第2章 1 实验 探究小车速度随时间变化的规律(PPT课件)-【满分思维】2026-2027学年高中物理必修第一册配套课件（人教版）

该高中物理课件围绕“探究小车速度随时间变化的规律”展开，通过实验操作导入，衔接打点计时器使用的前期知识，为匀变速直线运动规律学习搭建支架，包含实验步骤分解、数据处理表格及例题解析。 其亮点在于以科学探究为核心，通过规范实验流程、图像法数据处理培养科学思维，结合电源频率误差分析等实例深化物理观念。学生能提升实验操作与数据处理能力，教师可依托系统资源高效实施探究式教学。

1 实验:探究小车速度随时间变化的规律 1 实验探究 随堂巩固 ◆ 课后习题 ◆ 新课探究 2 一、实验思路 【实验目的】 1.进一步练习使用打点计时器. 2.利用 图像处理数据,并据此判断物体的运动性质. 实 验 探 究 3 【实验原理】 1.利用打点计时器所打纸带的信息,代入公式 中计算出速度.当时间 很短时,可以用以点为中心的一小段位移的平均速度代替 点的瞬时速度. 2.用描点法作出小车的 图像,根据图像的形状判断小车的运动性质.图线的倾 斜程度表示加速度的大小.如果 图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是 均匀变化的. 实 验 探 究 4 二、进行实验 【实验器材】 ____________、一端固定有定滑轮的长木板、______、纸带、细绳、槽码、 ____________、导线、______电源. 打点计时器 小车 毫米刻度尺 交流 实 验 探 究 5 【实验步骤】 1.如图所示,把带有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器 固定在长木板上__________的一端,连接电路. 没有滑轮 2.把细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮,下边系上槽码,把纸带一端穿过打点计时器 的________,另一端固定在______上. 限位孔 小车 3.把小车停在靠近____________处,__________后,释 放小车,让小车拖着纸带运动, 打点计时器就在纸带上 打下一行小点. 打点计时器 接通电源 4.增减所挂的槽码(或在小车上放置重物),更换纸带， 按以上步骤重复两次. 实 验 探 究 6 例1(1) 在“用打点计时器测速度”的实验中，要用到打点计时器.打点计时器是一 种计时仪器，其电源频率为 ，常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用 的是________(选填“直流电”或“交流电”)，每隔_____ 打一个点. 交流电 0.02 [解析] 常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是交流电；电源频率为 ，则每隔 打一个点. 实 验 探 究 7 (2) 在“用打点计时器测速度”的实验中，除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、 一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面仪器和器材中， 必须使用的有_____(填选项代号) A.电压合适的 交流电源 B.电压可调的直流电源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平 [解析] 打点计时器需要连接电压合适的 交流电源，A正确，B错误；刻度 尺用来测纸带上计数点间的距离，C正确；打点计时器就是计时仪器，不需要 秒表，D错误；实验是“用打点计时器测速度”，因此不需要天平测小车的质量， 错误. √ √ 实 验 探 究 8 (3) 实验过程中，下列做法正确的是_____ A.先释放小车，再接通电源 B.先接通电源，再释放小车 C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 √ √ 实 验 探 究 9 [解析] 先释放小车，再接通电源，这样纸带利用率很低，纸带上会得到很少的 数据，会产生较大的实验误差，A错误；先接通电源，待打点计时器打点稳定 后再释放小车，纸带会得到充分利用，纸带上会得到更多的数据，会减小实验 误差，B正确；将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，小车会在长木板上 运动更长的距离，纸带上会打出更多的计数点，从而得到更多的数据，C错误， D正确. 实 验 探 究 10 三、数据处理 【数据记录】 1.如图所示，一般不是直接测量出相邻两个计数点间的距离，而是先测量出各 个计数点到计时零点的距离、、、、 ，再计算出相邻的两个计数点 间的距离，，， ， . 实 验 探 究 11 2.各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即， ， T为相邻两个计数点间的时间间隔，若电源频率为 ，每5个点取一个计数点 (中间隔4个点)，则 . 3.设计表格并记录相关数据 位置 1 2 3 4 5 6 7 时刻 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 实 验 探 究 12 【数据分析】 1.作出小车运动的 图像 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致布满坐标纸. (2)描点：在坐标纸上描出各个坐标点的位置. (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点. 实 验 探 究 13 2.分析数据并求出加速度 (1) 如果画出的 图像是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线 运动.__________________________表示开始计时时小车的速度——初速度. 图像和纵轴的交点的纵坐标 (2) 求出小车的加速度 在 图像上任意取两个间隔较远的点(这两个点不一定是我们表格中已测得的 点)，找出它们的坐标值，然后把它们的坐标值代入公式 中求出加速度， 即用图线的______求加速度. 斜率 实 验 探 究 14 【注意事项】 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，等打点稳定后，再释放小车. 3.打点完毕，立即关闭电源. 4.选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点 (注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔 等于多少. 5.应用刻度尺一次性量出各测量点的刻度，算出各段距离，不要逐段测量. 6.在坐标纸上画 图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满 坐标纸. 实 验 探 究 15 例2 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲所示为某次记录小 车运动情况的纸带，图中、、、、为相邻的计数点( 点为第一个点)， 相邻两计数点间的时间间隔 . 实 验 探 究 16 (1) 根据_____________________________________________________________ ___计算各点的瞬时速度，则_____，_____，_____ . 打某点时的瞬时速度可用打该点时前后一小段时间内的平均速度来代替 3.90 2.64 1.38 [解析] 打某点时的瞬时速度可用打该点时前后一小段时间内的平均速度来代替. 打点的瞬时速度，打 点的 瞬时速度，打 点的瞬时速度 . 实 验 探 究 17 (2) 在如图乙所示坐标系中画出小车的 图像，并根据图像求出小车运动的 加速度_________________ (保留三位有效数字).若当时电网中交变电流 的频率变为 ，但该同学并不知道，那么做实验的这个同学测得的小车加速 度的测量值与实际值相比______(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 偏小 [答案] 如图所示 实 验 探 究 18 [解析] 由(1)中数据画出小车的 图像如图所示，由图像的斜率可求得小车的 加速度.若交流电的频率变为 ，则实际打点的周期变小， 计算所用 偏大，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比偏小. 实 验 探 究 19 (3) 将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标的物理意义是___________________ _____________. 表示零时刻打下点 时小车的速度 [解析] 将图线延长后，与纵轴交点的纵坐标表示零时刻打下 点时小车的速度. 实 验 探 究 20 【要点总结】 1.图像法处理数据应抓住的几点 实 验 探 究 21 2.图像法处理数据时的两点注意 (1)作图时，要用平滑曲线将这些点连起来，要让尽可能多的点分布在线上，不 在线上的点均匀分布在线两侧，离线较远的点删去，注意不可用折线连接. (2)利用 图像求加速度时，应选用直线上相距较远的两个点来求直线的斜率， 即加速度.不能采用量出直线的倾斜角，然后求出其正切值的方法来计算加速度， 因为该倾斜角还与坐标轴的标度有关. 实 验 探 究 22 1.(实验原理及操作)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.(电源频率为 ) 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 ______(选填“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.用刻度尺测量出从计时起点到最后一个点的距离 . D.切断电源，取下纸带，如果共有个清晰的点，则这段纸带记录的时间 _______________. 交流 限位孔 复写纸 随 堂 巩 固 23 E.启动电源，然后使小车拖着纸带运动，纸带上打下一系列小点. F.利用公式 计算纸带运动的平均速度. 则实验步骤的合理顺序是_________. [解析] 电磁打点计时器应使用低压交流电源；应将纸带穿过电磁打点计时器的 限位孔，并放于复写纸的下方；纸带上记录的时间 .合理的 实验步骤为 . 随 堂 巩 固 2.(频闪照相与数据处理)[2025·天津耀华中学高一月考] 一小球在桌面上由静止 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.如图所示，位置1恰对应小球刚开始 运动的瞬间，即对应零时刻.摄影机连续两次曝光的时间间隔均为 ，小球从 位置1到位置6的运动过程中经过各位置的速度分别为， ， _____，，_____ .在图中作出小球的速度—时间 图像(保留描点痕迹). 0.12 0.24 随 堂 巩 固 25 [答案] 如图所示 [解析] 由图可知，则 ；同理可得 ，则有；其 图像如图所示. 随 堂 巩 固 26 课后习题 27 1.(10分)[2025·河北正定中学高一期中] 某学生在实验室中用打点计时器来探究 小车速度随时间变化的规律.他们发现实验室中有如图所示的两种计时器，回答 下列问题： (1) (2分)甲图为________________(选填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”) 电磁打点计时器 [解析] 甲图为电磁打点计时器. 课 后 习 题 1 2 3 4 28 (2) (2分)若用如甲图所示的打点计时器，则下列接线方式正确的是___ (选填“A”或“B”). B [解析] 若用甲图中打点计时器，电源应接低压交流电源，则接线正确的是B. 课 后 习 题 1 2 3 4 29 (3) (6分)该同学用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，并在纸带 上确定出、、、、、、 共7个计数点，相邻点间的距离如图丙所示， 每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出，电源频率为 . 课 后 习 题 1 2 3 4 30 ① (2分)根据纸带计算出打下 点时小车的瞬时速度并填入表中，要求保留3位 有效数字. 计数点 速度/ ______ 0.477 0.558 0.638 0.719 0.398 [解析] 每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出，可知相邻计数点间时 间间隔为，点速度可用 段过程的平均速度代替，则打 下点时小车的瞬时速度为 . 课 后 习 题 1 2 3 4 31 ② (2分)以打下点的时刻为计时起点，将、、、、 各点对应的瞬时速度 标在如图丁所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线. [答案] 如图所示 [解析] 根据表格数据进行描点连线，小车的瞬时速度随时间变化的关系图线如 图所示. 课 后 习 题 1 2 3 4 32 ③ (2分)由所画速度—时间图像求出小车的加速度为_____________________ (结果保留2位有效数字). (均可) [解析] 根据 图像的斜率表示加速度，可知小车的加速度为 . 课 后 习 题 1 2 3 4 33 2.(10分)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学得到一条用电火 花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了、、、、、、 共7个 计数点，每相邻两个计数点间还有4个点在图中没有画出，电火花计时器接 、的交流电源.该同学经过测量并计算得到电火花计时器在打、 、 、、 各点时小车的瞬时速度如下表： 课 后 习 题 1 2 3 4 34 计数点 速度/ 0.141 0.185 0.220 0.254 0.301 (1) (2分)设电火花计时器的打点周期为，计算的公式为 _ _____. [解析] 若时间较短，则平均速度可代替中间时刻的瞬时速度，电火花计时器的 打点周期为，所以从点到点的时间为，故 . 课 后 习 题 1 2 3 4 35 (2) (2分)根据表中数据，以点对应的时刻为 时刻，试在图乙的坐标系中 合理地选择标度，作出 图像. [答案] 如图所示 [解析] 根据表中数据，利用描点法作出图像如图所示. 课 后 习 题 1 2 3 4 36 (3) (4分)利用该图像求出小车的加速度_____ (结果保留两位有效数字). 0.40 [解析] 图像的斜率表示加速度，故 . 课 后 习 题 1 2 3 4 37 (4) (2分)若实验时电源频率大于，而做实验的同学并不知道，则打下 点 时小车的实际速度______(选填“大于”“小于”或“等于”)测量速度. 大于 [解析] 若实验时电源频率大于，由 点的瞬时速度表达式 可知，其实际速度大于测量速度. 课 后 习 题 1 2 3 4 38 3.(10分)某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车 速度随时间变化的规律，实验装置如图甲所示. (1) (2分)要测量小车的速度，除打点计时器(含所用电源、纸带、墨粉纸盘)外还 必须使用的测量工具是________. 刻度尺 [解析] 要测量小车的速度，除打点计时器 (含所用电源、纸带、墨粉纸盘)外还必须使用 的测量工具是刻度尺，刻度尺用来测量纸带 上计数点间距离. 课 后 习 题 1 2 3 4 39 (2) (6分)该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带,如图乙所示，在纸带上 依次选出7个计数点，分别标上、、、、、和 ，每相邻的两个计数点 间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是 .(以下结果均保留两 位小数) 课 后 习 题 1 2 3 4 40 ① (1分)相邻两计数点间的时间间隔为_____，打点时小车的速度 ______ . 0.10 26.30 [解析] 纸带上每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源 的频率是，可知两计数点间的时间间隔为 .在 直线运动中，某段时间内中间时刻的瞬时速度可用这段时间内的平均速度表示， 可得打点时小车的速度为 . 课 后 习 题 1 2 3 4 41 ② (2分)分别算出其他各点的速度：， ， ， ，请在如图丙所示的坐标系中作出小车运动 的图像(以打 点时开始计时)，可发现小车速度变化的规律为____________ _____________. 小车速度随 时间均匀增大 [答案] 如图所示 课 后 习 题 1 2 3 4 42 [解析] 已知，， ， ，，在坐标系中作出小车运动的 图像 (以打点时开始计时)如图所示.由 图像可知，在误差允许的范围内，小车 速度随时间均匀增大. 课 后 习 题 1 2 3 4 43 ③ (1分)根据图线求出小车运动的加速度_____ ； 0.49 [解析] 根据图线可得小车运动的加速度为 . 课 后 习 题 1 2 3 4 44 ④ (2分)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是______ ，此速度的物理 意义是___________________. 12.00 打点时小车的速度 [解析] 将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是 .此速度的物理意义是打 点时小车的 速度. 课 后 习 题 1 2 3 4 45 (3) (2分)实验完毕后，某同学发现实验时电源的实际频率小于 ，那么速度 的测量值比实际值______(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 偏大 [解析] 实验时电源的实际频率小于，则有 ，即打点周期实 际大于，若仍按 计算，由 可知，速度的测量值比实际值偏 大. 课 后 习 题 1 2 3 4 46 4.(10分)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 的低压交变电源上，某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了 、 、、、、 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、、、、段)，将这五段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在 坐标系中，如图乙所示，由此可以得到一条表示 关系的图线，从而求出加 速度的大小.(已知每一段的平均速度可以表示该段中间时刻的瞬时速度) 课 后 习 题 1 2 3 4 47 (1) (4分)请你在坐标系中用最简捷的方法作出能表示 关系的图线，其 中___(填“”或“”)轴相当于轴，___(填“”或“”)轴相当于 轴. 课 后 习 题 1 2 3 4 48 [答案] 如图所示 课 后 习 题 1 2 3 4 49 [解析] 分别取、、、、五段的上方中点，并连线，则得到能表示 关 系的图线，如图所示，轴相当于轴，轴相当于 轴. 课 后 习 题 1 2 3 4 50 (2) (3分)从第一个计数点开始计时，为求出 时刻的瞬时速度，需要测出___ 段纸带的长度. [解析] 是段的中间时刻，要求时的瞬时速度，只需要测 段纸带的长度，然后用求得的平均速度即可认为是 时刻的瞬时速度. 课 后 习 题 1 2 3 4 51 (3) (3分)若测得段纸带的长度为，段纸带的长度为 ，则可求出 加速度的大小为___ . 2 [解析] 、段各自中间时刻的速度分别为 ， ，根据 得 . 课 后 习 题 1 2 3 4 52 $