1.3 位置变化的快慢与方向——速度（第2课时 速度的测量 速度-时间图像）讲义-2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册

本讲义聚焦速度测量与速度-时间图像核心知识点，承接第一课时平均速度、瞬时速度概念，通过打点计时器（电磁8V/电火花220V交流，0.02s周期）和光电门（遮光板宽度/挡光时间）实现速度测量，构建v-t图像绘制与读图方法，为第二章匀变速直线运动奠定基础。 资料以科学探究为核心，配套实验单辅助打点计时器、光电门操作，通过动画演示v-t图像描点连线，结合概念辨析（如电磁与电火花计时器电源区别）和分层题型（优生定量处理/普通班定性判断），培养科学思维与实验能力，课中提升教学效率，课后助力学生巩固易错点。

1.3　位置变化的快慢与方向——速度（第二课时　速度的测量　速度-时间图像）·讲义 教科版　物理　必修第一册　第一章　第3节　教材第15—17页　本节共2课时，本课时为第2课时 一、课标要求与教材位置 课程标准要求：会用打点计时器、光电门等仪器测量速度，会用图像描述物体的运动。本课时落在两件事上——怎么测速度，和怎么用速度-时间图像把速度随时间的变化画出来。 本节是第3节的第二课时，教材第15—17页，接第一课时。第一课时把平均速度、瞬时速度、速率的概念讲清了，都是"位移÷时间"。这节课回答一个实际问题：位移和时间怎么量出来。教材给了两种实验室常用的办法——打点计时器和光电门，原理都是测一小段时间Δt内的位移Δx，两者之比就是这段的平均速度；只要Δt足够短，就当作瞬时速度。测出了不同时刻的速度，再用v-t图像把它们连起来，直观看出速度怎么变。 本课时有实验内容（打点计时器、光电门的使用），配套一份实验单。v-t图像是第二章匀变速直线运动的基础——那一章大量用v-t图线的斜率、面积来分析运动，本节先学会画和读。 考试中，本课时考点集中在四处：打点计时器的种类、电源、打点周期（电磁/电火花，8 V交流/220 V交流，50 Hz即0.02 s一个点）；由纸带上点的疏密判断运动快慢、算某段平均速度；光电门测速的原理（遮光板宽度÷遮光时间＝瞬时速度）；v-t图像的绘制与读图（描点连线、由图线判断加速还是减速）。 二、知识精讲 （一）测量速度的基本原理 实验室和生活中测速度的方法很多，原理基本一样：测出某一段时间Δt内的位移Δx，两者之比就是这段时间的速度。 　v＝　（这是Δt这段时间的平均速度） 如果测量过程足够短，即Δt足够小，这个比值就可以认为是测量时刻的瞬时速度。下面两种仪器都是这个道理。 （二）用打点计时器测速度 打点计时器是一种每隔相同的较短时间（例如0.02 s）通过打点记录做直线运动物体位置的仪器。中学实验室常用两种：电磁打点计时器和电火花计时器。 电磁打点计时器：利用电磁作用带动振针振动，在纸带上打出一系列点迹。工作电压是8 V以下的交流电。 电火花计时器：没有振针，靠电火花使墨粉在纸带上留下印迹。工作电压是220 V的交流电。 打点频率：两种计时器都接50 Hz的交流电，每隔0.02 s打一个点。这个0.02 s是关键的时间间隔。 用打点计时器测速度的做法：测出纸带上某两个点迹间的距离Δx，除以相应的时间间隔Δt，就得到这段时间内的平均速度；如果这段时间很短，结果也可认为是瞬时速度。 看点的疏密判断快慢：相邻点间距越大，说明相同时间里走得越远，物体越快。点由密变疏，物体在加速；由疏变密，物体在减速。这是纸带分析最直接的一招。 计数点与计时点：每0.02 s打一个点叫计时点。实际取数据时常每隔几个点取一个"计数点"，比如每5个间隔取一个，相邻计数点的时间间隔就是0.02×5＝0.1 s。算Δt时要数清中间隔了几个间隔，别把计数点当成计时点。 （三）用光电门测速度 以运动小车为研究对象，在小车上固定一块窄窄的遮光板，在轨道某处固定一个光电门。光电门有发光管A和接收管B。 小车经过时，遮光板挡住射向B管的光线，与光电门相连的计时器启动计时；遮光板离开、光线重新照到B管，计时器停止。这样量出遮光板挡光的时间Δt。 测速原理：遮光板的宽度Δx（例如5 mm）除以挡光时间Δt，就是速度。由于遮光板很窄，挡光时间Δt足够短，这个比值可以认为是小车经过光电门时的瞬时速度。 遮光板越窄越准：遮光板越窄，Δx和Δt越小，Δx与Δt的比越接近某一时刻的速度。所以测瞬时速度要选窄的遮光板。 测的是哪个位置的速度：遮光板前沿与小车前端对齐时，测得的平均速度最接近小车前端经过光电门时的瞬时速度。 （四）速度-时间图像（v-t图像） 测得物体在多个不同时刻的速度后，可以用速度-时间图像把速度随时间变化的情况直观地表示出来。 怎么画：用纵轴表示速度v，横轴表示时间t，建立直角坐标系。把测得的各组数据（速度及相应的时间）标注成点，再把各点连接成一条光滑的曲线，就是v-t图像，简称v-t图。 教材图1-3-8就是根据下面这组数据画出来的： 　t/s：0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16 　v/(m·s⁻¹)：0、0.04、0.07、0.15、0.22、0.24、0.20、0.18、0.15 怎么读：这条图像是一条曲线，说明物体做变速运动、速度随时间变化。图线上升表示速度增大，图线下降表示速度减小。上面这条：开始阶段速度逐渐增大，后面阶段速度逐渐减小。 注意：v-t图像的纵轴是速度，不是位置。它和上一节的x-t图像是两种不同的图——x-t图纵轴是位置，v-t图纵轴是速度。别把两者搞混。 三、概念辨析与易错点 1．把电磁打点计时器的电源当成220 V。电磁打点计时器用8 V以下交流电，电火花计时器才用220 V交流电。两者电源不同，别记反。 2．把打点周期当成0.02 s以外的值。50 Hz交流电，每0.02 s打一个点。若每隔4个点取一个计数点，相邻计数点间隔是0.02×5＝0.1 s（中间有4个点，就是5个间隔），别数成4个间隔。 3．认为光电门测的是平均速度。由于遮光板很窄、挡光时间极短，光电门测的可认为是瞬时速度。这是它和打点计时器的一个区别——光电门直接给某位置的瞬时速度。 4．遮光板越宽越好。恰好相反。遮光板越窄，Δt越短，越接近瞬时速度。选窄的。 5．把v-t图像当成运动轨迹或x-t图像。v-t图纵轴是速度。图线上升是速度增大，不是位置升高，更不是物体在往高处走。 6．v-t图线是直线才算匀速。v-t图线水平（平行于t轴）才表示速度不变、匀速。倾斜的直线是速度均匀变化。曲线是速度非均匀变化。本节只需分清上升=加速、下降=减速、水平=匀速。 7．先释放小车再通电。用打点计时器做实验，应先接通电源、待打点稳定后再释放小车，这样纸带开头的点才可用。顺序反了会浪费纸带开头一段。 四、题型归纳 题型一　打点计时器的种类与使用 例1　关于打点计时器，下列说法正确的是（　　） 　A．电磁打点计时器使用220 V交流电源 　B．电火花计时器使用8 V以下交流电源 　C．两种计时器接50 Hz交流电时，都是每0.02 s打一个点 　D．实验时应先释放纸带，再接通电源 解析：选C。A错，电磁打点计时器用8 V以下交流电；B错，电火花计时器用220 V交流电；C对，50 Hz即每0.02 s打一个点；D错，应先接通电源、待打点稳定再释放。 方法点拨：电磁—8 V、电火花—220 V，两个电源值配对记牢。打点周期永远是"50 Hz对应0.02 s"。实验顺序"先通电、后释放"。 题型二　纸带的数据处理 例2　用电磁打点计时器打出一条纸带，每相邻两个计数点之间还有4个点未画出。相邻计数点的时间间隔是多少？若某相邻两计数点间距离为3.0 cm，这段的平均速度是多少？（打点频率50 Hz） 解析： 　打点周期T₀＝0.02 s。相邻计数点间还有4个点，即中间有5个间隔，时间间隔Δt＝0.02×5＝0.1 s。 　平均速度v＝＝＝0.3 m/s。 方法点拨："还有4个点未画出"意味着相邻计数点间是5个间隔，Δt＝5×0.02＝0.1 s。数间隔不数点：n个点隔开的是(n+1)个间隔。距离换算成米再除以时间。 题型三　光电门测速度 例3　在运动小车上固定一个宽度为1 cm的遮光板，它通过光电门时，与之相连的计时器记录的挡光时间是4.0 ms。求小车经过光电门时的速度大小。这个速度是平均速度还是瞬时速度？为什么？ 解析： 　v＝＝＝2.5 m/s。 　这可认为是瞬时速度。因为遮光板很窄（1 cm）、挡光时间很短（4.0 ms），这段时间内速度变化极小，Δx与Δt的比很接近小车经过光电门那一时刻的速度。 方法点拨：光电门题按v＝遮光板宽度÷挡光时间算。单位统一成米和秒（1 cm＝0.01 m，4.0 ms＝4.0×10⁻³ s）。判断平均还是瞬时：遮光板窄、时间短，就当瞬时。 题型四　v-t图像的读图 例4　某物体做变速直线运动的v-t图像如图所示（图线在0～2 s段下降、2～4 s段上升，取某方向为正）。下列判断正确的是（　　） 　A．物体一直沿正方向运动 　B．0～2 s内物体做减速运动 　C．2～4 s内物体做加速运动 　D．物体一直做加速运动 解析：看纵轴速度值的变化：0～2 s图线下降，速度大小减小，做减速运动，B对；2～4 s图线上升，速度大小增大，做加速运动，C对。（若图线在t轴下方表示反向，A、D需按图判断，此处B、C为v-t图读图的核心判断。）本题选BC。 方法点拨：v-t图读图第一步永远是看纵轴速度怎么变：上升=加速、下降=减速、水平=匀速。别把图线的"高低"当成位置的高低——纵轴是速度。 五、教材栏目处理建议 "讨论交流"（第15页）　问：平均速度的大小是否可以称为平均速率？此题第一课时已讨论——不是，平均速度＝位移÷时间、平均速率＝路程÷时间，一般不等。本课时不重复，若学生问可一句带过。 "自我评价"第1题（环形铁道绕一周）　平均速度为零、平均速率为2πr/t。第一课时已处理，本课时略。 "自我评价"第2题（频闪照相判断速度变化）　由每幅图中点的疏密判断：点越来越疏，速度增大；越来越密，速度减小；均匀，速度不变。当堂完成。 "自我评价"第3题（光电门1 cm、4.0 ms）　即本讲义题型三例3，v＝2.5 m/s，瞬时速度。当堂完成。 "自我评价"第4题（四幅v-t图判断运动）　逐幅看图线：水平=匀速、上升=加速、下降=减速。当堂完成，作为读图训练。 六、与考试的对应 月考与期中：打点计时器和光电门是实验题的常客，考种类、电源、打点周期、纸带数据处理、光电门算瞬时速度；v-t图像考描点连线和读图判断加减速。这几处几乎每次实验题都涉及。 高考：打点计时器是必考实验（用打点计时器测速度、测加速度、验证牛顿第二定律都用它）；v-t图像贯穿整个运动学，第二章用v-t图线的斜率表示加速度、图线与t轴围的面积表示位移。本课时是这些的起点。 为后续铺垫：v-t图像到第二章升级为"斜率=加速度、面积=位移"；打点计时器纸带处理到第二章"测加速度"继续用（逐差法）。本节先把仪器用法和图像画法打好底。 七、初高中衔接与教学提醒 学生的初中基础：初中做过一些测量，但没系统用过打点计时器和光电门，也没画过v-t图像。打点计时器的"计时点/计数点"、光电门的"遮光时间"都是新概念。x-t图像刚在上一节学过，容易和v-t图像混。 进度建议：复习测速原理约3分钟，打点计时器约14分钟，光电门约10分钟，v-t图像约13分钟，当堂检测与小结约5分钟。打点和光电门都配实物或动画演示，v-t图像用动画描点连线，读图当堂练。若有条件，实验单在实验课或课上演示环节配合使用。 分层处理：优生班加做纸带的定量处理（数间隔、算平均速度）和v-t图像的综合读图；普通班以定性为主——认清两种计时器、会读点的疏密、会判断v-t图线的加减速。 当堂过关项：口答四条——两种打点计时器的电源各是多少；50 Hz打点的周期是多少；光电门怎么算速度、测的是平均还是瞬时；v-t图线上升表示什么。四条全班当堂能答。 板书主张：主板面分两块：左边"测速度"，写两种计时器（电磁8 V／电火花220 V／都50 Hz、0.02 s）和光电门（遮光板宽÷挡光时间＝瞬时速度）；右边"v-t图像"，写纵v横t、描点连线、上升加速下降减速。v-t图现场画一条并标一次加减速段。 需要预告的后续联系：课尾一句：下一章会用v-t图线的斜率表示速度变化的快慢，也就是加速度，还会用图线下方的面积求位移。不展开。 八、实验单说明 本课时配一份实验单《用打点计时器和光电门测量速度》，含实验目的、器材、原理、步骤、数据表格与思考题。可用于分组实验或课上演示。实验单单独成文，与本讲义、学案配合使用。 九、题型精练（附详解） 说明：以下8题可作当堂检测或周测题源，与本课时的课时作业不重题。 一、选择题 1．关于打点计时器，下列说法正确的是（　　） 　A．电磁打点计时器和电火花计时器都能记录物体运动的时间 　B．电磁打点计时器使用220 V交流电 　C．电火花计时器使用8 V以下直流电 　D．打点计时器每打一个点，纸带就移动1 cm 2．用打点计时器研究小车运动，纸带上打出的点从左到右由密变疏，说明小车（　　） 　A．做匀速运动　　B．做加速运动　　C．做减速运动　　D．静止 3．用光电门测速度，为使测得的结果更接近瞬时速度，应（　　） 　A．选用较宽的遮光板　　B．选用较窄的遮光板 　C．让小车运动得更慢　　D．把光电门装得离出发点更远 4．关于v-t图像，下列说法正确的是（　　） 　A．v-t图像的纵轴表示位置　　B．v-t图线上升表示速度增大 　C．v-t图线就是物体的运动轨迹　　D．v-t图线水平表示物体静止 二、填空题 5．中学实验室的打点计时器接50 Hz交流电，每隔＿＿＿＿s打一个点。电磁打点计时器用＿＿＿＿V以下的交流电，电火花计时器用＿＿＿＿V的交流电。 6．用打点计时器打出的纸带上，每相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则相邻计数点的时间间隔为＿＿＿＿s。若某两相邻计数点间距离为2.5 cm，这段的平均速度为＿＿＿＿m/s。 7．宽度为2 cm的遮光板通过光电门，挡光时间为5.0 ms，则速度大小为＿＿＿＿m/s，这个速度可认为是＿＿＿＿（平均/瞬时）速度。 三、作图与解答题 8．测得某物体在几个时刻的速度如下表： 　t/s：0、1、2、3、4；　v/(m·s⁻¹)：2、4、6、6、6。 　（1）在v-t坐标系中描点并连线，画出v-t图像。 　（2）说明物体的运动情况（哪段加速、哪段匀速）。 参考答案与详解 1．A　A对，两种计时器都靠打点记录时间；B错，电磁用8 V以下交流电；C错，电火花用220 V交流电（且是交流不是直流）；D错，打点间距由物体运动决定，不是固定1 cm。 2．B　点的疏密看间距：由密变疏＝相邻点间距越来越大＝相同时间里走得越来越远＝物体越来越快，做加速运动。故选B。 　（判断口诀：点疏＝间距大＝快，点密＝间距小＝慢。用"间距大小"判断最稳妥，不易记反。） 3．B　遮光板越窄，Δx和Δt越小，Δx与Δt的比越接近瞬时速度。选窄的，B对。运动快慢、光电门位置都不影响"接近瞬时"这一点。 4．B　A错，v-t纵轴是速度不是位置；B对，图线上升=速度增大；C错，v-t图线不是运动轨迹；D错，图线水平表示速度不变（匀速），不是静止（静止是v=0那条与t轴重合的线）。 5．　0.02；8；220。 6．　0.1；0.25。（相邻计数点间5个间隔，Δt＝0.02×5＝0.1 s；v＝0.025 m÷0.1 s＝0.25 m/s。） 7．　4；瞬时。（v＝0.02 m ÷ 5.0×10⁻³ s＝4 m/s；遮光板窄、时间短，可认为是瞬时速度。） 8．　（1）描点：(0,2)、(1,4)、(2,6)、(3,6)、(4,6)，连线得到——0到2 s一条上升的直线段，2到4 s一条水平段。 　（2）0～2 s速度从2 m/s均匀增大到6 m/s，做加速运动；2～4 s速度保持6 m/s不变，做匀速运动。 学科网（北京）股份有限公司 $