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，从新课导入提问“如何研究小车运动”切入，通过实验思路（打点计时器测瞬时速度）、操作步骤、注意事项、数据记录与分析（列表法、v-t图像）构建完整学习支架，衔接运动学知识与实验技能。 其亮点在于以科学探究为主线，通过实验步骤规范、注意事项强调（如先通电后放车）培养严谨态度，结合数据处理（图像法画直线、误差分析）发展科学思维，例题与对点训练（如光电门测速、纸带数据计算）强化应用。学生能提升实验操作与数据分析能力，教师可直接用于课堂教学，提高效率。

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 新课导入：寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始。那么如果我们要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，我们应该怎样做呢？ 一、实验思路 要研究小车速度随时间变化的规律，就要想办法测量小车在不同时刻的瞬时速度，而打点计时器具有此功能。 请同学们说一说操作过程？ （1）木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路。 （2）穿纸带，挂钩码。 （3）先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源。 （4）换纸带，加钩码，再做两次实验。 认清打点计时器类型 二、进行实验 (1) 滑轮不能过高，细绳应与木板平行。 (2) 小车应由紧靠打点计时器处开始释放，当小车到达滑轮前及时用手按住，要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰。 (3) 先接通电源，后让纸带运动。 (4) 打点结束后立即关闭电源。 (5) 要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点。 注意事项 1 2 3 x1 x2 瞬时速度的求解方法： 选择一条较理想的纸带，用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度。 三、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) 四、数据分析 位置 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v/（m·s-1） ／ 0.45 0.60 0.74 0.89 1.03 1.19 数据分析的两种办法：1.列表法 2.图像法（v - t 图像） t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.2 1.0 0.8 0.6 0.4 v/(m·s-1) 画出一条直线，让尽可能多的点处在这条直线上，其余均匀分布，去掉偏差太大的点。 图像法（v - t 图像） 9 【例1】 在探究小车速度随时间变化的规律的实验中。 (1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材。 A. 电磁打点计时器 B. 天平 C. 低压交流电源 D. 低压直流电源 E. 细绳和纸带 F. 槽码和小车 G. 秒表 H. 一端有滑轮的长铝板 I. 刻度尺 选出的器材有AEFH，还需要　　　　。  C、I (2)某同学按照以下步骤进行操作: A. 换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带; B. 将电磁打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端，接上电源; C. 把小车停在靠近电磁打点计时器的地方,先放开小车，再启动电磁打点计时器; D. 断开电源，取下纸带; E. 把一条细绳拴在小车前端，细绳绕过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器。 以上步骤有错误的是　　　　(填步骤前的字母， 应更正为　　　　　　 ; 步骤合理的顺序是　　　 　(填步骤前的字母)。  C 先启动电磁打点计时器，再放开小车 B、E、C、D、A 【例2】 某同学在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，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A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,其相邻点间的距离如图，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。 (1)根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F5个点时小车的瞬时速度,请将B、F的速度值填入下表(结果保留3位小数)。 速度 vB vC vD vE vF 数值/(m·s-1) 　　  0.479 0.560 0.640 　　  0.400 0.721 (2)以A点为计时起点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。 如图所示 (3)由所画速度—时间图像可知小车加速度为　　　　m/s2(结果保留2位小数)。  (4)根据速度—时间图像判断，在打A计数点时，小车的速度vA=_______m/s(结果保留2位小数)。  0.80 0.32 [对点训练1]某同学用如图甲的装置探究匀变速直线运动的规律，得到一条纸带如图乙，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，相邻两个计数点间还有4个点没有画出。 甲 乙 (1)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. 释放小车前将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D. 释放小车前将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 BD (2)经过测量并计算得到打下B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如表所示。 对应点 B C D E F 速度/(m·s-1) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301 (3)根据(2)中得到的数据，以打下A点时对应的时刻为t=0时刻，在如图的坐标系中作出v-t图像，利用该v-t图像求得小车的加速度a=　　　 m/s2。(结果保留2位有效数字)  0.40 (4)若该同学处理数据时每隔3个点取一个计数点，但计算速度时却把相邻计数点的时间间隔用0.1 s代入计算，则因此算出的速度数值与真实的速度数值相比　　　　(选填 “偏大” 或 “偏小” )。  偏小 【例3】 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的低压交流电源上，某同学在打出的纸带上每5个点取1个计数点，共取了A、B、C、D、E、F 6个计数点，如图甲。从每个计数点处将纸带剪开分成5段(分别为a、b、c、d、e段)，将这5段纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在xOy坐标系中，如图乙，由此可以得到一条表示v-t关系的图线。 (1)请在图乙中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图线(作答在图上)，其 　　　　　　(选填 “x” 或 “y” )轴相当于v轴。  (2)从第一个计数点开始计时，为求出0.15 s时刻的瞬时速度，需要测出 　　　　(选填“a” “b” “c” “d”或 “e” )段纸带的长度。  (3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm，e段纸带的长度为10.0 cm，则可求出加速度的大小为　　　　m/s2。  y b 2.0 [对点训练2]光电门是由门一样外形的装置和光学传感器组成的，当物体通过光电门时光被挡住，计时器开始计时，当物体离开时停止计时，极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小，这样就可以根据物体大小与运动时间计算物体运动的瞬时速度。为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为d的遮光条，如图，滑块在拉力作用下，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门时的时间Δt1，通过第二个光电门的时间Δt2，以及遮光条从挡住第一个光电门到挡住第二个光电门之间的时间间隔t。滑块通过第一个光电门时的速度为　　　　，滑块通过第二个光电门时的速度为　 　　。滑块的加速度为　 　　。  1.小明同学按如图装置做探究小车速度随时间变化的规律的实验。 (1)释放小车时，实验装置如图甲所示,指出该装置中操作错误的是　　　　。  A. 电磁打点计时器接在直流电源上了 B. 小车质量没有远大于槽码质量 C.小车离打点计时器过远 (2)图乙为改正装置后打下的一条纸带的中间部分，A、B、C、D为其中连续打出的四个点(已知打点计时器打点时间间隔T=0.02 s)。由于操作不慎，C点模糊了，小明仍用此纸带来研究。从图上可以读得A点在刻度尺上位置的读数为　　　　cm，在打下C点时小车的速度最接近于　　　　m/s。(结果保留3位有效数字)  AC 3.00 1.40 2.某同学在玩具赛车的赛车场看赛车比赛时，用相机连拍功能对经过的某玩具赛车进行了连拍，然后他把连拍后的照片对应赛道位置排列好，排列好的位置关系如图。已知该照相机的连拍频率是每秒10片，照片与实物的比例为1∶10。为了判断该赛车的运动情况，该同学对整理好的照片进行了研究。请根据图中数据回答下列问题: (1)该照相机连拍时，其拍摄周期为T=　　　　s。  (2)图中从左向右玩具赛车在第二个位置的速度v2=　　　　m/s，赛车在第五个位置的速度v5=　　　　m/s。  (3)该玩具赛车在连拍时间内的平均加速度a=　　　　m/s2。  0.1 2.6 3.2　 2 $