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）课件-2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册

该高中物理课件聚焦“速度的测量与速度-时间图像”，涵盖测量原理、打点计时器、光电门及v-t图像等核心内容。通过复习平均速度等前序知识，以“速度怎么测”设问衔接，搭建从理论到实验的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过打点计时器操作规范、光电门遮光板宽窄对比等实验细节，培养科学思维。结合v-t图像绘制与解读，深化运动观念，助力学生理解瞬时速度，教师可借助易错提醒提升教学效率。

位置变化的快慢与方向——速度 教科版　物理　必修第一册　·　第一章　第3节　·　 第二课时　速度的测量　速度-时间图像 第一章　描述运动的基本概念 速度怎么测出来？速度随时间怎么变？ 1 复习回顾 第一课时·速度、瞬时速度、速率 上一节我们学了： 平均速度 ＝ 位移 ÷ 时间，是矢量； 瞬时速度 是物体在某一时刻（或经过某一位置时）的速度； 速率 是瞬时速度的大小。 这些速度，都由"位移 ÷ 时间"求得。那么—— 在实验室里，位移和时间到底怎么测出来？这一节来回答。 2 本课时内容 一、测量速度的原理 二、用打点计时器测速度（电磁打点计时器、电火花计时器） 三、用光电门测速度 四、速度-时间图像（v-t 图像） 拓展·用位移传感器测速度 3 学习目标 1．知道测量速度的基本原理。 2．知道打点计时器的种类、电源和打点周期，会用纸带测量速度、判断运动快慢。 3．知道用光电门测速度的原理，会求物体经过光电门时的瞬时速度。 4．会根据测量数据描点连线画出 v-t 图像，会由 v-t 图像判断运动情况。 5．了解用位移传感器测速度的方法。 4 一、测量速度的原理 测一小段时间里的位移 5 测量速度的原理 实验室及生活中测量速度的方法很多，但其原理基本上都是测量某一段时间 Δt 内的位移 Δx，则 Δx 与 Δt 的比就是速度。当然，这是 Δt 这段时间的平均速度，即： v ＝ 如果测量过程足够短，即 Δt 足够小，则 Δx 与 Δt 的比就可以认为是测量时刻的瞬时速度。 下面介绍两种实验室中常用的测量速度的方法。 6 生活中是怎么测速度的 原理都一样 汽车速度表：车轮转一圈走的距离是固定的，仪表数出很短时间内车轮转了多少，算出这段的 位移 ÷ 时间，就显示成速度。 手机／车载 GPS 测速：卫星每隔很短的时间测一次你的位置，用相邻两次的 位移 ÷ 时间，就得到你此刻的速度。 不管什么方法，核心都是同一件事——测一小段时间里的位移，再除以时间。 7 为什么先得到平均速度？ 关键·极短时间内 平均速度 ≈ 瞬时速度 实验只能量出一段时间 Δt 里的位移 Δx，所以直接算出来的，一定是这段时间的平均速度。 但只要把 Δt 取得越来越短（如右图），这段位移里速度来不及有大变化，算出的平均速度就越来越接近某一时刻的真实速度。 当 Δt 足够小，这个平均速度就可当作瞬时速度。 8 二、用打点计时器测速度 每隔 0.02 s 打一个点 9 打点计时器是什么 打点计时器是一种每隔相同的较短时间（例如 0.02 s）通过打点记录一次做直线运动的物体位置的仪器。 目前中学实验室里使用的打点计时器有两种：电磁打点计时器 和 电火花打点计时器。 10 电磁打点计时器 图1-3-5 前者如图1-3-5 所示，它是利用电磁作用带动振针振动，从而在纸带上打出一系列点迹。 工作电压：接 8 V 以下的交流电源（图中标注接交流 6 V 电源）。 主要部件：线圈、振片、振针、磁铁、限位孔、复写纸、纸带。 11 电火花打点计时器 图1-3-6 后者如图1-3-6 所示，它与前者的不同在于没有振针，是靠电火花在纸带上留下一系列印迹 的。 工作电压：接 220 V 的交流电源。（a）为外形，（b）为剖面结构。 12 打点频率 与 测速方法 我们实验室使用的这两种打点计时器的打点频率都是 50 Hz，即每隔 0.02 s 打一个点。 测量出某两个点迹间的距离 Δx，除以相应的时间间隔 Δt，即得到这段时间内的平均速度；如果这段时间很短，所得的结果也可认为是瞬时速度。 v ＝ 13 看一看·纸带上的点 纸带被拉动，振针每 0.02 s 打一个点，在纸带上留下一串点迹。 14 为什么纸带能记录运动？ 实验思维·关键 一问：为什么每隔 0.02 s 打一个点？ 　50 Hz 交流电每秒振动 50 次，带动振针每 1÷50＝0.02 s 打一次。这就有了一把固定的"时间尺"。 二问：为什么频率必须稳定？ 　只有每两点间的时间都相等（都是 0.02 s），点的疏密才能直接反映快慢，才能用间距算速度。 三问：纸带为什么能反映运动？ 　每个点＝物体在那一刻的位置，一串点就把运动记成了"带时刻的位置"。相邻两点间距＝位移，位移÷0.02 s＝那段的速度。 15 点的疏密 → 运动快慢 补充 相邻点间的距离，就是相同时间（0.02 s）内物体走过的位移。 所以，相邻点间距越大，物体运动越快。 点疏 ＝ 间距大 ＝ 快　　　点密 ＝ 间距小 ＝ 慢 点由密变疏 → 物体在加速；　点由疏变密 → 物体在减速。 16 计时点 与 计数点 补充·数据处理常用 问　每 0.02 s 打的点叫计时点。取数据时常每隔几个点取一个"计数点"，时间间隔怎么算？ 明确　若每相邻两个计数点之间还有 4 个点，中间就是 5 个间隔。 时间间隔 Δt ＝ 0.02 × 5 ＝ 0.1 s。 数间隔不数点：n 个点隔开的是 (n＋1) 个间隔，别数少了。 17 例·由纸带算平均速度 一条纸带（50 Hz），每相邻两计数点之间还有 4 个点未画出。某相邻两计数点间距离为 3.0 cm。求这段的平均速度。 解　时间间隔 Δt ＝ 0.02 × 5 ＝ 0.1 s。 平均速度 v ＝ Δx ÷ Δt ＝ 0.030 m ÷ 0.1 s ＝ 0.3 m/s。 （3.0 cm 要先换成 0.030 m 再算。） 18 三、用光电门测速度 遮光板宽度 ÷ 挡光时间 19 光电门测速装置 图1-3-7　测量瞬时速度大小的装置 如图1-3-7 所示，以运动小车为研究对象，在小车上固定一块窄窄的遮光板，在小车经过的轨道上某处固定一个光电门。 光电门的 A 为发光管、B 为接收管。 20 光电门怎么计时 当小车经过时，遮光板阻挡了射到 B 管上的光线，与光电门相连的计时器启动开始计时；而当遮光板离开，光线重新照射到 B 管时，计时器停止。 这样，就量出了遮光板遮挡光线的时间 Δt。 21 光电门测的是瞬时速度 由于遮光板很窄（例如 5 mm），遮挡光线的时间 Δt 足够短，遮光板的宽度 Δx 与相应的时间间隔 Δt 的比，就可以认为是小车经过光电门时的瞬时速度。 v ＝ 补充：遮光板越窄，Δx、Δt 越小，越接近某一时刻的速度 → 测瞬时速度要选窄的遮光板。 22 为什么遮光板越窄越准？ 关键·想清楚这一步 光电门算出的，其实是遮光板挡光那一小段时间的平均速度。 遮光板越窄，挡光时间 Δt 越短（如右图），这一小段里速度来不及变化，算出的平均速度就越来越接近门口那一点的瞬时速度。 这和"Δt 越短越接近瞬时速度"是同一个道理。 23 例·光电门算速度 教材自我评价第 3 题 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下来的时间是 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　v ＝ Δx ÷ Δt ＝ 0.01 m ÷ (4.0×10⁻³ s) ＝ 2.5 m/s。 是瞬时速度：遮光板很窄（1 cm）、挡光时间很短（4.0 ms）， 这段时间内速度几乎不变，可认为是经过光电门时的瞬时速度。 24 两种测速仪器·对比 补充 打点计时器　在纸带上连续打点、记录一段运动； 　　量两点间距 ÷ 时间间隔，得那段的平均速度（时间很短时近似瞬时）。 光电门　只在遮光板经过时计一次时间； 　　量遮光板宽 ÷ 挡光时间，直接得某位置的瞬时速度。 25 四、速度-时间图像 v-t 图像 26 速度-时间图像 如果已经测得物体多个不同时刻的速度，可以用速度-时间图像把物体的速度随时间变化的情况直观地表示出来。 27 v-t 图像怎么画 在直角坐标系中，用纵轴表示速度 v，用横轴表示时间 t，把测量所得的各数据（速度及相应的时间 t 的数值）标注在坐标系中，再把各数据点连接成一条光滑的曲线，即是速度-时间图像，简称 v-t 图像。 图1-3-8 是根据右（下）表中的数据绘制的 v-t 图像。 28 看一看·描点连线 把各时刻的速度描成点，再把各点连接成一条光滑的曲线。 29 图1-3-8　v-t 图像的绘制 不难看出，该图像是一条曲线，说明该物体做变速运动：开始阶段速度逐渐增大，后面阶段速度逐渐减小。 30 v-t 图像怎么读 补充 看纵轴速度值随时间怎么变： 图线上升 → 速度增大 → 加速 图线下降 → 速度减小 → 减速 图线水平 → 速度不变 → 匀速 图1-3-8 那条：前段上升（加速），后段下降（减速）。 31 再看一步·图线有多"陡" 为下一章铺垫 只看"上升／下降"还不够。同样是上升，图线越陡，速度增大得越快；图线越平缓，速度增大得越慢。 也就是说，图线的倾斜程度，反映了速度变化的快慢。 这个"速度变化的快慢"，下一章会专门起个名字——加速度，就是 v-t 图线的斜率。本节先有个印象。 32 关键·v-t 图 ≠ x-t 图 补充 问　这条 v-t 图线，和上一节的 x-t 图线，有什么不一样？ 明确　x-t 图：纵轴是位置 x；　v-t 图：纵轴是速度 v。 两者都不是运动轨迹。 v-t 图线上升，是速度增大，不是位置升高、更不是物体往高处走。 33 频闪照相看速度变化 教材自我评价第 2 题·图1-3-9 图1-3-9 是根据频闪照相得到的四幅质点运动图（每照一次相的时间间隔为 Δt），由每一幅图中点的分布情况，分别判断各质点的速度是如何变化的。 （a）点重合 → 静止；（b）点均匀 → 匀速； （c）点越来越疏 → 加速；（d）点越来越密 → 减速。 34 不同的 v-t 图像 教材自我评价第 4 题·图1-3-10 （1）图（a）物体速度多大？5 s 内位移多大？ （2）图（b）物体初速度多少？速度最小值多少？出现在哪个时刻？ （3）图（c）前 3 s 和第二个 3 s，哪段速度变化量较大？ （4）图（d）物体初速度多少？哪个时刻速度是初速度的一半？ 35 读图训练·四条 v-t 线放一起比 看懂图，比记结论更重要 问　四条图线①②③④，各是什么运动？（水平＝匀速，倾斜上升＝加速，越陡越快） 想一想　① 一直加速还是匀速？　② 和 ③ 谁加速更快？ ④ 是先加速后减速，还是一直加速？ （答：① 匀速；② 缓加速、③ 陡加速——③ 加速最快；④ 先加速后减速。） 36 拓展·用位移传感器测速度 教材发展空间 37 用位移传感器测速度 图1-3-11　发展空间 位移传感器由发射器和接收器 两部分构成：发射器固定在运动小车上，接收器固定在小车正前方某处（图1-3-11）。 发射器每隔一段很短的时间 Δt，就同时发射一组短促的红外线信号和超声波信号（信号持续时间远小于 Δt）。 38 位移传感器·测速原理 红外线以光速传播，传播时间可忽略；超声波以声速传播。接收器收到的光信号与超声波信号的时间差 t₁，可认为就是声波从小车到接收器所需的时间，用它乘以声速 v声，就是小车离接收器的距离 x₁。 间隔 Δt 后再发射第二组信号，得到距离 x₂……由此每个 Δt 内的平均速度都可求出。 由于 Δt 非常小（例如 0.02 s 或更小），这个平均速度可以认为就是该时刻的瞬时速度。 39 当堂检测（一） 限时 3 分钟 1．关于打点计时器，正确的是（　　） A．电磁式用 220 V 交流电　　B．电火花式用 8 V 以下交流电 C．接 50 Hz 时都每 0.02 s 打一个点　　D．实验时先释放纸带再通电 2．纸带上点从左到右由密变疏，物体做＿＿运动（加速/减速/匀速）。 1．C　A 电磁用 8 V 以下；B 电火花用 220 V；D 应先通电再释放。 2．加速　由密变疏＝间距变大＝越走越远＝越来越快。 40 当堂检测（二） 3．宽 2 cm 遮光板过光电门，挡光 5.0 ms，速度＿m/s，是＿速度。 4．关于 v-t 图像，正确的是（　　） A．纵轴表示位置　　B．图线上升表示速度增大 C．图线就是运动轨迹　　D．图线水平表示物体静止 3．　4；瞬时。（0.02 m÷5.0×10⁻³ s＝4 m/s；板窄时间短，近似瞬时。） 4．B　A 纵轴是速度；C 不是轨迹；D 水平是匀速（速度不变），不是静止。 41 当堂检测（三） 想一想·不止代公式 5．一条纸带上的点，从左到右先由疏变密、再由密变疏。这个物体先做＿＿＿＿运动，后做＿＿＿＿运动。 6．某物体的 v-t 图线：0～2 s 是一条上升的斜线，2～4 s 是一条水平线。请用一句话描述它的运动过程。 5．　先减速（点由疏变密＝间距变小＝变慢），后加速（由密变疏＝变快）。 6．　前 2 s 从某初速度均匀加速，速度越来越大；后 2 s 速度保持不变，做匀速运动。 42 本课小结 测速原理　v ＝ Δx ÷ Δt，Δt 足够短 → 瞬时速度。 打点计时器　电磁 8 V／电火花 220 V，都 50 Hz、0.02 s；点疏＝快。 光电门　遮光板宽 ÷ 挡光时间 ＝ 瞬时速度，板越窄越准。 v-t 图像　纵速度横时间；上升加速、下降减速、水平匀速。 位移传感器　红外线＋超声波测距，短时间内的平均速度当作瞬时速度。 43 易错提醒 1．电磁式 8 V 交流、电火花式 220 V 交流，别记反。 2．相邻计数点间"还有 4 个点"＝5 个间隔，Δt＝0.1 s，不是 0.08 s。 3．光电门测的可认为是瞬时速度（板窄、时间短）。 4．v-t 图纵轴是速度，图线上升是速度增大，不是位置升高、不是轨迹。 5．v-t 图与 x-t 图不同：一个纵轴速度、一个纵轴位置。 44 实验·配套实验单 本课时配一份实验单《用打点计时器和光电门测量速度》。 打点计时器部分　先通电、后释放；取计数点、量间距、算各段速度。 光电门部分　换不同宽度遮光板，比较测得的速度。 操作要点：先接通电源，待打点稳定，再释放小车。 45 课时作业 A 组　基础巩固　　全体必做 B 组　能力提升（★）　　优生班必做，普通班选做 实验单　结合实验课或课后完成 预习：第二章 匀变速直线运动的规律。 下一章会用 v-t 图线的斜率表示速度变化的快慢（加速度），用图线下方的面积求位移。 46 下一章　匀变速直线运动 v-t 图线的斜率 = 加速度　面积 = 位移 47 $