第1章 3 第2课时 实验：测量纸带的平均速度和瞬时选度-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第一册同步辅导与测试(人教版)

物理必修第一册 3.用同一张底片对着小球运动的路径每隔。 1 s C.在9：00~9：11时间段内他驾车的最大速度 为60km/h 拍一次照，得到的照片如图所示，则小球在图示： D.在9：00~9：11时间段内他驾车的平均速度 这段距离内运动的平均速度是 ( 为60km/h ●● 123456cm 5.“五米三向折返跑”的成绩起、终点k一5m A.0.25m/s B.0.2m/s 反映了人体的灵敏素质， C.0.17m/s D.无法确定 测试时，受试者听到口令 4.小军的爸爸携全家驾车去外地游玩，途中，路边 起跑，测试员同时开始计 窜出一只小猫，他紧急刹车才没撞到它。如图 时，如图所示，受试者从起 所示为紧急刹车前后汽车行驶的速度一时间图： 点A全力跑向距A5m处的B点用手触摸折 像。根据图像，下列说法不正确的是 ( 返线处后返回A点，然后依次到C点、A点、D 2 olm-h-) 点，最终返回A点，所用时间即为“五米三向折 6 返跑”的成绩。现测得某受试者成绩为7.50s, 36 该受试者在测试全过程中的平均速率、平均速 24 12 度的大小分别为 ( 0 9:009:049:08 A.0,0 B.4m/s,0 A.紧急刹车发生在9：06 C.2m/s,0 D.30 m/s,3 m/s B.在9：02一9：06时间段内他驾车匀速前进 温馨提示 请做课时分层检测（三） 第2课时 实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度 实验必备·自主探究 一、实验目的 :2.把电磁打点计时器的两个接线柱接到工作电压 1.学会安装和使用打点计时器。 约为8V的交流电源上。 2.学会测量纸带、制表及记录数据。 :3.接通电源开关，用手水平拉动纸带，使它在水平 3掌握测瞬时速度的方法，会用打出的纸带求瞬： 方向上运动，纸带上就打下一系列点。随后关 时速度。 闭电源。 二、实验原理 :4.取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出 与运动物体连在一起的纸带上打出的点记录了 若干个点，如果共有n个点，那么这n个点的间 物体在不同时刻的位置，用刻度尺测出两个计 隔数为n一1，则纸带的运动时间△1=(n一1)× 数点间的位移△x,同时记录这两点间的时间间 0.02s。 隔，则平均速度0一兰。当山很短时，可以 说明：计数点间的时间△t的计算方法：每n个 点[或每隔（一1）个点]取一个计数点的时间间 认为为：时刻的瞬时速度。 隔△t=(n-1)×0.02s。 5.用刻度尺测量出这几个点间的距离△x。 电磁打点计时器（或电火花计时器）、学生电源6，利用公式口一会二计算出纸带在这段时间内的平 三、实验器材 △t (电火花计时器使用220V交流电源)、刻度尺、： 均速度。 纸带、复写纸、导线、坐标纸等。 7.把纸带上能看得清的某个点作为起始点O,以 四、实验步骤 后的点分别标上A、B、C、D…作为计数点，如 1.把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限： 图所示，测量各计数点到起始点O的距离，依次 位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带 算出O到A、A到B、B到C…之间的距离 上面。 x1、x2、x3 12 第一章 运动的描述 ◆v/(m-s-1)） O A B C D E F G H 15 B 10 五、数据处理 5 1.计算瞬时速度 D 0(42 4 6 8 10t/s 打点计时器打点的周期为T,则A、B、C、D… 由vt图像可知： 各点的瞬时速度分别为4=4，型 2T、0B= ①在0~4s内速度随时间不断增大，表示质点 x2十x3 x3十x4 做加速运动。 2T 、vC= 2T 、D= x4十5… 2T ②在4~8s内速度不随时间变化，表示质点以 把数据填入下表。 15m/s的速度做匀速直线运动。 位置 A B D E ③在8一10s内速度随时间不断减小，表示质点 (++1)/m 做减速运动。 v/(m·s1) ④质点在t=0、t=10s时刻的速度均为0。 2.利用v-t图像分析物体的运动 说明：图像法是处理实验数据的常用方法。运 (1)o-t图像：用横轴表示时间t,纵轴表示速度： 用图像处理数据有许多优点，例如，可以使物理 ,建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系 规律直观易懂，可以减小误差，可以方便地获得 中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来， 某些未经测量或无法直接测量的物理数据等。 即得到如图所示的v-t图像。 六、误差分析 /ms） :1.利用平均速度来代替计数点的瞬时速度存在系 统误差。为减小误差，应取以计数点为中心的 较小位移进行计算。 2.测量计数点间的位移x会带来偶然误差。减小 此误差的方法是一次测量完成，即一次测出各 t/s (2)图像的意义：o-t图像直观地反映了速度随 计数点到起始计数点O的距离，再分别计算出 时间变化的情况，注意它不是物体运动的轨迹。 各计数点间的距离。 例如，如图所示是某质点做直线运动的-：3.作)-1图像时坐标单位选定的不合理，或者作 图像。 图粗糙也会带来偶然误差。 实验研析·创新学习 题型1实验原理与操作 (3)用打点计时器测定物体的速度，当电源频率 低于50Hz时，如果仍按50Hz的时间间隔打 [典例1](1)在做用打点计时器测速度的实验 ! 一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真 时，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时 实速度数值 (选填“偏大”或“偏小”)。 仪器，其电源频率为50Hz,常用的“电磁打点 [听课记录] 计时器”使用的电压是 V的 (选填“直流电”或“交流电”)，它每隔 s打一个点。 (2)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，再让纸带运动 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 13 物理必修第一册 题型2数据处理与分析 题型3实验拓展与创新 [典例2]如图1所示是在“用打点计时器测瞬时 利用光电门测速度 速度”的实验中得到的一条纸带的一部分，从0： 如图所示，当滑块通过光电门时，数字计时器记 点开始依照打点的先后依次标为0,1,2,3,4， 录了遮光条通过光电门的时间，而遮光条的宽 5,6,…,现在量得0、1间的距离x1=5.18cm, 度d已知，且非常小。由于滑块通过光电门的 1、2间的距离x2=4.40cm,2、3间的距离x3= 时间△1非常短，在这段时间内滑块的运动可以 3.62cm,3、4间的距离x4=2.78cm,4、5间的 近似看作匀速直线运动，所以可认为遮光条通 距离x5=2.00cm,5、6间的距离x6=1.22cm。 过光电门时的瞬时速度等于其通过光电门的平 (交流电源频率为50Hz)》 均速度，即v= △t△ 607 图1 (1)根据上面的记录，计算打点计时器在打1， 2,3,4,5点时的速度并填在下表中： 2 29 1.工字钢底座2.底脚螺丝3.滑轮4.光电门 位置 2 3 5.导轨6.遮光条7.滑块8.缓冲弹簧9.连气源 o/(m·s-1) [典例3]用如图所示的计时装 光电门 遮光条 (2)根据(1)中表格，在图2中画出小车的速度 置可以近似测出气垫导轨上 时间图像，并说明小车速度变化特点。 滑块的瞬时速度。己知固定 在滑块上的遮光条的宽度为 v/(s1) 4mm,遮光条经过光电门时遮光时间为0.04s, 1.20 则滑块经过光电门位置时的速度大小为( ) 0.60 A.0.1m/s B.100m/s C.4 m/s D.0.4m/s 0 0.040.080.120.160.20t/S 图2 [听课记录] [听课记录] /易错警示/ 根据遮光条的宽度△x和测出的时间△1，就可 以算出遮光条通过光电门的平均速度(。= 品。由于遥光条的宽度r很小，因此可以 认为，这个平均速度就是小车通过光电门的瞬 时速度。本题属于实验器材的创新。 14 第一章运动的描述 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带： 从打A点到E点共历时 s,从A到E 上打出点迹。下列关于纸带上点迹的说法中错： 纸带的平均速度是 m/s,打下B点时 误的是 ( 的瞬时速度为 m/s(计算结果均保留 A.点迹记录了物体运动的时间 2位有效数字)。 B.点迹记录了物体在某段时间内的位移 C纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和： h ic E 形状 4.如图所示是一条利用打点计时器打出的纸带， D.纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动： 0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计 情况 数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的 2.如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上 距离如图所示。已知打点计时器所用电源频率 的遮光条将光遮住，数字计时器可自动记录遮： 为50Hz,求出1、2、3、4、5计数点的瞬时速度并 光时间。测得遮光条的宽度为△x,用近 画出速度一时间图像。 30.1 似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使 22.8 16. A工更接近瞬时速度，正确的措施是 9.0 △t -3.9 光源 遮光条 0 2 5 6 光 单位：cm 管 A.换用宽度更窄的遮光条 B.提高测量遮光条宽度的精确度 C.使滑块的释放点更靠近光电门 D.增大气垫导轨与水平面的夹角 3.某次实验纸带的记录如图所示，图中前几个点： 模糊，因此从A开始取了5个计数点，每两个相 邻的计数点间还有4个点没画出来，打点计时器 打点频率为50Hz。测得各段长度为AB= 1.6 cm,AC 3.4 cm,AD =5.4 cm,AE= 7.6cm,则相邻计数点间的时间间隔为 S, 4 速度变化快慢的描述 加速度 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道加速度是用来描述物体运动速度变化快慢的物 理量。 1.核心素养 2.知道加速度是矢量，加速度的方向与物体速度变化量的 掌握比值定义法在形成加速度公式上的思维模式，学会运 方向相同。 用公式来推导单位的物理思维方式。 3,理解直线运动中加速度方向与物体运动方向及其加速 2.关键能力 运动或减速运动之间的联系。 类比迁移能力。 4.会用v-t图像计算加速度的大小。 155.B[路程等于运动轨迹的长度，所以受试者的路程s一(5十5)× 3m=30m,平均速率0==0m/s=4m/s,受试者的位移 30 为零，平均速度等于位移与时间的比值，则平均速度为零，远项B 正确。] 第2课时实验：测量纸带的平均速度和瞬时速度 实验研析·创新学习 典例1][解析](1)电磁打点计时器的工作电压是约为8V的 交流电。打点间隔为交流电的颜率的倒数，当电源的颜率是 50Hz时，打点周期是0.02s。 (2)使用打，点计时器时，应先接通电源，让打点计时器工作，再让 纸带运动使打，点计时器在上面打出点迹，故A项正确。 (3)当交流电的颜率低于50Hz时，打，点计时器打一次，点的时间 间隔1将大于0.028，利用公式U=计算时，1取0.028时比真 实值偏小，因此测出的速度将比真实值偏大 答案](1)约8交流电0.02(2)A(3)偏大 [典例2][解析](1)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。由v=王得，打1点时，4=1.20m/s;打2 点时，h=1.00m/s:打3，点时，3=0.80m/s:打4点时，w:= 0.60m/s:打5点时，=0.40m/s:将数值填入表格如下 位置 1 2 3 4 5 v/(m·s1)1.201.000.800.600.40 (2)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，小车速度均匀减小。 /(ms) 1.20■ 0.60 ■■ 00.040.080.120.160.20/s [答案](1)见解析(2)见解析图小车速度均匀减小 [典例3][解析]由于遮光条宽度很小，因此将遮光条通过光电 门时的平均速度当作瞬时速度。滑块经过光电门时的速度= _0.004 △t 0.04 m/s=0.1m/s,故选A。 [答案]A 素养演练·提升技能 1.C[打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物 体运动的时间，故A正确：同时也记录了物体在不同时刻的位置 和某段时间内的位移，故B正确：点迹的分布情况反映了物体的 运动情况，而不能反映物体的质量和形状，故C错误，D正确。] 2.A 表示的是△时间内的平均速度，遮光条的宽度△x越窄， △ 则记录的遮光时间△1越小，越接近滑块通过光电门时的瞬眼 速度，选项A正确。门 3.解析由每两个相邻的计数点间还有4个，点没画出来，打点计时 器打点颜率为50Hz,可得相邻计数，点间的时间间隔 T=5×7=5×08=0.1s 由图可知，从打A点到E点有四个时间间隔，经历的时间为0.4s 从A到E纸带的平均速度为 7.6 2-A=0×102m/s=0.19m/s 打下B点时的瞬时速度为 %27-2文0.X102m/s=0.17m/s A 3.4 答案0.10.40.190.17 4.解析1点对应时刻是02之间的中间 ↑v/10-lm8) 时刻，求出0、2间的平均速度即可认为 7 是1，点的瞬时速度，同理2、3、4、5，点的 6 瞬时速度也可求出。由题知相邻计数 54 点间的时间间隔T=01s,故4=器 3 3.9×10-2 2×0.1 m/s=0.195m/s,h= 01234567t/10-1s) 13 _9.0×10-2-1.0×10-2 m/s= 2T 2×0.1 0.40m/s,同理4-0.61m/s,u=0.69m/s,5=0.70m/s。以 0点为坐标原点，横坐标表示时间，纵坐标表示速度建立直角坐标 系。根据前面计算出的结采在直角坐标系中描点，然后连线得到 速度一时间图像如图所示。 答案见解析 2( 4速度变化快慢的描述一加速度 必备知识·自主梳理 1.变化 1.速度变化快慢 2.速度的变化量时间 4.米每二次方秒m/s2m·s 1.矢量相同 2.相同相反 四、 1.倾斜程度 即学即用 1.(1)×(2)× (3)/(4)× 关键能力·合作探究 要点1 探究导入 提示：(1)火箭的速度变化大，火箭的速度变化快，火箭的加速 度大。 (2)小轿车的速度变化快，小轿车的加速度大 (3)a甲=0.2 100 10 m/s=0.02m/s;at= 10m/s=10m/s2;a所- 100 100 3.6X500m/g≈0.056m/sar-3.6x20m/s≈1.39m/s. 探究归纳 典例1」 [解析]物体的速度大，加速度不一定大，比如物体以较 大速度做匀速直线运动，加速度为零，故A错误；速度变化量大 加速度不一定大，还与变化的时间有关，故B错误：物体做减速运 动时，速度减小，加速度变化情况不确定，故C错误物体的速度 均匀变化时，加速度不变，故D正确。 答案]D [典例2][解析]规定向下为正方向。方向与正方向相同， 方向与正方向相反，根据加速度定义式4=，代入数据解得a= -10-8 m/s2=一20m/s,负号代表与正方向相反，即加速度方 0.9 向向上，故B正确，A、C、D错误。 答案7 针对训练 1.D La= A巴是加速度的定义式，是根据比值法定义的，加速度口 的大小与速度的变化量△v无关，远项A、B错误；加速度a的方向 与速度变化量△的方向相同，与速度的方向无关，选项C错误，D 正确。 2.A[由题意知v1=8m/s,2-一12m/s,根据加速度的定义式得 -12-8 m/s2=一100m/s2,负号表示足球加速度方 0.2 向与其初速度方向相反，远项B、C、D错误，A正确。] 要点2 探究导入 提示：(1)汽车加速运动时，加速度与速度方向相同，减速时二者 的方向相反 (2)汽车的加速度越大（或越小），速度变化得越快（或越慢）。 探究归纳 典例3 解析]由于初速度>0，加速度α>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，只是当加 速度减小时，速度增加得慢了，当α=0时，速度不再增加，速度达 到最大值，位移不断增大。故C正确，A、B、D错误。 答案C 针对训练 3.A[因为为负、α为负，速度和加速度的方向相同，所以物体是 做加速运动，速度越来越大，故A正确：因为。为正、a为负，速度 和加速度的方向相反，所以物体是做减速运动，速度越来越小，故 B错误；因为h为负、a为正，速度和加速度的方向相反，所以物 体是做减速运动，速度越来越小，故C、D错误。] 要点3 探究导入 提示：(1)a甲= △=10-0 m/s2=2 m/s △t A15-5 △o 10 m/s2=1m/s2。 (2)由(1)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”就 可以此较加速度的大小。在同一个图像中，图线“陡”的加速 度较大，图线“缓”的加速度较小。 探究归纳 [典例4][解析]只要速度增大，加速度的方向与速度的方向就 相同，由题图可知D正确，A错误：5~6s内，a一 m/s= 一3m/s2,B错误：由题图可知，4一6s内速度先减小后反向增大， C错误。 答案]D