1.4 实验：用打点计时器测量小车的速度 课件-2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册

该高中物理课件围绕“用打点计时器测量小车的速度”实验，系统梳理实验目的、原理、器材及步骤，通过典例分析（如实验步骤排序、纸带读数计算）连接运动学概念与实验应用，构建从器材安装到数据处理的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，融合科学思维中的模型建构（v-t图像绘制）和证据意识（纸带数据分析），通过创新探究（如不同装置纸带对比）培养学生实验操作与质疑能力。学生能提升数据处理技能，教师可借助系统资料高效实施实验教学。

1.4　实验：用打点计时器测量小车的速度 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.了解计时器的结构，并学会安装。 2.知道数字计时器的工作原理。 3.能通过纸带上的点的位置关系分析物体的运动。 1.科学探究 对数据采集和处理，基于证据得出结论并做出解释。 2.关键能力 对数据、结论提出质疑、批判，进而提出创造性见解的能力。 三、实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220 V交流电源)、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸等。 四、实验步骤 1.把打点计时器固定在桌子上。 2.安装纸带。 3.把打点计时器的两个接线柱接到交变电源上(电源频率为50 Hz，电磁打点计时器接4～6 V低压交变电源，电火花打点计时器接220 V交变电源)。 4.启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点。随后立即关闭电源。 5.取纸带上能够看清的某一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用1，2，3…标出这些计数点，则两相邻计数点之间的时间间隔Δt＝0.1 s。 6.用刻度尺测量出各计数点到起始点的距离。 7.计算两相邻计数点间的位移Δx。 五、数据处理 位置 0 1 2 3 4 5 6 … x/m                 Δx/m                 Δt/s                 v/(m·s－1)                 (2)利用v－t图像分析物体的运动 用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到v－t图像。 六、误差分析 1.打点计时器打点周期不稳定。 2.根据纸带测出的位移存在偶然误差。 [例1] 用打点计时器可测纸带运动的时间和位移。下面是没有按操作顺序写的不完整的实验步骤，按照你对实验的理解，在各步骤空白处填上适当的内容，然后按实际操作的合理顺序，将各步骤的字母代号写在空白处。 ■情境导入 探究 科学探究之实验操作 A.在电磁打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在低压________(填“交流”或“直流”)电源的两个接线柱上 B.把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过________，并压在________下面 C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离Δx D.切断电源，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间Δt＝________ E.接通电源开关，再用手水平地拉动纸带，纸带上打下一系列小点 实验步骤的合理顺序是________。 解析　打点计时器使用交流电；把电磁打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过限位孔，并压在复写纸下面；若打出n个点，则有(n－1)个时间间隔，故这段纸带记录的时间Δt＝(n－1)×0.02 s；实验步骤的排列一般要按先安装器材然后进行实验的思路进行，故实验步骤的合理顺序是：B、A、E、D、C、F。 答案　交流　限位孔　复写纸　(n－1)×0.02 s　BAEDCF [针对训练1] (1)打点计时器是记录做直线运动物体的________和________的仪器。电火花打点计时器是其中的一种，其工作电压是________，电火花打点计时器靠电火花和墨粉打点，当交变电源的频率为50 Hz时，它每隔________秒打一次点。 (2)以下是练习使用电火花打点计时器的部分实验步骤，其中错误的操作是________。 A.把打点计时器固定在桌子上，把墨粉纸盘套在纸盘轴上，让纸带穿过限位孔 B.把打点计时器与4～6 V低压交变电源相连 C.用手水平地拉动纸带，然后启动电源 解析　(1)打点计时器是记录运动物体时间和位移的仪器，均使用交变电源，电火花打点计时器的工作电压是220 V，当交变电源频率为50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点。 (2)电火花打点计时器使用220 V交变电源，故B错误；实验时应先启动电源，再拉动纸带，故C错误。 答案　(1)时间　位移　220 V　0.02　(2)BC [例2] 在测定速度的实验中，使用打点计时器测小车的速度，实验得到的一条纸带如图所示，0、1、2、3、4是选用的计数点，每相邻两计数点间还有3个打出的点没有在图上标出。图中还画出了实验时将毫米刻度尺靠在纸带上进行测量的情况，读出图中所给的测量点的读数分别是________、________、________和________。1、3两点间的平均速度是________ m/s，1、4两点间的平均速度是________ m/s，2点的速度更接近于________ m/s。 探究 科学探究之实验设计 解析　由毫米刻度尺可读出0、1、3、4点的读数分别是 10.00 cm、12.60 cm、22.60 cm、30.00 cm。 由题意知各计数点间的时间间隔Δt＝4×0.02 s＝0.08 s， 由读数可得1、3两点和1、4两点间的位移大小分别是 Δx1＝22.60 cm－12.60 cm＝10.00 cm， Δx2＝30.00 cm－12.60 cm＝17.40 cm， 则1、3和1、4两点间的平均速度分别是 1、3两点更接近于2点，故2点的瞬时速度更接近于1、3两点间的平均速度0.625 m/s。 答案　10.00 cm　12.60 cm　22.60 cm　30.00 cm 0.625　0.725　0.625 [例3] 如图(a)所示，装置甲中挂有小桶的细线绕过定滑轮，固定在小车上；装置乙中橡皮筋的一端固定在导轨的左端，另一端系在小车上。一同学用装置甲和乙分别进行实验，经正确操作获得两条纸带①和②，如图(b)所示，纸带上的a、b、c、…均为打点计时器打出的点。 探究 科学探究之实验创新 解析　(1)选纸带①读出b、c两点间的距离为x①＝(6.00－3.90) cm＝2.10 cm；选纸带②读出b、c两点间的距离为x②＝(6.50－4.10) cm＝2.40 cm。 (2)选纸带①读出c、e两点间的距离为4.50 cm， 答案　(1)2.10 cm(或2.40 cm) (2)1.13 m/s(或1.25 m/s)　小于 一、实验目的 1.进一步练习使用打点计时器，通过打出的纸带测量瞬时速度。 2.通过实验获取数据，利用图像处理实验数据。 二、实验原理 纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示，即根据eq \o(v,\s\up6(－))＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt或Δx较小时，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度。 如图所示，E点的瞬时速度可用D、F两点间的平均速度代表，即vE＝eq \f(Δx,Δt)。 8.利用公式eq \o(v,\s\up6(－))＝eq \f(Δx,Δt)计算纸带上各相邻计数点间的平均速度。 (1)根据eq \o(v,\s\up6(－))＝eq \f(Δx,Δt)计算出的速度可以代表在Δx这一段位移内任意一点的瞬时速度，将数据填入表中。 F.利用公式eq \o(v,\s\up6(－))＝eq \f(Δx,Δt)计算纸带运动的平均速度 D.取下纸带，用刻度尺测量最后一个点与计时起点的距离x0，用公式eq \o(v,\s\up6(－))＝eq \f(x0,t)计算纸带运动的平均速度 (1)任选一条纸带读出b、c两点间的距离为________。 (2)任选一条纸带求出c、e两点间的平均速度大小为________，纸带①和②上c、e两点间的平均速度eq \o(v,\s\up6(－))①________eq \o(v,\s\up6(－))②(选填“大于”“等于”或“小于”)。 相对应的平均速度eq \o(v,\s\up6(－))①＝eq \f(4.50,0.04) cm/s≈1.13 m/s。 选纸带②读出c、e两点间的距离为5.00 cm， 相对应的平均速度eq \o(v,\s\up6(－))②＝eq \f(5.00,0.04) cm/s＝1.25 m/s。 $