第2章 第1节 匀变速直线运动的研究（课件PPT）-【优化指导】2025-2026学年高中物理必修第一册（教科版2019）

匀变速直线运动的规律 第1节　匀变速直线运动的研究 第二章 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 物理观念 科学探究 科学态度与责任 匀变速直线运动、打点计时器的使用。 借助位移传感器研究小车的运动。 结合对小车运动的研究，了解公路上的测速原理。 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 必备知识 自主学习 速度 加速度 匀减速 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 二、实验：用打点计时器研究小车的运动 1．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，则该运动是匀变速直线运动。 必备知识 自主学习 中间时刻 平均速度 纵轴 横轴 斜率 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 2．实验器材 小车、附有滑轮的长木板、打点计时器、纸带、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸、____电源。 3．实验步骤 (1)如图所示，把一端带有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面。木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钩码的细绳。 必备知识 自主学习 交流 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (2)用手按住小车，使它在靠近打点计时器的位置保持静止状态。先____________________，待它稳定工作后________，使它在恒定拉力作用下开始运动，并打出一条纸带，随后立即关闭电源。(均填“开启打点计时器的电源”或“释放小车”) (3)换上新纸带，并增减所挂钩码(或在小车上放置重物)重新操作两次。 必备知识 自主学习 开启打点计时器的电源 释放小车 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 4．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。将结果填入下面表格中。 必备知识 自主学习 过于密集 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 必备知识 自主学习 计数点序号 O A B C D E …   计数点对应的时刻t/s                 计数点的位置坐标x/m                 相邻计数点的间距Δx/m —             — 平均速度v/(m·s-1) —             — 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (2)求各计数点的瞬时速度 各计数点对应的瞬时速度用________来代替。 必备知识 自主学习 平均速度 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 5．数据分析 方法一：取任意两个点，用它们的速度差Δv＝v2－v1除以相应的时间差Δt＝t2－t1，求得加速度。如果取不同的两个点，求得的加速度都相等，则小车的运动是______直线运动。 必备知识 自主学习 匀变速 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 方法二：绘制v－t图像 (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，绘制v－t图像，如图所示。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (2)如果该图像在误差允许的范围内可以看作一条倾斜的直线，则该运动是______直线运动。 (3)根据所画v－t图像求出小车运动的加速度a＝__。 必备知识 自主学习 匀变速 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 6．结论 (1)匀变速直线运动中某段区间的平均速度，等于该区间中间时刻的瞬时速度。 (2)匀变速直线运动中，相邻的相等时间间隔内的位移差值为一常数。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (1)开始释放小车时，应使小车____(填“靠近”或“远离”)打点计时器。 (2)先______________，等打点稳定后，再________。(填“启动打点计时器”或“释放小车”) (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。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (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之间的距离)。 (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。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 拓展实验： 用位移传感器研究小车的运动 1．实验器材 位移传感器、数据采集器、计算机、力学轨道、小车等。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 2．实验步骤 (1)要进行硬件系统的连接和调整。将轨道支架与力学轨道连接在一起，使轨道倾斜放置；将位移传感器的发射端固定在小车上；将位移传感器的接收端悬挂在轨道顶端上方，并与接收端处在同一平面内；通过数据线，将位移传感器、数据采集器和计算机连接起来。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (2)对软件系统进行设置。启动计算机，同时将小车放置在斜面顶端保持静止，打开位移传感器发射端的开关，进入软件界面，在采集设置中点击“调零”按钮；设置记录时间间隔和数据采样数。 (3)点击软件“开始”按钮的同时，释放小车，表格自动记录数据。 (4)通过计算机软件的图像分析中的“线性拟合”功能，得到v－t图像。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 探究点一__匀变速直线运动 一辆汽车以1 m/s2的加速度在平直的公路上前进，速度计上记录了汽车在不同时刻的速度值，列表如下： 关键能力 互动探究 时刻t/s 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 … 速度v/(m·s-1) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 … 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 [问题设计] (1)画出汽车运动的v－t图像。其v－t图像有什么特点？ (2)从v－t图像中可以看出，汽车的速度变化有什么特点？汽车做什么运动？ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 提示：(1)如图所示。汽车运动的v－t图像是一条倾斜的直线。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 1．匀变速直线运动的特点 (1)加速度a恒定不变。 (2)v－t图像是一条倾斜的直线。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 2．对v－t图像的理解 (1)图像上每一个点都表示某一时刻的速度，正、负表示速度的方向(即物体运动的方向)。 (2)直线的斜率表示加速度，斜率的正、负表示加速度的方向，斜率为正表示加速度方向与选定的正方向相同，斜率为负表示加速度方向与选定的正方向相反。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 不能从斜率正、负说明质点做加速运动还是减速运动。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 [例1] (多选)某物体做直线运动的v－t图像如图所示，由图像可知，下列说法正确的是(　　) A．物体在0～10 s内做匀速直线运动 B．物体在0～10 s内做匀加速直线运动 C．物体运动的初速度为10 m/s D．物体在0～10 s内的加速度为2.5 m/s2 关键能力 互动探究 BC 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 认识v－t图像的方法 正确认识v－t图像，从图像中读出需要的信息是解题的关键。图线在t轴以上说明速度方向为正方向，图线在t轴以下说明速度方向为负方向；图线斜率k＞0，加速度为正，图线斜率k＜0，加速度为负。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 [练1] 关于匀变速直线运动，下列说法正确的是 (　　) A．加速度方向不变的直线运动就是匀变速直线运动 B．加速度大小不变的直线运动就是匀变速直线运动 C．加速度大小和方向都不变的直线运动就是匀变速直线运动 D．加速度均匀变化的直线运动就是匀变速直线运动 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 [练2] (多选)如图所示是质点做直线运动的v－t图像，则(　　) A．在前6 s内质点做匀变速直线运动 B．在2～4 s内质点做匀变速直线运动 C．4 s末质点的速度大小是4 m/s，方向与规定的正方向相反 D．3～4 s内与4～6 s内质点的速度方向相反 关键能力 互动探究 BC 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 探究点二__探究小车速度随时间变化的规律 [例2] 某同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (1)图中仪器A叫作____________打点计时器，使用220 V________(填“交流”或“直流”)电源，释放小车前，小车应停在________(填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤： A．松开小车让小车带着纸带运动 B．穿好纸带 C．把计时器固定好 D．接通电源，进行打点 以上步骤的正确顺序是________。 答案：(1)电火花　交流　靠近　(2)CBDA 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 [练3] 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学得到一条用电火花打点计时器打下的纸带，如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花打点计时器接220 V、50 Hz交流电源。他经过测量并计算得到电火花打点计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如表所示： 关键能力 互动探究 对应点 B C D E F 速度/(m·s-1) 0.141 0.185 0.220 0.254 0.301 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (1)设电火花打点计时器的打点周期为T，计算vF的公式为vF＝________。(用字母表示) (2)根据(1)中得到的数据，以A点对应的时刻为t＝0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v－t图像。 (3)利用该图像求小车的加速度a＝______m/s2(结果保留2位有效数字)。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (4)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”)。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 1．下列关于匀变速直线运动的说法正确的是 (　　) A．匀变速直线运动是运动快慢相同的运动 B．匀变速直线运动是速度变化量相同的运动 C．匀变速直线运动的a－t图像是一条倾斜的直线 D．匀变速直线运动的v－t图像是一条倾斜的直线 素养训练 学业评价 D 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是 (　　) A．长木板一定要水平摆放 B．使用刻度尺测量长度时，不必估读 C.使用刻度尺测量长度时，要估读到最小刻度的下一位 D．作v－t图像时，所描线必须经过每一个点 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 3．(多选)关于用打点计时器探究小车速度随时间变化规律的实验，下列说法正确的是 (　　) A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端 B．开始实验时小车应靠近打点计时器一端 C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车 D．牵引小车的钩码个数越多越好 素养训练 学业评价 BC 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 4．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是 (　　) A．小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理 B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点 C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点 D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 5．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，使用电磁打点计时器(所用交流电源的频率为50 Hz)，得到如图所示的纸带，图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是 (　　) A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．从纸带上不可能求出计数点C对应的速率 C．从纸带上可以求出计数点B对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 6．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器在纸带上打的点记录了小车的运动情况。某同学做此实验时的步骤如下： A．把小车停在靠近打点计时器的位置，放开小车，再接通电源； B.将打点计时器固定在长木板上； C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮与长木板平行，下面挂上适当的钩码； D．小车停止运动后，直接取下纸带； 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔； F．换上新纸带，再重复操作两次，然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行测量并处理数据。 其中错误或遗漏的步骤有： ①________________________________________________________； ②_______________________________________________________。 将以上步骤完善后，其合理的顺序为____________。 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 答案：①A中应先接通电源，再放开小车　②D中取下纸带前应先断开电源　BECADF 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 7．某同学在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，打点计时器所用电源的频率是50 Hz，在实验中得到一条点迹清晰的纸带，他把某一点记作O，再依次选6个点作为计数点，分别标以A、B、C、D、E和F，如图甲所示。 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 (1)如果测得C、D两点相距2.70 cm，D、E两点相距2.90 cm，则在打D点时小车的速度是________m/s。 (2)该同学分别算出打各点时小车的速度，然后根据数据在v－t坐标系中描好点，请在图乙中作出小车的v－t图像，并求出小车的加速度a为多少。 答案：(1)1.4　(2)见解析图　5.0 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 解析 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 课时梯级训练（6） 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 谢谢观看 返回导航 高中物理 必修 第一册 （J）　 一、匀变速直线运动 1．定义：____随时间均匀变化的直线运动叫作匀变速直线运动。匀变速直线运动中，______保持不变。 2．分类 靠近 启动打点计时器 释放小车 (2)从图像中可以看出，在相等的时间间隔Δt内，对应的速度变化Δv都相等，即是一个恒量，汽车运动的加速度保持不变；汽车做匀加速直线运动。 由题图可知，物体的速度均匀增大，图像的斜率一定，说明该物体做匀加速直线运动，A错误，B正确；物体运动的初速度即t＝0时刻的速度，由题图可知初速度为10 m/s，C正确；物体在0～10 s内的加速度a＝＝ m/s2＝1.5 m/s2，D错误。 加速度大小和方向都不变的直线运动才是匀变速直线运动，A、B错误，C正确；加速度均匀变化的直线运动是非匀变速直线运动，D错误。 质点在0～6 s内速度方向改变，加速度没有保持恒定不变，故整个前6 s内质点不是做匀变速直线运动，A错误；质点在2～4 s内，速度图线的斜率不变，即加速度不变，质点做匀变速直线运动，B正确；根据图像可知4 s末质点的速度是－4 m/s，即速度大小是4 m/s，方向与规定的正方向相反，C正确；质点在3～4 s内和4～6 s内速度均为负值，表明在这两段时间内质点的速度方向相同，都与规定的正方向相反，D错误。 (1)题图中仪器A叫作电火花打点计时器，使用220 V交流电源，实验过程中，放开小车前，小车要靠近打点计时器。 (2)使用打点计时器分析物体运动情况的实验中，基本步骤为：先把计时器固定好，穿好纸带，再接通电源，进行打点，之后松开小车让小车带着纸带运动，故正确的顺序是CBDA。 答案：(1)　(2)见解析图　(3)0.40　(4)不变 (1)若时间较短，平均速度可代替中间时刻的瞬时速度，电火花打点计时器的打点周期为T，所以从E点到G点时间间隔为10T，有vF＝。 (2)根据表中数据，利用描点法作出图像如图所示。 (3)图像斜率大小等于加速度大小，故 a＝＝0.40 m/s2。 (4)电网电压变化，并不改变打点的周期，故测量值与实际值相比不变。 匀变速直线运动是加速度保持不变的直线运动，是速度变化率相同的运动，其a－t图像是一条平行于t轴的直线，其v－t图像是一条倾斜的直线，D正确。 实验过程中，一般长木板应平放，但适当一端高一端低，也是可以的，A错误；使用刻度尺测长度时，需要估读，B错误，C正确；作v－t图像时，若各点与直线拟合，则作直线并使直线经过尽量多的点，D错误。 打点计时器应固定在长木板上没有滑轮的一端，A错误；小车开始时靠近打点计时器是为了使小车的运动距离较大，B正确；若先释放小车后接通电源只能在纸带的后面部分打点，所以应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，C正确；钩码个数少，打点密集，钩码个数多，打点太少，都会带来误差，D错误。 小车在钩码的牵引下运动时，需要采用多次测量打出多条纸带，进行数据处理，这样有利于减小误差，A错误；纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，应舍去，找一个适当的点当作计时起点，B错误，C正确；选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不是一定要取0.1 s，D错误。 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验时应先接通电源再放开纸带，A错误；根据C点为B与D的中间时刻点，则有vC＝，B错误；同理可得vB＝，C正确；由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出，所以相邻两个计数点间的时间间隔应为0.1 s，D错误。 ①A中应先接通电源，再放开小车；②D中取下纸带前应先断开电源。实验步骤合理的顺序为BECADF。 甲 　 乙 (1)vD＝＝＝1.4 m/s。 (2)v－t图像如图所示。 小车的加速度a＝＝5.0 m/s2。 $$