第2章 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高一物理必修第一册分层练习（人教版 江苏北京专版）

该高中物理课件聚焦匀变速直线运动的研究，以“探究小车速度随时间变化的规律”实验为核心，通过实验步骤纠错与排序、纸带数据处理（如B点瞬时速度计算）、v-t图像判断等环节，衔接运动学基础，为加速度概念学习搭建阶梯式支架。 其亮点在于以科学探究为脉络，融合实验操作（步骤C纠错）、数据处理（平均速度替代瞬时速度）及创新方案（高速摄影机曝光、纸带分段粘贴），培养科学思维（模型建构、科学推理）与物理观念（运动观念）。学生能提升实验能力，教师可借助题组与拓展案例优化教学。

第二章 匀变速直线运动的研究 第1讲　描述运动的基本概念 基础过关练 1　实验:探究小车速度随时间变化的规律 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　实验原理与操作 1.某实验小组同学利用电磁打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”实验,装置如图甲所示。   (1)实验小组某同学在操作过程中有以下实验步骤: A.换上纸带重复做三次,选择一条较为理想的纸带; B.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,接上电源; C.把小车停在靠近打点计时器的位置,先放开小车,再接通电源; D.断开电源,取下纸带; 第1讲　描述运动的基本概念 E.把一条细绳拴在小车前端,细绳跨过滑轮挂上重物; F.把纸带固定在小车后端,并让纸带穿过打点计时器。 以上步骤有错误的是___________;错误步骤修改正确后,请将上述实验步骤进行排序:________________ (填步骤前的字母)。 (2)如图乙所示是小组中另一同学通过实验得到的描述小车运动情况的纸带,他进行如下数据处理:在 纸带上连续选取六个点迹A、B、C、D、E、F,并测得A、C两点间的距离为x1,已知打点计时器所用的 交流电源的频率为f,则打点计时器在纸带上打下B点时小车运动的瞬时速度大小vB=___________。   (3)如图丙、丁所示是这两位同学用同一组实验数据,分别作出的小车运动的v-t图像,你认为正确的是 　    BFECDA　     　    C　     第1讲　描述运动的基本概念 图________(选填“丙”或“丁”)。  　　      　　丙　     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)为了充分利用纸带,应先接通电源,待打点稳定后再释放小车,故有错误的步骤是C;根据先组 装器材,再进行实验,最后进行数据处理的顺序,可知操作步骤顺序为BFECDA。 (2)用一段很短时间内的平均速度代替中间某点的瞬时速度,有vB= ,且f= ,解得vB= 。 (3)作图时,应用直线拟合各点,尽可能使较多的点落在直线上,且不在直线上的点应尽量均匀分布在直 线的两侧,相差较远的点应舍去,故选图丙。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　数据处理与误差分析 2.[2026江苏淮安七校联考]在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中: (1)实验室提供了以下两种打点计时器,其中A为_____________(选填“电磁打点计时器”或 “电火花计时器”)。 　　电火花计时器　     第1讲　描述运动的基本概念 (2)下列说法中正确的是___________。 A.实验时,先释放小车,再接通电源 B.实验时,先接通电源,待打点稳定后,再释放小车 C.实验时,先接通电源或先释放小车都可以 D.纸带上打点越密集,说明纸带运动速度越大 (3)实验中某同学得到一条打点计时器打下的纸带,如图1所示,A、B、C、D、E、F、G是打点计时器 依次打出的7个点,其中B、C、D、E、F、G距A点的距离分别为d1、d2、d3、d4、d5、d6,相邻两个点之 间的时间间隔均为T,打下C点时纸带的速度为___________。 　    B　     第1讲　描述运动的基本概念 (4)某实验小组计算出所得纸带上各计数点对应的速度后,在坐标系中描出的点如图2所示,请根据这些 点在图2中作出v-t图像。   第1讲　描述运动的基本概念 (5)在实验中,算出打下各计数点时小车的瞬时速度后,为了计算加速度,最佳的方法是___________。 A.根据任意两计数点对应的速度,用公式a= 算出加速度 B.依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度 C.根据实验数据画出v-t图像,量取其图线倾角α,用a= tan α求出加速度 D.根据实验数据画出v-t图像,由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间,用公式a= 算出加速度 　    D　     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)电火花计时器打点时需要墨粉纸盘,电磁打点计时器打点时需要振针和复写纸,可知A为电火 花计时器。 (2)实验时,应先接通电源,待打点稳定后,再释放小车,A、C错误,B正确;纸带上打点越密集,说明相同时 间内位移越小,可知纸带运动速度越小,D错误。 (3)用一段很短时间内的平均速度代替中间某点的瞬时速度,可得打下C点时纸带的速度为vC= 。 (4)作图时,应用直线拟合各点,使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧,偏离太远的点舍掉, 如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念   (5)根据任意两个计数点对应的速度,用公式a= 算出加速度,偶然误差较大,A错误;依次算出通过连续 两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度,实际只利用了两组数据,偶然误差较大,B错误;由 于v轴和t轴选取的标度不同时,图线的倾角就会不同,所以不能由a=tan α算出加速度,C错误;根据实验数 据画出v-t图像,由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间,用公式a= 算出加速度,可减小偶然误 差,最为合理,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 题组三　实验方案拓展与创新 3.[2026江西南昌中学月考]一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动,现用高速摄影机在同一底片 上多次曝光,记录下小球每次曝光的位置,并将小球的位置编号。如图甲所示,1位置恰为小球刚开始运 动的瞬间,作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同。   (1)小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度如表所示,将表中的数据补充完整(结果保留2 位有效数字)。 第1讲　描述运动的基本概念 计数点序号n 1 2 3 4 5 速度vn/(m·s-1) 0 0.06 　　0.12 0.18 　　0.24 (2)在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度-时间图像(保留描点痕迹)。   (3)由v-t图像可知小球运动的规律:小球的速度随时间_________(选填“均匀”或“不均匀”)增加。 　　均匀　     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)用一段很短时间内的平均速度代替中间时刻的瞬时速度,有v2= = =0.06 m/s,可 得摄影机的曝光周期T=0.5 s,则v3=  m/s=0.12 m/s,v5=  m/s=0.24 m/s。 (2)根据各位置的瞬时速度,作出小球的v-t图像如图所示   (3)由于小球运动的v-t图线为一条向上倾斜的直线,表示小球的速度随时间均匀增加。 第1讲　描述运动的基本概念 4.[2026陕西西安陕师大附中月考]在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,打点计时器接在 50 Hz的交流电源上,某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计 数点,如图甲所示。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这五段纸条由 短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图乙所示。  　      (1)请你在图乙xOy坐标系中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线,其中___________轴相当于v轴, __________轴相当于t轴。(均填“x”或“y”) (2)从计数点A开始计时,为求出t=0.15 s时刻的瞬时速度,需要测出___________段纸条的长度。 　    b　         x　     　    y　     (3)若测得a段纸条的长度为2.0 cm,e段纸条的长度为10.0 cm,则可求出加速度的大小为________m/s2。 　    2　     第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)由题意可知,相邻计数点间的时间间隔相等,利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度(点拨:本 章第3节将学习),可知剪下的每一段纸条的中间时刻速度与纸条的长度成正比,分别取a、b、c、d、e 五段的上方中点并连线,则得到能表示v-t关系的图线如图所示,y轴相当于v轴,x轴相当于t轴。   (2)由于每5个计时点取一个计数点,可知相邻两个计数点间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s,从计数点A 开始计时,t=0.15 s时刻是BC段的中间时刻,利用平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可知为求出t=0.15 s 时的瞬时速度,只需要测出b段纸条的长度xb,然后用 = 求得。 (3)若测得a段纸条的长度为2.0 cm,e段纸条的长度为10.0 cm,a、e段各自中间时刻的速度分别为va= =   m/s=0.2 m/s,ve= =  m/s=1.0 m/s,根据a= 可得加速度a= =  m/s2=2 m/s2。 第1讲　描述运动的基本概念 名师点津     本题使用等效替代法处理实验数据,每段纸带的长度等于相邻计数点间的距离,所对应的时间均为0.1 s, 故纸带的长度就可用来表示平均速度大小,即中间时刻的瞬时速度大小,从而得到v-t图像,根据加速度 的定义式求出加速度的大小。     第1讲　描述运动的基本概念 $