第一章 实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度-【创新教程】2026-2027学年高中物理必修第一册五维课堂同步复习（人教版）

物理·必修第一册 课堂自测。夯基础 1.(对速度的理解)（多选）关于速度的说法，下 4.(实际应用)小李乘坐高铁，当他所在的车厢 列各项正确的是 刚要进隧道时，看到车厢内显示屏上的示数 A.速度是描述物体运动快慢的物理量，速 为216km/h,他立即观察手表秒针走动，经 度大表示物体运动得快 过20s车厢出了隧道，则该隧道的长度 B.速度描述物体位置变化的快慢，速度大 约为 () 表示物体位置变化大 C.速度越大，位置变化越快，位移也就越大 D.瞬时速度的大小通常叫作速率，速度是 矢量，速率是标量 A.600m B.1200m 2.(平均速度与瞬时速度的计算)将一小球竖 C.2160m D.4320m 直向上抛出，经时间t回到抛出点，此过程 5.(平均速度的应用)如图是子弹 中上升的最大高度为h。在此过程中，小球运 射过扑克牌的一幅照片。已知 动的路程、位移和平均速度分别为 () 子弹的平均速度约为900m/s, A路程2、位移0，平均速度 子弹的真实长度为2.0cm。试 估算子弹完全穿过扑克牌的时间t约为 B.路程2h、位移0、平均速度0 多少？ C.路程0、位移2h、平均速度0 D.路程2h,位移h、平均速度2h 3.(v-t图像的理解)下图是物体运动的v-t 图像，其中哪一个在现实生活中是不可能存 在的 C温攀提污 学习至此，请完成第一章第3节 实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度 学习目标 核心素养 1.物理观念：感受打点计时器的巧妙设计思路 1.知道打点计时器的构造、原理及使用 2.科学思维：领悟间接测物理量的方法 方法 3.科学探究：探究用打点计时器测量瞬时速度 2.掌握用打点计时器测瞬时速度的方法 4.科学态度与责任：体验物理原理在解决实际问 3.理解速度一时间图像的物理意义 题中的指导作用 ·22· 第一章运动的描述 ● 自主预习。探新知 1.利用纸带分析物体运动情况 (1)选取一条点迹清晰的纸带为研究对象。 △t=0.08s (2)分析纸带上点与点间距离的变化情况。 3.注意事项 (3)若点与点之间的距离相等，就可判断物体 (1)如果在纸带上数出了n个点，那么它们的 做匀速运动，若点与点间距离越来越大，则 间隔数是(n一1)个，它们的时间间隔为 物体做加速运动，反之做减速运动。 (n-1)×0.02s。 2.根据纸带求解物体的运动速度 (1)求解平均速度 (2)使用打点计时器打点时，应先接通电源，待 根据。一合，求出任意两点间的平均速度。 打点计时器打点稳定后，再拉动纸带。 (3)手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太 两点间的位移△x可以用刻度尺测量出， 密集。 △t为两点间的间隔数与单个时间间隔 (4)使用电火花计时器时，应注意把纸带正确 0.02s的乘积。如图所示，将打好点的纸 穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打 带从能够看清的某个点开始，往后数出若 点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复 干个点，比如共数出n个点，用刻度尺测出 写纸下面。 第一个点到第n个点的距离△x,并算出这 (5)为了减小实验误差，计数点要每隔T=0.1s n个点的时间间隔，则平均速度v= △x (n-1)T 选一个，即每隔四个点取一个计数点，而计 (T=0.02s)。 算计数点的瞬时速度时，△x、△t应取此计 数点前、后两个点之间的位移和时间，即 7 (2)粗略计算瞬时速度 =x,十xat1 2T 当一段位移△x对应的时间△t很小时，我 (6)打点计时器不能连续工作太长时间，打点 们可用这段时间内的平均速度来表示△ 之后应立即关闭电源。 中某一时刻的瞬时速度。如图所示，兰可 (7)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的 以大致表示C点的瞬时速度，即c= x 位移，正确的做法是一次测量完毕（可先统 △t 一测量出各个测量点到起始点O之间的 A、B两点离C点越近，算出的平均速度越 距离)。读数时应估读到毫米的下一位。 接近于C点的瞬时速度。然而A、B两点 距离过小时，测量误差会增大，所以应根据 (8)实验前要检查打点的稳定性和清晰程度， 实际情况选取这两个点。 必要时要进行调节或更换器材。 ·23· 物理·必修第一册 合作探究。攻重难 探究1 实验原理与操作 间的距离x2=4.40cm,2、3间的距离x3= [例](1)电磁打点计时器是一种记录 3.62cm,3、4间的距离x4=2.78cm,4、5 仪器，使用 电源（填 间的距离x=2.00cm,5、6间的距离x6= “直流”或“交流”)，工作电压为 V, 1.22cm。(每0.02s打一次点) 当电源频率为50Hz时，每隔 s打 ggg;·g·;·1·8 一个点； 图1 (2)使用打点计时器来分析物体的运动情况 (1)在实验中，使用打点计时器时应先 的实验中，有以下基本步骤： 再 (填“释放纸带”或 A.松开纸带让物体带着纸带运动 “启动电源”)。 B.穿好纸带 (2)根据上面的记录，计算打点计时器在打 C.把打点计时器固定好 1、2、3、4、5点时小车的速度值并填在表中。 D.接通电源进行打点 以上步骤中正确的顺序是 位置 2 3 4 5 [尝试解答] v/(m·s1) (3)根据(2)中表格，在图2中画出小车的速 ◆[跟踪训练] 度一时间图像，并说明小车速度变化的 1.在用打点计时器研究小车在重物牵引下运 特点。 动的实验中，某同学有如下操作步骤，其中 ↑w/(ms) 2. 错误的步骤是 ,有遗漏内容的步骤 是 A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器 处，松开纸带后再接通电源 B.将打点计时器固定在平板上没有滑轮的 0.040.080.120.160.20t/s 端，并接好电路 图2 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑 [尝试解答] 轮下面悬挂适当的钩码 D.取下纸带 E.放手，使小车在平板上运动 F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计 汇规律方法 时器的限位孔 (1)利用平均速度来代替计数点的瞬时速度 将以上步骤完善以后合理的序号排列为 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 究2 数据处理 速度。 [例2]图1用打点计时器测小车瞬时速度 (2)分段测量计数点间的位移x会带来误差。 时得到的一条纸带的一部分，从0点开始按 减小此误差的方法是一次测量完成，即一 照打点的先后依次标为0,1,2,3,4,5,6… 次测出各计数点到起始计数点O的距离， 现在量得0、1间的距离x1=5.18cm,1、2 再分别计算出各计数点间的距离。 ·24 第一章运动的描述 ◆汇跟踪训练] 门的时间为△t,=0.29s,通过第二个光电 2.一打点计时器所用电源频率是50Hz,如图 门的时间△t2=0.11s。已知遮光板的宽度 所示，纸带上的A点先通过计时器，A、B间历 为3.0cm,分别求滑块通过第一个光电门 时 s,位移为 m,这段时间内 和第二个光电门的速度大小。 纸带运动的平均速度是 m/s,AD段 光源 遮光板 内的平均速度为 m/s。 光敏管 1.201.602.201.401.20 ● ● B D cm 遮光板和光源、光敏管 气垫导轨示意图 究3 利用光电门测速度 [尝试解答] [例3]用气垫导轨和数字计时器更能精确 地测量物体的瞬时速度。如图所示，滑块在 牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的 数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电 课堂自测⊙夯基础 1.(1)根据打点计时器打出的纸带，我们可以 (3)打点计时器打计数点3时，小车的速度 从纸带上直接得到的物理量是 ( 大小v3= m/s。 A时间间隔 B.位移 3.用电火花打点计时器（或电磁打点计时器） C.平均速度 D.瞬时速度 打出了一条纸带，已知计时器打点的时间间 (2)在“练习使用打点计时器”的实验中，某 隔为0.02s,按打点先后顺序每5个点取1 同学选出了一条清晰的纸带，如图所示A、 个计数点，得到了O、A、B、C、D几个计数 B、C、D、E、F、G是在纸带上所选的计数点， 点，如图所示，则相邻两个计数点之间的时 相邻计数点间的时间间隔为0.1s。则BD 间间隔为s。用刻度尺量得OA= 段的平均速度VD= m/s。(结果 1.50 cm,AB=1.90 cm,BC=2.30 cm,CD 保留2位有效数字) =2.70cm。由此可知，纸带运动速度 401902.382.88339 3.87 cm (选填“增加”“减小”或“不变”)，打 A B c D C点时纸带的速度大小为 m/s。 2.如图是实验中得到的一条纸带，从0点开始 每5个点取一个计数点（打点计时器的电源 0A…gCD 频率是50Hz),依照打点的先后依次编为 4.电磁打点计时器是一种使用交流电源的计 1、2、3、4、5、6,量得x1=1.22cm,x2= 时仪器。当电源的频率是50Hz时，它每隔 2.00cm,x3=2.78cm,x4=3.62cm,x5= 0.02s打一次点。如图所示为某次实验打出 4.40cm,x6-5.18cm。 的一条纸带，其中1、2、3、4为依次选定的计数 点，相邻两个计数点的时间间隔为 根据图中标出的数据，计算打点计时器打计数 (1)相邻两计数点间的时间间隔为T= 点2的速度2的大小为 m/s。 So (2)计数点2、4之间的平均速度℃24= 15.30 m/s。 9.303.30单位：cm ·25· 物理·必修第一册 5.一辆小车沿一条直线运动，车上放着盛水的 选用的计数点，每相邻两计数点间还有3个 滴漏，滴漏距离地面很近，每隔2.0s滴一 打出的点没有在图上标出。图中还画出了 滴水，水在车行驶的路面上留下水滴的痕迹 实验时将毫米刻度尺靠在纸带上进行测量的 如图所示，图中还放着一把刻度尺，其零刻 情况，读出图中所给的测量点的读数分别是 度线与O点对齐，若从滴下水滴O开始计 和 时，则当滴下水滴G时，小车运动的时间为 1,3两点间的平均速度是 m/s,1, s,AH段的平均速度为 4两点间的平均速度是 m/s,2点 m/s(计算结果保留3位有效数字) 9 A B C P E F G H 的速度更接近于 m/s。 00"50方05回 20 30 6.在测定速度的实验中，使用打点计时器（用 频率为50Hz的交流电)测小车的速度，实 单位：cm 30 验得到的一条纸带如图所示，0,1,2,3,4是 第4节 速度变化快慢的描述 加速度 学习目标 核心素养 1.掌握加速度的概念，能区分v、 △会好理解加速度的矢登性： △ 加速度 秋△u、△E的关系 速度变化量 物理 和区别 (重点)》 速度变化率 观念 科学探究 速度变化 加速度方向与速度 2.能根据速度和加速度的方向关系 比值定义法 快慢的描述 方向的关系 判断物体的运动性质。 加速度 -t图象 科学 科学态度 与责任 领会加速度在描述 3.能根据v-t图像分析、计算加速 抽象思维方法 思维 车辆性能中的应用 度。（难点） 自主预习。探新知 [基础梳理] 5.矢量性：加速度是 量，既有大小，也 [知识点1]加速度 有方向。 1.物理意义：描述物体的速度随时间变化 [知识点2]加速度的方向 的物理量。 1.加速度的方向：加速度方向与 2.定义：速度的 与发生这一变化所用 的比值，通常用a表示。 的方向相同。 3.表达式：a-A”-(,为初速度，u为末 在直线加速时，加速度与速度方向 △t△t 2 运动中减速时，加速度与速度方向 速度)。 4.单位：在国际单位制中，加速度的单位是 [知识点3]从v-t图像看加速度 :符号是 1.v-t图像反映了物体的速度随 变 或m·s2。 化的规律。 ·26·(3)它们的速度都为正值，说明它们的运动方向都与规 定的正方向相同。 答案：(1)加速减速(2)13(3)相同 课堂自测·夯基础 1.AD[速度是描述物体运动快慢的物理量，物体位置变 化越快，速度越大，但位移不一定大。瞬时速度的大小 叫瞬时速率，简称速率，是标量。因此选项A、D正确。] 2.B[路程与轨迹有关，位移与初、末位置有关，平均速度 等于位移与时间的比值。所以小球运动的路程为2h,位 移为0，平均速度为0，选项B正确。] 3.D[物体在同一时刻不能有两个速度，所以A、B、C是 可能存在的，D不可能存在。] 4.B[车速v=216km/h=60m/s,则位移x=t= 1200m。」 5.解析：扑克牌的宽度约为子弹长度的3倍，即子弹穿过扑 克牌的过程中位移大小为△x=4×2.0cm=8cm。由0 =知穿过时间1=g=8X098.9X105s 答案：8.9X10-5s 实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度 合作探究·攻重难 [例1][解析](1)电磁打点计时器是一种记录物体运 动信息的仪器，使用交流电源，工作电压为6V,当电源 频率为50Hz时，每隔0.02s打1个点； (2)使用打点计时器来分析物体的运动情况的实验中， 有以下基本步骤： ①木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连 接好电路 ②穿纸带；挂钩码。 ③先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打 完一条后立即关闭电源。 ④换纸带，加钩码，再做二次。 故正确顺序：CBDA [答案](1)物体运动信息交流60.02 (2)CBDA 跟踪训练 1.解析：应先接通电源，后松开纸带，所以A项错误；在取 下纸带前应先断开电源，所以D项有遗漏；按实验操作 顺序，合理的序号排列为BFCAED。 答案：A D BFCAED 探究2 [例2][解析](1)使用打点计时器应先启动电源，后释 放纸带，若先释放纸带，则纸带的有效利用长度将减小。 (2)某点的瞬时速度可用包含该，点的一段位移内的平均 速度表示，打相邻两计数，点的时间间隔△t=2×0.02s= 0.04s,则打1点时：y=Tx2≈1.20m/S 打2点时：=，≈1,00m/s 2△t 打3点时：0，=，大2=0.80m/s 2△t 打4点时：v4= x4+x5≈0.60m/s 2△t x5+x5≈0.40m/s 打5点时：=2△t 将数值填入表格中： 位置 12345 /(m·s1)1.201.000.800.600.40 (3)描点并连线得小车的速度一时间图像，如图所示，由 图像可知，小车速度逐渐减小。 ·2( 参考答案 u/(m-s-) 2.0 1.0 00.040.080.120.160.20is 图2 [答案](1)启动电源释放纸带(2)1.201.00 0.800.600.40(3)见解析 跟踪训练 2.解析：由电源的频率是50Hz,知打点计时器打点的时间 间隔是0.02s,则A、B间用时tAB=2T=0.04s,位移x =(1.20+1.60)×102m=0.028m。AB段内的平均速度 s一g-0。.器m/s=0,70m/s,AD段内的平均速度w 工0=1.20+1.60+2.20+1.40+1.20)×102 m/s= 5×0.02 0.76m/s. 答案：0.040.0280.700.76 探究3 [例3][解析]由于滑块经过光电门时遮光板的挡光时 间较短，所以滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时 间内的平均速度表示。 经过第一个光电门的速度大小 4=是=30X9ms0,10a/s, 经过第二个光电门的速度大小 d=3.0×102 0=△2 0.11m/s≈0.27m/s。 [答案]0.10m/s0.27m/s 课堂自测·夯基础 1.解析：(1)电磁打点计时器在纸带上每隔0.02s打下一 个点，点的间隔就反映了物体的位置变化情况，所以可 以从纸带上直接得到位移；通过数点的多少可以得到运 动的时间间隔。平均速度和瞬时速度都不能直接得到。 故选A、B。 (2)BD段的平均速度为 m-器-10最88X10 2×0.1 m/s≈0.21m/s 答案：(1)AB(2)0.21 2.解析：(1)两相邻计数点之间的时间间隔为 T=5×0.02s=0.1s。 (2)根据平均速度的计算公式得 4=+x=2.78+3.62)X10 2×0.1 -m/s=0.32m/s。 t24 (3)由于计数点2、4之间的时间间隔比较小，所以打点计 时器打计数点3时，小车的速度大小近似等于计数点 2、4之间平均速度，即3=24=0.32m/s。 答案：(1)0.1(2)0.32(3)0.32 3.解析：相邻计数，点间时间间隔为T=0.02×5s=0.1s; 由给出的数据知，相同时间内纸带运动的距离变大，则 纸带做加速运动； 打C点时的速度 -7=230+270X10 0.2 m/s=0.25m/s 答案：0.1增加0.25 9 物理·必修第一册 4.解析：打点计时器的打点周期为0.02s,相邻计数，点之间 有5个时间间隔，因此计数点之间的时间间隔T= 0.1s。计数点2的瞬时速度可以用计数点1、3间的平均 逢度东出，周光有-》-5.90×10m/ 2×0.1 =1.23m/s。 答案：0.11.23 5.解析：从滴下水滴O到滴下水滴G共有7个时间间隔， 又每个时间间隔为2.0s,则总时间为14.0s,AH段的 位移为x=30.0m,小车经过AH段的时间为tAH= 14.0s,根据平均速度的公式得AH段的平均速度为v =2.14m/s。 答案：14.02.14 6.解析：由毫米刻度尺可读出0,1,3,4点的读数分别是 10.00cm,12.60cm,22.60cm,30.00cm。 由题意知各计数点间的时间间隔△1=4×0.02s=0.08S, 由读数可得1,3两点和1,4两点间的位移大小分别是 △x1=22.60cm-12.60cm=10.00cm, △x2=30.00cm-12.60cm=17.40cm, 则1,3和1,4两，点间的平均速度分别是 =△x1=10.00×102m=0.625m/5, 0.16s _△x2=17.40X102m=0.725m/s0 △t2 0.24s 1,3两，点更接近于2点，故2点的瞬时速度更接近于1,3 两点间的平均速度0.625m/s。 答案：10.00cm12.60cm 22.60cm30.00cm 0.6250.7250.625 第4节 自主预习·探新知 基础梳理 知识点1 1.快慢2.变化量时间4.米每二次方秒m/s2 5.矢 知识点2 1.速度变化2.相同相反 知识点3 1.时间2.斜率3.加速度大 自我检测 1.(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×(7)√ 2.(1)B[小鸟起飞时的速度变化很快，即加速度较大，B 正确。] (2)都有加速度。(a)中速度大小发生变化；(b)中速度方 向发生变化；(c)中速度的大小和方向都发生变化，所以 三种情况中都有加速度。 合作探究·攻重难 探究1探究导引 提示：(1)战斗机速度最大列车速度变化量最大，猎豹 加速度最大(2)不能不能 探究归纳 [例1]B[“速度变化得越多”是指△v越大，但若所用时 间也很大，则会8就不一定大，故A错误，“速度变化得 越快”是指速度的变化率会显越大，即加速度a想大，B正 确；加速度方向保持不变，速度方向可能变，也可能不 变，当物体做减遠直线运动时，)一0以后就可能反向运 动，故C错误；物体在运动过程中，若加速度的方向与速 度方向相同，尽管加速度在变小，但物体仍在加速，直到 加速度a=0时，速度达到最大，故D错误。] ·2 跟踪训练 1.C[由于初速度>0，加速度a>0,即速度和加速度同 向，不管加速度大小如何变化，速度都是在增加的，当加 速度减小时，相同时间内速度的增加量变小，即增加得 慢了；当a=0时，速度达到最大值。此后以该最大速度 做匀速直线运动，位移不断增大，C正确。] 探究2探究导引 提示：(1)旅客列车速度变化大，自行车速度增加得快。 (2)三车的加速度分别是 自行车a-是-片m=28m A=30, 轿车a2=入=20m/s=1.5m/s2 △=40 列车a,=22=0m/g=0.4m/g (3)加速度a与速度v、速度的变化量△v无必然联系。 探究归纳 [例2]BD[设初速度方向为正方向，根据a=一 t 后来20/s的速度方向可能与初速度的方向相同，也可 能相反，相同时a1=20.6m/s2-1.4m/s,相反时a2 10 =-20-6m/5=-2.6m/52。故B,D正确。] 10 跟踪训练 2.B[规定竖直向下为正方向，方向与正方向相同，02 方向与正方向相反，根据加速度定义式a=铝代入数 挑据得a=一0.8mg=一20m付，负号表示加建度 方向与正方向相反，即加速度方向向上，故B正确，A、C、 D错误。] 探究3探究导引 提示：1a-g=100m/g=2m/,a- △2三 △t15 15_5m/32=1m/s2。 10 (2)由第(1)问知甲的加速度大于乙的加速度，由图像可 以直观地看出，甲的图线比乙的图线“陡”，所以通过比 较图线的“陡”“缓”可以比较加速度的大小。在同一个 一t图像中，图线“陡”的加速度较大。 探究归纳 [例3]C[由于a、b的v-t图像都在第一象限，物体的 速度方向均为正，即两物体的速度方向相同；由于图线 的斜率智表示加造度，两图线的斜率会恕-正一负，即表 △t 示两物体的加速度的方向相反，即a为正方向，b为负方 向：两直线的斜率会恕的绝对值a大于6，即a的加速度大 于b的加速度，故C正确，A、B、D均错误。] 跟踪训练 3.C[两物体的速度都为正值，所以运动方向相同，A错 误；0~4s内，B的速度大，B运动得快，4~6s内，A的 速度大，A运动得快，B错误；t=4s时，A、B两物体的速度 都为5m/s,所以两物体的速度相同，C正确；从题图可以看 出，B的斜率比A的斜率大，所以B的加速度大于A的加 速度，D错误。] 课堂自测·夯基础 1.AD[△v=a·△t,若△t=1s,则△v=a·△t=a,故a越 大，单位时间内质点速度的变化量越大，选项A正确，B 错误；加速度反映速度变化的快慢，速度变化越来越快，