2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

中小学教育资源及组卷应用平台 2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 教学设计 一、核心素养目标 1.物理观念 （1）通过实验操作与数据处理，认识小车在恒力作用下做匀变速直线运动，理解匀变速直线运动的速度随时间均匀变化的特征，建立“速度-时间”的定量关系观念。 （2）掌握利用纸带测量瞬时速度的方法，理解“用平均速度近似代替瞬时速度”的实验思想，明确打点计时器的工作原理与使用规范。 （3）能根据实验数据绘制速度-时间图像，通过图像分析小车速度随时间的变化规律，体会“图像法”在描述物理规律中的直观性优势。 2.科学思维 （1）经历“实验设计→操作测量→数据处理→规律总结”的完整探究过程，培养从实验现象抽象出物理规律的逻辑推理能力，体会“从特殊到一般”的科学探究思路。 （2）通过纸带数据处理（计算瞬时速度、绘制v-t图像），掌握“近似法”“图像法”等科学研究方法，提升数据处理与数形结合的思维能力，能从图像中提取速度变化规律。 （3）在实验误差分析中，培养严谨的科学思维，能识别实验中可能的误差来源（如纸带摩擦、测量误差），并提出合理的改进措施，提升问题分析与解决能力。 3.科学探究 （1）参与实验方案的设计，自主选择实验器材，明确实验原理与步骤，掌握打点计时器的安装、调试与使用方法，培养实验操作与方案设计能力。 （2）小组合作完成纸带采集、数据测量与记录，通过计算各计数点的瞬时速度、绘制v-t图像，分析小车速度随时间的变化规律，培养合作探究与数据处理能力。 （3）自主开展误差分析与实验改进，通过对比不同纸带的数据、调整实验装置（如改变斜面倾角），探究误差产生的原因，培养实验创新与反思能力。 4.科学态度与社会责任 （1）在实验操作中培养严谨求实的科学态度，规范操作流程、准确记录数据，尊重实验事实，不随意修改数据，体会“细节决定实验成败”的科学精神。 （2）通过实验探究体会物理实验的趣味性与严谨性，增强对物理学科的兴趣，认识“实验是检验规律的重要手段”，树立“实践出真知”的科学观念。 （3）结合实验原理与方法，认识匀变速直线运动规律在生活中的应用（如汽车刹车、高铁提速），体会物理实验与实际生活的联系，增强社会责任意识。 二、教学重难点 1.教学重点 （1）实验原理与操作：理解“用打点计时器记录运动轨迹”“用平均速度近似瞬时速度”的实验原理；掌握打点计时器的使用（安装、通电、纸带处理）与实验操作规范。 （2）数据处理与分析：学会测量纸带上计数点间的距离，计算各计数点的瞬时速度；能根据数据绘制v-t图像，通过图像分析小车速度随时间的变化规律（匀加速或匀减速）。 （3）规律总结：通过v-t图像得出“小车做匀变速直线运动”的结论，理解匀变速直线运动的速度随时间均匀变化的特征。 2.教学难点 （1）瞬时速度的计算：理解“在极短时间内，平均速度近似等于瞬时速度”的实验思想，准确选择计数点、计算相邻计数点的时间间隔，掌握瞬时速度的计算方法。 （2）v-t图像的绘制与分析：规范绘制图像（坐标轴标注、刻度均匀、数据点分布合理），能从图像的斜率、截距中提取物理信息，判断速度变化规律。 （3）实验误差分析与改进：识别实验中系统误差（如纸带与打点计时器摩擦）和偶然误差（如测量距离的误差），提出针对性的改进措施，提升实验精度。 （4）实验方案的优化：根据实验目的与器材，合理设计实验步骤（如平衡摩擦力、选择合适的斜面倾角），确保小车做匀变速直线运动。 三、教学环节设计 （一）情境导入：速度变化的实验探究需求 展示生活情境：高铁启动时速度逐渐增大，汽车刹车时速度逐渐减小，抛出的小球速度随时间变化。提出问题：“这些物体的速度随时间如何变化？是均匀变化还是不规则变化？ ... ...