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

该高中物理导学案聚焦“探究小车速度随时间变化的规律”实验，引导学生掌握打点计时器使用、纸带数据处理及v-t图像绘制方法。课前通过旧知回顾（电磁打点计时器电源与打点间隔、匀变速直线运动平均速度替代瞬时速度）衔接基础，再以课本预习填空引入实验原理与计数点选取，搭建新旧知识学习支架。 导学案以分组探究为特色，通过实验器材辨析、操作步骤梳理、纸带数据处理及误差分析等环节，培养学生科学探究能力，强化科学思维中的模型建构与科学推理，当堂练习结合纸带实例，助力学生规范实验操作，提升分析解决问题的能力。

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 （导学案）解析版 班级：________ 姓名：________ 学号：________ 日期：________ 一、学习目标 1. 熟悉打点计时器的使用方法，掌握利用纸带求解小车瞬时速度的实验方法。 2. 规范完成实验操作，学会采集、处理纸带数据，掌握计数点的选取规则。 3. 掌握描点法绘制v-t图像的方法，能根据图像判断小车速度随时间的变化规律。 4. 熟记实验操作注意事项、误差来源，能规范解决本实验基础习题。 二、课前预习 （一）旧知回顾 1.电磁打点计时器使用_低压交流（4 - 6V）_电源，工作频率50Hz，打点时间间隔为_0.02_s。 2.匀变速直线运动中，时间间隔极短时，可用_平均_速度近似代替瞬时速度。 （二）课本预习填空 1.本实验通过_打点计时器和纸带_记录小车运动轨迹，测量不同时刻的速度。 2.探究速度随时间变化规律的核心方法是绘制_v-t__图像。 3.利用纸带计算瞬时速度的原理是：匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于__中间时刻_的瞬时速度。 4.实验中为减小测量误差，通常每隔__5_个点选取一个计数点，相邻计数点的时间间隔为__0.1_s。 5.实验正确操作顺序：先_接通电源_，待打点稳定后再_释放小车_。 6.若v-t图像为一条倾斜直线，说明小车的速度随时间__均匀__变化，小车做__匀加速_直线运动。 三、课堂探究 探究一：实验原理与实验目的 阅读课本，自主完成填空，理清实验核心逻辑 1. 实验目的：探究重物牵引下小车的速度随时间的变化规律。 2. 实验原理： （1）打点计时器每隔_0.02_s打一个点，精准记录小车运动时间与位移； （2）选取相邻计数点，用公式= = 求解__计数点中间时刻_瞬时速度； （3）建立v-t坐标系，描点作图，由图像走势判断速度变化规律。 探究二：实验器材认知与辨析 本实验所需器材：带滑轮长木板、小车、__打点计时器_、钩码、纸带、刻度尺、低压交流电源、导线。 思考：本实验是否需要秒表、天平？为什么？ 不需要；打点计时器可精准计时，无需秒表；只需探究速度变化规律，无需测量质量，无需天平。 探究三：完整实验操作步骤（学生分组探究） 结合课本，梳理规范操作流程，标注关键易错步骤 步骤1：组装实验装置 将带滑轮的长木板平放桌面，滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板__无滑轮_的一端，连接交流电源。 步骤2：连接小车与纸带 细绳拴在小车前端，跨过滑轮挂上钩码；纸带穿过打点计时器限位孔，后端固定在小车尾部，保证细绳与木板_平行_。 步骤3：正式打点实验 将小车停在_靠近_打点计时器的位置；实验操作顺序：先_接通电源_，待打点稳定后再__释放小车_；小车落地前关闭电源。 步骤4：重复实验 更换新纸带，重复实验2~3次，选取点迹清晰、无漏点的纸带进行数据处理。 探究四：纸带处理与计数点选取（重难点） 小组讨论，总结纸带处理规范，突破易错点 1. 舍弃纸带前端__密集模糊_的点，避免测量误差过大； 2. 每__5__个点选取一个计数点，相邻计数点时间间隔T=__0.1__s； 3. 依次标记计数点0、1、2、3、4、5、6，测量相邻计数点间位移。 探究五：实验数据记录与计算 已知：每5个点取一个计数点，T=0.1s，用中间时刻瞬时速度等于平均速度计算各点速度。 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 0.12 0.20 0.28 0.36 0.44 0.52 0.60 探究六：v-t图像绘制与规律探究（课本核心） 1. 建系：以__速度v_为纵轴，__时间t_为横轴，建立直角坐标系； 2. 描点：根据表格数据精准描点； 3. 拟合：画一条直线，使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点__对称均匀__分布在直线两侧，舍弃偏差过大的异常点； 4. 规律总结：绘制出的v-t图像是一条__倾斜直线_，说明小车的速度随时间_均匀增大_变化，小车做__匀加速_直线运动。 探究七：实验操作易错点与误差分析 1. 操作正误判断（小组抢答） （1）实验时先释放小车，再接通电源（×）理由：_会导致前端无点，数据缺失，实验失效_ （2）细绳无需与木板平行，不影响实验结果（×）理由：_细绳不平行会导致拉力变化，小车做变加速运动，偏离实验规律__ （3）可直接选取纸带前端密集点计算速度（×）理由：__密集点位移测量误差极大，数据不准确__ 2. 误差来源与减小方法 （1）偶然误差：刻度尺读数误差、描点偏差；减小方法：_多次测量取平均值、精准描点_ （2）系统误差：纸带与限位孔摩擦、木板阻力、点迹偏移；减小方法：_保证装置平整、细绳平行、选用点迹清晰纸带_ 探究八：图像深度拓展（拔高考点） 1. v-t图像的__斜率_表示小车加速度大小； 2. 直线向上倾斜，小车做__匀加速_运动；直线向下倾斜，小车做_匀减速_运动； 3. 图像为水平直线，小车做__匀速直线_运动。 四、当堂基础练习 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图为一次记录小车运动情况的纸带的一部分，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s。 (1)计算打各点时小车的瞬时速度大小，则______，，______。 (2)在如图坐标系中画出小车的图线，（描点作图）。 (3)并根据图线求______。 (4)将图线延长与纵轴相交，交点速度的含义：______。 【参考答案】(1)1.38m/s 3.90m/s (2) (3)12.6 (4)打计数点A时小车的瞬时速度 五、课堂小结 1. 实验核心：利用纸带求解__瞬时速度_，通过描点法绘制__v-t__图像，探究运动规律。 2. 关键操作：实验遵循__先通电、后释放小车_的操作顺序；保证细绳与木板__平行_；舍弃纸带前端__密集模糊_的点，规范选取计数点。 3. 实验结论：重物牵引下的小车做_匀加速_直线运动，速度随时间_均匀增大_。 4. 核心方法：利用_极限思想__用平均速度近似替代瞬时速度；利用__图像_法直观处理实验数据、总结运动规律。 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 （导学案）原卷版 班级：________ 姓名：________ 学号：________ 日期：________ 一、学习目标 1. 熟悉打点计时器的使用方法，掌握利用纸带求解小车瞬时速度的实验方法。 2. 规范完成实验操作，学会采集、处理纸带数据，掌握计数点的选取规则。 3. 掌握描点法绘制v-t图像的方法，能根据图像判断小车速度随时间的变化规律。 4. 熟记实验操作注意事项、误差来源，能规范解决本实验基础习题。 二、课前预习 （一）旧知回顾 1.电磁打点计时器使用 电源，工作频率50Hz，打点时间间隔为 s。 2.匀变速直线运动中，时间间隔极短时，可用 速度近似代替瞬时速度。 （二）课本预习填空 1.本实验通过_打点计时器和纸带 ，测量不同时刻的速度。 2.探究速度随时间变化规律的核心方法是绘制 图像。 3.利用纸带计算瞬时速度的原理是：匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于 的瞬时速度。 4.实验中为减小测量误差，通常每隔 个点选取一个计数点，相邻计数点的时间间隔为 s。 5.实验正确操作顺序：先 ，待打点稳定后再 。 6.若v-t图像为一条倾斜直线，说明小车的速度随时间 变化，小车做 直线运动。 三、课堂探究 探究一：实验原理与实验目的 阅读课本，自主完成填空，理清实验核心逻辑 1. 实验目的：探究重物牵引下小车的速度随时间的变化规律。 2. 实验原理： （1）打点计时器每隔 s打一个点，精准记录小车运动时间与位移； （2）选取相邻计数点，用公式= = 求解 瞬时速度； （3）建立v-t坐标系，描点作图，由图像走势判断速度变化规律。 探究二：实验器材认知与辨析 本实验所需器材：带滑轮长木板、小车、 、钩码、纸带、刻度尺、低压交流电源、导线。 思考：本实验是否需要秒表、天平？为什么？ 探究三：完整实验操作步骤（学生分组探究） 结合课本，梳理规范操作流程，标注关键易错步骤 步骤1：组装实验装置 将带滑轮的长木板平放桌面，滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板__ _的一端，连接交流电源。 步骤2：连接小车与纸带 细绳拴在小车前端，跨过滑轮挂上钩码；纸带穿过打点计时器限位孔，后端固定在小车尾部，保证细绳与木板 。 步骤3：正式打点实验 将小车停在 打点计时器的位置；实验操作顺序：先 ，待打点稳定后再 ；小车落地前关闭电源。 步骤4：重复实验 更换新纸带，重复实验2~3次，选取点迹清晰、无漏点的纸带进行数据处理。 探究四：纸带处理与计数点选取（重难点） 小组讨论，总结纸带处理规范，突破易错点 1. 舍弃纸带前端 的点，避免测量误差过大； 2. 每 个点选取一个计数点，相邻计数点时间间隔T= s； 3. 依次标记计数点0、1、2、3、4、5、6，测量相邻计数点间位移。 探究五：实验数据记录与计算 已知：每5个点取一个计数点，T=0.1s，用中间时刻瞬时速度等于平均速度计算各点速度。 计数点 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 速度v/m/s 探究六：v-t图像绘制与规律探究（课本核心） 1. 建系：以 为纵轴， 为横轴，建立直角坐标系； 2. 描点：根据表格数据精准描点； 3. 拟合：画一条直线，使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点_ __分布在直线两侧，舍弃偏差过大的异常点； 4. 规律总结：绘制出的v-t图像是一条 ，说明小车的速度随时间 变化，小车做 直线运动。 探究七：实验操作易错点与误差分析 1.操作正误判断（小组抢答） （1）实验时先释放小车，再接通电源（ ）理由： （2）细绳无需与木板平行，不影响实验结果（ ）理由：_ _ （3）可直接选取纸带前端密集点计算速度（ ）理由： 2.误差来源与减小方法 （1）偶然误差： ；减小方法： （2）系统误差： ；减小方法：_ 探究八：图像深度拓展（拔高考点） 1. v-t图像的 表示小车加速度大小； 2. 直线向上倾斜，小车做 运动；直线向下倾斜，小车做 _运动； 3. 图像为水平直线，小车做 运动。 四、当堂基础练习 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图为一次记录小车运动情况的纸带的一部分，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s。 (1)计算打各点时小车的瞬时速度大小，则______，，______。 (2)在如图坐标系中画出小车的图线，（描点作图）。 (3)并根据图线求______。 (4)将图线延长与纵轴相交，交点速度的含义：______。 五、课堂小结 1. 实验核心：利用纸带求解 ，通过描点法绘制 图像，探究运动规律。 2. 关键操作：实验遵循 的操作顺序；保证细绳与木板 ；舍弃纸带前端 的点，规范选取计数点。 3. 实验结论：重物牵引下的小车做 直线运动，速度随时间 。 4. 核心方法：利用 用平均速度近似替代瞬时速度；利用 法直观处理实验数据、总结运动规律。 学科网（北京）股份有限公司 $