2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律（解析版）-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：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度

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为纵轴、时间 t为横轴建立直角坐标系，用描

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

直线，说明小车的速度是均匀变化的．

二、实验器材

打点计时器(带导线)、交变电源、纸带、一端带有定滑轮的长铝板、小车、细绳、槽码、刻

度尺、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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自主学习必备知识

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．先启动打点计时器，后放

开小车(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

舍掉纸带开头一些过于密集的点，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，应使小车靠近(选填“靠近”或“远离”)打点计时器．

2．先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车(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；

互动探究关键能力

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