2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 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“探究小车速度随时间变化的规律”实验，通过汽车下坡速度变化的生活问题导入，以小车牵引实验为载体，衔接打点计时器使用与匀变速直线运动研究，搭建从生活现象到科学探究的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，规范实验操作（如先通电后放车、计数点选取），通过纸带数据处理（平均速度替代瞬时速度）和v-t图像分析规律，课堂小结提炼核心方法。助力学生形成运动观念，教师可直接用于实验教学提升效率。

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 人教版（2019）高中物理 必修第一册 第二章 匀变速直线运动的研究 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。 汽车下坡时，司机往往不踩油门。汽车下坡时的速度变化有什么规律呢？ 寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。这一节我们研究小车在重物牵引下的运动，看看小车的速度是怎样随时间变化的。 1.进一步练习打点计时器的使用、纸带数据的处理和瞬时速度的测量方法。 2.用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间变化的规律。 3.能运用v-t图像探究小车速度随时间变化的规律。 实验目的 电火花计时器、小车、纸带、钩码、带滑轮的长木板，细线、毫米刻度尺 实验器材 1.把一端附有定滑轮的长木板放在桌面上，并使定滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在木板上远离定滑轮的一端，连接好电路，如图所示。 实验步骤 2.把细绳拴在小车上，使细绳跨过定滑轮，并在下面挂上合适的槽码，接通电源，待打点计时器打点稳定后再放开小车，让小车拉着纸带运动，打完一条纸带后立即关闭电源。 实验步骤 3.换上新纸带，再重复操作两次。 实验步骤 4.在三条纸带中选择一条最清晰的，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点。 5.选择连续的相隔0.1s的若干计数点进行测量，把数据填入事先设计好的表格中。 实验步骤 测量各个计数点到计时起点的距离、 、 如图所示，然后计算出两个相邻计数点间的距离Δ = 、 Δ = - 、 Δ = - 这样可以减小相对误差。 实验步骤 各计数点的瞬时速度用平均速度来替代： =， = （ 为相邻两个计数点之间的时间间隔） 实验步骤 6.计算出各计数点的瞬时速度，填人表格中。 实验步骤 实验次数 计数点 0 1 2 3 4 5 时间 纸带一 刻度值（cm） 瞬时速度（m/s） 0 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 0 1.60 4.43 8.29 13.41 19.70 —— 0.277 0.418 0.561 0.713 7.增减所挂槽码数，再做两次实验。 实验次数 计数点 0 1 2 3 4 5 时间 纸带一 瞬时速度（m/s） 纸带二 瞬时速度（m/s） 纸带三 瞬时速度（m/s） 0 0.08 0.16 0.24 0.32 0.40 —— 0.277 0.418 0.561 0.713 —— 0.506 0.764 1.02 1.27 —— 0.599 0.944 1.29 1.64 —— —— —— 实验步骤 能否从表格中的数据看出小车速度随时间变化的定量关系？如果不能，怎么办？ 实验步骤 以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系，根据表中数据，选定合适的坐标标度，在直角坐标系中描点，用平滑的曲线连接描绘出的各点，要使尽可能多的点分布在线上，不在线上的点应大致分布在线的两侧，个别偏离较远的点往往是因为错误造成的，应舍去不用。得出的v-t图像如图所示。 实验步骤 探究运动规律 1.直接分析图像的特点：实验得出小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线，当时间增加相同的值Δt时，速度也会增加相同的值Δv。由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化。 2.分析得出函数关系式 既然小车的v-t图像是一条倾斜直线，那么随t变化的函数关系式为v=kt+b，这种关系称为线性关系。 实验步骤 1.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。 2.先接通电源，待打点计时器打点稳定后再放开小车，当小车停止运动时应及时断开电源。 3.要防止槽码下落时小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前应及时用手按住它。 注意事项 4.牵引小车的槽码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移差别不大，从而使误差增大。 5.要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每五个点取一个计数点，即时间间隔为 T=0.02 x5 s =0.1 s。 注意事项 6.不要逐次测量各段位移，可测量出各个计数点到计时起点的距离，然后计算出两个相邻计数点间的距离。 7.最好用坐标纸作图，在横、纵轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点、连线。 注意事项 1.木板不同部位的粗糙程度不同。 2.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。 3.作v-t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 误差分析 1.某同学在“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T=0.1s。 A (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）； 0.314 (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”）。 0.496 偏小 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。 本节内容结束！ $