2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册
2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 导学案
教材版本：人教版高中物理必修第一册
课时：1课时
1. 物理观念：熟练掌握打点计时器的使用方法，理解利用纸带求解小车瞬时速度的原理，认识匀变速直线运动的速度变化特点。
2. 科学探究：能独立完成实验操作，规范采集实验数据，学会用描点法绘制v-t图像，探究小车速度随时间的变化规律。
3. 科学思维：掌握实验数据的处理方法，能根据v-t图像分析运动性质，理解图像斜率的物理意义，学会分析实验误差。
4. 科学态度与责任：养成规范操作、严谨记录、实事求是的实验习惯，提升物理实验探究能力。
重点：打点计时器的规范操作、纸带数据处理、绘制小车运动的v-t图像。
难点：利用匀变速直线运动规律求解瞬时速度、根据v-t图像分析速度变化规律、实验误差分析。
1. 打点计时器是一种计时仪器，电源频率为50Hz时，每隔0.02s打一个点。
2. 匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即
，可利用该公式求解纸带上计数点的瞬时速度。
3. 通过测量纸带上不同时刻的瞬时速度，绘制v-t图像，图像的走势可直观反映小车速度随时间的变化规律。若v-t图像为倾斜直线，说明小车做匀变速直线运动。
电火花计时器（或电磁打点计时器）、一端带滑轮的长木板、小车、纸带、细线、钩码、刻度尺、交流电源、复写纸（电磁打点计时器专用）。
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1. 实验中为何要先接通电源，再释放小车？
打点计时器工作特点：通电之后，振针 / 电火花需要一小段时间才能稳定打点。
- 如果先放小车再通电：纸带前端一段没有点，小车刚开始运动的信息丢失；打出的点很少，不利于选取足够多的点来计算速度、加速度。
- 先通电，待打点稳定后再释放小车：纸带全程都能打出点迹，可以充分利用纸带，准确采集小车运动的数据。
一句话总结：保证纸带开头就有足够的点，充分记录小车的运动。
- 纸带上的点迹过于密集或模糊，会对实验结果产生什么影响？
① 点迹过于密集
点间距太小。测量长度时，刻度尺的相对误差会变大。 计算瞬时速度V= 
/
，
很小，长度测量的一点点误差，会让算出的速度、加速度误差明显增大。
② 点迹模糊
点不清楚，很难精准确定每个点的位置，读点、量距离时判断不准，直接带来测量误差；严重时无法分辨点，这条纸带作废，不能用来计算速度和加速度。
1. 安装器材：将长木板平放在实验桌上，滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板远离滑轮的一端，连接好交流电源。
2. 连接装置：将纸带穿过打点计时器的限位孔，一端固定在小车尾部；用细线拴住小车，细线跨过滑轮，下端悬挂适量钩码，保证小车能平稳加速下滑。
3. 进行实验：将小车停在靠近打点计时器的位置，先接通电源，待打点稳定后，再释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器在纸带上打出一系列点迹。小车落地前立即关闭电源。
4.重复实验：更换新纸带，重复上述操作3次，选取点迹清晰、无漏点、无重叠的纸带作为实验数据纸带。
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