第2讲 匀变速直线运动（1）-2020-2021学年高一物理同步课程讲义15讲（人教版必修第一册）

这是一份第2讲 匀变速直线运动（1）-2020-2021学年高一物理同步课程讲义15讲（人教版必修第一册），
（含答案及详解）
一．知识要点
知识点1 打点计时器
知识点2 用打点计时器测瞬时速度
在纸带上选取两个相距较近的点，测出位移△x和时间△t,则 eq \f(△x,△t) 是纸带在这段时间内的平均速度。
△t很短，用 eq \f(△x,△t) 求出的平均速度可以代表物体在△x范围内某点的瞬时速度，并且△t越短，平均速度越接近该点的瞬时速度。
知识点3 加速度
描述速度变化 的物理量，等于速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值，通常用字母a表示。
公式：a= eq \f(v-v0,△t) = eq \f(△v,△t)
3.单位：m/s2或m.s-2
4.方向：加速度为矢量，方向与 的方向相同
5.加速度与速度方向的关系：
（1）a与v0同向： 运动
（2）a与v0反向： 运动
知识点4 v-t图像看加速度
图像斜率的绝对值表示加速度的
图像斜率的正负表示加速度的
知识点5 匀变速直线运动
定义：沿着直线运动，且加速度 的运动。
特点：加速度恒定，且加速度方向与速度方向在 。
分类： 直线运动和 直线运动
知识点6 速度和时间关系
公式：v=v0+at
公式矢量性：v0、v、a都是矢量，通常取 方向为正方向，凡是与正方向方向相同的矢量取正值，方向与正方向相反的取负值。
二．习题演练
例1
1.某同学在探究小车速度随时间变化规律的实验中，所得纸带点间距过密，若利用该纸带分析小车运动情况，下列做法可行的是（ ）
A．每隔4个点取一个计数点，计数点时间间隔为0.1s
B．每隔4个点取一个计数点，计数点时间间隔为0.08s
C．只研究纸带后端几个间距较大的点所在区域
D．直接研究纸带上的点，无需取计数点
【解答】
解：AB、每隔4个点取一个计数点，计数点时间间隔为T＝0.02×5＝0.1s，故A正确，B错误；
C、可以通过选取几个点作为一计数点，从而使得测量间距较大，故C错误；
D、依据长度越长时，测量误差越小，因此在处理纸带时，需要选取计数点，从而提高测量的精确度，故D错误；
故选：A。
2.使用电磁打点计时器时，采用下列哪些措施，有利于减少纸带因受到摩擦而产生的误差（ ）
A．改用6V直流电源
B．将电磁打点计时器换成电火花计时器
C．用平整的纸带，不用褶皱的纸带
D．纸带不要穿过限位孔，减少纸带与限位孔的摩擦
【解答】
解：A、打点计时器使用的电源交流电源，故A错误；
B、电火花打点记时器是利用家用电打出的火花吸引铅盘而打出点，由于作用快，不会产生拖痕！可使实验更精确，误差更小。而电磁打点记时器是利用变化的底压交变电流使铁芯产生磁性，吸引带打点针的铁条通过复写纸在纸带上打出点，但会产生一些托痕，且点痕有时不太明显。 误差较大。故B正确；
C、用平整的纸带，不用皱折的纸带，皱折的纸带和计时器的摩擦阻力较大，故C正确。
D、纸纸带不穿过限位孔，小车可能不做直线运动。故D错误。
故选：BC。
3.如图所示，利用打点计时器打出的两条纸带1和2，分别记录了两辆小车的运动情况，纸带l上相邻两点的间距都相等．下列判断正确的是（ ）
A．纸带1做减速直线运动 B．纸带1做加速直线运动
C．纸带2做变速直线运动 D．纸带2做匀速直线运动
【解答】
解：A、打出的纸带相邻两点间的时间间隔相同，纸带l上相邻两点的间距都相等。所以纸带1做匀速直线运动，故A、B错误。
C、打出的纸带相邻两点间的时间间隔相同，纸带2从左向右相邻两点的间距越来越大，所以纸带2做变速直线运动，故C正确，D错误。
故选：C。
自练1
1.通过打点计时器得到的一条纸带上的点迹不均匀，下列判断正确的是（ ）
A．点迹密集的地方物体运动的速度较大
B．点迹密集的地方物体运动的速度较小
C．点迹不均匀说明物体做变速运动
D．点迹不均匀说明相邻两点之间的时间间隔不同
2.电火花计时器所用的电源是50Hz的交流电，其相邻点间的时间间隔是T，若纸带上共打出N个点，纸带上记录的时间为t，则下列各式正确的是（ ）
A．T=0.1s t=NT B．T=0.05s t=（N﹣1）T
C．T=0.02s t=（N﹣1） D．T=0.02s t=NT
3.小明拉着穿过打点计时器的纸带的一端运动，纸带上打出的点如图所示，由此判断纸带的运动情况是（ ）
A．先匀速后减速B．先加速后匀速C．先减速后加速D．先加速后减速
4.如图所示，为打点计时器打出的一条纸带，从纸带上看，打点计时器出的毛病是（ ）
A．打点计时器接在直流电源上 B．电源电压不够大
C．电源频率不够大 D．振针压得过紧
例2
1.
（1）电磁打点计时器是一种使用 （填“直流电源”、“交流电源”）的计时仪器，它的工作电压在6V以下，当电源的频率是50Hz，它每隔 s打一次点，使用计时器打点时，应先 待打点计时器稳定后，再
（2）某同学在做“练习使用电磁打点计时器”实验时打出的纸带如图所示，每两点之间还有四个点没有画出来，图中标在上面的数字为相邻两点间的距离，则打第4个计数点时纸带的速度v1= m/s．（保留两位有效数字）
【解答】
解：（1）电磁打点计时器是一种使用交流电的计时仪器，电源频率是50Hz，它每隔0.02s打一次点．在使用时为了打点稳定应先接通电源再拖动纸带；
（2）由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1s；
由图可知，34间的距离为x1＝11.00cm＝0.1100m，45间的距离为x2＝12.90cm＝0.1290m；
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，
可以求出打纸带上4点时小车的瞬时速度大小为：v＝＝＝1.2m/s；
故答案为：（1）交流电源；0.02；接通电源；拖动纸带；（2）1.2．
自练2
1.如图所示是电火花计时器的示意图．电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用 （选填“交流”或“直流”）电源，当电源的频率是50Hz时，每隔 s打一次点．其工作时的基本步骤如下：
A．当纸带完全通过电火花计时器后，立即关闭电源
B．将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座
C．将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器
D．接通开关，听到放电声，立即拖动纸带运动
上述步骤正确的顺序是 ．（按顺序填写步骤编号）
2.在“练习使用打点计时器”的实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C、D四个点进行研究（相邻两点间有4个点未画），这四个点和刻度尺标度的对应值如图所示．
（1）由图知，A、B两点时间间隔是 s，纸带做的是 （填加速、减速或匀速）直线运动．
（2）由图可求出A点到C点的平均速度是v1=0.070m/s，A点到D点的平均速度是v2=
m/s（计算结果保留两位有效数字）．
（3）B点速度更接近 的速度（填v1或者v2）
例3
1.关于加速度的方向，下列说法正确的是（ ）
A．一定与初速度方向相同 B．一定与速度变化量的方向相同
C．一定与末速度方向相同 D．一定与速度方向在一条直线上
【解答】
解：根据a＝知，加速度方向与速度变化量的方向相同，与初速度方向、末速度的方向可能相同、可能相反，可能不在同一条直线上。故B正确，A、C、D错误。
故选：B
2.关于匀变速直线运动的说法，正确的是（ ）
A．它一定是速度越来越大的直线运动 B．它是加速度越来越大的直线运动
C．它是加速度越来越小的直线运动 D．它是加速度不变的直线运动
【解答】
解：A、匀变速直线运动有匀加速直线运动和匀减速直线运动之分，速度可能增加，也可能减小，故A错误；B、C、D、匀变速直线运动的加速度是不变的，故B错误，C错误，D正确；
故选：D。
自练3
1.关于速度和加速度的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．当加速度与速度方向相同且减小时，物体做减速运动
B．速度变化得越大，加速度就越大
C．速度为零时，加速度也一定为零
D．物体速度很大，加速度可能为零
2.在下面所说的物体运动情况中，不可能出现的是（ ）
A．物体在某时刻运动速度很大，而加速度为零
B．物体在某时刻运动速度很小，而加速度很大
C．运动的物体在某时刻速度为零，而其加速度不为零
D．作变速直线运动的物体，加速度方向与运动方向相同，当物体加速度减小时，它的速度也减小
3．若汽车的加速度方向与速度方向一致，当加速度减小时，则（ ）
A．汽车的速度也减小
B．汽车的位移也在减小
C．当加速度减小到零时，汽车静止
D．当加速度减小到零时，汽车的速度达到最大
4.关于匀速直线运动下列说法中正确的是（ ）
A．每秒内的位移都相同的直线运动一定是匀速直线运动
B．速度保持不变的运动一定是匀速直线运动
C．任意时刻速率都相等的运动一定是匀速直线运动
D．位移的大小等于路程的运动一定是匀速直线运动
例4
1.汽车以54km/h的初速度，以5m/s2的加速度在粗糙水平地面刹车，5s末汽车的速度（ ）
A．10m/s B．0 C．29m/s D．以上答案都不对
【解答】
解：汽车的初速度v0＝54km/h＝15m/s；则汽车静止需要的时间t＝＝3s；
因5s＞3s；则5s末汽车的速度为零；
故选：B。
2.一辆农用“小四轮”漏油，假如每隔1s漏下一滴，车在平直公路上行驶，一位同学根据漏在路面上的油滴分布，分析“小四轮”的运动情况（已知车的运动方向）．下列说法中正确的是（ ）
A．当沿运动方向油滴始终均匀分布时，车做匀速直线运动
B．当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车一定做匀加速直线运动
C．当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在减小
D．当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车可能做匀速直线运动
【解答】
解：A、当沿运动方向油滴间距离不发生变化时，只能够说明车在这段时间内的平均速度相等，并不是说车的瞬时速度时刻相等，在时间间隔内车的速度有可能变化，所以车不一定在做匀速直线运动，故A错误。BCD、当沿运动方向油滴间距越来越大时，相邻两个油滴间的时间间隔相等，说明速度越来越大，加速度可能增大，可能减小，可能不变。若加速度不变，则车做匀加速直线运动。故ABD错误，C正确。
故选：C。
自练4
1.汽车在平直路面关闭发动机后3s内速度由25m/s减到10m/s，则再经过3s，汽车的速度变为（ ）
A．﹣5m/s B．0 C．5m/s D．﹣10m/s
2.一物体由静止开始运动，从出发开始计时，其加速度随时间变化关系如图所示，设向东的加速度方向为正方向，则4s内物体的运动情况是（ ）
A．一直向东运动
B．一直向西运动
C．先向东，后向西，再向东，又向西运动
D．先向西，后向东，再向西，又向东运动
例5
1.一子弹击中木板时的速度是800m/s，历时0.2s穿出木板，穿出时子弹的速度为300m/s，则子弹穿过木板时的加速度为多少？
【解答】
解：选子弹初速度方向为正
则v1＝800 m/s，v2＝300 m/s
a＝＝ m/s2＝﹣2500 m/s2
“﹣”表示子弹加速度与初速度方向相反
2.在一次汽车性能测试中，汽车从静止开始用0.5s的时间加速到10m/s的速度后向一面墙撞过去，碰撞时间为0.1s，求：
（1）求小车加速过程的加速度；
（2）如果墙很牢固，车与它碰撞后的一瞬间，以5m/s的速度被弹回来，求这一碰撞过程中的加速度．
【解答】
解：（1）小车加速过程的加速度．
（2）碰撞过程中的加速度．
自练5
1.乒乓球以1m/s的速度撞击地面，以1.5m/s的速度反弹回，乒乓球与地面的接触时间为0.1秒，则乒乓球在这段时间内的加速度为多大？加速度的方向如何？

2.一质点初速度为12m/s,沿着水平面做匀减速直线运动，加速度大小为2m/s2，求当质点的速度大小为4m/s所用时间。
3.火车正常行驶的速度是54km/h，关闭发动机后，开始做匀减速运动，6s末的速度是43.2km/h，求：
（1）火车的加速度；
（2）12s末的速度；
（3）50s末的速度．
4.如图所示，为测量作匀加速直线运动小车的加速度，将宽度很小且均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d（d远大于b）；当小车匀加速经过固定在车旁的光电门（图中没有画出）时，测得两挡光片先后经过光电门的时间分别为和t1和t2，求小车的加速度 。
第2讲 匀变速直线运动（1）答案详解
自练1
1．
【解答】解：A、B、相邻计时点的时间间隔相等，点迹密集的地方，相邻计时点的距离小，所以物体运动的速度比较大小，故A错误，B正确。C、D、相邻计时点的时间间隔相等，点迹不均匀说明物体做变速运动，故C正确，D错误。
故选：BC。
2．
【解答】解：打点计时器打点的时间间隔：T＝＝＝0.02s，纸带上共打出N个点，则总的时间间隔是：（N﹣1）个，所以时间t＝（N﹣1）T，故ABD错误，C正确。
故选：C。
3．
【解答】解：从图中看出，相邻的计时点的距离先越来越大，后越来越小，所以小车先做加速运动后做减速运动。
故D正确，A、B、C错误。
故选：D。
4．
【解答】解：A、打点计时器使用的是交流电源，若打点计时器接在直流电源上，打点计时器不打点，故A错误；B、点痕的轻重和电源电压不稳有关，电源电压不稳不会导致短线，故B错误；C、电源频率大小只会影响打点的时间间隔，不会影响点的形状，不会造成短线，故C错误；D、打点针压得过紧，振针和纸带接触时间过长，可能造成短线，故D正确；
故选：D。
自练2
1．
【解答】解：电火花计时器是使用交流电源的计时仪器，当电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点；实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则进行即先安装打点计时器，再安装纸带，先接通开关再拖动纸带，打完后要立即关闭电源； 故步骤为CBDA．
故答案为：交流； 0.02s；CBDA．
2．
【解答】解：（1）由于AB两点之间的共有5个时间间隔，而打点计时器每隔0.02s打一个点，所以相邻的计数点间的时间间隔：T＝0.1s；
由于计数点间的时间间隔相同，纸带越向右计数点间的位移越大，说明物体的速度越来越大，即物体做加速运动直线运动．
（2）由图可知可知，AD之间的距离为AD＝2.5cm＝0.025m，由平均速度等于位移除以时间可以解出AD间的平均速度为：＝＝0.083 m/s，
（3）当时间越短时，平均速度越接近瞬时速度，故B点的速度更接近v1的速度；
故答案为：（1）0.1，加速；（2）0.083；（3）v1
自练3
1．
【解答】解：A、当加速度与速度方向相同时，物体做加速运动，速度增大，故A错误；
B、根据a＝可知，物体的速度变化量越大，加速度不一定大，还要看时间，故B错误；
C、速度的大小与加速度的大小无关，所以速度为零时，加速度不一定为零，如火箭起飞的瞬间。故C错误；
D、速度的大小与加速度的大小无关，所以物体速度很大时，加速度可能为零，如匀速运动的高速列车。故D正确。
故选：D。
2．
【解答】解：A、物体在某时刻运动速度很大，而加速度可能为零，比如速度很大的匀速直线运动。故A正确。
B、物体在某时刻运动速度很小，而加速度可能很大，比如火箭刚点火时。故B正确。
C、运动的物体在某时刻速度为零，而其加速度可能不为零，比如物体竖直上抛到最高点时，速度为零，加速度不为零。故C正确。
D、作变速直线运动的物体，加速度方向与运动方向相同，当物体加速度减小时，它的速度仍在增大，不可能减小。故D错误。
本题选不可能的，故选：D。
3．
【解答】解：若汽车的加速度方向与速度方向相同，加速度减小，速度仍然增大，由于速度方向不变，则位移逐渐增大，当加速度减小到零，汽车做匀速运动，速度达到最大，故D正确，A、B、C错误。故选：D。
4．
【解答】解：A、沿直线运动的物体，若在任何1s的时间内通过的位移都相等，该物体做的就是匀速直线运动；故A错误
B、速度保持不变的运动一定是匀速直线运动，故B正确
C、任意时刻速率都相等的运动不一定是匀速直线运动，可能方向发生改变，例如匀速圆周运动，故C错误
D、位移的大小等于路程的运动一定是单向直线运动，故D错误
故选：B。
自练4
1．
【解答】解：由速度公式可得，汽车的加速度a＝＝﹣5m/s2；
汽车速度减速到零的时间t＝＝2s；再过3s汽车已经静止，速度为零；
故选：B。
2．
【解答】解：由图可知，物体在1s内向东做加速运动，1s末的速度v＝at＝1m/s；
1﹣2s内加速度反向，则物体开始减速，因加速度大小不变，则2s末物体的速度恰好为零；从2s开始重复开始的运动，速度方向一直向东；
故选：A。
自练5
1．
【解答】解：规定初速度的方向为正方向，则乒乓球的加速度为：
a＝．
知加速度方向与初速度方向相反．
2．
【解答】解：规定初速度的方向为正方向，
t＝或者t=
3．
【解答】解：以火车运动的方向为正方向，v0＝54km/h＝15m/s；v1＝43.2km/h＝12m/s
（1）由得，
火车做匀减速直线运动的时间
（2）15s末的速度v2＝v0+at2＝15+（﹣0.5）×15m/s＝7.5m/s，方向沿与火车运动的方向
（3）由于火车30s末的速度已减小为零，此后处于静止状态，所以50s末的速度为零．
4．
【解答】解：
挡光片通过光电门的平均速度可以认为是小车在此时刻的瞬时速度，故小车两次同过光电门的速度分别为：，
此段时间小车的位移为d，由运动学速度位移关系式得：
代入数据得：a＝
故答案为：
电磁打点计时器
电火花计时器
电源性质
6v以下交流电源
220v交流电源
打点频率
打点时间间隔0.02s，频率50HZ
打点方式
振针通过复写纸在纸带上打点
火花放电使墨粉在纸带上成点
阻力来源
纸带与限位孔的摩擦;振针与纸带打点接触时的摩擦
纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦
准确度
电火花打点计时器比电磁打点计时器更准确