2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律（原卷版）-2022-2023学年高一物理备课必备讲义（人教2019必修第一册）

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第二章匀变速直线运动的研究

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律

课标要求素养要求

课

标

解

读

1．掌握实验原理及步骤，会处理实验数据，

知道实验应注意的事项。

2．能分析实验数据，发现总结小车的运动规

律，形成结论，能根据 v-t 图像描述小车的运

动规律。

3．能撰写实验报告，对科学探究过程与结果

进行交流和反思。

1．科学思维：会利用平均速度求解

瞬时速度；能根据实验数据求解加

速度。

2．科学探究：会设计小车速度随时

间变化的实验方案，能根据实验数

据画出 v-t 图像，能基于实验数据求

出物体运动的加速度。

一、实验原理

1．利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为取一小段位移，用这段位移的表示

这点的瞬时速度．

2．用 v－t图像表示小车的运动情况：以速度 v为、时间 t为建立直角坐标系，用描

点法画出小车的 v－t图像，图线的表示加速度的大小，如果 v－t图像是一条倾斜的直

线，说明小车的速度是的．

二、实验器材

打点计时器(带导线)、、纸带、一端带有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、、

复写纸、坐标纸．

三、进行实验

1．如图 1所示，把一端带有定滑轮的长铝板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面．铝板上放

一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有

槽码的细绳．

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图1

2．把小车停在靠近(选填“靠近”或“远离”)打点计时器的位置．先，后

(选填“启动打点计时器”或“放开小车”)，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．随后，立即关闭电源．

3．换上新纸带，并增减所挂槽码(或在小车上放置重物)，再做两次实验．

四、数据记录

1．采集数据

舍掉纸带开头一些的点，找一个适当的点作为计时起点．可选择相隔 0.1 s(或更短)的

若干计数点进行测量．

如图 2所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的

两个计数点间的距离：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填

入自己设计的表中．

图2

2．求解并记录各计数点的瞬时速度

(1)各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即 v1＝，v2＝，…

T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交变电源频率为 50 Hz，每 5个点取一个计数点(中间隔

4个点)，则 T＝0.1 s.

(2)设计表格并记录相关数据

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)

…

五、数据分析

1．在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标

系中描点．

2.画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，偏

差比较大的点忽略不计，如图 3所示．

图3

3．观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律．

4．根据所画 v－t图像求出小车运动的加速度 a＝.

六、注意事项

1．开始放开小车时，应使小车 (选填“靠近”或“远离”)打点计时器．

2．先，等打点稳定后，再 (选填“启动打点计时器”或“放开小车”)．

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 T等于多少．

5．不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距

离)．

6．在坐标纸上画 v－t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．

探究点 01 实验原理和操作

【探究应用 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．低压交变电源　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　Ι.刻度尺

选出的器材有 AEFH，还需要________．

(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；

互动探究关键能力

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