字)。 0.02s 0.70 cm 0.100 m/s 5.如图所示，气垫导轨的滑块上安装了宽度为d的遮光板，做加速运动的滑块先后通过两个光电门，数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为t1，通过第二个光电门的时间为t2，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为Δt，下列测量结果中最接近真实值的是（ ） A．滑块运动的加速度为 B．滑块运动的加速度为 C．遮光板中点通过第一个关电门的速度为 D．遮光板前沿通过第一个光电门的速度为 B 我们每个人都应该有更多的同情和爱，比维持我们生存需要的多得多，我们应该把它分散给别人，追求是生命之光。 谢谢聆听 $