《新高一物理暑假精品课程（粤教版）》第六讲 匀变速直线运动的特点（解析版）

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第六讲 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求瞬时速度.
3.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.
4.会利用频闪照相机确定物体在某一时刻的位置，判断匀变速直线运动的位移特点．
【基础知识】
一、匀变速直线运动的速度特点
(一)实验原理
1．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．用 v－t图像表示小球的运动情况：以速度 v为纵轴、时间 t为横轴建立直角坐标系，用描点法作出小球
的v－t图像，图线的斜率表示加速度的大小，如果 v－t图像是一条倾斜的直线，说明小球在相等时间内的
速度变化相等，加速度不变．
(二)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．
(三)实验步骤
1．如图 1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．
图1
2．闭合电源开关，将计时器选择按钮选择 1.让小球从紧靠竖直支架 A的位置由静止释放，数字计时器采
集的小球经过 B、C两个光电门的时间记录到下表中．
3．将计时器选择按钮选择 2.从同一(填“同一”或“任意”)位置 A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下表中．
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
1
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
(四)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．
(1)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图 2坐标系中描点．
图2
(2)观察得到的图线，分析物体的速度随时间的变化规律．
3．结论：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．
二、匀变速直线运动的位移特点
(一)实验器材
倾斜直槽(带刻度)、小球、频闪照相机
(二)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，用频闪照相机对小球的运动进行拍照．
(三)数据处理
图3
2
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 3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．
3．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．
【考点剖析】
考点一：匀变速直线运动的速度特点
例1．如图所示，直线 a和曲线 b分别是在平直公路上行驶的汽车 a和b的位移—时间（x－t）图象。
由图象可知，下列说法错误的是（　　）
A．在时刻 t1，b车追上 a车
B．在时刻 t2，a车的加速度小于 b车的加速度
C．在 t1到t2这段时间内，a和b两车的路程相等
D．在 t1到t2这段时间内，b车的速率先减小后增大
【答案】C
【详解】
A．由图知在时刻 t1，a 、b两车的位置坐标相同，到达同一位置，而开始时 b的位移大于 a的位移，所以
可以确定在时刻 t1，b追上 a，A不符合题意；
B．a图线的斜率不变，说明其速度不变，做匀速运动，加速度为零，b做变速运动，加速度不为零，所以
可以确定在时刻 t2，a车的加速度小于 b车的加速度，B不符合题意；
C．在 t1到t2这段时间内，a和b两车初末位置相同，位移相同，但运动轨迹不同，路程不相等，C符合题
意；
D．位移-时间图线切线的斜率表示速度，在 t1到t2这段时间内，b车图线斜率先减小后增大，则b车的速
率先减小后增大，D不符合题意。
故选C。
考点二：匀变速直线运动的位移特点
例2．做变速直线运动的质点经过 A点时的速度为 3m/s，这表示（　　）
3
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