第2章 01 实验：探究小车速度随时间变化的规律（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第一册（人教版 江苏北京专用）

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，涵盖实验思路、步骤、数据记录与分析等内容。通过打点计时器等器材操作导入，衔接瞬时速度、加速度等运动学概念，以实验步骤指导和纸带数据处理为学习支架，帮助学生构建匀变速直线运动认知。 其亮点在于以科学探究为核心，结合科学思维，通过知识辨析纠正“逐段测量距离”等误区，用图像法和等效替代法处理数据。如将纸带长度等效为速度构建v-t图像，强化运动观念。助力学生提升实验技能与推理能力，为教师提供清晰教学流程与易错点指导。

1.需要测量的物理量:小车在不同时刻的瞬时速度。可用打点计时器测量。 2.实验方案 　　如图,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。 1　实验:探究小车速度随时间变化的规律 必备知识 清单破 知识点 1 实验思路 3.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。 第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 1.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),换上新纸带,重复实验三次。 知识点 2 实验步骤 第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 1.测量并记录数据 (1)纸带的选取及测量:从几条纸带中选择一条点迹最清晰的。为了便于测量,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个点取一个计数点进行测量(相邻两 计数点间的4个点没有画出),标明0、1、2、3、4、…,如图所示。 知识点 3 数据记录与分析 第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 (2)采集数据:一般不是直接测量相邻两个计数点间的距离,而是先测量出各个计数点到计时 起点的距离x1、x2、x3、x4、x5、…,再计算出相邻两个计数点间的距离。Δx1=x1,Δx2=x2-x1,Δx3 =x3-x2,Δx4=x4-x3,Δx5=x5-x4,…。   (3)计算速度:用一段时间内的平均速度代替这段时间中间时刻的瞬时速度,即vn= 。 并将求得的各计数点1、2、3、4、…的瞬时速度填入设计的数据表格中。 2.作出v-t图像分析运动规律 (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。 第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 (2)观察各数据点,用平滑曲线(包括直线)拟合各点,作出小车运动的v-t图像,如图所示。 (3)观察所得到的直线,分析小车的速度随时间变化的规律。小车运动的v-t图像是一条倾斜 的直线,当时间增加相同的值Δt时,速度也会增加相同的值Δv,由此得出结论:小车的速度随时 间均匀变化。 (4)根据v-t图像求出小车运动的加速度a= 。     第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 1.采集数据时,用刻度尺逐段测量相邻计数点间的距离可减小误差。这种说法正确吗? 2.本实验中,在直角坐标系中描出各个数据点后,下一步应如何处理实验数据? 3.求小车的加速度时,先画出小车的v-t图像,量出图线与t轴的夹角α,利用tan α求解小车的加 速度。这样操作正确吗? 一语破的 1.不正确。采集数据时,先测量出各个计数点到计时起点的距离,再计算出相邻的两个计数点 间的距离。 2.先判断图像的大体走势,然后用平滑曲线(包括直线)“拟合”坐标系中的点,难以落在曲线 上的点要大致均匀地分布在曲线两侧,偏离曲线较远的点应舍去。 3.不正确。画小车的v-t图像时,若坐标轴选取的标度不同,图线与t轴的夹角α就可能不同,tan α不同,求出的小车的加速度就可能是错误的。利用v-t图像求小车的加速度时,应该用a=  求解。 知识辨析 第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 1.图像法处理实验数据 　　计算出各计数点的瞬时速度,作出小车运动的v-t图像,则图像中图线的斜率即为小车运 动的加速度。利用图像处理实验数据时要注意以下两点: (1)坐标轴的标度选取要合理,应使图像充分利用坐标平面。 (2)观察各数据点,用平滑曲线(包括直线)拟合各点,使曲线通过尽可能多的点,不在曲线上的 点均匀分布在曲线两侧,偏差比较大的点舍去。 2.等效替代法处理实验数据 　　选择一条点迹清晰的纸带,间隔相同的计时点选取计数点(如每隔4个计时点选取一个计 数点),将纸带从计数点处剪下,连续剪下4~5段,然后将底边对齐依次排列贴在坐标纸上,如图 所示,每段纸带的长度对应小车在相等时间内的位移(进一步可等效为小车在相等时间内中 关键能力 定点破 定点 实验数据的处理 第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 间时刻的速度),纸带的宽度可以等效为时间。连接每段纸带上端的中点,可等效为小车运动 的v-t图像,从而求出加速度。   第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步     在利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律的实验中,某同学得到一条点迹清 晰的纸带,选取便于测量的部分进行研究,把计时起点标为0,往后每隔4个点标定一个计数点 (相邻两计数点间的4个点没有画出),分别标以1、2、3、4、5、6、7,如图所示。   (1)已知相邻两计数点之间的时间间隔为T,1、2两点之间的距离为x2,2、3两点之间的距离为 x3,则打下计数点2时小车的瞬时速度【1】为　　　    。 (2)该同学根据测量数据计算出小车的速度并记入表中。请在图中根据表中数据作出小车运 动的v-t图像;由图像可求得小车加速度的大小a=　　    m/s2(保留2位有效数字)。 典例 第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 计数点 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 速度v/ (m·s-1) / 0.81 1.00 1.20 1.39 1.60 1.80 第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 信息提取    【1】纸带上某点的瞬时速度可用以此点为中间时刻点的前、后相邻两点间的 平均速度来表示。 思路点拨    解答本题时要注意以下三点: (1)处理纸带时,要分清计时点和计数点,搞清相邻的两个计数点之间的时间间隔T【2】。 (2)作v-t图像时,注意坐标轴单位长度的选取,使数据点尽量均匀分布在整个坐标平面。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【3】,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。 (3)v-t图线的斜率表示加速度【4】。 解析    (1)打下计数点2时小车的瞬时速度可用1、3间的平均速度表示,则v2= 。(由 【1】、【2】得到) (2)根据各数据在坐标系中描点,观察发现各点大致在一条直线上,用直线拟合各点,得到的图 第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 线如图所示。(由【3】得到)   小车的加速度大小a=  m/s2=2.0 m/s2。(由【4】得到) 答案    (1)     (2)图见解析    2.0 第二章 匀变速直线运动的研究 高中同步 $