2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理导学案聚焦匀变速直线运动的实验探究，引导学生通过打点计时器操作，连接直线运动基础概念，搭建从实验设计、纸带处理到v-t图像分析的学习支架，为加速度概念的深入学习奠定基础。 以科学探究为核心，涵盖实验原理（瞬时速度计算、图像规律判断）、步骤（器材使用、数据采集）及误差分析，通过逐差法和图像绘制培养科学思维中的模型建构与科学推理能力，随堂练习强化物理观念中的运动观念，助力学生掌握实验方法与规律探究技能。

第二章 匀变速直线运动的研究 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 [学习目标]　 1.能熟练使用打点计时器。 2.会根据相关实验器材，设计实验并完成操作。 3.会处理纸带求各点瞬时速度。（重点） 4.会设计表格并用表格处理数据。 5.会用v­t图像处理数据，表示运动规律；（重难点） 6.掌握图像的一般方法，并能描述运动的特点。 一．实验原理 1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式，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v­t图像，根据图像的形状判断小车的运动性质．若所得图像为一条倾斜直线则表明小车做 运动． 3．利用v­t图像求出小车的加速度． 二．实验思路 1. 实验方案:槽码牵引小车在长木板上运动。 2. 物理量的直接测量:(1)位移:用刻度尺测量; (2)时间:由纸带获取。 三．实验器材 1. 打点计时器(带导线)、 电源、纸带、一端带有定滑轮的长木板、小车、细绳、槽码、 、复写纸、坐标纸。 四．实验步骤 1．如图所示，把带有定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． 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，先 ，后 ，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．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验． 五．数据分析 1.“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个计数点，计数点间的距离如图甲所示，相邻的计数点之间的时间间隔为。      (1)根据纸带上的数据，该同学已将点1、2、3、5对应时刻的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将点4对应时刻的瞬时速度填入表中（结果保留3位有效数字）； 瞬时速度 数值/（） 0.165 0.214 0.263 _______ 0.363 (2)将上表求出的各个时刻的瞬时速度标在如图乙坐标系中，并画出小车的速度随时间变化的关系图像； (3)利用纸带数据用逐差法求出小车的加速度大小为________（结果保留3位有效数字）； (4)如果当时电网中交变电流的频率比实验者采用的标称频率（50Hz）略高，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值与真实值相比_____________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。 六．误差分析 1.系统误差 （1）木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．（2）电源的频率不稳定带来误差 2．偶然误差 （1）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． （2）作v­t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差． 七、随堂练习 1.在做“研究匀变速直线运动”的实验中： (1)实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________________。 (2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔，其中、、、、、。 下表列出了打点计时器打下、、时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下、两点时小车的瞬时速度。 位置 速度/ 0.737 0.801 ________ ________ 0.994 (3)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度-时间关系图线。 (4)根据你画出的小车的速度-时间关系图线计算出的小车的加速度________。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 一．实验原理 二．实验思路 三．实验器材 1.交流 刻度尺 四．实验步骤 3.接通电源 拉动纸带 五．数据分析 1．(1)0.314 (2) (3)0.496 (4)偏小 【详解】（1）4点对应时刻的瞬时速度大小为 （2）根据表格中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，得出图线如答案所示。 （3）相邻的计数点之间的时间间隔为，根据逐差法可得 可得 （4）如果当时电网中交变电流的频率比标称的略高，而做实验的同学并不知道，根据，实验者计算时代入的频率比真实频率偏小，则由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值偏小。 六．误差分析 七、随堂练习 1．(1)弹簧测力计 (2) 0.864 0.928 (3) (4)0.63 【详解】（1）本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计。 （2）[1]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知 其中 由此得 [2]同理可得 （3）小车的速度－时间关系图线如图所示。 （4）小车的加速度 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $