度高一物理全區(qū)教研活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)觀摩集體備課勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究

1、2019-2019學(xué)年度高一物理全區(qū)教研活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)觀摩集體備課【教學(xué)內(nèi)容】第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究第一節(jié)實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 第二節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度和時(shí)間的關(guān)系第三節(jié)勻變帶直線運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間的關(guān)系【教學(xué)目標(biāo)與要求】進(jìn)一步熟悉電火花計(jì)時(shí)器的使用 ,知道如何用平均速度來(lái)代替各個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度 ,并繪制vt圖象；進(jìn)一步熟悉用vt圖象來(lái)表示物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ,知道勻速運(yùn)動(dòng)、勻變速運(yùn)動(dòng)及非勻變速運(yùn)動(dòng)的vt圖象的特點(diǎn) ,用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式來(lái)分析處理實(shí)際問(wèn)題；學(xué)會(huì)用vt圖象求勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移 ,并理解積分思想；掌握各個(gè)物理量之間的關(guān)系 ,熟練選擇不同的公式解題?！疽c(diǎn)解讀】一、實(shí)

2、驗(yàn)：探究小車隨時(shí)間變化的規(guī)律1、實(shí)驗(yàn)操作(1) 進(jìn)一步明確電火花計(jì)時(shí)器的原理及使用方法 ,當(dāng)電火花計(jì)時(shí)器打點(diǎn)不清晰時(shí) ,注意及時(shí)更換墨粉紙。(2) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須將紙帶和小車連接牢固。開(kāi)始時(shí)小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。(3) 先開(kāi)火花計(jì)時(shí)器 ,再釋放小車 ,待小車運(yùn)動(dòng)到長(zhǎng)木板頂端時(shí)及時(shí)關(guān)閉火花計(jì)時(shí)器。2、紙帶處理：(1) 選擇一條最清晰的紙帶 ,可舍掉開(kāi)始一些過(guò)于密集的點(diǎn) ,找一個(gè)點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn) ,每隔0.1s選一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量 ,如下列圖：(2) 求出各個(gè)計(jì)時(shí)器的程度如要求 ,C點(diǎn)的瞬時(shí)速VC ,如果用BC段的平均速度代替VC那么結(jié)果偏?。蝗绻肅D段的平均速度代替C點(diǎn)瞬時(shí)速度值 ,那么

3、結(jié)果偏大 ,可以用BD段的平均速度代替V?？梢?jiàn)： , , ,3、畫(huà)出vt圖象 ,通過(guò)觀察、思考 ,找出這些點(diǎn)的分布規(guī)律。(1) 畫(huà)vt圖象時(shí)民須選擇v和t的適當(dāng)?shù)臉?biāo)度 ,以使圓線分布在vt圖的適當(dāng)位置。(2) 畫(huà)相會(huì)曲線本次實(shí)驗(yàn)為直線必須使實(shí)驗(yàn)得到的點(diǎn)在直線上或均勻分布在直線兩側(cè) ,個(gè)別相差較大的點(diǎn)可舍去。(3) 根據(jù)圖象證明小車的運(yùn)動(dòng)規(guī)律：小車的速度隨時(shí)間均勻增加 ,加速度不變。二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系1、勻速直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的vt圖象 ,V5的物體表征 ,V42m/s的反方向運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象

4、： v/(ms-1) 3 2 1 0t/s 1 2 3尤其是物體靜止時(shí) ,不能只在原點(diǎn)的一點(diǎn)表示 ,速度圖象并非特體的運(yùn)動(dòng)軌跡 ,表示的是物體速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。(2) 經(jīng)過(guò)時(shí)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(yùn)動(dòng)2秒 ,又以2m/s向反方向運(yùn)動(dòng)1秒鐘 ,那么物體的位移應(yīng)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(shí)驗(yàn) ,得到小車沿木板運(yùn)動(dòng)速度時(shí)間圖象 ,由圖象可知 ,小車的速度是隨時(shí)間均勻增加的 ,原因是：只要t相等 ,無(wú)論t在何區(qū)間 ,對(duì)應(yīng)的v相等 ,如圖(1)

5、這意味小車運(yùn)動(dòng)的加速度為恒量 ,小車的運(yùn)動(dòng)是加速為不變的運(yùn)動(dòng) ,那么勻變速運(yùn)動(dòng)。勻變速運(yùn)動(dòng)的速度也可能是均勻減少的 ,如圖(2) ,因此 ,勻變速直線運(yùn)動(dòng)有勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng)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(shí)間的關(guān)系研究(1) 加速度方向確實(shí)定。如圖 ,汽車經(jīng)過(guò)某路標(biāo)后作勻加速運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)學(xué)中牽涉到的V0、Vt、a、x1t的比擬：有四個(gè)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(gè)標(biāo)量：時(shí)間t；在上述五個(gè)量中 ,V0、a不隨時(shí)間改變 ,Vt、S隨時(shí)間改變。(3) 速度和時(shí)間的關(guān)系：物體的初速度V0 ,加速度a ,從運(yùn)動(dòng)開(kāi)始t0到時(shí)間t ,經(jīng)t速度變?yōu)閂t ,此時(shí)tt0t ,VVtV0 , ,得VtV0at ,以V0為正方向 ,特體做勻加速運(yùn)動(dòng) ,a與V0同向 ,a取正 ,物體做勻減速運(yùn)動(dòng) ,a與V0反向 ,a取負(fù)。三、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間的關(guān)系 v/(ms-1)VtV2 O t t/s (a) (b) (c)1、用許多小段的勻速運(yùn)動(dòng)來(lái)模擬勻變速直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分得越強(qiáng) ,很小段的勻速運(yùn)動(dòng)越多 ,速度跳躍的幅度越小 ,這種

7、模擬的運(yùn)動(dòng)更接近均勻變化的變速運(yùn)動(dòng) ,同時(shí) ,眾多的小矩形面積之和更接近梯形的面積。當(dāng)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分得非常非常細(xì) ,相鄰勻速運(yùn)動(dòng)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(zhǔn)確地代表特體的位移 ,這時(shí)“很多很多小矩形頂端的“鋸齒形就看不出來(lái)了 ,這時(shí)小矩形合在一起就成了一個(gè)梯形。2、勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(guān)系方程上述(1)、(3)、(4)、(5)四個(gè)方程均為矢量方程 ,每個(gè)方程均牽涉到四個(gè)物理量 ,在每個(gè)方程中 ,當(dāng)知道其它三個(gè)量時(shí) ,就可以求出第4個(gè)物理量 ,不過(guò)由于四個(gè)方程均可由其它兩個(gè)方程導(dǎo)出 ,所以在一個(gè)過(guò)程中僅能解出兩個(gè)未知數(shù)?！镜湫屠}】例1如圖是某同學(xué)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)得到的一段紙帶。根據(jù)圖中的數(shù)據(jù) ,計(jì)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(yùn)動(dòng)的性質(zhì)?！痉治觥客ㄟ^(guò)數(shù)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的間隔個(gè)數(shù) ,找出每段的時(shí)間 ,然后利用平均速度的公式進(jìn)行計(jì)算。由可得由以上計(jì)算數(shù)據(jù)可以判斷出在誤差允許的范圍內(nèi) ,物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是：先加速度運(yùn)動(dòng)后勻速

9、運(yùn)動(dòng)。【規(guī)律總結(jié)】根據(jù)打點(diǎn)的紙帶判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況 ,一般的方法是取連續(xù)相等的時(shí)間間隔 ,看相等時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移是否相等來(lái)判斷是勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)；相等時(shí)間內(nèi)的位移是逐漸增大還是逐漸減小來(lái)判斷是加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)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(lái)判斷。例2如圖是A、B兩個(gè)物體由同一地點(diǎn)沿相同方向做直線運(yùn)動(dòng)的vt圖 ,由圖可知A、A出發(fā)時(shí)間比B早5s B、第15s末A、B速度相等C、前15s內(nèi)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(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤；10s末A、B速度相等 ,應(yīng)選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于位移的

10、數(shù)值等于圖線與時(shí)間軸圍成的“面積 ,所以前15s內(nèi)B物體的位移為150m ,A物體的位移為100m ,應(yīng)選項(xiàng)C錯(cuò)誤；將圖線延長(zhǎng)可得 ,前20s內(nèi)A物體的位移為225m ,B物體的位移為200m ,應(yīng)選項(xiàng)D正確?！敬鸢浮緿?！疽?guī)律總結(jié)】根據(jù)vt圖象所表達(dá)的物理意義進(jìn)行分析。運(yùn)動(dòng)的快慢看速度的大小 ,運(yùn)動(dòng)位移的大小看vt圖象和時(shí)間軸所圍成的面積。例3某物體沿直線運(yùn)動(dòng)的速度圖象如下圖 ,那么物體做A、來(lái)回的往復(fù)運(yùn)動(dòng) B、勻變速直線運(yùn)動(dòng)C、朝某一方向的直線運(yùn)動(dòng)D、不能確定【分析】(1) 速度圖象的縱坐標(biāo)所表示的是物體運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度 ,其正負(fù)表示的是物體運(yùn)動(dòng)速度的方向。(2) 勻變速直線運(yùn)動(dòng)是在任意相等

11、時(shí)間內(nèi)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(duì)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(gè)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn) ,它在兩段連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移分別是24m和64m ,連續(xù)相等的時(shí)間為4s ,求質(zhì)點(diǎn)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(jié)】勻變速運(yùn)動(dòng)的每一個(gè)公式都涉及四個(gè)物理量 ,解題時(shí)應(yīng)注意根據(jù)題目所給的三個(gè)量 ,以及要求的未知量 ,合理選用公式。例5從車站開(kāi)出的汽車 ,做勻加速運(yùn)動(dòng) ,走了12s時(shí) ,發(fā)現(xiàn)還有乘客沒(méi)上來(lái) ,于是立即做勻減速運(yùn)動(dòng)至停車 ,總共歷時(shí)20s ,行進(jìn)了50m ,求汽車的最大速度?！痉治觥科囅茸龀跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng) ,到達(dá)