1.3 第2课时　测量纸带的平均速度和瞬时速度　速度—时间图像 课件 -2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦打点计时器的使用、纸带测量平均与瞬时速度及速度—时间图像，通过对比两种计时器结构、分解实验步骤，结合误差分析搭建从理论到操作的学习支架，衔接运动学概念与实验探究。 其亮点是以科学探究为主线，整合原型实验（纸带数据计算）与拓展创新（光电门、频闪照相），通过科学思维中的模型建构（平均速度近似瞬时速度）和科学推理（v-t图像分析）培养能力。采用分层设计，如例题3借v-t图像判断运动方向，助学生深化物理观念，教师可直接用结构化内容实施探究教学，提升效率。

第一章 3.第2课时　测量纸带的平均速度和瞬时速度　速度—时间图像 学习目标 1.了解两种打点计时器的结构和工作原理,会正确使用打点计时器。(科学思维) 2.理解根据纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度。(科学探究) 3.会用速度—时间图像表示速度,掌握描点作图的方法,会根据图像描述物体速度的变化情况。(科学思维) 4.掌握科学探究的一般过程。(科学探究) 基础落实 必备知识全过关 目录索引 重难探究 能力素养全提升 学以致用 随堂检测全达标 基础落实 必备知识全过关 一、两种打点计时器 比较项 电火花计时器 电磁打点计时器 结构图示 打点方式 周期性产生电火花 振针周期性上下振动 交流电源频率为50 Hz时打点周期 　　　 s  0.02 s 记录信息 位移、　　　  0.02 时间 二、测量原理 与运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了物体在不同时刻的位置,用刻度尺测出两个计数点间的位移Δx,同时记录这两点间的时间间隔Δt,则平均速度v=。当Δt很短时,可认为为t时刻的瞬时速度。 三、练习使用打点计时器 1.实验器材 电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、　　　　　　、导线、复写纸片、低压交流电源(电火花计时器使用220 V交流电源,频率都是50 Hz)。  2.实验步骤 (1)把电磁打点计时器固定在桌子上,纸带穿过　　　　　　,把复写纸套在定位轴上,并且压在纸带上面。  (2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到低压交流电源上。 (3)接通电源开关,用手水平拉动纸带,使它在水平方向运动,纸带上就打下一系列点。随后立即　　　　电源。  刻度尺 限位孔 关闭 (4)取下纸带,从能看得清的某个点(起始点)开始,往后数出若干个点,如果共有n个点,那么n个点的间隔数为n-1,则纸带的运动时间Δt=　　　　　 s。  (5)用　　　　　　测量出从起始点到第n个点间的距离Δx。  (6)利用公式v=计算出纸带在这段时间内的　　　　　　　。  (7)用刻度尺测量包含某点在内的两点间的距离,计算出平均速度,用来替代该点的瞬时速度。 刻度尺 (n-1)×0.02 平均速度 3.实验注意事项 (1)实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动,并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象。 (2)使用打点计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带。 (3)手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集。 (4)使用电磁打点计时器(或电火花计时器)时,应让纸带穿过限位孔,复写纸(或墨粉纸盘)置于纸带上面。 (5)使用电磁打点计时器时,如打出点较轻或是短线,应调整振针距复写纸的高度。 (6)打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后应立即关闭电源。 4.误差分析 (1)利用平均速度来代替运动物体在某计数点的瞬时速度会带来系统误差。为减小误差,应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。 (2)分段测量计数点间的位移会带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成,即一次测出各计数点到起始计数点的距离,再分别计算出各计数点间的位移。 四、速度—时间图像 1.速度—时间图像的意义:直观表示物体运动的速度随　　　　变化的规律。  2.速度—时间图像的获得:用　　　　表示时间t,　　　　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　　　　的曲线把这些点连接起来,即得到v-t图像,如图所示。  时间 横轴 纵轴 平滑 重难探究 能力素养全提升 命题角度一 教材原型实验 导学探究 例题1(2026山西大同高一月考)图甲是电磁打点计时器的示意图,图乙是该电磁打点计时器在某次实验中打出的纸带。 (1)关于电磁打点计时器的使用,下列说法正确的是　　　　(填选项前字母)。  A.使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越小 B.电磁打点计时器的工作电压约为8 V,可以用6节1.5 V的干电池供电 C.在使用电磁打点计时器时,当接入电源频率为50 Hz时,则每0.2 s打一个点 D.选用平整的纸带,不让纸带卷曲歪斜,有利于减小纸带与电磁打点计时器的限位孔之间的摩擦 AD (2)某同学按正确的操作实验时,打点计时器在纸带上打出一系列点,处理时每隔1个点取一个计数点,标上字母A、B、C、D、E、F(中间的点未画出),如图乙所示,已知交流电源的频率为50 Hz。某同学用刻度尺进行测量,间距分别为AB=1.40 cm、AC=2.91 cm、AD=4.68 cm、AE=6.54 cm、AF=8.52 cm。由读出数据可计算出打下AF段纸带时重物的平均速度为 　　　　 m/s(结果保留三位有效数字)。  (3)电磁打点计时器打下C点时重物的瞬时速度大小vC=　　　　 m/s(结果保留两位有效数字)。  0.426 0.41 解析 (1)打点周期T=,电源频率越高,周期越小,打点间隔越小,故A正确;电磁打点计时器使用低压交流电源,干电池为直流电源,不能供电,故B错误; 50 Hz电源的打点周期为0.02 s,每0.02 s打一个点,故C错误;纸带平整可减小与限位孔之间的摩擦,故D正确。 (2)平均速度公式为,AF=8.52 cm=0.085 2 m,每隔1个点取计数点,相邻计数点时间间隔Δt=2×0.02 s=0.04 s,A到F共5个间隔,总时间t=5×0.04 s=0.2 s,=0.426 m/s。 (3)当Δt很短时,可认为为某点的瞬时速度,xBD=xAD-xAB=4.68 cm-1.40 cm =3.28 cm=0.032 8 m,tBD=2×Δt=2×0.04 s=0.08 s,vC==0.41 m/s。 命题角度二 拓展创新实验 1.利用光电门测瞬时速度 根据遮光条的宽度Δx和测出的时间Δt,就可以算出遮光条通过光电门的平均速度。由于遮光条的宽度Δx很小,可以认为这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度。 2.利用频闪照相法计算物体的速度 频闪照相法是一种利用照相技术每间隔一定时间曝光,从而在胶片上形成间隔相同时间的影像的方法。图中是采用每秒闪光10次拍摄的小球沿斜面滚下的频闪照片示意图,照片中每两个相邻小球的影像间隔的时间都是0.1 s,这样便记录了物体运动的时间。物体运动的位移则可以用尺子量出。因此,运动物体的频闪照片既 记录了物体运动的时间信息,又记录了物体运动的位移信息。 例题2(2026山西长治高一月考)用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图所示,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1的时间为Δt1=0.29 s,通过光电门2的时间为Δt2=0.11 s,已知遮光条的宽度为3.0 cm,则滑块通过光电门1时的速度为　　　　 m/s,通过光电门2时的速度为　　　　 m/s(计算结果均保留两位有效数字),由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值,要使瞬时速度的测量值更接近真实值,可将遮光条的宽度　　　　(选填“减小”或“增大”)一些。  0.10 0.27 减小 解析 当遮光条通过光电门的时间极短时,遮光条通过光电门的平均速度可近似视为滑块通过光电门时的瞬时速度,所以滑块通过第一个光电门时的速度为v1= m/s=0.10 m/s,滑块通过第二个光电门时的速度为v2= m/s=0.27 m/s,要使瞬时速度的测量值更接近真实值,根据上述原理,应使遮光条通过光电门的时间更短,所以可将遮光条的宽度减小一些。 命题角度三 速度—时间图像 由速度—时间图像能获取的信息 (1)由v-t图像直接读出任一时刻所对应的速度。 (2)可以从v-t图像上直接判断速度的方向:图像位于t轴上方,表示物体向正方向运动;图像位于t轴下方,表示物体向负方向运动。 注意:v-t图像只能表示直线运动,速度只有正、负两个方向,图像形状不是运动的轨迹。 例题3(多选)做直线运动的物体,其v-t图像如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.物体在1 s末改变运动方向 B.物体在前3 s内运动方向不变 C.物体在3 s末运动方向改变 D.物体在2 s末和4 s末的速度相同 BC 解析 由题图可知,前3 s内物体的速度方向均为正,运动方向没有改变,A错误,B正确;由题图可知,物体在t=3 s后速度为负,说明物体改变了运动方向,C正确;物体在2 s末和4 s末的速度大小都为2 m/s,但方向相反,D错误。 学以致用 随堂检测全达标 1 2 1.(v-t图像)(2026山东聊城高一月考)甲、乙两物体沿同一直线运动,其运动过程的v-t图像如图所示,下列说法正确的是(　　) A.t1时刻之前乙在甲前面,t1时刻之后乙在甲后面 B.甲、乙在t1时刻之前运动方向相反,t1时刻之后运动 方向相同 C.t1时刻两物体到达同一位置 D.t1时刻甲、乙两物体的速度相同 D 1 2 解析 甲、乙两物体沿同一直线运动,由于出发点位置关系未知,因此不能确定它们在t1时刻前后的位置关系,A错误;在v-t图像中,速度的正负表示运动方向,由题图可知,在t1时刻前后甲、乙两物体的速度均为正,因此它们的运动方向相同,B错误;t1时刻甲、乙两物体的v-t图线相交,说明该时刻甲、乙两物体的速度相同,但不一定到达同一位置,C错误,D正确。 1 2 2.(实验器材与根据纸带求物体速度)某同学用电磁打点计时器打出一条如图所示的纸带,按照打点的先后顺序,纸带上的计数点依次用O、A、B、C、D、E表示,每两个相邻的计数点之间还有4个计时点没画出来。(已知电源频率为50 Hz) (1)电磁打点计时器使用　　　　　　 V的　　　　　　电源。  (2)由图可以知道,A、B两点间的时间间隔是　　　　 s,OE段的位移大小是　　　　 m。  (3)C点的瞬时速度是　　　　 m/s,A、C两点间的平均速度是　 　 m/s。  8 交流 0.1 　0.400 0.975 0.650 1 2 解析 (1)电磁打点计时器使用8 V的交流电源。 (2)交流电源的频率为50 Hz,其打点周期为0.02 s,所以A、B间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1s,刻度尺每一小格为1 cm,所以OE段的位移大小为40.0 cm,即0.400 m。 (3)C点的瞬时速度为vC= m/s=0.975 m/s。 A、C两点间的平均速度为 m/s=0.650 m/s。 本 课 结 束 $