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

该高中物理课件围绕“探究小车速度随时间变化的规律”实验展开，课堂导入引用普朗克名言，通过“如何设计实验、测量哪些物理量、选用什么器材”设问，搭建从物理定律与实验关系到具体探究的学习支架，衔接实验原理与操作流程。 其亮点在于以科学探究为主线，涵盖实验器材、步骤、数据处理（纸带分析、v-t图像绘制）及误差分析，通过“先接通电源再释放小车”等规范培养科学态度，结合描点连线作图训练科学思维（模型建构、科学推理），课堂小结与练习题巩固物理观念（运动观念）。学生能提升探究能力与思维，教师可直接应用结构化内容提高教学效率。

电火花计时器。电磁。打点计时器。让我们看一下电火花计时器的构造。将两条纸袋分别放在墨粉纸盘的。上面和下面。接通电源，迅速拉出纸袋，在纸带上打出一串小点。进行测量与数据处理。 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 教师： 日期： 月 日 DL学物理教悟理--赣 物理雾里悟理 物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。 ——普朗克 　 寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。那么，要研究小车的速度随时间变化的规律，我们该如何设计这个实验？又要测量哪些物理量？选用什么器材？ 新课导入 高中物理的实验流程 实验 目的 实验 器材 实验步骤 注意事项 数据 处理 实验 结论 实验 原理 实验设计 实验操作 物理雾里悟理 一、实验思路 要探究一个物体的运动随时间变化的规律，必须知道物体在不同时刻的速度，直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，计算得到相应时刻的瞬时速度。 1、如何设计此实验？ 把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，木板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 滑轮 小车 槽码 纸带 打点计时器 细绳 长木板 物理雾里悟理 2、需要测量哪些物理量？ 0 1 2 3 4 5 D E F G Δx Δt 用直尺测量各个计数点间的距离，或各计数点到0点的距离。 △t ＝？ △x ＝？ 一、实验思路 3、选用什么器材？ 电磁打点计时器，6v低压电源，复写纸，导线，一段带有滑轮的长木板，小车，细绳，钩码，刻度尺，坐标纸（用来做v-t 图像）。 物理雾里悟理 二、进行实验 ①把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路。 ②让小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳，把小车停在靠近打点计时器的位置。 ③先接通电源启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后，立即关闭电源。 ④增减所挂的槽码（或在小车上放置重物），更换纸带，再做两次实验。 计时点与计数点 计时点 计数点 注意：每两个计时点之间的时间间隔永远是0.02s（电源频率50Hz），但每两个计数点间的时间间隔不一定是0.02s，如上图则为0.1s 物理雾里悟理 三、实验注意点 1．固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置。 2．滑轮不能过高,细绳应与木板平行. 3．小车应由紧靠打点计时器处开始释放，在撞击长木板末端前应让小车停止运动,防止小车从板上掉下来。 4．先接通电源，后让纸带运动。 5．打点结束后立即关闭电源。 　　为了便于测量，舍弃开头一些密集的点，从一个适当的点开始作为计数0点，之后每隔 0.1s （或更短）取一个计数点进行测量，记入自己设计的表格。　计算本实验中各点的瞬时速度，并记录。 数据记录 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1 / (m·s-1) v2 / (m·s-1) v3 / (m·s-1) 物理雾里悟理 四、数据处理 如何直观的看出速度随时间的变化规律？ 物理雾里悟理 0　0.1　0.2　0.3　0.4　0.5 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 △t △v t/s v/(m.s-1) 运动规律？ a？ 匀变速直线运动 四、数据处理 描点连线作图 连线的两个原则：1、让尽可能多的点处在直线上， 2、不在直线上的点应对称地分布在直线两侧。 物理雾里悟理 0　0.1　0.2　0.3　0.4　0.5 0.6 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 t/s v/(m.s-1) △t1 △v1 △v2 △t2 舍去！ ②小车的速度随时间均匀增加，即小车在做匀加速直线运动。 ①图线为一条倾斜的直线； 实验结论： 四、数据处理 物理雾里悟理 五、实验误差分析及注意事项 1、木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。 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 物理雾里悟理 五、实验误差分析及注意事项 1.固定打点计时器时应让限位孔处在长木板的中央位置；滑轮不能过高,细绳应与木板平行; 2.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器; 3.先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车，当小车停止运动时及时断开电源; 4.实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。所以，当小车到达滑轮前及时用手按住它，防止小车从板上掉下来; 5.小车另一端所挂的钩码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而使误差增大; 6.打点结束后立即关闭电源. 物理雾里悟理 1、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，并将小球的位置进行编号。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，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝________ m/s。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）；根据图像可求出加速度a＝________ m/s2。（结果保留两位有效数字） 你能行！！ 【答案】 0.12  0.24    0.12 物理雾里悟理 课堂小结（板书设计） 物理雾里悟理 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf57.83.100 学科网版权所有 $实验目的，探究小车速度随时间的变化规律。实验器材有学生电源、导线、电磁打点计时器、纸带、小车钩码平凡将打点计时器固定在木块的一端。并注意限位孔放置在木板的中间。连接电路。电源接交流电，电压为6伏，取一条长约80厘米的纸袋。将纸袋一端与小车连接。另一端穿过打点计时器。用细线与钩码相连并跨过定滑轮。将小车拉向靠打点计时器的一端，接通电源，释放小车。关闭电源。取下纸带进行分析。在纸袋起始端附近取一个开始的技术点为零。下面每连续。四个点为一个计数点，分别为1234。6、分别读出每个技术点所对应的刻度。请同学们根据测量的数据分析小车的速度随时间的变化规律。实验目的物体在斜面上自由下滑，通过打点计时器研究小车速度随时间的变化规律。将平板的一端垫高。将纸带的一端与小车相连接。另一端穿过打点计时器。打开开关，放开小车。关闭电源。数据处理取指代。中间一部分进行测量分析，取该点为零。从这点开始，下面连续五个点取一个计数点，12345为计数点112345. 为计数。点212345为计数点312345为计数点412345为计数点512345为计数点6下面测量每一个技术点到0的距离。X一等于4.92。X2等于11.10。X3等于18.52。X4等于27.20。X5等于37.12。X6等于48.30。将测量数据填入表格。时间取零时刻为开始时刻，用中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度。求1到5计数点的瞬时速度。第一点的速度等于第二点的位移减起点的位移除以0.2秒。同样分别求出2345的瞬时速度。做出速度与时间的函数图像，研究速度随时间的变化规律插入图像。横坐标选取时间T。纵坐标选取速度V。从图片可以看到，速度随时间是一次函数，小车在斜面上运动的速度随时间均匀增加，为匀加速直线运动。位移传感器能实时记录两个物体间的距离，它是由发射器。接收器。数据采集器组成。发射器有红外线发射窗口与超声波发射窗口。接收器有红外线接收窗口与超声波接收窗口，发射器同时发出超声波与红外线脉冲。由于它们在空气中传播的速度不同，接收器接收到两个信号有一定的时间差，数据采集器将根据时间差与速度的关系可以求出它们的距离，同时通过电脑显示出来。请同学们注意观察。当发射器位置变化时，电脑显示距离的变化，也可以用距离时间的变化图像来反应距离的变化，注意观察。用位移传感器研究小车沿斜面下滑的运动规律。位移传感器可以实时记录小车运动的位移，并通过位移时间图像反映出来，让小车下滑得出一段小车下滑的位移时间图像。如果小车做匀加速运动，该曲线为抛物线，选择这段曲线。通过二次曲线离合非常吻合，说明小车沿斜面下滑是匀加速直线运动。 同学们好，下边我们一起学习第二章匀变速直线运动的研究。首先我们通过实验来探究一下小车的速度随时间变化的规律。我们先来看一看实验装置，这是实验装置图在桌面上我们放一块木板，木板的后端可以垫起一些，让木板倾斜。上面有一辆小车，小车后边拖着纸袋，这个灰色的框我们表示的是打点计时器。前边小车拴上一根线，通过定滑轮吊上一个重物，放手以后小车就可以在斜面上做加速运动，它所做的运动就是匀加速运动。我们现在通过实验来做一下，这是木板，现在我们把木板后端垫高就可以了。那么不用在前边掉什么物体，这个小车已经能够在上头做变速运动了。小车上固定好纸袋，纸袋穿到打点计时器的限位孔里。穿好。从另一个限位口拉出。我们打开电源打点计时器就会打点小汽车呢，向下做加速运动，通过纸带就可以把小车的运动情况记录下来。我们打开电源。关上电源，摘一下纸袋。大家可以看到小车在运动过程当中打出的点，它的间距是越来越大的。前边比较密，这边就比较宽了，说明这个小车它运动速度在逐渐加大。那么我们可以把这些数据记录下来，然后列在表中。我们看一看小车在几个时刻的速度，瞬时速度。在这个纸袋上，我们编上号，这个位置包括01、2345时间，我们取00.1、0.2、0.3、0.4、0.5，这个时间是这样取的，我不直接把这个打出的点作为我的研究点，我在上面标一些点，这些点跟点之间有五段小的五段距离，那么这个点跟点之间的时间，就不是0.02秒，而是0.1秒了。对应的速度我们测出来，测出以后把这些速度值填在表中，这就是我们打出的一条子弹。我测出了几个位置，对应的时间和各位置的速度。有了这个表以后，我们就可以把它的速度和时间利用作图的方法做在坐标系当中。我们来看一看所做的这张图，这张图就叫做速度时间图。它的纵坐标是速度，单位是米每秒，横坐标是时间单位是秒。把刚才测出的那些点，用打叉的方式在这儿标出，对应一个时间有一个速度，对应一个时间有一个速度。可以看到这些点，我用一条线连起来，这条线就是直线。那么通过这个图像我们能够看到些什么呢？是不是我们可以看到一个物体如果做的是匀加速运动，我在做它的VT图像时，这个图像就是直线，这是我们看到的第一点，图线为直线，那么从图线上能够看到什么？我们说可以求出每一时刻物体的速度。因为图像的横坐标是时间，它的纵坐标是速度，我们对应一个时刻可以找出相应的速度来，所以可以从图片上能够确定不同时刻物体的速度。再来看一看从图片上还能够看出什么来，我说从图片上能够求出加速度，因为图线的斜率K就等于德耳塔V比德耳塔T德耳塔V是它纵坐标的变化量，那么德耳塔T是它横坐标的变化量。在这个图线上我们找两点可以分别测出德尔塔V和德耳塔T而且德耳塔V比德耳塔T就是斜率。另外从物理上讲德耳塔V比德耳塔T就是它的加速度。所以我们可以通过求图线的斜率求出物体的加速度。一般是根据加速的情况，我们把变速运动就是匀变速运动分成匀加速运动。就是加速度大于零的这种情况下，物体运动越来越快，我们叫做匀加速运动。像刚才我们研究的小车从斜面上往下做加速运动，就属于匀加速运动。还有一种是匀减速运动，它的加速度小于0。这个物体在运动过程当中，它的速度是越来越慢。比如我们让小车从下往上运动，从板的下端往上端运动，我们会看到它的速度是越来越小的，如果它做的是匀变速运动，那么就应该是匀减速运动。那么关于这个实验我们做完了，通过实验我们掌握了匀变速运动的一些规律。下面我们来看一个例题，这题目这么说的，说分析图线上所描述的三个物体的运动情况。在这我们画出了三个物体的运动图线。第一个物体A物体是这条图线，表示A物体速度随时间的变化情况，它是一条直线。再来看一下B物体，B物体它的运动情况是这样的，是一条直线。C物体它的运动情况倒是一条直线，但是这条直线它是向下斜的。那么这三个物体到底它们的运动有什么特点呢？我们逐一进行分析。先来看A物体，A物体它的速度随时间逐渐增大，而且相同的时间速度增大量是相同的。因为这条斜线是直线，它的斜率是确定的。所以我们可以这样说，A物体做的是匀加速直线运动。再来看一下B物体，B物体它的运动可以分成三段，先看这段斜线，他做的是匀加速运动，但是他开始时的速度不为零，所以我们说他做的开始是匀加速直线运动，开始的速度不为零。再看中间这段，中间这段是一条水平线，水平线表示随着时间的增加，它的速度并没有变化，所以中间一段做的是匀速直线运动。再来看后边一段，后面一段随着时间的增加，它速度要减小，可以说这一段表示它做的是匀减速直线运动。所以B物体的运动分成三个阶段，包括初速度为零的匀加速运动、匀速运动和匀减速运动。再来看一下C物体的运动。C物体在T等于零时，它有一定的速度，所以它初速不为零。但随着时间的增加，它的速度逐渐减小到这个位置，就是T等于某一值时，它的速度已经变成零了。过一会儿出现了速度为负值的这么一段线，那么它有什么意义呢？这个说明物体的速度变到0以后，又做反向的速度逐渐加大的运动装。这段表示它运动方向相反了，它的速度的大小是逐渐增加的。那么在这图线上还有几个焦点，我们看一看这两个焦点就是C和B两个图像的交点，表示在这个时刻这两个物体的速度相同。再来看一下A跟C的这个焦点，表示在某一时刻A跟NC的速度是相同的。好了，关于物体运动的一些特点，我们是通过实验，通过描述进行了研究。关于这个研究，我们先做到这儿。 null