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

1. 实验：探究小车速度随时间变化的规律 学习目标 01 学习目标 理解通过打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验思路，掌握实验操作步骤。 学会数据记录与处理，能计算各计数点瞬时速度并填入表格。 会用 图像分析速度与时间的定量关系，得出变化规律。 课堂导入 02 为什么公交车加速时我们会后仰，减速时又会前倾？车辆的速度变化与我们的身体反应之间，究竟遵循着怎样的物理规律？ 问题 想象一下，你正坐在一辆缓缓启动的公交车上。当司机踩下油门时，你会感到后背被轻轻推向座椅；而当公交车突然刹车时，你的身体又会不由自主地向前倾斜。这种奇妙的感觉，其实隐藏着运动学的奥秘。 情境 课堂导入 探究新知 03 探究新知 实验目的 探究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，掌握利用打点计时器测量瞬时速度的方法，理解 图像分析运动规律的基本原理。 实验思路 核心问题：如何通过实验数据建立小车速度 与时间 的定量关系？ 测量方法：利用打点计时器记录纸带点迹，测量相邻计数点间距 和时间间隔 计算瞬时速度。 数据处理：通过 图像斜率分析加速度，验证速度变化的均匀性。 实验器材 电磁打点计时器（工作电压4-6V，频率50Hz）：记录时间间隔0.02s的点迹。 长木板（长度1m，一端带滑轮）：提供水平运动轨道。 小车（含配重挂钩）：运动研究对象。 槽码组（10g/20g各5个）：提供恒定牵引力。 纸带（宽度1cm，长度50cm以上）：记录运动轨迹。 毫米刻度尺（最小分度1mm）：测量点迹间距。 学生电源（交流输出）：驱动打点计时器。 实验原理 瞬时速度测量：根据 ，取 （5个间隔）时，中间时刻速度等于该段平均速度。 图像分析原理：若 图像呈线性分布，则加速度 为定值，说明速度均匀变化。 1. 如图2.1-1安装器材，调节滑轮高度使细绳与木板平行 2. 轻推小车检验阻力补偿：若小车能匀速运动，说明摩擦力已平衡 步骤1：装置调试 01 1. 固定纸带后启动打点计时器，释放小车获得第一条纸带 2. 增加20g槽码重复实验，保留第二条纸带 3. 小车加50g配重后获取第三条纸带 步骤2：数据采集 02 实验过程 1. 建立 坐标系，三组数据用不同颜色描点 2. 用直尺拟合最佳直线，计算斜率时取图像远端两点 步骤4：图像绘制 1. 选择点迹清晰的纸带，从首个清晰点开始每5个点取计数点（ ） 2. 用刻度尺测量 时需估读到0.1mm 3. 计算示例：若 ，则 步骤3：数据处理 实验过程 数据处理 数据记录表 实验组别 斜率 （ ） 10g牵引 0.12 0.25 0.37 0.49 1.23 20g牵引 0.18 0.36 0.54 0.72 1.80 加配重 0.09 0.17 0.26 0.34 0.85 分析要点 1. 对比三组斜率可知：牵引力越大加速度越大，质量越大加速度越小 2. 线性相关系数 说明 关系符合匀变速规律 1. 系统误差：打点计时器频率漂移 2. 偶然误差：点迹间距测量偏差 3. 理论误差：未完全平衡摩擦力 误差来源 1. 先通电再释放小车，避免初始点迹缺失 2. 纸带需平整穿过限位孔 3. 槽码质量不宜超过小车质量1/10 操作规范 注意事项与误差分析 交流与评估 1. 若 图像末端弯曲，可能是什么原因？如何改进？ 参考答案：弯曲说明后期加速度变化，可能因槽码落地或绳长不足。改进：①增加木板长度；②改用无线光电门持续测量 2. 比较打点计时器与手机传感器测量速度的优劣 参考答案：打点计时器成本低但分辨率固定（0.02s），手机传感器可实时采集但需校准采样率。教学中建议先用传统方法理解原理，再用传感器拓展探究 课堂练习 04 课堂练习 【题文】在下列实验中，必须用到天平的实验是（　　） A．“探究加速度与力、质量的关系” B．“验证机械能守恒定律” C．“用单摆测量重力加速度的大小” D．“探究小车速度随时间变化的规律” 【答案】A 【题文】如图所示，相等的时间间隔拍摄了小球的四个位置。下列一定正确的是（　　） A．速度向右 B．速度向左 C．加速度向左 D．加速度向右 【答案】D 课堂练习 课堂练习 【题文】2025年9月3日，我国“东风”系列战略导弹威武亮相。某型号测试弹头发射初始阶段可视为竖直向上匀加速直线运动，下列说法正确的是（       ） A．弹头速度与位移大小成正比 B．弹头在该过程中处于失重状态 C．研究弹头运动轨迹可将其视为质点 D．弹头在上升过程中只受重力和空气阻力 【答案】C 新知巩固 05 例题 使用电火花计时器做“测量做直线运动物体的瞬时速度”实验，下列说法正确的是（　　） A．电源应选择 交流电 B．电源应选择 交流电 C．小车可从木板上任意位置释放 D．打点完毕，应先取下纸带后断开电源 例题 解答 1. 电火花计时器的工作电压为 交流电，而电磁打点计时器使用 交流电，故选项A正确，B错误。 2. 实验中应将小车停在靠近打点计时器的位置，以便在纸带上打出更多的点，提高数据精度，不能从任意位置释放，C错误。 3. 打点完毕后，应先关闭电源，再取下纸带，防止在取纸带过程中打点计时器仍在工作造成损坏或数据混乱，D错误。 4. 综上所述，正确答案为A。 考察知识点 电火花计时器与电磁打点计时器的区别：工作电压不同，电火花为 交流电，电磁式为 交流电。 实验操作规范：小车应靠近打点计时器释放，确保纸带充分利用。 实验结束操作顺序：先断电，再取纸带，保障设备安全和数据完整。 题目求解要点 1. 明确两种打点计时器的电源要求：电火花计时器用 交流电，电磁式用低压交流电。 2. 掌握实验起始与结束的操作规范：开始前小车靠近打点计时器，结束后先关电源再取纸带。 3. 区分仪器类型及其对应操作是解决此类问题的关键。 感谢聆听 Thank You $