实验：探究小车速度随时间变化的规律课件2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

实验：探究小车速度随时间变化的规律人教版高中物理必修一·第二章本节课，我们将达成以下目标物理观念•理解小车在恒定牵引力作用下，其速度随时间变化的规律。

•掌握通过实验数据描述物体运动状态的方法，建立运动与时间关系的物理模型。科学思维•学会用“平均速度近似瞬时速度”的方法处理实验数据。

•掌握用v-t图像法分析实验数据，通过图像探究速度与时间的定量关系。科学探究•能够设计并完成“探究小车速度变化”的实验，正确使用打点计时器。

•学会分析纸带数据，计算瞬时速度，并通过绘制v-t图像总结实验规律。科学态度与责任•养成严谨的实验态度，如实记录数据，积极参与小组合作与交流。

•体会科学探究的乐趣和团队协作的重要性。课堂导入：身边的速度变化情景一：汽车启动当司机踩下油门，速度表的指针是“瞬间”跳到某个数值，还是逐渐转动的？它的速度是均匀地增加的吗？课堂导入：身边的速度变化情景二：自由落体想象一个小球从高处（如铁塔或高楼）自由下落。我们知道它的速度会越来越快，但这个“变快”的过程有什么规律吗？我们该如何去精确地描述它的快慢变化？寻找规律无论是汽车的加速启动，还是物体的自由下落，我们都发现速度是随时间变化的。那么，如何精确地描述一个物体的速度随时间的变化规律？实验：探究小车速度随时间变化的规律1．练习正确使用打点计时器，学会利用纸带研究物体的运动．2．掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法．3．学会测定匀变速直线运动的加速度．一、实验目的二、实验原理：

在时间很短的情况下，某点的瞬时速度可用包含这个点的一段时间内的平均速度表示，作出小车运动的速度-时间图象，判断小车速度是否均匀变化。三、实验器材：

小车、细绳、带滑轮的长木板、纸带、复写纸、钩码、打点计时器、交流电源、刻度尺、坐标纸。电磁打点计时器vs电火花计时器电磁打点计时器工作电压：4-6V低压交流电工作原理：通电线圈产生交变磁场，带动振片振动，通过振针直接敲击纸带打点。优点：结构简单，易于操作维护。缺点：振针与纸带存在直接接触，产生额外摩擦阻力，实验误差相对较大。电磁打点计时器vs电火花计时器电火花计时器工作电压：220V交流电工作原理：利用脉冲高压放电产生电火花，高温烧灼墨粉纸盘从而在纸带上留下点迹。优点：无机械接触，阻力极小，实验测量误差更小，结果更精确。缺点：内部电路结构相对复杂，单次耗材成本较高。共同点：两者均使用交流电；当接入我国50Hz标准市电时，均每隔0.02秒打一个点。四、实验步骤1.把附有定滑轮的长木板放在实验桌上，并使带有定滑轮的一端伸出桌面，把打点计时器固定在长木板的另一端，连接好电路。2.把细绳一端拴在小车上，跨过滑轮，另一端挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，另一端固定在小车的后面。3．小车停在靠近打点计时器处，接通电源后释放小车，打点计时器就在纸带上打下一系列点。4．换上新的纸带，重复实验。5．增减所挂钩码，按以上步骤重复实验。五、数据处理1.选择点迹清晰且各点排成直线的纸带进行处理。2.舍掉开头过于密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，依次标号为0、1、2、3、4、5……3.测量距离时从选区的计时起点到各个计数点的距离。读数时应估读到毫米的下一位。计数点瞬时速度的求法1

2

3△x2△x3△x1△x0位置123456长度x1x2x3x4x5x6

各段长度0～21～32～43～54～6

时间间隔

v/(m·s－1)

计算各点瞬时速度，填入表格中。描点连线作图观察v-t图像t/sv/(m.s-1)舍去！△v△t1.图线有什么特点？2.小车的运动规律？3.怎样求加速度？分析图像、得出结论若图像为一条倾斜直线：•说明小车速度随时间均匀变化，做匀加速直线运动。•直线的斜率(k)代表加速度(a)，斜率绝对值越大，加速度越大。•直线与纵轴的交点代表运动的初速度(v0)。【例1】如图所示为某次实验得到的一条纸带,从O开始每5个点取一个测量点，分别为A、B、C、D、E、F。根据__________(填公式)计算各点的瞬时速度,可得vA=_______m/s,vB=_______m/s,vC=_______m/s,vD=_______m/s,vE=_______m/s。0ABCDEF1.222.002.783.624.405.18v=Δx/Δtcm0.1610.2390.3200.4010.479六、注意事项01装置安装•细绳必须与木板平行•小车开始时应靠近打点计时器02操作顺序必须先接通电源，待打点稳定后，再释放小车。03数据采集•实验结束后，立即关闭电源•从多条纸带中，选择点迹最清晰的纸带进行数据处理04数据测量与读数•视线与刻度尺刻度线垂直，读数估读到毫米的下一位(0.1mm)。•不要分段测量计数点间距离，应一次性测量各计数点到起始点O的距离，以减小误差。05v-t图像绘制与分析•坐标轴的标度要合理，使图像分布在坐标纸的大部分区域。•连线时不能画成折线；若有偏离较大的点，要分析原因，或舍去。七、误差分析系统误差🔸阻力影响纸带与限位孔间的摩擦、空气阻力等因素带来的误差。偶然误差🔸测量误差读取刻度尺数据时的估读误差；选取计数点位置不准确带来的偏差。🔸作图误差根据测量数据描点、连线时，画线操作引起的偏差。【例2】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.钩码和小车G.秒表H.一端有滑轮的长木板Ι.刻度尺选出的器材有AEFH，还需要____.解析：在本实验中，不需要测量小车和钩码的质量，因此不需要天平，打点计时器使用的是低压交流电源，因此不需要低压直流电源，同时打点计时器记录了小车运动时间，因此不需要秒表.测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是：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.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上所需电源；C.把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再启动计时器；D.断开电源，取下纸带；E.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器.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).解析：以上步骤有错误的是C，应先启动计时器，再放开小车.根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序知，操作步骤顺序为：BECDA.1．“研究匀变速直线运动”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电的频率为50Hz)，得到如下图所示的纸带．图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是(

)A．实验时应先放开纸带再接通电源B．相邻两个计数点间的时间间隔为0.1sC．从纸带可求出计数点B对应的速率D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s答案：

BC课堂练习2.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，下列说法正确的是（）A．通过调节，应使小车、纸带、拉线和定滑轮上边缘在一条直线上B．坐标轴单位长度越小越好C．开始前要先接通电源后松纸带，打完点要先断开电源后取纸带D．钩码的质量越大越好【答案】AC课堂练习3.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，如图所示为记录小车运动情况的一条纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔T＝0.1s。(1)计算D、C、B各点的瞬时速度，vD＝______m/s，vC＝______m/s，vB＝______m/s。(2)在如图所示坐标系中作出小车的v-ｔ图象，并根据图象求出a＝______。(3)将图线延长与纵轴相交，交点的速度是______，此速度的物理意义是______。课堂练习图线与纵轴交点表示计时起点t=0时刻的速度小结01/一个核心思想用平均速度近似表示瞬时速度。02/一个关键工具打点计时器：利用打点的方式，精准记录