2.1 匀变速直线运动的研究-【志鸿优化训练】2025-2026学年高中物理必修第一册(教科版)

第二章 匀变速直线运动的规律 1.匀变速直线运动的研究 学业目标 ·定位 课标要求 核心素养 1.知道匀变速直线运动的概念，知道匀变速直线运动的t 1.打点计时器的使用，研究匀变速直线运动。 图像特点并解决图像问题。 (物理观念) 2.掌握研究小车的运动的实验方案，会借助计算机研究小车 2.利用v-t图像分析匀变速直线运动速度变化 运动的原理。 的特点。（科学思维） 3.学会运用图像法处理实验数据。 必备知识 梳理 答案见P309 国知识梳理 匀变速直线运动 保持不变。 1.定义： 随时间均匀变化的直线运动叫 匀加速直线运动 2.分类 作匀变速直线运动。匀变速直线运动中， 直线运动 实验基础 梳理 答案见P309 一、用打点计时器研究小车的运动 穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑 1.实验原理 轮系有钩码的细绳。 (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)用描点法画出小车的v-t图像，用ot图 像分析小车的运动情况。 (2)用手按住小车，使它保持静止状态。先 2.实验器材 ,待它稳 小车、 的长木板、打点计时器、纸带、 定工作后 ,使它在恒定拉力作用下 细绳、钩码、刻度尺、坐标纸、电源。 开始运动，并打出一条纸带。 3.实验步骤 (3)关上电源，换上新纸带，并增减所挂钩码 (1)如图所示，把一端带有定滑轮的长木板平 (或在小车上放置重物)重新操作两次。 4.数据记录 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 (1)采集数据 舍掉纸带开头一些 的点，找一个适 33 物理必修第一册教科版 当的点作为计时起点。可选择相隔0.1s(或 6.结论 更短)的若干计数点进行测量。将结果填入 (1)匀变速直线运动中某段区间的平均速度， 下面表格中。 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 计数点序号 B CD E 年8888 内的位移差值为一常数。 7.注意事项 计数点对应 (1)开始释放小车时，应使小车 (选填 的时刻t/s “靠近”或“远离”)打点计时器。 计数点的位 (2)先 ,等 置坐标x/m 打点稳定后，再 (3)打点完毕，立即关闭电源。 相邻计数点 的间距△x/m (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 平均速度 计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T v/(m·s-1) 等于多少。 (2)求各计数点的瞬时速度 (5)不要分段测量各段距离，应尽可能地一次 各计数点对应的瞬时速度用 来 测量完毕（可统一量出各计时点到计时起点 代替。 之间的距离)。 5.数据分析 (6)在坐标纸上画vt图像时，注意坐标轴单 方法一：取任意两个点，用它们的速度差△ 位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。 =v2一v1除以相应的时间差△1=t2一t1,求 二、用位移传感器研究小车的运动 得加速度。如果取不同的两个点，求得的加 1.实验器材 速度都相等，则小车的运动是 直线 位移传感器、数据采集器、计算机、力学轨道、 运动。 小车等。 方法二：绘制vt图像 2.实验步骤 (1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时 (1)要进行硬件系统的连接和调整。将轨道 间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐 支架与力学轨道连接在一起，使轨道倾斜放 标系中描点，绘制t图像，如图所示。 置：将位移传感器的发射端固定在小车上；将 m·s 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。 0 tis (2)对软件系统进行设置。启动计算机，同时 (2)如果该图像在误差允许的范围内，可以看 将小车放置在斜面顶端保持静止，打开位移 作一条倾斜的直线，则该运动是 直线 传感器发射端的开关，进入软件界面，在采集 运动。 设置中点击“调零”按钮；设置记录时间间隔 (3)根据所画v-t图像求出小车运动的加速 和数据采样数。 度a= (3)点击软件“开始”按钮的同时，释放小车， :4834 O第二章匀变速直线运动的规律 表格自动记录数据。 合”功能，得到o-t图像。 (4)通过计算机软件的图像分析中的“线性拟 实验探究 提升 答案见P3091 要点一实验目的和实验步骤 B F单位：cmG 1.关于“探究小车速度随时间变化的规律” 3.624.3815.2015.9916.807.62 的实验，完成以下问题： 乙 (1)实验室提供了以下器材：①电火花计时 (1)试根据纸带上各个计数点间的距离，每 器、②一端附有滑轮的长木板、③小车、④纸带、 隔0.10s测一次速度，现已经计算出打下C、 ⑤细绳、⑥钩码、⑦刻度尺、⑧交流电源、⑨秒 D、E、F四个点时小车的瞬时速度，请将B点 表、四弹簧测力计。其中在本实验中不需要的 的速度值算出并填写到表格中。（保留3位有 器材是 效数字) (2)按照实验进行的先后顺序，将下述步骤 VB vc VD VE UF 的代号填在横线上 A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车 数值 0.4790.560 0.6400.721 后面 (m/s) B.把打点计时器固定在木板没有滑轮的 (2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度 一端，并连好电路 C.换上新的纸带，再重做两次实验 标在答题纸直角坐标系中，并画出小车的瞬时 D.把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸 速度随时间变化的关系图线。 出桌面 ↑/m·s 0.8 E.使小车停在靠近打点计时器处，接通电 0.7 源，放开小车，让小车运动 0.6 F.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑 轮，下边吊着合适的钩码 G,断开电源，取出纸带 0.3H 要点二实验数据处理 0.2出出出出出出出出由 0 0.10.20.30.40.50.6ts 2.某同学在做“探究小车的速度随时间变 (3)由v-t图像求出小车运动的加速度约 化规律”的实验中（如图甲），用打点计时器记录 为a (保留两位有效数字)m/s2。 了被匀加速运动的小车拖动的纸带的运动情 名师点拔 况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7 1.匀变速直线运动的特点 个计数点。其相邻点间的距离如图乙所示，每 (1)加速度a恒定不变。 两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10s。 (2)v-t图像是一条倾斜的直线。 打点计时器 滑轮细线 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)。 用 35●+ 物厘必修第一册教科版 (2)直线的斜率表示加速度，斜率的正、负表 光电计时器记录的时间分别为t1、t2,并测得遮 示加速度的方向，斜率为正表示加速度方向与 光片从光电门A运动到光电门B所用的时 选定的正方向相同，斜率为负表示加速度方向 间△t。 与选定的正方向相反。 显示器 光电门 滑块 0.000 要点三创新实验设计 光电计时器 3.光电计时器是物理学中常用的一种研究 甲 物体运动情况的计时仪器，其结构如图甲所示。 (1)在实验中，为了更准确地测得滑块通过 a、b分别为光电门的激光发射和接收装置，当 光电门的速度，应选用较 (填“宽”或 有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显 “窄”)的遮光片； 示出物体的挡光时间，这样就可以将物体通过 (2)由题可知，遮光片通过光电门A时的 光电门的平均速度视为其通过光电门的瞬时速 速度表达式w1= ,通过光电门B时的 度。如图乙所示，气垫导轨上安装有A、B两 速度表达式v2= 个光电门，导轨上放有一滑块，滑块上装有宽度 (3)滑块在气垫上运动的加速度的表达式 为d的遮光片。现使滑块从某一位置开始以 (用1、2及题干中记录的时间 恒定的加速度滑动，并依次通过光电门A、B, 字母表示)。 随堂演练·达标 答案见P3091 1.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验 时器接220V、50Hz交流电源。他经过测量 中，下列说法正确的是() 并计算得到电火花打点计时器在打B、C、 A.长木板一定要水平摆放 D、E、F各点时小车的瞬时速度如表所示： B.使用刻度尺测量长度时，不必估读 对应点 B C D E F C.使用刻度尺测量长度时，要估读到最小刻 速度 度的下一位 0.1410.1850.2200.2540.301 (m·s D.作-t图像时，所描线必须经过每一个点 2.(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 +/(m-s-) 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 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、 t/s C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计 乙 数点间还有4个点没有画出，电火花打点计 (1)设电火花打点计时器的打点周期为T,计 :4036 ·第二章匀变速直线运动的规律 算vs的公式为VF= (用字母表 (1)画出汽车运动的v-t图像。其ot图像 示)： 有什么特点？ (2)根据(1)中得到的数据，以A点对应的时 (2)从t图像中可以看出，汽车的速度变化 刻为t=0,试在图乙所示坐标系中合理地选 有什么特点？汽车做什么运动？ 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;(结果保留两位有效数字) (4)如果当时电网中交变电流的电压变成 210V,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 (选填“偏 大”“偏小”或“不变”)。 4.一辆汽车在平直的公路上行进，时速表上记 录了汽车在不同时刻的速度值，列表如下： 时刻t/s 0123456789 速度 12345678910 (m·s 1 2.匀变速直线运动速度与时间的关系 学业目标 定位 课标要求 核心素养 1.匀变速直线运动速度一时间关系式。（物理观念） 1.能够根据加速度表达式推导得出速度与时间的关系 2.经历探究匀变速直线运动的速度公式的推导过程， 式，并会应用此公式进行相关计算。 体会数学思想和方法在解决物理问题中的重要作 2.理解匀变速直线运动vt关系图像的物理意义。 用。（科学思维） 必备知识 梳理 答案见P310 国知识梳理 二、速度方程的深入讨论 一、匀变速直线运动的速度与时间的关系 v,=v。十at式中的速度v,、vo和加速度a都 1.速度公式：0，= 是，一般以 的方向为正方向。 0 2.意义：物体任意时刻的速度v,是时间t的 1.若a是正值，则a与。方向 ,物体做 运动，vt图像 倾斜。 ,其vt图像的 就等于加速 2.若a是负值，则a与。方向 ,v-t图 度a。 像 倾斜，物体做 运动，速度减为 37到时闻内两车走过的路程不相等，位移不图等，从4 到台时闻内，两车走过的2移相等，B错误，C正确：根据 匀变速直线运动规律，一殿过程中的中问时刻时速度 等于全程的平均电度，可得：到时间内乙车修平均速 等于子时刻的瞬时度，面到：时内两车的 位移相叫，平均迷度相网，其在”子时刻，两车迷度相 等，乙车匀加速，期在号时刻，两车建度不相等D情议。 [限章潮练4D从开始到1时划甲t医像为直 线，说明整个过程中的如速度是相同的，质以在0 时问内，运动员在空中，先上升后下精，时刻到达最 高点，妇时刻之后速度候小，运耐贞已进人水中，A错 误，B正确：，时刻，运动员的速度减为琴，此时仍处于 本下，C错议0一：时间内，运动员一直在空中，具有向 下的加速度，且如速度保持不变，D正嘴 第二章匀变遍直线运动的规律 1,匀变速直线运动的研究 【必备知识·植理】 [勿识藏理] 【,速度加速度工匀减速 【实验基础·植理】 一， 1,中间时刻平均速度 2附有滑轮交流 3.开启打点计时器约电源释放小年 4.过于密集平均速度 气匀建好变意出 7.靠近启动打点计时器戴开小年 【实验深究·提升】 【,0D8 AFEGC 解斯：1》在衣实警中不需要测量力的大小，思此不 雪要弹餐测力持，打点什时器记草了小年运动时闻，西 此不雪要秒表。 (2)在“探究小车递度性时同变化的昆律”的美登 中，庭先把美木板平故在实验案上，并使滑格神出来面： 财后把射点计时器阳定在关木核的暖有滑枪的一璃，并 度时，香要估凌，选项B错误，C正璃。作（图像 连好电路，系把穿过打点计时器的纸零明定在小车后 时，若各点与直线板合，则作直线并使直线经过尽量 面，把一条恒属妆在中本上，加绳丹过文滑枪，下边养着 多的点，选项D恨 合楼的的马，使小率件在靠近行点计时■处，接通电潭， 三BC打点计时器成图定在长木板上爱有滑轮的一 盘开小车，让中车造动，新升电源，敢当抓带，最后换上 偏，这项A错误：小车开始时靠近打点计时器是为了 新的旅帝，弄重戴两成 使小车的运动肥真较大，选项书正确：若先释放小车 根据上面时过短可加步骤为，D阳AFEGC 品接通电部只能在纸带的后面都分打点，所以皮先核 211,400见解新Q64 通电恩，待打点物定后再释放小车，选项C正跳：的 解折：(1)BA的速度为AC提的平均地度 母个酸少，打点密氧，码个敢多，打点太少，富会帮 n-3ga8×i0m/3-0.40m. 来误差，选项D错识 2x0.1 (2》描人，连抗如图所币 ka2图见解斩折8.0（w不变 ↑Mm*y 解析：(1)著时同装姚，平均建度代警中司时朝的醉 时逸度，电文花打在针时云的打点用鼻为T,斯远从 E点到G高防树为1T有，- (2》根举图中板撼，利用描法作出图律如图所乖。 (3》在即：国律中，斜率表成如速定 4一名-00m Q.5 m/s-0.64 m/s. 玉布异 解析：《1)用超短时间内的平均该度表年瞬时途发， 9340306 购以逃光片地替般窄的 》律大小等于和度夫小，一 ()根端平均选座等子解时途度，则有通过光电门 =0,0m/得 A时的老度表的 《4》电网电压史化，并不改变打点的网期，故新量值与 通过先电门B财怜建成 案际置病比不变。 4.(1》如图所示，汽车运功的1图象是一条倾斜的 直线： （3)清快的加途魔：极据山一把了得 【随堂演练·达标】 LC实和过程中，一履长木板应平或，日适当一圳高 一餐低，也是可以的，远项A情误。使用刻虔尺测长 (2)从图檬中可以看出，在相等的时同可隔4“内，对 皮的速度变化如都相等，即是一个量，执车运 对的加递度保持不变：汽本做匀闻速直线运动， 2.匀变速直线运动速度与时问的关高 【必备知识·被理】 [知识桃理 1.十 久一次两数斜平 二 矢量初速度， 1.相同知违利上 2.相反向下减速相屑加递 玉匀速水平 [科学思维] 一.思考判断 1./2×1×4X 二悲准探究 1,将体做钉变速直线运动的迪度与时间的关系是 水函数函数关系式是y一：+。y一：十6各量和 ,=十a各量的对应关系是：y对成，对应，素 对点@，x对应。 玉加速时同向，减逸时反向。 【关健能力·深究】 探究一 [情境探克 爱示，制一此十a [典侧精析] [典例1门15s解析：三个不月时射的建度分利为 m-1n.8km/h-3m/s,4-54km/h-15m/s. 54.8km/h=18m/a 时网4，=1min=60% 所以选度a-5m3m3-a2m/公 的一十 可得时阅，-二18n台-5吃-6 0.2m/s [针对训练1]Jk1010m/,(2)2,5