第二章 第一节 匀变速直线运动的特点-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书word（粤教版2019）

第一节　匀变速直线运动的特点 【素养目标】　1.进一步练习使用打点计时器。2.会测量小车的瞬时速度。3.通过实验，认识匀变速直线运动的速度特点和位移特点。 知识点一　匀变速直线运动的速度特点 一、实验：探究小球沿倾斜直槽运动速度变化的特点 1．实验原理 利用数字计时器计算瞬时速度：小球直径D与经过光电门的时间t的比值是小球经过光电门的平均速度，用该平均速度表示小球经过光电门的瞬时速度。 2．实验器材 数字计时器、交流电源、倾斜直槽、小球(直径为0.02 m)、坐标纸。 3．实验步骤 (1)如图所示，将直径D＝0.02 m的小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放，小球沿粗糙程度均匀的倾斜直槽向下滚动。 (2)用数字计时器分别采集小球经过B、C两个光电门的时间，计算得到小球通过光电门B、C的瞬时速度，从同一位置A再次由静止释放小球，通过数字计时器测量小球经过两个光电门之间的时间，完成一次测量。 (3)改变光电门C的位置，重复上述操作，将实验数据填入表格。 项目 实验次数 1 2 3 4 5 小球经过光电门B的遮光时间t1/s 小球经过光电门B的瞬时速度v1/(m·s-1) 小球经过光电门C的遮光时间t2/s 小球经过光电门C的瞬时速度v2/(m·s-1) 小球经过两个光电门之间的位移s/m 小球经过两个光电门之间的时间t/s 4．数据处理：在坐标纸上建立直角坐标系，以小球经过两个光电门之间的时间t为横轴，小球经过光电门的速度v为纵轴，在图中描点作出小球运动的v-t图像。 5．实验结论：各点在v-t图像中可大致拟合成一条直线，说明小球在倾斜直槽内运动时，速度随时间均匀地变化，即在相等时间内速度的变化相等。 学生用书第29页 二、匀变速直线运动 1．定义：加速度恒定不变的变速直线运动。 2．速度特点：做匀变速直线运动的物体，在相等时间内的速度变化相等，加速度恒定。 (2024·河南高一校联考期中)某实验小组用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。 (1)除图甲中标明的实验器材外，在下列仪器或器材中，还需要的是____________。 A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．弹簧测力计 E．天平(含砝码) F．秒表 (2)实验小组安装并调整好实验器材。接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次，打出若干条纸带。从中选出了如图乙所示的一条纸带并确定出O、A、B、C…计数点(相邻计数点间还有4个计时点没有标出)，图中标出了相邻计数点之间的距离。他们根据纸带上的数据，尽可能精确地算出打下B、C、D、E计数点时小车的瞬时速度，记录在表中，请在表中补上A点的数据。 计数点 A B C D E 瞬时速度v/(m·s-1) 0.810 0.996 1.176 1.390 (3)以O点为计时零点，请在图丙中画出小车速度v随时间t变化的图线。 (4)由v-t图像可判断该小车做匀变速直线运动，其依据是____________。 A．该图线表示小车通过的位移随时间均匀变化 B．该图线表示小车的瞬时速度随时间均匀变化 C．该图线表示小车的加速度随时间均匀变化 (5)由实验数据可知小车的加速度大小为____________m/s2(结果保留3位有效数字)。 答案：(1)AC　(2)0.605　(3)见解析图　(4)B　(5)1.96 解析：(1)打点计时器的工作电源是交流电；实验中测量纸带上计数点间的距离，需用刻度尺；实验中不需要天平测量重物的质量；打点计时器是计时的仪器，所以不需要秒表。故选AC。 (2)电源的频率为50 Hz，所以两相邻计数点的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s 用OB间的平均速度近似表示A点的瞬时速度，可得打A点时小车的瞬时速度为vA＝ m/s＝0.605 m/s。 (3)如图所示。 (4)v-t图像表示速度随时间变化的关系，图像的斜率表示加速度，由图像可知斜率不变，加速度不变，即速度随时间均匀变化，所以小车做匀变速直线运动。故选B。 (5)图像的斜率表示加速度a＝＝ m/s2≈1.96 m/s2。 (2023·河北邢台高一校考)若一个由静止开始做直线运动的物体，在第1 s末、第2 s末、第3 s末的速度分别为1 m/s、2 m/s、3 m/s，则该物体(　　) A．一定在做匀加速直线运动 B．可能在做匀速直线运动 C．一定在做变速直线运动 D．可能在做匀减速直线运动 答案：C 解析：匀变速直线运动是一种严格条件的运动，要求物体在任意相等时间内的速度增量均相等；物体在第1 s末、第2 s末、第3 s末的速度为1 m/s、2 m/s、3 m/s，但速度不一定是均匀增加，故C正确。故选C。 匀变速直线运动是一种理想的运动模型，速度随时间均匀变化，v-t图像为一条倾斜的直线。在任意相等时间内，物体的速度变化量均相同。 学生用书第30页 针对练1.(2024·广东潮州高一校考期中)光电计时器是一种常用的计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有滑块从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间。现有某滑块在斜面上滑行，先后两次通过光电门1和2，计时器显示的挡光时间分别是t1＝5×10-2s、t2＝1×10-2s，从光电门1到光电门2所经历的总时间Δt＝0.20 s，用分度值为1 mm的刻度尺测量小滑块的长度d，示数如图乙所示。 (1)读出滑块的长度d为____________cm。 (2)滑块通过光电门的1、2速度v1、v2分别为____________m/s、____________m/s。 (3)滑块的加速度大小为____________。 答案：(1)1.45　(2)0.29　1.45　(3)5.8 m/s2 解析：(1)由题图乙可读出滑块的长度为 d＝8.45 cm－7.00 cm＝1.45 cm。 (2)通过光电门1的速度 v1＝＝ m/s＝0.29 m/s 通过光电门2的速度 v2＝＝ m/s＝1.45 m/s。 (3)滑块的加速度 a＝＝ m/s2＝5.8 m/s2。 针对练2.在“探究匀变速直线运动的速度特点”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图甲所示，在纸带上选取A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出。 (1)由纸带提供的数据求出打下C、E两点时小车的速度，并填入下表： 计数点 B C D E 计数点对应 的时刻t/s 0 0.1 0.2 0.3 打下计数点时小车 的速度v/(m ·s-1) 0.25 0.45 (2)根据上表中的数据，在图乙中作出小车运动的v-t图线，并分析小车速度随时间变化的规律为：_________________________________________________________。 (3)根据作出的v-t图线可得小车运动的加速度为____________m/s2。 答案：(1)0.35　0.55　(2)见解析图　小车速度随时间均匀增加　(3)1.0 解析：(1)相邻两计数点间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s，一段很短时间内的平均速度可替代中间时刻的瞬时速度，则 vC＝＝＝0.35 m/s vE＝＝＝0.55 m/s。 (2)作出小车运动的v-t图线，如图所示。小车运动的v-t图线是一条倾斜的直线，说明小车速度随时间均匀增加。 (3)由(2)中图线的斜率可求得加速度a＝＝1.0 m/s2。 知识点二　匀变速直线运动的位移特点 一、实验：研究匀变速直线运动的位移特点 1．实验器材 倾斜直槽(带刻度)、小球、频闪照相机。 2．实验步骤 (1)把倾斜直槽放置在水平桌面上； (2)将小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放，小球沿着倾斜直槽向下运动，用频闪照相机对小球的运动进行拍照，示意图如下。 3．数据处理 (1)比较每一相等时间内的位移s1、s2、s3、s4和s5的大小。 (2)比较每一连续相等时间内的位移之差Δs1、Δs2、Δs3、Δs4的大小。 4．实验结论：做匀变速直线运动的物体，在任意两个连续相等的时间内的位移之差是相等的。 二、匀变速直线运动的特点 1．加速度a恒定不变。 2．在相等时间内的速度变化相等。 3．在任意两个连续相等的时间内的位移之差相等。 4．v-t图像是一条倾斜的直线。 说明：若物体的运动满足以上四个特点中的任何一个，即代表物体的运动为匀变速直线运动。 学生用书第31页 将小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放，小球沿着倾斜直槽向下运动，得到下图的频闪照片。经测量s1＝3.00 cm，s2＝6.50 cm，s3＝10.00 cm，s4＝13.50 cm，s5＝17.00 cm。 (1)根据以上数据判定小球是否是加速运动； (2)试判定小球是否做匀变速直线运动。 答案：(1)是　(2)见解析 解析：(1)因为s1<s2<s3<s4<s5，即是在相同时间内，运动位移越来越大，所以是加速运动。 (2)由数据可得Δs1＝s2－s1＝3.50 cm Δs2＝s3－s2＝3.50 cm Δs3＝s4－s3＝3.50 cm Δs4＝s5－s4＝3.50 cm 故有Δs1＝Δs2＝Δs3＝Δs4 即在连续相等时间内增加的位移是相等的，所以小球做匀变速直线运动。 针对练1.(多选)关于匀变速直线运动，下列说法正确的是(　　) A．是加速度不变的运动 B．是加速度随时间均匀变化的运动 C．是在连续相等的时间内，位移之差相等的运动 D．是速度的变化总是相等的运动 答案：AC 解析：匀变速直线运动是加速度不变的运动，选项A正确，B错误；根据匀变速直线运动的特点，在连续相等的时间内，位移之差相等，故C正确；匀变速直线运动在相等时间内速度的变化总是相等的，选项D错误。 针对练2.(多选)(2023·广东梅州月考)一辆农用“小四轮”漏油，假如每隔1 s漏下一滴，车在平直公路上行驶，一位同学根据漏在路面上的油滴分布，分析“小四轮”的运动情况(已知车的运动方向)。下列说法中正确的是(　　) A．当沿运动方向油滴始终均匀分布时，车可能做匀速直线运动 B．当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车一定在做匀加速直线运动 C．当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在减小 D．当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在增大 答案：ACD 解析：“小四轮”每隔1 s漏下一滴油，可视为打点计时器每隔一定时间打一个点。当沿运动方向油滴始终均匀分布时，可知相等时间内的位移相等，车的速度可能不变，车可能做匀速直线运动，A正确；当沿运动方向油滴间距越来越大时，相邻两个油滴间的时间间隔相等，说明速度越来越大，加速度可能增大，可能减小，可能不变，C、D正确，B错误。 课时测评6　匀变速直线运动的特点 (时间：30分钟　满分：40分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－4题，每题5分，共20分) 1．(多选)对匀变速直线运动的理解，下列说法正确的是(　　) A．速度保持不变 B．速度随时间均匀变化 C．加速度保持不变 D．加速度随时间均匀变化 答案：BC 解析：对于匀变速直线运动，速度随时间均匀变化，加速度保持不变。故选BC。 2．(2024·江苏淮安高一统考期中)如图所示，利用光电门测滑块速度，对其测速原理v＝中的d、Δt理解正确的是(　　) A．d为滑块的宽度 B．d为光电门的宽度 C．Δt为遮光条的挡光时间 D．Δt为滑块经过光电门的时间 答案：C 解析：利用光电门测滑块速度，其原理是用小车通过光电门时的平均速度来代替瞬时速度，其计算公式v＝，式中d为遮光条的宽度，Δt为遮光条的挡光时间。故选C。 3．(2024·广东江门高一校考期中)如图所示，一个人骑自行车晨练，由静止开始沿直线运动，她在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为1 m、2 m、3 m、4 m，则(　　) A．她一定是在做匀加速直线运动 B．她在第3 s内的平均速度为3m/s C．她在1 s末的速度为1m/s D．她在前2 s内的平均速度为1m/s 答案：B 解析：由题意无法确定她在每一秒内做何种运动，所以她不一定是在做匀加速直线运动，则无法得到她在1 s末的速度，故A、C错误；她在第3 s内的平均速度为3＝＝ m/s＝3 m/s，故B正确；她在前2 s内的平均速度为＝＝ m/s＝1.5 m/s，故D错误。故选B。 4．(多选)甲、乙两小球在两条平行直线上向右运动，用频闪相机在同一底片上多次曝光，记录下两小球每次曝光时的位置，如图所示，连续两次曝光的时间间隔均为0.1 s，则(　　) A．t4到t5之间某时刻甲、乙两小球相遇 B．由图可知甲小球的运动是匀加速直线运动 C．由图可知，乙小球的运动是匀速直线运动 D．用刻度尺量出底片上相邻小球的间距，就可以计算图中某时刻小球的速度 答案：BC 解析：由题图可知，甲小球连续相等时间内的位移差相等，是匀加速直线运动，故B正确；由题图可知，乙小球连续相等时间内位移相等，所以乙球做匀速运动，故C正确；t4到t5之间乙一直在甲前面，则甲、乙两小球没有相遇，故A错误；用刻度尺量出底片上相邻小球的间距，但不知道照片底片与小球实际位移的比例，无法求出某时刻小球的速度，故D错误。故选BC。 5．(10分)(2023·辽宁高一校联考期中)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中。 (1)下列说法错误的是____________。 A．使用电磁打点计时器应选用220 V的交流电源 B．实验时应该先接通电源，后释放纸带 C．实验时应该先释放纸带，后接通电源 D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动速度越小 (2)如图甲是实验中打出的一条纸带的一部分，纸带上标出了连续的3个计数点，依次为B、C、D，相邻计数点之间还有4个计时点没有画出。打点计时器接在频率为50 Hz的交流电源上。 ①打点计时器打C点时，小车的速度为____________m/s(结果保留2位有效数字)。 ②t＝0.10 s时，打点计时器恰好打B点。请将①中所得结果标在图乙所示坐标系中(其他点已标出)，并作出小车运动的v-t图线。 ③利用图线可知，小车做加速直线运动，其加速度a＝____________m/s2(结果保留2位有效数字)。 答案：(1)AC　(2)①0.44　②见解析图　③1.1 解析：(1)使用电磁打点计时器应选用4～6 V的交流电源，故A错误；实验时应该先接通电源，后释放纸带，故B正确，C错误；纸带上的点迹越密集，说明纸带运动速度越小，故D正确。故选AC。 (2)①两个相邻计数点的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s，可以用BD间的平均速度近似代替C点的瞬时速度，则vC＝＝ m/s＝0.44 m/s。 ②小车运动的v-t图线如图所示。 ③v-t图像的斜率表示加速度，则a＝＝ m/s2≈1.1 m/s2。 6．(10分)“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的装备。某同学利用“枪头”测量自由落体运动物体的加速度，如图1将带限位孔的塑料底板固定在墙面上，“枪头”接在频率为50 Hz的交流电源上，并固定在限位孔上方，靠近并正对纸带。启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下穿过限位孔，“枪头”在纸带上打下系列点迹。更换纸带，重复操作，得到多条纸带，挑出点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1，2，…，8，相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻计数点之间的距离s1，s2，s3，…，s7，并求出打点2，3，…，7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立v-t坐标系，根据重锤下落的速度作出v-t图线并求重锤下落的加速度。 (1)图2为纸带的一部分，打点3时，重锤下落的速度v3＝____________m/s(结果保留3位有效数字)。 (2)除点3外，其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出，请在图中标出速度v3对应的坐标点，并作出v-t图线。 (3)根据图3，实验测得的重锤下落的加速度a＝__________m/s2(结果保留3位有效数字)。 答案：(1)1.15　(2)见解析图　(3)9.79 解析：(1)相邻计数点的时间间隔为T＝2×0.02 s＝0.04 s，打点3时，重锤下落的速度为v3＝ m/s≈1.15 m/s。 (2)在图像中描出速度v3对应的坐标点，并作出v-t图像如图所示。 (3)根据v-t图像的斜率表示加速度，可得重锤下落的加速度为a＝ m/s2≈9.79 m/s2。 学科网（北京）股份有限公司 $$