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

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律（教学设计）

 

一、教学基本信息

授课教师：              

授课班级：              

授课学科：高中物理

教材版本：人教版2019高中物理必修第一册

授课章节：第二章 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律

授课年级：高一

课时安排：1课时（45分钟）

授课类型：实验探究课、规律新授课

二、教材分析

本节课是第二章匀变速直线运动研究的开篇实验课，是学生进入高中后首次系统开展数据处理、图像探究规律的核心实验。本节承接第一章速度、瞬时速度、平均速度的基础概念，是对打点计时器使用、纸带数据处理的巩固与深化，同时为后续匀变速直线运动速度公式、位移公式、加速度计算的学习奠定实验基础与认知铺垫。

教材以“实验操作—数据采集—数据处理—图像分析—总结规律”为核心逻辑，突出物理实验的探究性与严谨性。除了探究速度随时间的变化规律，本节首次引入纸带法求解加速度的实验思想，包含图像斜率法、逐差法等核心数据处理方法，是高中力学实验数据处理的奠基内容。本节课重点培养学生利用图像法、逐差法处理物理数据、总结运动规律的能力，在高中物理运动学体系中起到承前启后的关键作用，同时也是高考力学实验的基础必考核心考点。

三、学情分析

知识基础：高一学生已经掌握平均速度、瞬时速度的定义，了解打点计时器的基本构造和计时原理，知晓极短时间内平均速度近似等于瞬时速度的方法，具备基础的物理测量与计算能力。

能力基础：学生具备简单的实验操作、数据记录能力，会利用纸带求解瞬时

速度，但首次接触纸带求加速度的数据处理方法，对逐差法原理、v-t图像斜率求加速度的物理意义、多组数据误差优化方法理解薄弱，数据运算与规律应用能力不足。

思维短板：学生实验操作规范性不足，容易出现操作顺序错误、纸带选取不当等问题；对纸带求加速度的多种方法区分不清，不理解逐差法减小误差的优势，难以通过图像斜率精准计算加速度，缺乏严谨的数据论证与误差分析思维。

四、教学目标

（一）物理观念

1.明确重物牵引下小车的运动特点，掌握匀加速直线运动的速度变化规律；

2.理解利用纸带求瞬时速度的实验原理，知晓v-t图像的物理意义，建立图像描述运动的物理观念。

（二）科学思维

1.通过纸带数据计算、描点作图、图像分析，培养数据处理、归纳推理、数形结合的科学思维；

2.学会通过实验图像、纸带数据求解加速度，掌握图像斜率法、逐差法、速度差值法三种纸带求加速度的方法，形成“数据运算—数形结合—规律提炼”的科学探究思维。

（三）科学探究

1.能规范完成实验组装、打点操作、纸带选取与数据测量，熟练掌握实验完整流程；

2.能自主完成数据计算、v-t图像绘制，掌握纸带求加速度的三种实验方法，通过小组合作探究总结加速度计算的最优方案，学会全面分析实验误差。

（四）科学态度与责任

1.培养严谨规范、实事求是的实验态度，养成精准测量、如实记录、科学处理数据的实验习惯；

2.体会物理实验探究自然规律的科学价值，感受数形结合方法在物理研究中的应用魅力，提升物理学习兴趣。

五、教学重难点

重点

1. 规范完成实验操作，掌握纸带数据处理、瞬时速度的计算方法；

2. 规范绘制v-t图像，掌握纸带求加速度的常用方法，能通过图像和纸带数据分析小车运动规律。

难点

1. 科学选取计数点、精准处理纸带数据，减小实验误差；

2. 理解不同纸带求加速度方法的原理与优劣，熟练运用逐差法、图像斜率法精准计算加速度，规避数据处理误差。

六、教学准备

实验器材：带滑轮长木板、小车、电磁打点计时器、低压交流电源、纸带、钩码、刻度尺、导线

教学教具：多媒体课件、实验操作视频、纸带样本、v-t坐标模板、实验数据记录表、逐差法计算例题素材

学情准备：学生课前复习打点计时器原理、瞬时速度计算方法；4人一组分组，分配操作员、记录员、测量员、汇报员。

七、教学过程

（一）情境导入，激趣设疑（4分钟）

教师播放生活视频：汽车起步加速、重物牵引小车运动，提问引导学生思考：

1.物体加速运动时，速度是均匀变大还是忽快忽慢？

2.如何精准记录小车不同时刻的速度，探究速度随时间的变化规律？

学生自由发言：猜测小车速度均匀增大，可通过打点计时器记录运动信息。

教师总结导入：仅凭观察无法确定运动规律，本节课通过实验探究、数据论证、图像分析的方法，精准探究小车速度随时间的变化规律。

设计意图：结合生活情境引发认知疑问，激发学生实验探究欲望，自然引出本节课实验主题。