第一章 学案5 实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度-【智学校本学案】2025-2026学年高中物理必修第一册（人教版）

(2)用某一时刻的速度大小和方向。 (3)可以；△取得越小越精确；当△非常非常小时，两者 相等。 新知生成 1.所用时间△：(2)二(3)粗路（④位移 2.(1)某一时刻（或某一位置）(2)精确(3)大小(4)运动 3.(1)路程(3)标量 新知应用 3.A[京沪高速铁路上的列车最高时速可达484km/h,指的是瞬 时速度的大小，选项A正确；沪宁高速公路限速120km/h,指 的是瞬时速度的大小，选项B错误；子弹射出枪口时的速度 为500/s,指的是瞬时速度的大小，选项C错误；某运动员 百米跑的成绩是10s,则他的平均速度大小是10m/s,但是 冲刺时的速度大小不一定为10m/s,选项D错误。] 4.BCD[整个过程中电瓶车的位移为6km,所用时间为30分 钟，根据平均速度的定义得整个过程电瓶车的平均速度为) 二-6km-12km/h,而醉时速度是指在某一位置时的速 t30 60b 度，电瓶车做的是变速运动，整个过程中电瓶车的瞬时速度 是12km/h是错误的描述，故A错误，B正确；根据平均速率 的定义，在整个过程中电瓶车的平均速率为司=三=12km =24k/h,故C正确；经过路标时的瞬时速度是速度计指示 的示数，为25km/h,故D正确。故选BCD。] 课堂达标 1A[口一品是选度的定义式，但速度口的大小与运动的位移 △x和时间△t都无关，故A正确；物体做匀速直线运动时，速 度保持不变，故B错误；速度大小不变的运动，如果速度方向 发生变化，则不是匀速直线运动，故C错误；速度是失量，负 号表示速度的方向与正方向相反，又01=3m/s、v2=一5m/s, 则速度℃1的大小小于速度2的大小，故D错误。故选A。] 2.BC[短跑运动员在A点冲刺，距离A点时间或距离越小的 平均速度越接近A点的冲刺选度，所以A更接近A点的冲 △t2 刺速度，故A错误，B正确；△x。趋近于0，则运动员在△t。内 的平均速度就等于冲刺速度，这种测量冲刺速度的方法叫作 极限法，故C正确，D错误。故选BC。] 3.B[限速100km/h,100km/h是指汽车行驶的瞬时速度的 大小，里程表测的是路程，故A错误，B正确；根据题意可以 求出该游客的平均速率，无法求出该游客的平均速度，平均 速率为0=三=头km/h=72km/h,故C错误；根据题意可 t20 60 知该游客的路程为24k,位移大小要小于此数，故D错误 故选B。] 4.B[由于质点A、C做曲线运动，速度方向时刻发生变化，所 以三个质点任意时刻的速度方向并没有都相同，故A错误； 三个质点同时从N点出发，同时到达M点，可知三个质点的 114 位移相同，时间相等，则三个质点从N点到M点的平均速度 相同，故B正确；三个质点从N点到M,点的路程不相等，所 用时间相等，所以三个质点从N点到M点的平均速率不相 同，故C错误；三个质点从N点出发到M点前的任意时刻的 位移不相同，所以三个质点从N,点出发到M点前任意时刻 的平均速度不相同，故D错误。故选B。] 5.[解析门(1)由题图可知，t1=4s时物体的位置为x1= 24m,t2=8s时物体的位置为x2=60m,则第2个4s内的 位移为△x1=x2一x1=36m 所以第2个4s内的平均速度为-=9m/ 又t3=12s时物体的位置为x3=72m,t4=16s时物体的位 置为x4=12m 则第4个4s内的位移为△x2=x4一x3=一60m 所以第4个4s内的平均速度为，-2=-15m/,即大 t 小为15m/s 由于速度是失量，正负号只表示物体的运动方向，所以可得 V1<v2。 (2)由题图可知，整个过程物体的位移为x=12m,则整个过 程物体的平均速度为0=： x 解得v=0.75m/s 物体在16s时间内的路程为x′=(72+72-12)m=132m 则整个过程物体的平均速率为-工 t 解得v'=8.25m/s。 [答案](1)见解析(2)0.75m/s8.25m/s 学案5实验：测量纸带的平均 速度和瞬时速度 关键能力·情境探究达成 类型一 【典例1】[解析](1)可以从纸带上直接得到的物理量是时 间间隔和位移；平均速度和瞬时速度需要通过计算得到。故 选AB。 (2)在使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，先把 打点计时器固定在桌子上，安好纸带；实验时，先接通低压交 流电源，再松开纸带让物体带着纸带运动；然后断开开关，取 下纸带。故正确的排列顺序为ABDCFE。 (3)由题图可知直尺的最小单位为0.1cm。 从打下O点到打下H点，共9点，共历时t=8×0.02s=0.16s 位移大小为x=11.40cm 这段时间内纸带运动的平均速度为0=三=1山.40X10 0.16 -m/s ≈0.71m/s 打下G点时的速度为vc= xFH=（11.40-6.20)X10 -m/s tFH 2×0.02 =1.3m/s。 [答案](1)AB(2)ABDCFE(3)0.10.1611.40 0.711.3 类型二 【典例2】[解析]纸带上相邻两点间的时间间隔相等，因此 纸带匀速运动时，相邻两点间的距离相等，所以纸带A、C是 匀速通过打点计时器的。 纸带B相邻两点间的距离越来越大，则速度越来越大，因此 纸带B的运动是越来越快的，纸带D相邻两点间的距离先 变大后变小，说明速度先变大后变小，因此纸带D的运动是 开始越来越快，后来又越来越慢。 所用交流电源的频率是50Hz,则相邻两，点间的时间间隔为 0.02s,从E点到F点有两段时间间隔，所以时间为0.04s, 位移大小为0.27m,这段时间内纸带运动的平均速度大小由 △是代入数值得1=6.75m/s FG段的位移大小为0.22m,所用时间为0.02s,由u= △x 得平均速度大小为u2=11.00m/s,EH段的位移大小为 0.63m,所用时间为0.08s,由0=得平均速度大小为 △t v3≈7.88m/s。 [答案]ACBD0.040.276.75 11.007.88 类型三 【典例3】[解析]由于滑块经过光电门时遮光条的挡光时间 较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光条挡光时间内的 平均速度表示。 经过光电门1的速度u1=△1=0.29 d3.0×10-2 m/s≈0.10m/s, 经过光电门2的速度一△ d3.0×10 -m/s≈0.27m/s。 0.11 [答案]0.100.27 课堂达标 1.D[电火花计时器使用的是220V的交流电源，故A错误； 进行实验时应先接通电源，后释放拖着纸带的小车，故B错 误；若实验时的交流电源的实际频率大于50Hz,则实际打点 时间间隔小于0.02s,则计算速度时代入的时间偏大，速度的 测量值将偏小，故C错误；处理数据时，若每隔4个，点取一个 计数点，则相邻计数点间的时间间隔为T=0.02s×5= 0.1s,故D正确。] 2.[解析]由题意知，相邻两，点间的时间间隔为0.02s,A、C 间的距离为14.0mm=0.0140m,A、D间的距离为 26,5mm=0,0265m,由平均速度公式0=号得04c 0.0140 0.0265 2X0.02m/s=0.35m/s,0A0=3X0.02m/s≈0.44m/s, A、C两点离B点更近，故B点的瞬时速度更接近于A、C间 的平均速度。 [答案]0.350.44A、C 3.[解析](1)电火花计时器使用220V的交流电源。 (2)由于间距逐渐变大，所以纸带做的是加速直线运动。 (3)每两点的时间间隔 T=5×50s=0.10s 小车经过OE段的平均速度是 =x0s=40.5X102 5T 5X0.1m/s≈0.8m/s 小车经过B点时的速度是 c=16.0-3.0)X10 UB-2T -m/s≈0.7m/s. 2×0.1 [答案](1)220交流(2)加速(3)0.80.7 4.[解析](1)题图甲是电磁打点计时器，电源采用的是交流 8V。 (2)①小车做加速直线运动，相同时间间隔的位移越来越大， 所以应是小车向左运动。 ②每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，即相邻的两 计数点间的时间间隔为T=0.10s,B点的瞬时速度等于AC 这段位移的平均速度 0B=3.62+4.38)X10- 2×0.10 m/s=0.400m/s。 ③作出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线如图所示。 ↑v/(ms-) 0.8 0.7日 0.6日 0.5电 04050.6 ④如果当时交流电源的频率是f=60Hz,时间间隔应变小， 但是计算时仍按f=50Hz,那么速度的测量值比真实值 偏小。 [答案](1)电磁打点交流8V (2)①左②0.400③见解析图④偏小 学案6速度变化快慢的描述—加速度 课堂活动 活动一 新知导学 一、问题探究 提示：(1)一样大。 (2)汽车。 二、合作探究 提示：(1)猎豹速度增加量为30m/s,平均每秒速度增加量约为 6.67m/s;羚羊速度增加量为25m/s,平均每秒速度增加量 为6.25m/s。 (2)猎豹的速度增加得快；因为猎豹平均每秒速度增加量大。 (3)可用单位时间内速度增加量大小来比较两物体速度变化 的快慢。 新知生成 1.变化量时间 3.m/s2 4.运动速度变化快慢 51人教版物理必修第一册 听 学案5实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度 记 实险目标 1.了解打点计时器的结构、工作原理及使用方法。 2.学会用打点计时器测量物体的速度。 3.能利用实验数据描绘物体的-t图像，分析物体的运动。 必备知识·自主预习储备 测量平均速度：根据=兰可求出任意两点间的平均速度，其中：1)△：是纸带上两点间的位移，可以利用刻 1 实验 度尺测量；(2)△t是这两点间的时间间隔，可以根据两点间隔的打点个数及打点周期确定。 原理 测量瞬时速度：运动物体在某一时刻或某一位置（例如纸带上某点）的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的 3 相距较近的两点间的平均速度来表示。 实验 电磁打点计时器（或电火花计时器）、低压交流电源（电火花计时器使用220V交流电源）、复写纸（或墨粉纸盘）、导 器材 线若干、刻度尺、纸带、坐标纸。 1.把打点计时器固定在桌子上。 2.安装纸带。 测量纸 3.把打点计时器的两个接线柱接到交流电源上（电源频率为50Hz,电磁打点计时器接8V低压交流电源，电 带的平 火花计时器接220V交流电源)。 均速度 实验 4.启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点，随后立即关闭电源。 步骤 5.选定纸带上点迹清晰的某一点为起始点0，后面每五个点取一个计数点，分别用1,2,3，…标出这些计数点 和瞬时 则两相邻计数点之间的时间间隔△=0.1s。 速度 6.用刻度尺测量出各计数点到起始点的距离△x。 7.利用公式v= 计算纸带上各相邻计数点间的平均速度： △t 1.根据v= △x △t 计算出的速度可以代表在△x这一段位移内任意一点的瞬时速度，将数据填入表中。 位置 0 2 4 5 6 x/m △x/m △t/s v/(m·s1) 数据 2.建立平面直角坐标系，如图所示，根据测量数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到 处理 物体运动的v-t图像。 u/(m.s 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△x来 求平均速度。 误差 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 分析 数点0的距离，再分别计算出各计数点间的距离。 3. 作图时，描点、连线存在偶然误差。为减小误差，应选取合适的坐标单位，利用坐标纸作图。 1.如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n一1)个，第1个点与第n个点的时间间隔为(n一1) X0.02s。 注意 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 事项 3.手拉动纸带时速度应适当快一些，以防点迹太密集。 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.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。 1118 实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度 学案5 听 关键能力·情境探究达成 记 类型一实验原理与操作 小是 m/s,FG段的平均速度大小 【典例1】(24一25·广东揭阳阶段练习)(1)电 是 m/s,EH段的平均速度大小 磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪 是 m/s(结果均保留至小数点后 器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸 两位)。 带上直接得到的物理量是 。（多选) A·……………0 A.时间间隔 B.位移 B。。。。。。。。。 C.平均速度 D.瞬时速度 C3· (2)在使用电磁打点计时器来分析物体运动情 况的实验中，有如下基本步骤： D … A.把打点计时器固定在桌子上 12.0015.0022.0014.00i2.00单位：cm 规律方法关于数据处理的三点提醒 B.安好纸带 C.松开纸带让物体带着纸带运动 (1)应用= 求某点的瞬时速度时，应当取包！ △t D.接通低压交流电源 含该点的尽量短的时间间隔。 E.取下纸带 (2)作。t图像时应注意选择适当的标度，让图线 F.断开开关 在坐标纸上尽量展开。 这些步骤正确的排列顺序为 (3)如果图线为直线，连线时要让尽量多的点落在 (3)如图所示是某人练习使用打点计时器得到 直线上，如果为曲线，应利用平滑曲线将各点连 的纸带，若所用电源频率为50Hz。图中直尺 接，偏离较远的点可舍去。 的最小单位为 cm。从打下O点到打 类型三创新设计实验 下H点，共9点，共历时 S,位移为 【典例3】用气垫导轨和数字计时器能更精确地： cm,这段时间内纸带运动的平均速度 测量物体的瞬时速度。如图所示，滑块在牵引 是 m/s。打下G点时的速度是 力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计 m/s。(注意最后两空结果保留两位有效数字) 时器记录了遮光条通过光电门1的时间为△t1 Ocm 1 23456789101112 =0.29s,通过光电门2的时间为△t2=0.11s, OAB C D E F G H 已知遮光条的宽度为3.0cm,则滑块通过光电 门1的速度为 m/s,通过光电门2的 类型二数据处理和误差分析 速度为 m/s。(结果均保留两位有效 【典例2】(24一25·湖南岳阳月考)如图所示的 数字) 四条纸带是某同学练习使用打点计时器时得到 数字计时器 的（纸带的左端先通过打点计时器）。从点的分 光电门2 光电门1 遮光条 滑块 布情况可以断定：纸带 和 气垫 是匀速通过打点计时器的，纸带 运动是越来越快的，纸带 西码 运动是开始越来越快，后来又越来越慢（以上空 白处均选填“A”“B”“C”或“D”)。若所用交 课堂达标 流电源的频率是50Hz,图中纸带D,从E点到 1.(24一25·江苏无锡阶段练习)在利用电火花计 F点历时 $,位移大小为 时器测速度的实验中，下列说法正确的是 m,这段时间内纸带运动的平均速度大 ( 191 人教版物理必修第一册 听 A.电火花计时器使用的是8V的交流电源 永久磁铁 、线 课 B.进行实验时应先释放拖着纸带的小车，后接 正脉 弹性 通电源 压纸条/ 记 纸盘轴 纸 C.若实验时交流电源的实际频率大于50Hz, 则速度的测量值将偏大 (1)图甲是 (选填“电磁打点”或“电 D.处理数据时，若每隔4个点取一个计数点， 火花”)计时器，电源采用的是 (选填 则相邻计数点间的时间间隔为0.1s “交流8V”“交流220V”或“四节干电池”)。 2.打点计时器所用交 A B D (2)某同学用打点计时器记录了被小车拖动的 流电源的频率为 0 23单位：cm 50Hz,某次实验中 纸带的加速运动情况，在纸带上确定出A、B、 得到一条纸带，用毫米刻度尺测量的情况如图所 C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距 示，纸带在A、C间的平均速度为 m/s,在 离如图丙所示，每两个相邻的计数点之间还有 A、D间的平均速度为 m/s,二者之间B 4个点未画出。 点的瞬时速度更接近于 (选填“A、C”或 “A、D”)间的平均速度。 3.624.38 50 5.99 6.80 7.62 单位：cm 3.(24一25·四川眉山期中)某同学在“用打点计 时器测速度”的实验中，得到如图所示的纸带， ①小车向 运动（相对图中方位填 按照打点的先后顺序，纸带上的计数点依次用 “左”或“右”)。 O、A、B、C、D、E表示，每两个相邻的计数点之 ②根据纸带上合适的计数点间的距离，计算出 间还有4个计时点没画出来。 B点的瞬时速度为 m/s(保留三位 304B D 有效数字)。 0 10 20 30 ③以打下A点时为计时零点，在直角坐标系中 40 cm (1)电火花计时器使用 V的 描出B点的瞬时速度，并画出小车的瞬时速度 电源（选填“交流”或“直流”）。 随时间变化的关系图线。 (2)由图可以知道，纸带做的是 v/(ms-) (选填“加速”“减速”或“匀速”)直线运动。 0 (3)小车经过OE段的平均速度是 m/s (结果保留一位小数)，小车经过B点时的速度是 m/s(结果保留一位小数)。 0.4 用 4.(23一24·河北石家庄月考)打点计时器是高中 0.300.02030.4050.6 物理中重要的实验仪器，图中的甲、乙两种打点 ④如果当时交流电源的频率是f=60Hz,而计 计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面 算时仍按f=50Hz,那么速度的测量值比真实 的问题： 值 (选填“偏大”“偏小”或“相等”) 课后反思 1120