2.1 探究小车速度随时间变化 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及自由落体运动的速度时间规律，涵盖打点计时器使用、匀变速直线运动判断及速度、加速度计算。通过实验视频演示导入，从计时仪器原理到实验操作步骤，再到数据处理方法（平均速度、图像法、逐差法），构建递进式学习支架，衔接运动学基础与实验探究。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，以实验视频增强直观性，通过气垫导轨、高速摄影机等实例设计例题，引导学生运用逐差法、图像法处理数据，培养模型建构与科学推理能力。学生能掌握实验技能与数据分析方法，教师可依托丰富案例与规范步骤实施探究式教学，提升教学效果。

实验一：探究小车速度随时间变化的规律 高一物理 1 学习目标 1.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的 速度和加速度。 2.会用图象法处理实验数据 3.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 2 打点计时器 1.作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f＝50 Hz时，每隔0.02s打一次点。 2.分类： （1）电磁打点计时器 工作条件：4~6V低压交变电源 3 （2）电火花打点计时器 打点计时器 工作条件：220 V交变电源 4 1.实验器材 电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交变电源。 实验：探究小车速度随时间变化的规律 槽码 2.实验过程 (1)按照实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面； (3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析。 实验：探究小车速度随时间变化的规律 3.实验数据记录与处理 (1)为了便于测量，一般舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适当的点作计时起点。 (2)每5个点(相隔0.1 s)取1个计数点进行测量(如图所示，相邻两点中间还有4个点未画出)。 实验：探究小车速度随时间变化的规律 (3)用刻度尺测出计数点间的距离 实验：探究小车速度随时间变化的规律 实验：探究小车速度随时间变化的规律 (4)求小车的速度与加速度 ①利用平均速度求瞬时速度： 某段时间内的平均速度等于其中间时刻的瞬时速度。 ②利用速度－时间图像，通过图像的斜率求解小车的加速度 （1）让尽可能多的点在直线上； （2）不在直线上的点均匀分布在直线的两侧； （3）偏差比较大的点舍去。 实验：探究小车速度随时间变化的规律 10 由xm－xn=(m－n)aT2得 ③利用逐差法求解平均加速度 实验：探究小车速度随时间变化的规律 11 (5)依据纸带判断小车是否做匀变速直线运动 若Δx等于恒量(aT2)，则说明小车做匀变速直线运动。 实验：探究小车速度随时间变化的规律 5.注意事项 (1)平行：纸带、细绳要与长木板平行。 (2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。 (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞。 (4)减小误差：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6、7个计数点为宜。 (5)小车从靠近打点计时器位置释放。 实验：探究小车速度随时间变化的规律 实验视频演示 例题2、一小球在桌面上从静止开始做加速运动，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为0.5 s，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。 0.12 0.24 例1、用气垫导轨和数字计时器更能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，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.19 s，通过第二个光电门的时间Δt2＝0.05 s，遮光板的宽度为2.0 cm。下列问题（2）、（3）中计算结果均保留两位小数。 （1）滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的         速度表示。 （2）滑块经过第一个光电门的速度大小为        m/s。 （3）滑块经过第二个光电门的速度大小为        m/s。 （4）若用宽度是1 cm的遮光板，测量误差越    （填“大”或“小”）。 平均 小 0.11 0.40 3、如图为做匀变速直线运动的小车带动纸带通过打点计时器打出的纸带，选出的部分计数点分别记为O、A、B、C、D、E、F，每相邻两计数点间还有四个点未画出来，打点计时器使用的是频率为50Hz的220V交流电。则：   （1）从打O点到打F点所经历时间为       s。 （2）计数点“A”处的速度为        m/s（计算结果保留两位小数） （3）小车的加速度大小为        （计算结果保留三位有效数字） 0.6 0.36 1.60 4、某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图（b）所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。 根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题： （1）在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为      m/s。在打出D点时，物块的速度大小为       m/s。（保留两位有效数字） （2）物块的加速度大小为      m/s2。（保留两位有效数字） （3）如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，将使加速度的测量值比实际值偏      （选填“大”或“小”），由此引起的误差属于      误差。 0.56 0.96 2.0 小 系统 实验演示 【实验原理】 【实验装置】 重物拖着纸带竖直下落时,如果纸带阻力和空气阻力比重物的重力小得多,可近似认为重物做自由落体运动. 把打点计时器竖直固定在铁架台上,使两个纸带限位孔上下对齐,如图所示. 二、自由落体加速度 c 【实验步骤】 ①把打点计时器竖直固定在铁架台上,连接好电源. ②把纸带穿过两个纸带限位孔,下端用铁夹连到重物上,让重物靠近打点计时器. ③用手捏住纸带上端,把纸带拉成竖直状态,先接通打点计时器电源,松开手让重物和纸带自由下落.（先接通电源，再释放纸带。） ④重复几次,选取一条点迹清晰的纸带分析计算. 二、自由落体加速度 c 【注意事项】 ①打点计时器安装时要使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力. ②应选用质量和密度较大的重物，可使阻力的影响相对减小. ③应先接通电源，待打点计时器正常工作后，再松开纸带让重物下落. ④手捏纸带松手之前，不要晃动，保证打出的第一个点清晰. ⑤多打几条纸带，选取所打点迹清晰、成一条直线的纸带进行研究. 二、自由落体加速度 c 【数据处理】 法一：图像法：由公式 ,计算出1、2、3、4、5点的瞬时速度，作出v-t图像，v-t图像是一条过原点的倾斜直线，直线斜率表示加速度即自由落体加速度。 二、自由落体加速度 法二：逐差法：由公式 计算加速度的数值即为重力加速度的大小。 c 谢 谢！ Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.33 Lavf58.46.101 $