度高一物理全區(qū)教研活動現(xiàn)場觀摩集體備課勻變速直線運動的研究

1、2019-2019學年度高一物理全區(qū)教研活動現(xiàn)場觀摩集體備課【教學內容】第二章勻變速直線運動的研究第一節(jié)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律 第二節(jié)勻變速直線運動的速度和時間的關系第三節(jié)勻變帶直線運動的位移和時間的關系【教學目標與要求】進一步熟悉電火花計時器的使用 ,知道如何用平均速度來代替各個點的瞬時速度 ,并繪制vt圖象；進一步熟悉用vt圖象來表示物體的運動規(guī)律 ,知道勻速運動、勻變速運動及非勻變速運動的vt圖象的特點 ,用勻變速直線運動的速度公式來分析處理實際問題；學會用vt圖象求勻變速直線運動的位移 ,并理解積分思想；掌握各個物理量之間的關系 ,熟練選擇不同的公式解題?！疽c解讀】一、實

2、驗：探究小車隨時間變化的規(guī)律1、實驗操作(1) 進一步明確電火花計時器的原理及使用方法 ,當電火花計時器打點不清晰時 ,注意及時更換墨粉紙。(2) 實驗過程中必須將紙帶和小車連接牢固。開始時小車停在靠近打點計時器的位置。(3) 先開火花計時器 ,再釋放小車 ,待小車運動到長木板頂端時及時關閉火花計時器。2、紙帶處理：(1) 選擇一條最清晰的紙帶 ,可舍掉開始一些過于密集的點 ,找一個點作為計時起點 ,每隔0.1s選一個計數(shù)點進行測量 ,如下列圖：(2) 求出各個計時器的程度如要求 ,C點的瞬時速VC ,如果用BC段的平均速度代替VC那么結果偏小；如果用CD段的平均速度代替C點瞬時速度值 ,那么

3、結果偏大 ,可以用BD段的平均速度代替V?？梢姡?, , ,3、畫出vt圖象 ,通過觀察、思考 ,找出這些點的分布規(guī)律。(1) 畫vt圖象時民須選擇v和t的適當?shù)臉硕?,以使圓線分布在vt圖的適當位置。(2) 畫相會曲線本次實驗為直線必須使實驗得到的點在直線上或均勻分布在直線兩側 ,個別相差較大的點可舍去。(3) 根據(jù)圖象證明小車的運動規(guī)律：小車的速度隨時間均勻增加 ,加速度不變。二、勻變速直線運動的速度與時間的關系1、勻速直線運動的特征：vc (1) 如下列圖圖象分別表示物體以V13m/s ,V21m/s向正方向作勻速運動的vt圖象 ,V5的物體表征 ,V42m/s的反方向運動的速度時間圖象

4、： v/(ms-1) 3 2 1 0t/s 1 2 3尤其是物體靜止時 ,不能只在原點的一點表示 ,速度圖象并非特體的運動軌跡 ,表示的是物體速度隨時間變化的規(guī)律。(2) 經(jīng)過時間t ,物體的位移xvt ,在速度圖象上可用圖象與t軸所用面積表示 ,如下列圖 ,如果物體先以3m/s運動2秒 ,又以2m/s向反方向運動1秒鐘 ,那么物體的位移應為圖象中兩矩形面積之差。S1S20123v/(ms-1) 3 2 1 1 2 3t/s2、回憶第一節(jié)探究實驗 ,得到小車沿木板運動速度時間圖象 ,由圖象可知 ,小車的速度是隨時間均勻增加的 ,原因是：只要t相等 ,無論t在何區(qū)間 ,對應的v相等 ,如圖(1)

5、這意味小車運動的加速度為恒量 ,小車的運動是加速為不變的運動 ,那么勻變速運動。勻變速運動的速度也可能是均勻減少的 ,如圖(2) ,因此 ,勻變速直線運動有勻加速直線運動和勻減速直線運動之分。v/(ms-1) v/(ms-1) V0 V V V V0 V O t t t t/s O t t t t/s 123、速度與時間的關系研究(1) 加速度方向確實定。如圖 ,汽車經(jīng)過某路標后作勻加速運動。如圖 ,如果VtV0 ,那么a和V的方向相同 ,a向右 ,如果VtV0 ,那么a仍和V的方向相同 ,a向左。V0Vt(2) 運動學中牽涉到的V0、Vt、a、x1t的比擬：有四個量為矢量 ,它們是初速度V0

6、 ,末速度Vt ,加速度a ,位移x；一個標量：時間t；在上述五個量中 ,V0、a不隨時間改變 ,Vt、S隨時間改變。(3) 速度和時間的關系：物體的初速度V0 ,加速度a ,從運動開始t0到時間t ,經(jīng)t速度變?yōu)閂t ,此時tt0t ,VVtV0 , ,得VtV0at ,以V0為正方向 ,特體做勻加速運動 ,a與V0同向 ,a取正 ,物體做勻減速運動 ,a與V0反向 ,a取負。三、勻變速直線運動的位移和時間的關系 v/(ms-1)VtV2 O t t/s (a) (b) (c)1、用許多小段的勻速運動來模擬勻變速直線運動運動的時間分得越強 ,很小段的勻速運動越多 ,速度跳躍的幅度越小 ,這種

7、模擬的運動更接近均勻變化的變速運動 ,同時 ,眾多的小矩形面積之和更接近梯形的面積。當運動的時間分得非常非常細 ,相鄰勻速運動之間的跳躍中高度非常非常小 ,很多很多的小矩形面積就能準確地代表特體的位移 ,這時“很多很多小矩形頂端的“鋸齒形就看不出來了 ,這時小矩形合在一起就成了一個梯形。2、勻變速直線運動的位移圖象和t軸所圍的梯形的面積 v/(ms-1) BCOAt/sx(V0Vt)·t(1) 位移方程從(1)式可知 ,由x·t ,(2)勻變速直線運動平均速度公式又由VtV0at(3)速度方程xV0tat2(4) 位移方程又由(3)、(4)消去t ,Vt2V 022ax(5

8、) 位移和速度關系方程上述(1)、(3)、(4)、(5)四個方程均為矢量方程 ,每個方程均牽涉到四個物理量 ,在每個方程中 ,當知道其它三個量時 ,就可以求出第4個物理量 ,不過由于四個方程均可由其它兩個方程導出 ,所以在一個過程中僅能解出兩個未知數(shù)。【典型例題】例1如圖是某同學用打點計時器研究物體運動規(guī)律時得到的一段紙帶。根據(jù)圖中的數(shù)據(jù) ,計算物體在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小 ,判斷物體運動的性質?！痉治觥客ㄟ^數(shù)相鄰計數(shù)點間的間隔個數(shù) ,找出每段的時間 ,然后利用平均速度的公式進行計算。由可得由以上計算數(shù)據(jù)可以判斷出在誤差允許的范圍內 ,物體運動的性質是：先加速度運動后勻速

9、運動?！疽?guī)律總結】根據(jù)打點的紙帶判斷物體的運動情況 ,一般的方法是取連續(xù)相等的時間間隔 ,看相等時間內發(fā)生的位移是否相等來判斷是勻速運動還是變速運動；相等時間內的位移是逐漸增大還是逐漸減小來判斷是加速運動還是減速運動。當然也可以先求出每段上的平均速度 ,看這些平均速度是否相等來判斷。例2如圖是A、B兩個物體由同一地點沿相同方向做直線運動的vt圖 ,由圖可知A、A出發(fā)時間比B早5s B、第15s末A、B速度相等C、前15s內A的位移比B的位移大50mD、第20s末A、B位移之差25m【分析】從圖象可知 ,B物體比A物體早5s出發(fā) ,應選項A錯誤；10s末A、B速度相等 ,應選項B錯誤；由于位移的

10、數(shù)值等于圖線與時間軸圍成的“面積 ,所以前15s內B物體的位移為150m ,A物體的位移為100m ,應選項C錯誤；將圖線延長可得 ,前20s內A物體的位移為225m ,B物體的位移為200m ,應選項D正確。【答案】D?！疽?guī)律總結】根據(jù)vt圖象所表達的物理意義進行分析。運動的快慢看速度的大小 ,運動位移的大小看vt圖象和時間軸所圍成的面積。例3某物體沿直線運動的速度圖象如下圖 ,那么物體做A、來回的往復運動 B、勻變速直線運動C、朝某一方向的直線運動D、不能確定【分析】(1) 速度圖象的縱坐標所表示的是物體運動的瞬時速度 ,其正負表示的是物體運動速度的方向。(2) 勻變速直線運動是在任意相等

11、時間內速度的變化都相等 ,而且速度是矢量 ,那么速度的變化也一定是矢量 ,因此對于速度的變化 ,我們不但要看其大小 ,還要看其方向?！敬鸢浮緾。例4有一個做勻變速直線運動的質點 ,它在兩段連續(xù)相等時間內通過的位移分別是24m和64m ,連續(xù)相等的時間為4s ,求質點的初速度和加速度的大小?！痉治觥扛鶕?jù)位移公式得根據(jù)速度公式得vBvAaT將s124m ,s264m ,T4s代入上面三式 ,聯(lián)立解得vA1m/s ,a2.5m/s2【規(guī)律總結】勻變速運動的每一個公式都涉及四個物理量 ,解題時應注意根據(jù)題目所給的三個量 ,以及要求的未知量 ,合理選用公式。例5從車站開出的汽車 ,做勻加速運動 ,走了12s時 ,發(fā)現(xiàn)還有乘客沒上來 ,于是立即做勻減速運動至停車 ,總共歷時20s ,行進了50m ,求汽車的最大速度。【分析】汽車先做初速度為零的勻加速直線運動 ,到達