内容正文:
1.(对速度的理解)(多选)关于速度的说法,下
列各项正确的是 ( )
A.速度是描述物体运动快慢的物理量,速
度大表示物体运动得快
B.速度描述物体位置变化的快慢,速度大
表示物体位置变化大
C.速度越大,位置变化越快,位移也就越大
D.瞬时速度的大小通常叫作速率,速度是
矢量,速率是标量
2.(平均速度与瞬时速度的计算)将一小球竖
直向上抛出,经时间t回到抛出点,此过程
中上升的最大高度为h.在此过程中,小球运
动的路程、位移和平均速度分别为 ( )
A.路程2h、位移0、平均速度2ht
B.路程2h、位移0、平均速度0
C.路程0、位移2h、平均速度0
D.路程2h、位移h、平均速度2ht
3.(v-t图像的理解)下图是物体运动的v-t
图像,其中哪一个在现实生活中是不可能存
在的 ( )
4.(实际应用)小李乘坐高铁,当他所在的车厢
刚要进隧道时,看到车厢内显示屏上的示数
为216km/h,他立即观察手表秒针走动,经
过20s车厢出了隧道,则该隧道的长度
约为 ( )
A.600m B.1200m
C.2160m D.4320m
5.(平均速度的应用)如图是子弹
射过扑克牌的一幅照片.已知
子弹的平均速度约为900m/s,
子弹的真实长度为20cm.试
估算子弹完全穿过扑克牌的时间t约为
多少?
学习至此,请完成第一章第3节
实验:测量纸带的平均速度和瞬时速度
学习目标 核心素养
1.知道打点计时器的构造、原理及使用
方法
2.掌握用打点计时器测瞬时速度的方法
3.理解速度—时间图像的物理意义
1.物理观念:感受打点计时器的巧妙设计思路
2.科学思维:领悟间接测物理量的方法
3.科学探究:探究用打点计时器测量瞬时速度
4.科学态度与责任:体验物理原理在解决实际问
题中的指导作用
22
物理必修第一册
1.利用纸带分析物体运动情况
(1)选取一条点迹清晰的纸带为研究对象.
(2)分析纸带上点与点间距离的变化情况.
(3)若点与点之间的距离相等,就可判断物体
做匀速运动,若点与点间距离越来越大,则
物体做加速运动,反之做减速运动.
2.根据纸带求解物体的运动速度
(1)求解平均速度
根据v=ΔxΔt
,求出任意两点间的平均速度.
两点间的位移Δx 可以用刻度尺测量出,
Δt为两点间的间隔数与单 个 时 间 间 隔
002s的乘积.如图所示,将打好点的纸带
从能够看清的某个点开始,往后数出若干
个点,比如共数出n个点,用刻度尺测出第
一个点到第n个点的距离Δx,并算出这n
个点的时间间隔,则平均速度v= Δx(n-1)T
(T=0.02s).
(2)粗略计算瞬时速度
当一段位移Δx对应的时间Δt很小时,我
们可用这段时间内的平均速度来表示Δt
中某一时刻的瞬时速度.如图所示,ΔxΔt
可
以大致表示C 点的瞬时速度,即vC=
Δx
Δt
,
A、B 两点离C 点越近,算出的平均速度越
接近于C点的瞬时速度.然而A、B 两点距
离过小时,测量误差会增大,所以应根据实
际情况选取这两个点.
3.注意事项
(1)如果在纸带上数出了n个点,那么它们的
间隔数是(n-1)个,它们的时间间隔为
(n-1)×0.02s.
(2)使用打点计时器打点时,应先接通电源,待
打点计时器打点稳定后,再拉动纸带.
(3)手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太
密集.
(4)使用电火花计时器时,应注意把纸带正确
穿好,墨粉纸盘位于纸带上方,使用电磁打
点计时器时,应让纸带穿过限位孔,压在复
写纸下面.
(5)为了减小实验误差,计数点要每隔T=01s
选一个,即每隔四个点取一个计数点,而计
算计数点的瞬时速度时,Δx、Δt应取此计
数点前、后两个点之间的位移和时间,即vn
=
xn+xn+1
2T .
(6)打点计时器不能连续工作太长时间,打点
之后应立即关闭电源.
(7)对纸带进行测量时,不要分段测量各段的
位移,正确的做法是一次测量完毕(可先统
一测量出各个测量点到起始点O 之间的
距离).读数时应估读到毫米的下一位.
(8)实验前要检查打点的稳定性和清晰程度,
必要时要进行调节或更换器材.
32
第一章 运动的描述
实验原理与操作
[例1] (1)电磁打点计时器是一种记录
仪器,使用 电源(填
“直流”或“交流”),工作电压为 V,
当电源频率为50Hz时,每隔 s打
一个点;
(2)使用打点计时器来分析物体的运动情况
的实验中,有以下基本步骤:
A.松开纸带让物体带着纸带运动
B.穿好纸带
C.把打点计时器固定好
D.接通电源进行打点
以上步骤中正确的顺序是 .
[尝试解答]
◆[跟踪训练]
1.在用打点计时器研究小车在重物牵引下运
动的实验中,某同学有如下操作步骤,其中
错误的步骤是 ,有遗漏内容的步骤
是 .
A.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器
处,松开纸带后再接通电源
B.将打点计时器固定在平板上没有滑轮的
一端,并接好电路
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑
轮下面悬挂适当的钩码
D.取下纸带
E.放手,使小车在平板上运动
F.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计
时器的限位孔
将以上步骤完善以后合理的序号排列为
.
数据处理
[例2] 图1用打点计时器测小车瞬时速度
时得到的一条纸带的一部分,从0点开始按
照打点的先后依次标为0,1,2,3,4,5,6
现在量得0、1间的距离x1=518cm,1、2
间的距离x2=440cm,2、3间的距离x3=
362cm,3、4间的距离x4=278cm,4、5
间的距离x5=200cm,5、6间的距离x6=
122cm.(每002s打一次点)
(1)在实验中,使用打点计时器时应先
再 (填“释放纸带”或
“启动电源”).
(2)根据上面的记录,计算打点计时器在打
1、2、3、4、5点时小车的速度值并填在表中.
位置 1 2 3 4 5
v/(ms-1)
(3)根据(2)中表格,在图2中画出小车的速
度—时间 图 像,并 说 明 小 车 速 度 变 化 的
特点.
[尝试解答]
[规律方法]
(1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度
会带来系统误差.为减小误差,应取以计
数点为 中 心 的 较 小 位 移 Δx 来 求 平 均
速度.
(2)分段测量计数点间的位移x会带来误差.
减小此误差的方法是一次测量完成,即一
次测出各计数点到起始计数点O的距离,
再分别计算出各计数点间的距离.
42
物理必修第一册
◆[跟踪训练]
2.一打点计时器所用电源频率是50Hz,如图
所示,纸带上的A点先通过计时器,A、B间历
时 s,位移为 m,这段时间内
纸带运动的平均速度是 m/s,AD 段
内的平均速度为 m/s.
利用光电门测速度
[例3] 用气垫导轨和数字计时器更能精确
地测量物体的瞬时速度.如图所示,滑块在
牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的
数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电
门的时间为Δt1=029s,通过第二个光电
门的时间Δt2=011s.已知遮光板的宽度
为30cm,分别求滑块通过第一个光电门
和第二个光电门的速度大小.
[尝试解答]
1.(1)根据打点计时器打出的纸带,我们可以
从纸带上直接得到的物理量是 ( )
A.时间间隔 B.位移
C.平均速度 D.瞬时速度
(2)在“练习使用打点计时器”的实验中,某
同学选出了一条清晰的纸带,如图所示A、
B、C、D、E、F、G是在纸带上所选的计数点,
相邻计数点间的时间间隔为01s.则BD
段的平均速度vBD = m/s.(结果
保留2位有效数字)
2.如图是实验中得到的一条纸带,从0点开始
每5个点取一个计数点(打点计时器的电源
频率是50Hz),依照打点的先后依次编为
1、2、3、4、5、6,量 得 x1=122cm,x2=
200cm,x3=278cm,x4=362cm,x5=
440cm,x6=518cm.
(1)相邻两计数点间的时间间隔为T=
s.
(2)计数点2、4之间的平均速度v24=
m/s.
(3)打点计时器打计数点3时,小车的速度
大小v3= m/s.
3.用电火花打点计时器(或电磁打点计时器)
打出了一条纸带,已知计时器打点的时间间
隔为002s,按打点先后顺序每5个点取1
个计数点,得到了O、A、B、C、D 几个计数
点,如图所示,则相邻两个计数点之间的时
间间 隔 为 s.用 刻 度 尺 量 得 OA =
150cm,AB=190cm,BC=230cm,CD
=270cm.由此可知,纸带运动速度
(选填“增加”“减小”或“不变”),打C点时
纸带的速度大小为 m/s.
4.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计
时仪器.当电源的频率是50Hz时,它每隔
002s打一次点.如图所示为某次实验打出
的一条纸带,其中1、2、3、4为依次选定的计数
点,相邻两个计数点的时间间隔为 s,
根据图中标出的数据,计算打点计时器打计数
点2的速度v2 的大小为 m/s.
52
第一章 运动的描述
5.一辆小车沿一条直线运动,车上放着盛水的
滴漏,滴漏距离地面很近,每隔20s滴一
滴水,水在车行驶的路面上留下水滴的痕迹
如图所示,图中还放着一把刻度尺,其零刻
度线与O 点对齐,若从滴下水滴O 开始计
时,则当滴下水滴G 时,小车运动的时间为
s,AH 段的平均速度为
m/s(计算结果保留3位有效数字)
6.在测定速度的实验中,使用打点计时器(用
频率为50Hz的交流电)测小车的速度,实
验得到的一条纸带如图所示,0,1,2,3,4是
选用的计数点,每相邻两计数点间还有3个
打出的点没有在图上标出.图中还画出了实
验时将毫米刻度尺靠在纸带上进行测量的
情况,读出图中所给的测量点的读数分别是
、 、 和 .
1,3两点间的平均速度是 m/s,1,
4两点间的平均速度是 m/s,2点
的速度更接近于 m/s.
第4节 速度变化快慢的描述———加速度
学习目标 核心素养
1.掌握加速度的概念,能区分v、
Δv、ΔvΔt
,理解加速度的矢量性.
(重点)
2.能根据速度和加速度的方向关系
判断物体的运动性质.
3.能根据v-t图像分析、计算加速
度.(难点)
[基础梳理]
[知识点1] 加速度
1.物理意义:描述物体的速度随时间变化
的物理量.
2.定义:速度的 与发生这一变化所用
的比值,通常用a表示.
3.表达式:a=ΔvΔt=
v-v0
Δt
(v0 为初速度,v为末
速度).
4.单位:在国际单位制中,加速度的单位是
;符 号 是
或ms-2.
5.矢量性:加速度是 量,既有大小,也
有方向.
[知识点2] 加速度的方向
1.加速度的方向:加速度方向与
的方向相同.
2.
在直线
运动中
加速时,加速度与速度方向
减速时,加速度与速度方向 {
[知识点3] 从v-t图像看加速度
1.v-t图像反映了物体的速度随 变
化的规律.
62
物理必修第一册
跟踪训练
4.解析:(1)甲图中速度越来越大,乙图中速度越来越小,
分别是加速运动和减速运动.
(2)根据初始时刻的纵坐标可知它们的初速度分别等于
1m/s、3m/s.
(3)它们的速度都为正值,说明它们的运动方向都与规
定的正方向相同.
答案:(1)加速 减速 (2)1 3 (3)相同
课堂自测夯基础
1.AD [速度是描述物体运动快慢的物理量,物体位置变
化越快,速度越大,但位移不一定大.瞬时速度的大小叫
瞬时速率,简称速率,是标量.因此选项 A、D正确.]
2.B [路程与轨迹有关,位移与初、末位置有关,平均速度
等于位移与时间的比值.所以小球运动的路程为2h,位
移为0,平均速度为0,选项B正确.]
3.D [物体在同一时刻不能有两个速度,所以 A、B、C是
可能存在的,D不可能存在.]
4.B [车 速 v=216km/h=60 m/s,则 位 移 x=vt=
1200m.]
5.解析:扑克牌的宽度约为子弹长度的3倍,即子弹穿过扑
克牌的过程中位移大小为 Δx=4×20cm=8cm.由v
=Δxt
知穿过时间t=Δxv =
8×10-2
900 s≈8.9×10
-5s.
答案:8.9×10-5s
实验:测量纸带的平均速度和瞬时速度
合作探究攻重难
[例1] [解析] (1)电磁打点计时器是一种记录物体运
动信息的仪器,使用交流电源,工作电压为6V,当电源
频率为50Hz时,每隔002s打1个点;
(2)使用打点计时器来分析物体的运动情况的实验中,
有以下基本步骤:
①木板平放,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定,连
接好电路
②穿纸带;挂钩码.
③先接通电源,然后放开小车,让小车拖着纸带运动,打
完一条后立即关闭电源.
④换纸带,加钩码,再做二次.
故正确顺序:CBDA
[答案] (1)物体运动信息 交流 6 0.02 (2)CBG
DA
跟踪训练
1.解析:应先接通电源,后松开纸带,所以 A 项错误;在取
下纸带前应先断开电源,所以 D 项有遗漏;按实验操作
顺序,合理的序号排列为BFCAED.
答案:A D BFCAED
探究2
[例2] [解析] (1)使用打点计时器应先启动电源,后释
放纸带,若先释放纸带,则纸带的有效利用长度将减小.
(2)某点的瞬时速度可用包含该点的一段位移内的平均
速度表示,打相邻两计数点的时间间隔 Δt=2×002s=
004s,则打1点时:v1=
x1+x2
2Δt ≈120m
/s
打2点时:v2=
x2+x3
2Δt ≈1.00m
/s
打3点时:v3=
x3+x4
2Δt =080m
/s
打4点时:v4=
x4+x5
2Δt ≈060m
/s
打5点时:v5=
x5+x6
2Δt ≈040m
/s
将数值填入表格中:
位置 1 2 3 4 5
v/(ms-1) 120 100 080 060 040
(3)描点并连线得小车的速度—时间图像,如图所示,由
图像可知,小车速度逐渐减小.
[答案] (1)启动电源 释放纸带 (2)1.20 1.00
0.80 0.60 0.40 (3)见解析
跟踪训练
2.解析:由电源的频率是50Hz,知打点计时器打点的时间
间隔是002s,则A、B 间用时tAB=2T=004s,位移xAB
=(120+160)×10-2m=0.028m.AB 段内的平均速度
vAB=
xAB
tAB
=0.0280.04 m
/s=070m/s,AD段内的平均速度vAD
=
xAD
tAD
=
(1.20+1.60+2.20+1.40+1.20)×10-2
5×0.02 m
/s=
076m/s.
答案:004 0028 070 076
探究3
[例3] [解析] 由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时
间较短,所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时
间内的平均速度表示.
经过第一个光电门的速度大小
v1=
d
Δt1
=3.0×10
-2
0.29 m
/s≈010m/s,
经过第二个光电门的速度大小
v2=
d
Δt2
=3.0×10
-2
0.11 m
/s≈027m/s.
[答案] 010m/s 027m/s
课堂自测夯基础
1.解析:(1)电磁打点计时器在纸带上每隔002s打下一
个点,点的间隔就反映了物体的位置变化情况,所以可
以从纸带上直接得到位移;通过数点的多少可以得到运
动的时间间隔.平均速度和瞬时速度都不能直接得到.
故选 A、B.
(2)BD 段的平均速度为
vBD =
xBD
2T=
(1.90+2.38)×10-2
2×0.1 m
/s≈021m/s
答案:(1)AB (2)0.21
2.解析:(1)两相邻计数点之间的时间间隔为
T=5×002s=01s.
(2)根据平均速度的计算公式得
v24=
x3+x4
t24
=
(2.78+3.62)×10-2
2×0.1 m
/s=032m/s.
(3)由于计数点2、4之间的时间间隔比较小,所以打点计
时器打计数点3时,小车的速度大小v3 近似等于计数点
2、4之间平均速度,即v3=v24=032m/s.
答案:(1)01 (2)032 (3)032
3.解析:相邻计数点间时间间隔为T=002×5s=01s;
由给出的数据知,相同时间内纸带运动的距离变大,则
纸带做加速运动;
902
参考答案
打C点时的速度
v=xBD2T=
(2.30+2.70)×10-2
0.2 m
/s=025m/s
答案:0.1 增加 025
4.解析:打点计时器的打点周期为002s,相邻计数点之间
有5 个 时 间 间 隔,因 此 计 数 点 之 间 的 时 间 间 隔 T=
01s.计数点2的瞬时速度可以用计数点1、3间的平均
速度求出,因此有v2=
x13
2T=
(15.30+9.30)
2×0.1 ×10
-2 m/s
=123m/s.
答案:01 123
5.解析:从滴下水滴O 到滴下水滴G 共有7个时间间隔,
又每个时间间隔为20s,则总时间为140s,AH 段的
位移为x=300 m,小 车 经 过 AH 段 的 时 间 为tAH =
140s,根据平均速度的公式得 AH 段的平均速度为v
=214m/s.
答案:14.0 214
6.解析:由毫米刻度尺可读出0,1,3,4点的 读 数 分 别 是
1000cm,1260cm,2260cm,3000cm.
由题意知各计数点间的时间间隔Δt=4×002s=008s,
由读数可得1,3两点和1,4两点间的位移大小分别是
Δx1=2260cm-1260cm=1000cm,
Δx2=3000cm-1260cm=1740cm,
则1,3和1,4两点间的平均速度分别是
v1=
Δx1
Δt1
=10.00×10
-2 m
0.16s =0625m
/s,
v2=
Δx2
Δt2
=17.40×10
-2m
0.24s =0725m
/s.
1,3两点更接近于2点,故2点的瞬时速度更接近于1,3
两点间的平均速度0625m/s.
答案:1000cm 1260cm 2260cm 3000cm
0625 0725 0625
第4节
自主预习探新知
基础梳理
知识点1
1.快慢 2.变化量 时间 4.米每二次方秒 m/s2
5.矢
知识点2
1.速度变化 2.相同 相反
知识点3
1.时间 2.斜率 3.加速度 大
自我检测
1.(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)√
2.(1)B [小鸟起飞时的速度变化很快,即加速度较大,B
正确.]
(2)都有加速度.(a)中速度大小发生变化;(b)中速度方
向发生变化;(c)中速度的大小和方向都发生变化,所以
三种情况中都有加速度.
合作探究攻重难
探究1
探究导引
提示:(1)战斗机速度最大 列车速度变化量最大,猎豹
加速度最大 (2)不能 不能
[例1] B [“速度变化得越多”是指Δv越大,但若所用时
间 Δt也很大,则ΔvΔt
就不一定大,故 A错误;“速度变化得
越快”是指速度的变化率Δv
Δt
越大,即加速度a越大,B正
确;加速度方 向 保 持 不 变,速 度 方 向 可 能 变,也 可 能 不
变,当物体做减速直线运动时,v=0以后就可能反向运
动,故 C错误;物体在运动过程中,若加速度的方向与速
度方向相同,尽管加速度在变小,但物体仍在加速,直到
加速度a=0时,速度达到最大,故 D错误.]
跟踪训练
1.C [由于初速度v0>0,加速度a>0,即速度和加速度同
向,不管加速度大小如何变化,速度都是在增加的,当加
速度减小时,相同时间内速度的增加量变小,即增加得
慢了;当a=0时,速度达到最大值.此后以该最大速度
做匀速直线运动,位移不断增大,C正确.]
探究2
探究导引
提示:(1)旅客列车速度变化大,自行车速度增加得快.
(2)三车的加速度分别是
自行车a1=
Δv1
Δt1
=145 m
/s2=28m/s2
轿车a2=
Δv2
Δt2
=3020m
/s2=15m/s2
列车a3=
Δv3
Δt3
=40100m
/s2=04m/s2
(3)加速度a与速度v、速度的变化量 Δv无必然联系.
[例2] BD [设初速度方向为正方向,根据a=v2-v1t
,
后来20m/s的速度方向可能与初速度的方向相同,也可
能相反,相同时a1=
20-6
10 m
/s2=14m/s2,相反时a2
=-20-610 m
/s2=-26m/s2.故B、D正确.]
跟踪训练
2.解析:规定初速度方向为正方向,则排球的初速度v0=
20m/s,末速度v=-20m/s,时间t=02s.
排球被击打过程中的加速度
a=v-v0t =
-20-20
0.2 m
/s2=-200m/s2
即排球被击打过程中,加速度大小为200m/s2,方向与
初速度方向相反.
答案:200m/s2,方向与初速度方向相反
探究3
探究导引
提示:(1)a甲 =
Δv1
Δt1
=10-05 m
/s2=2m/s2,a乙 =
Δv2
Δt2
=
15-5
10 m
/s2=1m/s2.
(2)由第(1)问知甲的加速度大于乙的加速度,由图像可
以直观地看出,甲的图线比乙的图线“陡”,所以通过比
较图线的“陡”“缓”可以比较加速度的大小.在同一个v
-t图像中,图线“陡”的加速度较大.
[例3] C [由于a、b的v-t图像都在第一象限,物体的
速度方向均为正,即两物体的速度方向相同;由于图线
的斜率Δv
Δt
表示加速度,两图线的斜率Δv
Δt
一正一负,即表
示两物体的加速度的方向相反,即a为正方向,b为负方
向;两直线的斜率Δv
Δt
的绝对值a 大于b,即a的加速度大
于b的加速度,故 C正确,A、B、D均错误.]
跟踪训练
3.C [两物体的速度都为正值,所以运动方向相同,A 错
误;0~4s内,B的速度大,B运动得快,4~6s内,A 的
速度大,A运动得快,B错误;t=4s时,A、B两物体的速度
都为5m/s,所以两物体的速度相同,C正确;从题图可以看
出,B的斜率比 A的斜率大,所以B的加速度大于 A 的加
速度,D错误.]
012
物理必修第一册