第2章 1.实验：探究小车速度随时间变化的规律-【成才之路•学案】2025-2026学年高中物理必修第一册同步新课程学习指导(人教版)

速度方向与速度方向相反时，它的速度在减小，故B正确；加 章末整合 素养提升 速度不变的物体且加速度不为零，其速度一定发生变化，故C 错误；加速度方向保持不变，当加速度方向与速度方向不在同知识网络构建 一直线上时，其速度方向发生变化，故D错误。 质量模型大小和形状参考地面或相对地面静止的物 跟踪训练2：AC潜水器加速运动，加速度的方向与运动方向相 体点线段位置变化初位置运动轨迹单方向直线 同均向下，选项A正确；根据△u=a△t,可知，加速度越来越 比值△x m/s位置变化快慢 △x △t 位移出 小，则每经历相等的时间，潜水器速度的增加量越来越小，选 项B错误；潜水器的加速度和速度同向，则速度逐渐增大，当 变化量 um/s2 速度变化快慢相同相反位移 加速度减小到零时，速度达到最大值，选项C正确：潜水器位 速度大小和方向速度加速度大小方向交流计时 移逐渐增大，当加速度减小到零时，速度最大，潜水器将继续 很小 匀速下沉，此时位移没有达到最大值，选项D错误。故选AC。 △t 探究点3从v-t图像看加速度 高考真题专练 1.B研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球的形状和大小不 基础梳理 能忽略，故不可以看成质点，故A错误：研究乙图中乒乓球运 1.加速度 tan a=At △w 2.斜率 动员的发球技术时，要考虑乒乓球的大小和形状，则乒乓球不 判断正误 能看成质点，故B正确：研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球 (1)×(2)× 动作时，羽毛球大小不可以忽略，故C错误；研究丁图中体操 例5：(1)见解析(2)2.5m/s2-5m/s2-5m/s 运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分有转动和平动，各 部分的速度不可以视为相同，故D错误。故选B。 解析：(1)在0~4s内质点的速度不断增大，且方向始终沿正 2.C“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后， 方向，则质，点做正向加速直线运动； 在轨绕地球做圆周运动，选地球为参考系，二者都是运动的， 在4~8s内，质点的速度始终为10m/s,则质点做正向匀速 A、B错误；“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对 直线运动： 接后，二者相对静止，C正确，D错误。故选C。 在8~10s内，质点的速度不断减小，且方向始终为正，则质点 3.C 根据位移概念可知，该次作业中小车相对地面的位移为 做正向减速直线运动： x=√2+27=82+6m=10m,故选C。 在10~12s内，质，点的速度不断增大，且方向始终为负，则质 4.D由题意可知从0到V处的路程为sw=sow+sw=585m 点做反向加速直线运动。 +304m=889m,故A错误：位移的大小为两点之间的直线距 (2)由a=是得04s内的加速度 离，O、M、三点大致在一条直线上，则从O到N处的位移大 小为x0N=x0w+xw=463m+234m=697m,故B错误，平均 w2.5w/ 速率为路程与时间的比值，故从0行驶到M处的平均速率为 8~10s内的加速度 m疆爱米/天9.60米/天散C特误：平均违度大小 0-10 a2=10-8 m/s2=-5m/s2 为位移与时间的比值，则从M行驶到N处的平均速度为 10~12s内的加速度 -票答米/天=0米/天，放D正确.适D。 -10-0 a3=12-10 m/s2=-5m/s2。 5.A因电梯上升，由速度图像可知，电梯加速上升的时间段为 20.0s到30.0s。故选A。 跟踪训练3：Cv-t图像的斜率表示加速度，0~2s内，速度变 6.BDA图是速度图像，由图可知，甲的速度一直大于乙的速 化的快侵恒定，加速度为a告26wg=3m?,放A 2 度，所以中途不可能出现甲乙船头并齐，故A错误；B图是速 度图像，由图可知，开始丙的速度大，后来甲的速度大，速度图 B错误；6~7s内，图像在t轴下方，速度沿负方向且不断增 像中图像与横轴围成的面积表示位移，由图可以判断在中途 大，即物体做速度方向向西的加速运动，故C正确：10~12s 甲、丙位移会相同，所以在中途甲丙船头会并齐，故B正确：C 内，图像在t轴下方，速度沿负方向且不断减小，即物体做速 图是位移图像，由图可知，丁一直运动在甲的前面，所以中途 度方向向西的减速运动，故D错误。 不可能出现甲丁船头并齐，故C错误；D图是位移图像，交点 素养能力提升 表示相遇，所以甲戊在中途船头会并齐，故D正确。故选BD。 例6：ABD由题图可知，0~2s内，物体的初速度为o,末速度 第二章匀变速直线运动的研究 为，则平均加速度a=“2A正确：-：图像中巾图线在某 时刻对应点的切线的斜率表示该时刻的瞬时加速度，由题图 1.实验：探究小车速度随时间变化的规律 可知，2s之前瞬时加速度逐渐减小，B正确，C错误；物体一直实验要点梳理 做加速运动，因此平均加速度和瞬时加速度的方向均与初速实验器材 度的方向相同，D正确。 打点计时器小车刻度尺 257- 实验原理与设计 创新实验提升 1.十2.均匀3.加速度 例3：见解析 2T 解析：(1)由题图中所标纸带每段位移关系可知，在相邻相等 实验步骤 时间内的位移差近似相等，考虑误差原因后，可近似认为△x= 3.打点计时器4.接通计时器电源释放小车 8cm。 数据处理 (2)以题图中的x轴作为时间轴，以纸带的宽度表示相等的时 1拉 间间隔T=0.1s,每段纸带最上端中点对应v轴上的速度用 经典题型剖析 来表示每段时间的中间时刻的瞬时速度，即”，=，因此可 例1：(1)CI(2)c先接通电源，再放开小车becda 以用纸带的长度表示每小段时间的中间时刻的瞬时速度，将 解析：(1)除了已经选择的器材外，还需要低压交流电源用于 纸带上端中点连接起来，可得到小车的v-t图像，如图所示。 给电磁打点计时器供电，用刻度尺测量纸带上各点之间的距： (注意横轴和纵轴物理量的单位) 离，故选CI。 4/(101m.s (2)步骤有错误的是℃，实验中为了能够在长度有限的纸带上 61.5 53.5 尽可能多地获取数据，应先接通电源，再放开小车。正确的实 45.5 验步骤是：固定器材→连接→接通电源，打纸带→断开电源， 37.5 取纸带→重复实验，选取纸带。所以步骤合理的顺序是 30.5 22.5 becda。 例2：(1)-4 0123456/10s) 10T (2)见解析(3)0.40(4)不变偏小 解析：(1)电火花计时器接220V、50Hz交流电源。则有打点 (3)利用图像的斜率可以求得小车的加速度a=8m/s2 周期T=0.02s,每相邻两个计数点间还有4个点没有画出， 2.匀变速直线运动的速度与时间的关系 则相邻两计数点的时间间隔为5T,由中间时刻的瞬时速度等 4。-d4 探究点1 匀变速直线运动及v-t图像 于平均速度，可得打F点时的速度公式为=2×57 基础梳理 =46-d 1.不变2.倾斜3.均匀增大均匀减小 10T 判断正误 (2)由题表中的数据在图乙所示坐标系中描点画图。如图(1)×(2)V(3)×(4)× 例1：Bv-t图像的斜率表示加速度，根据图像可知，质点在 所示。 0~2s内做匀加速直线运动，在2~4s内做匀速直线运动，在 /(m·s) 4~5s内做匀减速直线运动，在前5s内，加速度发生了改变， 因此在前5s内质点做的不是匀变速直线运动，在0~2s内 0.3 加速度恒定，质点做匀变速直线运动，A错误，B正确；3s末 质点的速度大小为4/s,速度为正值，方向与规定的正方向 0.2 相同，C错误；v-t图像的斜率表示加速度，根据图像可知，2 ~4s内质点的加速度为0，质点做匀速直线运动，D错误。 0. 跟踪训练1：B匀变速直线运动的v-t图像是倾斜直线，A项 错误；列车先做匀减速直线运动，速度为零后停止一段时间， 然后做匀加速直线运动，D项错误；由于列车前后运动方向一 0 0.1 0.2 0.3 0.40.50.6t/s 致，故B项正确，C项错误。 (3)由v-t图像的斜率表示加速度，可得小车的加速度为a= 探究点2速度与时间的关系 业_0.301-0.1m/g=0.40m/s2。 基础梳理 △t 0.5 1.o+at2.变化量零时刻 (4)当电网中交变电流的电压变成210V,而交流电的频率没判断正误 变，打点周期不变，则不会影响加速度的测量值，因此加速度(1)×(2)V(3)× 的测量值与实际值相比不变。 例2：15s 电网中交变电流的频率是∫=51时，由T=丁=57s< 1 解析：解法-：1=10.8km/h=3m/s,,=54km/h=15m/s, 3=64.8km/h=18m/s 0.02s 由速度公式v=o+at得 可知打点周期变小，测量时仍按T=0.02s计算，则测量值与 4=5-"=15-3 m/s2=0.2m/s 实际值相比偏小。 t 60 258035 第二章匀变速直线运动的研究 1.实验：探究小车速度随时间变化的规律 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 物理观念 进一步练习使用打点计时器。 (1)实验步骤。 (1)会利用平均速度求瞬时速度。 (2)纸带的数据分析 (2)会利用v-t图像处理实验数据，并据此判断物 科学思维 「瞬时速度的求解， 体的运动性质。 作v-t图像，求加速度。 (3)能根据实验数据求加速度。 实验要点梳理系统学习·落实新知 [思考] ●实验器材 释放小车前，小车为 、一 端附有定滑轮的长木板 纸带、细绳、槽码、 什么停靠在靠近打点 导线、交流电源。 计时器的位置？ 台实验原理与设计 提示：为了使纸带上 1.利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn= ,即用以n 打出尽可能多的点 点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替点的瞬时速度。 2.用描点法作出小车的v-t图像，根据图像的形状判断小车的运动性 质，若所得图像为一条倾斜直线则说明小车的速度是 变化的。 3.利用v-t图像求出小车的 自实验步骤 [理解]实验步骤速记 1.如图所示，把一端带有滑轮的长木 打点 实验步骤可简化为： 板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打 小车 纸带 电源插头 计时器 放置→固定→连接之 点计时器固定在长木板上没有滑轮的一 先启后放再关→重复 端，连接好电路。 实验→数据分析。 2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨精妈 过滑轮，把纸带穿过打点计时器，并把纸带 的另一端固定在小车的后面。 3.把小车停在靠近 的位置，细绳下面挂上槽码。 [思考] 4.先 ,后 ,让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带 上打下一行小点，随后，立即关闭电源。 5.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 6.整理好实验器材。 [理解] 036 四数据处理 1.测量并记录数据 （1)选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些过于密集的点迹，找一个适 当的点当作计时起点(0点)，可选择每5个点（相隔0.1s)取一个计数点进 [思考] 行测量，如图所示（相邻两点间还有四个点未画出）。标明0,1,2,3，…，测量 如何测量计数点之间 各计数点到0点的距离X,X2,X3,…。 的长度，误差会更 012 8 小些？ 0.4 A B C 0.5 短尺测量需移动尺子分 别测量间隔说离，易产生误 差积累，导致误差大。 正确操作如下： 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 157 t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 )不要移动长刻度尺 提示：先对计数点进 v1/(m·s1) 行编号再测距离。测 2/(m·s1) 量长度时不要用短刻 度尺分别测量相邻两 3/(m·s1) 个计数点之间的长 度，最好用长刻度尺 对齐各计数点（不移 (2)分别计算出相邻的两计数点之间的距离x1,x2,x3,…。 动尺子)读出各计数 (3)各计数点对应的瞬时速度用很短时间内的平均速度来代替，一般用 点与0点之间的距 U= 计算。将求得的各计数点1,2,3,4,5,6的瞬时速度填入表格中 离，这样可以避免测 标有“v1”的一行。 量误差的积累。 （4)同理，计算增减槽码后两次实验的速度，分别填入表格中标有“2”和 “3”的两行。 D[思考] 2.作v-t图像 (1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面 中央。 (2)描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标（所描 的点一般用“·”标明)。 (3)连线：用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。 仔细观察所描各点的分布情况。用一条直线“拟合”这些点，即让所画的 直线连接尽可能多的点，不能连接的点应均匀分布在直线两侧，舍弃离直线 较远的点。 3.图像分析和加速度的计算 (1)如果画出的v-t图像是一条倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化 的直线运动。图像和纵坐标轴的交点表示开始计时时小车的速度一初 速度。 (2)根据v-1图像求出小车运动的加速度a= △t 037 团误差分析 1.木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀。 [拓展] 2.两点间距的测量有误差，造成计算出的瞬时速度有误差。 实验具体操作时，如 3.作v-t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 何选槽码和计数点以 得到6组以上的 分注意事项 数据？ 1.开始放开小车时，应使小车靠近打点计时器。 提示：牵引小车的槽 2.先启动打点计时器，等打点稳定后，再放开小车。 码质量以100g左右 3.打点完毕，立即关闭电源。 为宜。若用到150g 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 时，由于加速度大，纸 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 带上点迹较少，不能 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 满足以0.1s为时间 数点到计时起点的距离)。 间隔选取6组以上数 6.在坐标纸上画-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大 据的要求。 致布满坐标纸。 。[拓展] 解决办法：若用150g 槽码时，打出的纸带 经典题型剖析教材实验·及时巩固 计数点之间的时间间 类型一实验器材及实验步骤 隔可取至0.08s或 0.06s,从而满足选取 例1：在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： 6组以上数据的要求。 (1)从下列给出的器材中选出需要的器材。 A.电磁打点计时器B.天平C.低压交流电源D.低压直流电源 E.细绳和纸带F.钩码和小车G.秒表H.一端有滑轮的长木板 I.刻度尺 选出的器材有AEFH,还需要 (2)某同学按照以下步骤进行操作： a.换上纸带重复多次，选择一条较为理想的纸带； b.将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源； c.把小车停在靠近打点计时器的地方，先放开小车，再接通电源； d.断开电源，取下纸带； e.把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上钩码，把纸带固定在 小车后端并让纸带穿过打点计时器的限位孔。 以上步骤有错误的是 (填步骤前的字母)，应更正为 ;步骤合理的顺序是 (填步骤前的字母)。 类型二：实验原理、数据处理和误差分析 例2：(2025·湖北武汉高一阶段练习)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个点没有画出)，电火花计时器接220V、50Hz交流电源。他经过测量 并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如 下表： 对应点 B C D E F 速度(m/s) 0.141 0.185 0.220 0.254 0.301 038 [规律方法]数据处理 个/(m·s) 的规范要求 (!)处理纸带时， 一定要分清计时点和 计数点，搞清计数点 之间的时间间隔T。 (2）明确坐标轴的 意义并选取合适标 度，既要把数据标注 乙 在坐标系中，又要匀 (1)设电火花计时器的打点周期为T,计算vp的公式为ve= 称直观，合理分布， (2)根据表中的数据，以A点对应的时刻为t=0,在图乙所示坐标系中合理 大小适中。 (3)如果坐标系中 地选择标度，作出v-t图像； 的数据点大致落在一 (3)利用该图像求得小车的加速度a= m/s2:(结果保留2位有效 条直线上，作图线时 数字) 应使尽可能多的点落 (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 在直线上，不在直线 道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小” 上的点应均匀分布在 或“不变”)。如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz,而做实验 直线两侧；如果图线 的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 (选填 是曲线，要用平滑的 “偏大”“偏小”或“不变”)。 [规律方法] 曲线连接各点。 创新实验提升方法迁移·细研深究 创新角度：用等效替代法表示)-t图像 例3：做加速直线运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的频率是50Hz, 由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，如图所示，每一小段纸带的 一端与x轴相重合，左边与)轴平行，将纸带贴在坐标系中。相邻两个计数点间的时间间隔为0.15 Ay/cm (1)仔细研究图像，找出小车在相邻时间内位移存在的关系； 61.5 (2设T=0.1s,请画出该小车的图像； 53.5 看小车相邻时间内的位移差 45.5 (3)根据图像求其加速度。 是否近似相等 37.5 个相邻两个计数点间的平均速度等于纸带长度与时间 305 29 加速度等于t图像的斜奉，之比，由于时间均可以认为为1，所以纸带的长度就 注意把x轴换成时间轴，y轴可以代表中间时刻的瞬时速度，将图中纸带上端中 123456 换戍速度轴 间各点连起来，就是小车运动的-t图像 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[7]