2.1 匀变速直线运动的研究 讲义-2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

本高中物理讲义聚焦匀变速直线运动的研究，以“概念建构-实验探究-应用拓展”为学习支架，系统梳理匀变速直线运动的定义、特点（加速度恒定，v-t图像斜率不变）、分类（匀加速、匀减速），并衔接“研究小车运动”实验（打点计时器使用、数据处理、v-t图像绘制），构建完整知识链。 资料采用梯度分层设计，基础巩固夯实物理观念（如加速度恒定的理解），拔高提升通过辨析题培养科学推理（如匀变速与非匀变速的区分），思维拓展的实验题强化科学探究（如打点计时器数据处理求加速度），课中助力分层教学，课后通过解析帮助学生弥补知识盲点。

2.1匀变速直线运动的研究 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 拔高提升：进阶训练，聚焦核心，提炼重难 思维拓展：情景构建，素养提升，高阶训练 基础巩固 1 一、匀变速直线运动 1.定义：速度随时间均匀变化的 。 2.特点：加速度的大小和方向都不变，即加速度为恒量；v-t 图像中，图线的斜率 。 3.分类 （1）匀加速直线运动：加速度与速度同向，速度 。 （2）匀减速直线运动：加速度与速度反向，速度 。 4.速度随时间变化的图像：图像为倾斜的直线，表示速度随时间均匀变化；图线的斜率表示 。 二、实验：研究小车的运动（以打点计时器为例） 1.实验方案：让木板上的小车在槽码的牵引下运动，研究纸带上的信息，确定小车速度随时间的变化情况。 2.实验器材： 、槽码、小车、细绳、纸带、打点计时器、一端附有定滑轮的长木板。 3.实验原理：以纸带上某点为中心时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度，得到多段位移的瞬时速度后，用描点法画出小车的 v-t 图像，图线的倾斜程度表示 。 4.实验步骤 （1）在长木板上固定打点计时器，使滑轮伸出桌面，连接电路；让小车停在靠近打点计时器的位置，安装好纸带，连接细绳和槽码。 （2）先 ，后 ，打点完成后立即关闭电源，观察纸带的点迹是否清晰。 （3）增减所挂的槽码（或在小车上放置重物），更换纸带，再做两次实验，获得实验后的纸带。 5.数据记录分析 （1）计数点瞬时速度的求法：用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。 （2）计算各计数点的瞬时速度，并作出相应的 v-t 图像。 三、速度-时间（v-t）图像 1.图像中，可通过 Δv 和 Δt 计算加速度。 2.匀加速直线运动的 v-t 图像是一条 时间轴的倾斜直线。 拔高提升 2 一、单选题 1．关于匀变速直线运动，下列说法中正确的是( ) A.匀变速直线运动的速度变化量是一个恒量 B.在相等时间内，匀变速直线运动的位移相等 C.加速度大小不变的运动就是匀变速直线运动 D.匀变速直线运动的速率可能先减小后增大 2．关于直线运动，下列说法中正确的是( ) A.若物体的速度不断增加，则物体做匀加速直线运动 B.若物体的加速度和速度方向相反，则物体一定做减速直线运动 C.若物体的速度先减小再增大，则物体一定做匀变速直线运动 D.若物体在相等时间内通过的位移相等，则物体做匀速直线运动 3．下列关于运动学的说法正确的是( ) A.位移是初位置与末位置间的有向线段，当路程等于0时位移有可能不为0 B.第ns内是指ns末至（）s末的时间间隔，前ns是0到（）s末的时间间隔 C.速度的变化率表示速度变化的快慢，在数值上等于单位时间内速度的变化量 D.匀变速直线运动的加速度方向不改变，速度的方向也一定不改变 4．关于直线运动，下列说法正确的是( ) A.速度随时间均匀变化的直线运动一定是匀加速直线运动 B.匀变速直线运动的物体相同时间内速率的变化量一定相同 C.做直线运动的物体位移的大小一定和路程相等 D.加速度方向与速度方向在同一直线上，物体可能做匀减速直线运动 5．下列关于匀加速直线运动和匀减速直线运动的说法，正确的是( ) A.速度随时间均匀变化的直线运动叫匀加速直线运动 B.在匀加速直线运动中，加速度一定为正值 C.做匀减速直线运动的物体，它的速度方向和加速度的方向相反 D.当物体的加速度不断减小时，其速度也一定不断减小 6．关于误差和有效数字，下列说法正确的是( ) A.测出一个物体长为123.6 cm，采用的测量工具的最小刻度是厘米 B.0.92 cm与0.920 cm含义是一样的 C.多测几次求平均值可减小系统误差 D.0.082 cm有三位有效数字 二、实验题 7．一打点计时器固定在斜面上某处，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上匀加速滑下。如图是打出纸带的一段，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz。 （1）部分实验步骤如下： A.测量完毕，关闭电源，取出纸带 B.接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车 C.将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连 D.把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是_________（用字母填写）； （2）计算打下D点和E点时，小车的速度分别为_________m/s，________m/s。 思维拓展 3 8．在“用打点计时器探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中： 1.安装纸带时，应将纸带置于复写纸（或墨粉纸盘）的 （选填“上方”或“下方”）。把纸带固定在小车上，应在放开小车 （选填“之前”或“之后”）接通打点计时器的电源； 2.某同学在实验中使用电火花打点计时器打出的一条纸带如图所示，电源的频率是50 Hz,他选择了几个计时点作为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点没有标出，其中，那么：此打点计时器的工作电压是交流 V；相邻两个计数点的时间间隔T是 s ；b点的瞬时速度大小是 m/s； 纸带加速度的大小是 （计算结果保留两位有效数字）。 9．某实验小组研究小车匀变速直线运动规律的实验装置如图甲所示，打点计时器的工作频率为50Hz。纸带上计数点的间距如图乙所示，相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出。 （1）图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔_______s。 （2）计数点3对应的瞬时速度大小计算式为_______。 （3）为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为_______。 （4）若计时器工作频率大于50Hz，则根据表达式和题中数据计算出的结果比实际值_______（填“相等”“偏大”或“偏小”）。 10．在测定匀变速直线运动的加速度实验中： （1）请在下列给出的器材中，选出实验所需的器材填在下方的横线上。 ①电磁打点计时器；②天平；③低压交流电源；④低压直流电源；⑤细线和纸带；⑥钩码和小车；⑦秒表；⑧一端有定滑轮的长板；⑨刻度尺。 选出的器材有_______。（填选项序号即可） （2）如下所图，是一次实验中记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔为， 该小车运动的加速度_______，计数点D的瞬时速度_______。 11．练习用打点计时器 （1）两种打点计时器（如图） a.电磁打点计时器使用_______（交变或直流）电源的计时仪器；工作电压约为_______V，当电源频率是50Hz时，每隔_______打一次点。 b.电火花打点计时器：使用_______V交变电源。 （2）时间的测量 当电源频率是50Hz时，若每隔4个点取一个计数点，则两计数点之间的时间间隔_______s。 （3）位移的测量 用_______测量纸带上两个点之间的距离，即为相应时间间隔内物体的位移大小。 （4）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是_______。 A.先接通电源，后让纸带运动 B.先让纸带运动，再接通电源 C.让纸带运动的同时接通电源 D.先让纸带运动或先接通电源都可以 参考答案与解析 【基础巩固】 1、 匀变速直线运动 1.定义：速度随时间均匀变化的直线运动。 2.特点：加速度的大小和方向都不变，即加速度为恒量；v-t 图像中，图线的斜率保持不变。 3.分类 （1）匀加速直线运动：加速度与速度同向，速度增加。 （2）匀减速直线运动：加速度与速度反向，速度减小。 4.速度随时间变化的图像：图像为倾斜的直线，表示速度随时间均匀变化；图线的斜率表示加速度的大小。 二、实验：研究小车的运动（以打点计时器为例） 1.实验方案：让木板上的小车在槽码的牵引下运动，研究纸带上的信息，确定小车速度随时间的变化情况。 2.实验器材：刻度尺、槽码、小车、细绳、纸带、打点计时器、一端附有定滑轮的长木板。 3.实验原理：以纸带上某点为中心时刻取一小段位移，用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度，得到多段位移的瞬时速度后，用描点法画出小车的 v-t 图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小。 4.实验步骤 （1）在长木板上固定打点计时器，使滑轮伸出桌面，连接电路；让小车停在靠近打点计时器的位置，安装好纸带，连接细绳和槽码。 （2）先启动计时器，后放开小车，打点完成后立即关闭电源，观察纸带的点迹是否清晰。 （3）增减所挂的槽码（或在小车上放置重物），更换纸带，再做两次实验，获得实验后的纸带。 5.数据记录分析 （1）计数点瞬时速度的求法：用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。 （2）计算各计数点的瞬时速度，并作出相应的 v-t 图像。 三、速度 - 时间（v-t）图像 1.图像中，可通过 Δv 和 Δt 计算加速度。 2.匀加速直线运动的 v-t 图像是一条远离时间轴的倾斜直线。 【练习】 1．答案：D 解析：匀变速直线运动的速度变化量，可知速度变化量与时间有关，不是恒量，故A错误；由于速度在均匀地改变，故在相等的时间内，匀变速直线运动的位移不相等，故B错误；加速度大小和方向均不变的直线运动是匀变速直线运动，故C错误；匀变直线运动的初速度与加速度方向相反时，速度先均匀地减为零后再反向增大，即速率先减小后增大，故D正确. 2．答案：B 解析：A.根据加速度的定义式有 可知，若物体的速度不断增加，但加速度可能在变化，此时物体的运动并不是匀加速直线运动，故A错误； B.根据加速度的定义式有 可知，若物体的加速度和速度方向相反，则物体一定做减速直线运动，故B正确； C.根据加速度的定义式有 可知，若物体的速度先减小再增大，但加速度可能在变化，此时物体不一定做匀变速直线运动，故C错误； D.若物体在相等时间内通过的位移相等，物体不一定做匀速直线运动，只有当物体在任意相等时间内通过的位移相等，物体才一定做匀速直线运动，故D错误。 故选B。 3．答案：C 解析：A.位移是初位置指向末位置的有向线段，当路程等于0时位移也为0，故A错误； B.第ns内是指至（）s末至ns末的时间间隔，前ns是0到ns末的时间间隔，故B错误； C.速度的变化率表示速度变化的快慢，在数值上等于单位时间内速度的变化量，故C正确； D.匀变速直线运动的加速度方向不改变，速度的方向可能改变，故D错误。 故选C。 4．答案：D 解析：A.速度随时间均匀变化的直线运动不一定是匀加速直线运动，也可能是匀减速直线运动，故A错误；B.匀变速直线运动的物体加速度一定不变，根据可知，相同时间内速度的变化量一定相同，但速度大小的变化量，即速率的变化量不一定相同，故B错误；C.只有做单向直线运动的物体位移的大小一定和路程相等，故C错误；D.加速度方向与速度方向在同一直线上，且加速度大小不变，二者反向时，物体做匀减速直线运动，故D正确。故选D。 5．答案：C 解析：A.速度随时间均匀增大的直线运动才叫匀加速直线运动，故A错误；B.若物体的速度和加速度的方向均与选定的正方向相反，则此时加速度为负值，但物体做匀加速直线运动，故B错误；C.做匀减速直线运动的物体，它的速度方向和加速度的方向相反，故C正确；D.若物体的加速度不断减小，但速度方向与加速度的方向相同，则物体的速度不断增大，故D错误。故选C。 6．答案：A 解析：数字的倒数第二位的单位就是测量工具的最小刻度，故A正确；0.92是两位有效数字，而0.920是三位有效数字，它们的含义是不同的，B错误；求多次测量的平均值是减小误差有效的方法之一，可以减小偶然误差，不能减小系统误差，C错误；有效数字是从左边第一个不为0的数字开始的，0.082是两位有效数字，D错误. 7．答案：（1）DCBA （2）0.9；1.1 解析：（1）实验中应先固定打点计时器，让纸带穿过限位孔，再将小车靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连，然后接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车，最后测量完毕，关闭电源，取出纸带。所以，正确的顺序应为：DCBA。 （2）相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则时间间隔为，打下D点时，小车的速度为，打下E点时，小车的速度为。 8．答案：1.下方 之前 2.220 0.1 0.74 0.62 解析： 9．答案：（1）0.1（2）（3）（4）偏小 解析：（1）打点计时器的工作频率为50Hz，故纸带上相邻点间的时间间隔为 相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出，故相邻计数点间的时间间隔 （2）在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度，则 （3）根据逐差法可得 （4）若计时器工作频率大于50Hz，则相邻计数点间的时间间隔T减小，根据 可知实际值偏大，所以按照题中给定的数据计算出的结果比实际值偏小。 10．答案：（1）①③⑤⑥⑧⑨（2）0.5;1.05 解析：（1）在本实验中不需要测量小车或砝码的质量因此不需要天平；电磁打点计时器使用的是低压交流电源，因此低压直流电源本实验中不需要；同时打点计时器记录了小车运动时间，因此不需要秒表。因此需要的器材为：①③⑤⑥⑧⑨。 （2）由逐差法可知，小车运动的加速度为 计数点D的瞬时速度为 11．答案：（1）交变；8；0.02；220；（2）0.1；（3）刻度尺；（4）A 解析：（1）a.电磁打点计时器是使用交变电源的计时仪器；工作电压为8V，当电源频率是50Hz时，每隔0.02s打一次点。 b.电火花打点计时器是使用220V交变电源，打点周期0.02s。 （2）时间的测量：当电源频率是50Hz时，若每隔4个点取一个计数点，则两计数点之间的有5个间隔，故时间间隔为； （3）位移的测量：用刻度尺测量纸带上两个点之间的距离，即为相应时间间隔内物体的位移大小； （4）为了有效利用纸带，并打点稳定，应先打电源再让纸带运动，故A正确，BCD错误。 学科网（北京）股份有限公司 $