第二章 第一节 匀变速直线运动的特点（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高一物理必修第一册学习笔记（粤教版）

本讲义聚焦匀变速直线运动的特点这一核心知识点，先通过数字计时器实验测瞬时速度并作v-t图像，得出速度随时间均匀变化、加速度恒定的速度特点，再结合频闪照相机实验，归纳出连续相等时间内位移差相等的位移特点，构建从实验到规律的学习支架。 该资料以科学探究为主线，通过光电门测速度、纸带数据处理（如例2用平均速度求瞬时速度）等实验活动培养科学探究能力，借助v-t图像分析和位移差计算（如例4推导sCD=2sBC-sAB）发展科学思维，深化运动观念。课中辅助教师实验教学，课后例题与练习帮助学生巩固知识，查漏补缺。

第一节　匀变速直线运动的特点 [学习目标]　1.知道匀变速直线运动的概念。2.进一步练习使用数字计时器测瞬时速度，会利用v-t图像处理实验数据，并由图像判断匀变速直线运动的速度特点(重点)。3.会利用频闪照相机判断匀变速直线运动的位移特点。 一、匀变速直线运动的速度特点 1.实验原理 利用数字计时器计算瞬时速度：小球直径D与经过光电门的时间t的比值是小球经过光电门的平均速度，用该平均速度表示小球经过光电门的瞬时速度。 2.实验器材 数字计时器、交流电源、倾斜直槽、小球(直径为0.02 m)、坐标纸等。 3.实验步骤 (1)如图所示，倾斜直槽放置在水平桌面上，把光电门B、C固定在倾斜直槽上。 (2)闭合电源开关，让小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放，把数字计时器分别采集的小球经过B、C两个光电门的时间记录到下表中。 (3)从同一(填“同一”或“任意”)位置再次由静止释放小球，把数字计时器测量的小球经过两个光电门之间的时间记录到下表中。 (4)断开电源开关，改变光电门C的位置，重复上述操作过程，将五次测量获得的实验数据填入表中。 小球经过两个光电门实验数据表 小球直径D=0.02 m 项目 实验次数 1 2 3 4 5 小球经过光电门B的遮光时间t1/s 小球经过光电门B的瞬时速度v1/(m·s-1) 小球经过光电门C的遮光时间t2/s 小球经过光电门C的瞬时速度v2/(m·s-1) 小球经过两个光电门之间的位移s/m 小球经过两个光电门之间的时间t/s 4.数据处理 (1)计算小球经过光电门B、C的瞬时速度。小球经过光电门的瞬时速度用平均速度来代替，即v1=，v2=。 (2)作出小球运动的v-t图像 在坐标纸上建立直角坐标系，以小球经过两个光电门之间的时间t为横轴，小球经过光电门的速度v为纵轴，根据表格中的数据在如图坐标系中描点作出小球运动的v-t图像。 5.实验结论：各点在v-t图像中可大致拟合成一条直线，这说明小球在倾斜直槽内运动时，速度随时间均匀地变化，即在相等时间内速度的变化相等，加速度不变。 1.匀变速直线运动：加速度恒定不变的变速直线运动。 2.匀变速直线运动的速度特点：做匀变速直线运动的物体，在相等时间内的速度变化相等，加速度恒定。 例1　为了研究气垫导轨上滑块的速度特点，在滑块上安装了宽度为5 mm的遮光条，如图所示。(计算结果均保留两位有效数字) (1)滑块在牵引力作用下由静止开始运动，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1的时间为Δt1=0.050 s，通过光电门2的时间为Δt2=0.025 s，遮光条从挡住光电门1到挡住光电门2之间的时间为Δt3=1.0 s。 (2)改变光电门2的位置，让滑块从同一位置由静止释放，分别记录了遮光条通过光电门2的时间Δt2'=0.020 s，遮光条从挡住光电门1到挡住光电门2之间的时间Δt3'=1.5 s。 (3)重复第(2)步，记录了遮光条通过光电门2的时间Δt2″=0.010 s，遮光条从挡住光电门1到挡住光电门2之间的时间Δt3″=4.0 s。 (4)滑块通过光电门1的速度为　　　　 m/s，滑块三次通过光电门2的速度分别为　　　　 m/s、　　　　m/s、　　　　m/s。  (5)三次实验中，滑块的加速度分别为　　　　 m/s2、　　　　m/s2、　　　　m/s2，说明滑块的速度随时间　　　　。  答案　(4)0.10　0.20　0.25　0.50 (5)0.10　0.10　0.10　均匀变化 解析　(4)滑块通过光电门1的速度： v1== m/s=0.10 m/s 滑块通过光电门2的速度： v2== m/s=0.20 m/s v2'== m/s=0.25 m/s v2″== m/s=0.50 m/s (5)滑块的加速度 a1== m/s2=0.10 m/s2 a2== m/s2=0.10 m/s2 a3== m/s2=0.10 m/s2 三次实验中，滑块的加速度相同，说明滑块做匀变速直线运动，即滑块的速度随时间均匀变化。 例2　在“探究匀变速直线运动的速度特点”的实验中，一条记录小车运动情况的纸带如图甲所示。在其上取了A、B、C、D、E五个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点没有画出，打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz。 (1)由纸带上的数据计算小车通过B、C、D点时的速度分别为vB=　　　m/s，vC=　　　m/s，vD=　　　　m/s。(计算结果均保留三位有效数字)  (2)在如图乙所示坐标系中作出小车运动的v-t图像(从打出A点时开始计时)。 (3)根据(2)所作图像能确定小车做匀变速直线运动吗？并说明理由：　　　　。  答案　(1)1.38　2.64　3.90　(2)见解析图 (3)能，理由见解析 解析　(1)相邻两计数点间的时间T=0.02×5 s=0.1 s 用平均速度代替中间时刻瞬时速度，可得vB= m/s=1.38 m/s vC= m/s=2.64 m/s vD= m/s=3.90 m/s (2)根据(1)中求出的速度在坐标系中描点连线，可得v-t图像如图所示。 (3)能，由图像知a=不变化，故能确定小车做匀变速直线运动。 二、匀变速直线运动的位移特点 1.实验器材 倾斜直槽(带刻度)、小球、频闪照相机。 2.实验步骤 (1)把倾斜直槽放置在水平桌面上。 (2)将小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放，小球沿着倾斜直槽向下运动，用频闪照相机对小球的运动进行拍照。 3.数据处理 (1)比较相邻的相等时间内的位移s1、s2、s3、s4和s5的大小(如图所示)。 (2)比较相邻的相等时间内的位移之差Δs1、Δs2、Δs3、Δs4的大小。 4.实验结论 做匀变速直线运动的物体，在任意两个连续相等的时间内的位移之差是相等的。 例3　某人观察物体做直线运动时记录的数据如表所示。 时间t/s 第1 s内 第2 s内 第3 s内 第4 s内 位移s/m 2 6 10 14 由此他判断该物体一定做匀加速直线运动。这个判断是否正确？为什么？ 答案　不正确 根据位移和时间数据只能判断每1 s内的平均速度，无法得出运动详细情况。 例4　从斜面上某一位置，每隔0.1 s释放一个小球，每个小球在斜面上都做加速度相同的匀加速直线运动，在连续释放几个小球后，对在斜面上滚动的小球拍下照片，照片显示的是斜面的一部分。如图所示，测得A、B两位置间的距离为sAB，B、C两位置间的距离为sBC，则拍摄时sCD为　　　　(用sAB、sBC表示)。  答案　2sBC-sAB 解析　小球在斜面上做匀加速直线运动，每相邻位置间隔时间相同，在任意两个连续相等的时间间隔内位移之差是相等的，则sBC-sAB=sCD-sBC，所以sCD=2sBC-sAB。 1.小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀加速直线运动，如图所示是实验时获得的一条纸带。 A、B、C、D、E、F、G是纸带上七个连续的点，点F由于不清晰而未画出。试根据纸带上的数据，推测点F的读数为　　　　，并在纸带上标出。  答案　5.00 cm　见解析图 解析　由于小车做匀加速直线运动， 在任意两个连续相等的时间内位移之差是相等的， 可知sDE-sCD=sEF-sDE=0.20 cm， 故sEF=1.30 cm 由于E点读数为3.70 cm 故F点的读数为(3.70+1.30) cm=5.00 cm。 2.(2024·惠州市高一期末)如图为某同学利用电火花计时器得到表示小车运动过程的一条纸带，通过数据处理和分析判断小车的运动性质，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的频率f=50 Hz，其中，s1=7.71 cm、s2=8.12 cm、s3=8.53 cm，s4=8.94 cm、s5=9.35 cm、s6=9.76 cm。 (1)电火花计时器所用电源为　　　　。  A.直流220 V B.直流4~6 V C.交流220 V D.交流4~6 V (2)通过分析纸带，在表中列出了打点计时器打下B、C、E、F时小车的瞬时速度大小，则打点计时器打下D点时小车瞬时速度大小为　　　　　 m/s(结果保留三位有效数字)。  位置 B C D E F 速度/(m·s-1) 0.792 0.833 0.915 0.956 (3)根据表中的实验数据，以A点为计时起点，在图中画出小车的速度—时间图像。 (4)根据v-t图像求出小车的加速度a=　　　　　 m/s2(结果保留两位有效数字)。  (5)通过分析图中纸带的测量数据或者图中的速度—时间图像均可以判断出小车做匀变速直线运动，理由是　　　　　(写出一条理由即可)。  答案　(1)C　(2)0.874　(3)见解析图　(4)0.41　(5)相邻相等时间内位移之差Δs相等；或速度—时间图像是一条倾斜的直线 解析　(1)电火花计时器所用电源为交流220 V，故选C。 (2)每相邻两计数点间的时间间隔为T=0.02×5 s=0.1 s，打点计时器打下D点时小车的瞬时速度大小为vD== cm/s≈0.874 m/s (3)小车的速度—时间图像如图所示 (4)v-t图像的斜率k=，表示加速度，可得a≈0.41 m/s2 (5)相邻相等时间内位移之差Δs相等；或速度—时间图像是一条倾斜的直线。 学科网（北京）股份有限公司 $