2.3 测量匀变速直线运动的加速度 课件 -2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

该高中物理课件聚焦“测量匀变速直线运动的加速度”，系统整合打点计时器使用、瞬时速度计算（中间时刻速度公式）、加速度测定（逐差法、图像法）等核心内容，通过复习匀变速运动特点导入，搭建公式原理与实验操作的学习支架，帮助学生形成从理论到实践的认知脉络。 其亮点在于以科学探究为主线，融合物理观念与科学思维，如通过典例剖析纸带数据处理（逐差法求加速度、v-t图像斜率分析）培养科学推理能力，实验创新拓展（光电门、智能手机连拍测运动）激发探究兴趣。采用“基础落实-重难探究-学以致用”分层设计，易错辨析与对点演练结合，学生能提升实验操作与数据处理素养，教师可直接利用现成实验方案与练习资源，高效开展教学。

第二章　匀变速直线运动 第三节　测量匀变速直线运动的加速度 学 习 目 标 1.进一步练习使用打点计时器,知道匀变速直线运动的加速度与中间时刻的速度的公式.(物理观念) 2.掌握匀变速直线运动的加速度与两个连续相等时间里的位移的公式.(物理观念) 3.会根据纸带上打出的点求瞬时速度.会利用图像法或逐差法求加速度.(科学思维) 4.会分析实验数据,发现总结小车的运动规律,形成结论,能根据v-t图像描述小车的运动规律.(科学探究) 5.正确认识实验的误差.(科学态度与责任) 基础落实·必备知识全过关 一、匀变速直线运动中连续相等时间的位移与中间时刻速度 1.匀变速直线运动的特点:速度　　　　变化,加速度　　　　,连续相等时间内的位移变化量　　　　.　　　　　 等时、相邻  2.匀变速直线运动的加速度等于两个连续　　 　　　的位移变化量与这个时间　　　　之比.公式:a= .　 位移差 3.匀变速直线运动的物体,在两个连续相等时间里,　　　　　　的速度等于这两段时间里的　　　　　　.公式:vB= .  均匀 恒定 相等 相等时间里 平方 中间时刻 平均速度 二、实验:测量匀变速直线运动的加速度 1.实验目的 (1)利用打点纸带研究小车的运动情况,测量匀变速直线运动的瞬时速度和加速度. (2)会用逐差法、图像法处理实验数据. 2.实验器材 打点计时器、交变电源、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸、导线. 3.实验思路 (1)利用公式a=计算加速度. (2)①利用纸带计算瞬时速度:以纸带上某点为中间时刻取一小段位移,用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度. ②用v-t图像确定小车的加速度:以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,用描点法画出小车的v-t图像,图线的斜率表示加速度. 4.进行实验 (1)实验装置如图所示.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上,将滑轮端伸出桌面,将打点计时器固定在木板上没有滑轮的一端,连接好电路. (2)让纸带穿过打点计时器的限位孔后,将其一端夹在小车尾部正中央,把小车靠近打点计时器,在小车前端系上细绳.细绳、纸带与木板平行,且细绳、纸带、限位孔要在一条直线上.细绳长度略短于定滑轮离地的高度,细绳跨过定滑轮,挂上适量的钩码. 加速度不宜过大或过小 (3)启动打点计时器,然后释放小车,让它拖着纸带运动,适时阻止小车与滑轮相碰.及时关闭电源,更换纸带,重复做三次. 清晰且与下一个点间距明显 (4)选择点迹清楚、没有漏点的纸带,舍弃开始点迹密集的一段,找一个合适的点作为开始点.为了测量方便和提高测量精度,把每打五次点的时间作为时间单位,时间间隔T=0.02 s×5=0.1 s. 每5个点选一个计数点 5.数据处理 (1)利用 ,求得对应每一计数点的小车瞬时速度vi,填入设计的表格中. (2)求加速度 ①利用逐差法 实验数据记录表 如图所示,根据每一个计数点对应的时间和小车的瞬时速度,在v-t坐标系中作出最佳拟合曲线(或直线),尽量让各数据对称分布在这条曲线(或直线)的两侧. 选取图线中容易读取的两个点(t1,v1)和(t2,v2),根据k= 求得直线的斜率,即为小车运动的加速度a. 6.误差分析 (1)偶然误差:纸带测量的位移有误差,可测量各计数点到开始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离减小误差. (2)系统误差:木板的粗糙程度不完全相同、细绳跟木板不平行、电源频率不稳定等因素都可能造成系统误差. 7.注意事项 (1)释放小车时,应使小车靠近打点计时器;应先开启打点计时器,后释放小车;打点完毕,立即关闭电源. (2)测量时,把刻度尺放上后,要一次读完各计数点到选定的开始点的距离,且要根据读数规则确定有效数字的位数. (3)选取一条点迹清晰的纸带,舍弃点迹密集部分,适当选取计数点(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. (4)计算过程中要注意有效数字的处理. (5)在作v-t图像时,在坐标纸上画v-t图像时,注意坐标轴单位长度的选取,应使图像尽量占满坐标纸;应使尽可能多的点在直线上,不在直线上的点尽可能分布在所作直线的两侧,偏离直线太远的点应舍弃掉. 【要点提示】 距离读数要估读,弄清计数点和计时点的区别,作图图像要平滑. 易错辨析 用如图所示的装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验. 1.打完一条纸带发现部分点迹不清晰,可以利用这条纸带重做一遍.(　　) 同一纸带只能使用一次. 2.为了克服摩擦力,悬挂的钩码越多越好.(　　) 钩码过多,会使后段点间距离过大,测量数据太少,不利于减小误差. × × 重难探究·能力素养全提升 探究点一　实验原理与操作 典例剖析 【例题1】 在“测量匀变速直线运动的加速度”实验中,下列说法正确的是 (　　) A.只需打出一条纸带,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计时起点 C.为了便于测量,应舍掉开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点 D.两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s C 解析 小车在钩码的牵引下运动时,采用多次测量,打出多条纸带,进行数据处理,有利于减小误差,故A错误;开始时密集的点,点距过小,测量误差较大,故应舍去,找一个适当的点作为计时起点,故B错误,C正确;两相邻计数点间的时间间隔选取适当即可,两相邻测量点间的时间间隔不一定取0.1 s,故D错误. 对点演练 1.在研究匀变速直线运动的实验中: (1)下列给出的器材中,有一部分已经选好了,请选出还需要的器材. 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　　　　.  CI (2)某同学按照以下步骤进行操作: A.换上纸带重复做三次,选择一条较为理想的纸带 B.将电磁打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,接上低压交流电源 C.把小车停在靠近电磁打点计时器的地方,先放开小车,再启动电磁打点计时器 D.断开电源,取下纸带 E.把一条细绳拴在小车前端,细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电磁打点计时器 以上步骤有错误的是　　　　(填步骤前的字母),应更正 　　　　　　　　　　　　　　　　　;  步骤合理的顺序是　　　 　(填步骤前的字母).  C 先启动电磁打点计时器,再放开小车 BECDA 解析 (1)在本实验中,不需要测量小车和钩码的质量,因此不需要天平,电磁打点计时器使用的是低压交流电源,因此不需要低压直流电源,同时电磁打点计时器记录了小车的运动时间,因此不需要秒表.测量点迹间的距离需要刻度尺,所以还需要的器材是C和I. (2)以上步骤有错误的是C,应先启动电磁打点计时器,再放开小车. 根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序知,操作步骤顺序为BECDA. 探究点二　实验数据处理与误差分析 典例剖析 【例题2】 小明同学在做“研究物体做匀变速直线运动规律”的实验中,利用打点计时器(电源频率为50 Hz)记录了被小车拖动的纸带的运动情况,并取其中的A、B、C、D、E、F、G七个计数点进行研究(每相邻两个计数点之间还有4个点未画出).其中s1=0.70 cm,s2=1.62 cm,s3=2.75 cm,s4= 　　　 cm(从图中读取),s5=5.65 cm,s6=7.41 cm.则打点计时器在打D点时小车的速度vD=　　　　 m/s,小车的加速度a=　　　　 m/s2.(计算结果均保留到小数点后2位)  4.10 0.12 0.21 方法技巧　打点纸带问题的分析要点 (1)打点纸带直接记录了物体在相等的时间T内的位移s; (2)利用打点纸带某小段时间内的平均速度替代中间时刻的瞬时速度; (3)通过作出v-t图像,即可获得物体运动速度随时间变化的规律; (4)注意作图时应先判断图线的大体走势,然后将各点连接起来,要使尽量多的点落在直线(或平滑曲线)上,其余的点尽可能均匀地分布在直线(或曲线)两侧.利用图像法处理数据有利于减小偶然误差. 对点演练 2.某同学在做“测量匀变速直线运动物体的加速度”的实验中,从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带,已知电火花计时器使用的电源频率为50 Hz,每两个相邻计数点间有四个点没有画出,各计数点到0点的距离如图所示. (1)为了达到实验的目的,除了有打点计时器、纸带、小车、细绳、交流电源、小木块、长木板外,还需要的仪器有　　　　(填正确的答案标号);  A.刻度尺 B.铁架台 C.秒表 D.天平 (2)可以从打点计时器打出的纸带上直接测量得到的物理量是　　　　(填正确的答案标号);  A.位移 B.速度 C.加速度 D.时间 A AD (3)根据纸带提供的信息,小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、6这五个计数点时小车的速度并记录在下表中,请你帮助他计算出打下计数点5时小车的速度v5=　　　　　 m/s(结果保留2位有效数字);  计数点 1 2 3 4 5 6 t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v/(m·s-1) 0.36 0.40 0.44 0.49   0.57 0.53 (4)以速度v为纵轴、时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系,根据表中的v、t数据,在坐标系中描点,并作出小车运动的v-t图像; (5)根据v-t图像可知,小车运动的加速度大小为　　　　 m/s2(结果保留2位有效数字).  0.42 解析 (1)实验中需要刻度尺测量纸带上的点间距,故A符合题意;本实验不需要铁架台,故B不符合题意;打点计时器本身具有计时功能,不需要秒表,故C不符合题意;本实验探究运动学规律,不需要测量质量,故D不符合题意.故选A. (2)可以从打点计时器打出的纸带上直接测量得到的物理量是位移和时间,速度和加速度需要进一步计算才能获取.故选A、E. (3)由题意可知,相邻两计数点间的时间间隔为T==0.1 s,打下计数点5时小车的速度为v5= m/s=0.53 m/s. (4)作出的v-t图像如图所示. (5)v-t图像的斜率表示加速度, 所以小车运动的加速度大小为a= m/s2≈0.42 m/s2. 探究点三　实验创新与拓展 典例剖析 【例题3】 在测量匀变速直线 运动的加速度的实验中,打点计 时器接在50 Hz的低压交流电源 上,某同学在打出的纸带上每5个 点取一个计数点,共取了A、B、 C、D、E、F六个计数点,如图甲 所示.从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这5段纸带由短到长紧靠,但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图乙所示,由此可以得到一条表示v-t关系的图像. (1)请在图乙中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图像(作答在图上),其 　　　　(选填“x”或“y”)轴相当于v轴.  (2)从第一个计数点开始计时,为求出0.15 s时刻的瞬时速度,需要测出 　　　　(选填“a、b、c、d、e”中的一个)段纸带的长度.  (3)若测得a段纸带的长度为2.0 cm,e段纸带的长度为10.0 cm,则可求出加速度的大小为　　 　　m/s2.  y b 2.0 解析 (1)分别取a、b、c、d、e 五段的上方中点并连线,得到的即为v-t图像,如图所示,y轴相当于v轴. (2)t=0.15 s是BC时间段的中间时刻, 要求t=0.15 s时的瞬时速度, 只需要测出b段纸带的长度sb, 对点演练 3.小胡同学为探究滑块做匀变速直线运动时速度与位移的关系,采用了如图甲所示的实验装置.具体步骤如下: (1)测量遮光条到光电门的距离s和遮光条的宽度d,测量遮光条时刻度尺的示数如图乙所示,则遮光条的宽度d=　　　　　cm;  (2)接通气源,由静止释放滑块,数字计时器上显示出遮光条经过光电门的遮光时间t,则遮光条通过光电门时的速度大小v=　　　　　,滑块的加速度大小a=　　　　　;(均用题中给定的物理量符号表示)  (3)改变滑块由静止释放时遮光条到光电门的距离s,测出相对应的遮光条经过光电门的遮光时间t,得出多组实验数据后,将实验数据做一定处理,若 滑块做初速度为0的匀加速直线运动,则绘制的　   图像为过原点的直线. 0.33 学以致用·随堂检测全达标 1 2 1.(实验操作和数据处理)某学习小组为了研究小球在桌面上的直线运动规律,使用智能手机的连拍功能测量小球的运动.如图所示,实验时,保持桌面水平,用手向左轻轻地推一下小球,在小球向左运动过程中,用智能手机的连拍功能记录不同时刻小球的位置.图中记录了小球在桌面上连续6个像的位置(已知智能手机连拍时30 s内共能拍下46个相片.图中所标数据单位为mm). (1)由图可知,小车在桌面上向左做　　　　　 　　运动.  (2)智能手机连拍两张照片的时间间隔是　　　s.  (3)由图中测得的数据计算,小球运动到M点位置时的速度大小为 　m/s, 加速度大小为　　　　m/s2.(结果均保留2位有效数字)  匀减速直线 0.67 0.19 0.038 1 2 解析 (1)由图可知,任意相邻相等时间内的位移差基本都相等,约为17 mm,且向左相等时间内的位移逐渐减小,则说明小车向左做匀减速直线运动. (2)根据每30 s内共能拍下46张相片, 1 2 2.(实验创新拓展)利用图甲所示的装置,做测定重物的加速度的实验中,得到了一条较为理想的纸带.已知纸带上每5个点取一个计数点,即两相邻计数点之间的时间间隔为0.1 s,依打点先后编为0,1,2,3,4,…,由于不小心,纸带被撕断了,如图乙所示,根据给出的A、B、C、D四段纸带回答下列问题. 甲 (1)在B、C、D三段纸带中为3、4两点所在的纸带,则与纸带A相连的那段应该是　　　　(选填“B”“C”或“D”);  乙 (2)纸带A上,打点1时重物的速度是　　　　m/s(结果保留3位有效数字);  (3)从纸带A上可测得重物的加速度大小是　　　　　m/s2(结果保留3位有效数字).  C 3.47 9.00 1 2 1 2 解析 (1)由纸带A可知s2-s1=aT2=9 cm, 因此s4-s2=2aT2=18 cm,即s4=57.2 cm,故纸带C满足条件. 由a1=,a2=,a3=,分别求得a1,a2,a3,并将计算结果填入表中.小车做匀变速直线运动的加速度的平均值. 计数点 位移s/m 速度v/(m·s-1) 加速度a/(m·) 0 — — — 1 s1= v1== — 2 s2= v2== — 3 s3= v3== — 4 s4= v4== a1== 5 s5= v5== a2== 6 s6= — a3== ②利用v-t图像的斜率:a=. 解析 由图读出s4=4.10 cm.相邻两计数点之间的时间间隔为T=0.1 s, 打点计时器在打D点时小车的速度vD= m/s=0.12 m/s. 小车的加速度a= m/s2=0.21 m/s2. 然后由即可得到t=0.15 s时的瞬时速度. (3)a、e段各自中间时刻的瞬时速度分别为va=,ve=, 又Δt=0.4 s,根据a=得a=2.0 m/s2. s- 解析 (1)遮光条的宽度d=0.33 cm. (2)遮光条通过光电门时的速度大小v=,滑块的加速度大小a=. (3)由a=可得,s=,则绘制的s-图像为过原点的直线. 则手机连拍两张相片的时间间隔是T= s= s=0.67 s. (3)根据匀变速直线运动的推论,平均速度等于中间时刻的瞬时速度, 则小球运动到M点位置时的速度大小为vM=×10-3 m/s=0.19 m/s 相邻相等时间内的位移差都相等, 根据Δs=aT2,结合图中数据加速度大小为a= m/s2=0.038 m/s2. (2)根据匀变速直线运动规律可知v1= m/s=3.47 m/s. (3)由逐差法可得s2-s1=aT2,所以a= m/s2=9.00 m/s2. $