1.3.2第2課時(shí)　測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度速度-時(shí)間圖像課件2023-2024學(xué)年高中物理新人教版必修第一冊(cè)師說

第2課時(shí)測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度速度—時(shí)間圖像導(dǎo)學(xué)·掌握必備知識(shí)共研·突破關(guān)鍵能力精煉·落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)·掌握必備知識(shí)

中間時(shí)刻

二、速度—時(shí)間圖像1．速度—時(shí)間圖像的意義：直觀表示物體運(yùn)動(dòng)的速度隨________變化的規(guī)律．2．速度—時(shí)間圖像的獲得：用________表示時(shí)間t，________表示速度v，建立直角坐標(biāo)系．根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用________的曲線把這些點(diǎn)連接起來，即得到v-t圖像，如圖所示．時(shí)間橫軸縱軸平滑【情境思考】甲、乙兩物體的v-t圖像分別如圖中A、B所示(兩圖線均為與t軸平行的直線)．試判斷甲、乙兩物體的運(yùn)動(dòng)情況．提示：兩物體均做勻速直線運(yùn)動(dòng)，甲沿規(guī)定的正方向運(yùn)動(dòng)，速度大小為10m/s，乙沿規(guī)定正方向的反方向運(yùn)動(dòng)，速度大小為5m/s，兩者的運(yùn)動(dòng)方向相反．

1

系統(tǒng)誤差與偶然誤差(1)系統(tǒng)誤差①概念：由儀器結(jié)構(gòu)缺陷、實(shí)驗(yàn)方法不完善等造成的誤差．②特點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果總是偏大或總是偏?。蹨p小方法：a.完善測(cè)量原理；b.使用精確度更高的儀器等．(2)偶然誤差①概念：由于各種偶然因素造成的誤差．②特點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果時(shí)而偏大，時(shí)而偏??；多次重復(fù)測(cè)量同一物理量時(shí)，偏大或偏小的概率大致相等．③減小方法：多次測(cè)量取平均值．2

x-t圖像與v-t圖像的比較如圖所示，兩圖像是相似的，x-t圖像表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)；v-t圖像表示物體做速度越來越大的變速直線運(yùn)動(dòng)．共研·突破關(guān)鍵能力目標(biāo)一測(cè)量平均速度和瞬時(shí)速度【歸納】1．實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器)、8V交變電源(電火花計(jì)時(shí)器使用220V交變電源)、復(fù)寫紙(或墨粉紙盤)、導(dǎo)線若干、刻度尺、紙帶、坐標(biāo)紙．2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器獲得3～5條紙帶．(2)選擇一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶，測(cè)出紙帶從打第1個(gè)點(diǎn)到打第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt.(3)用刻度尺測(cè)量第1個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)間的位移Δx.3．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)測(cè)量平均速度若電源頻率為50Hz，每隔0.1s(或更短)計(jì)算一次平均速度．①在圖中選取紙帶上一點(diǎn)為起始點(diǎn)0，后面每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，分別用數(shù)字1，2，3，…標(biāo)出這些計(jì)數(shù)點(diǎn)；②測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)0的距離x，記錄在表1中；③計(jì)算兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移Δx，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間Δt；④根據(jù)Δx和Δt計(jì)算紙帶在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的平均速度v.表1手拉紙帶的位移和平均速度位置01234…x/m

Δx/m

Δt/s

v/(m·s－1)

(2)測(cè)量瞬時(shí)速度每隔0.06s計(jì)算一次速度①選取一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶；②從紙帶起始點(diǎn)0算起，后面每3個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)；③測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)到起始點(diǎn)0的距離x，記錄在表2中；④計(jì)算兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移Δx，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的時(shí)間Δt；

位置012345…x/m

Δx/m

Δt/s

v/(m·s－1)

【典例】例1在研究物體做速度越來越大的直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，得到了一條與物體相連的清晰紙帶，如圖1所示，圖中相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出．已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)周期是0.02s，試根據(jù)紙帶求解以下問題(計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)．(1)紙帶的哪一端與物體相連？(2)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔是多少？(3)BD段對(duì)應(yīng)的物體的平均速度是多大？(4)打C點(diǎn)時(shí)，物體的瞬時(shí)速度是多大？(5)求出A、B、D、E點(diǎn)的速度，在圖2所示的坐標(biāo)紙上畫出v-t圖像．(6)根據(jù)圖像判斷物體的速度隨時(shí)間做怎樣的變化．

目標(biāo)二速度—時(shí)間圖像【導(dǎo)思】某物體做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示，請(qǐng)回答以下問題：(1)0～1s內(nèi)物體是靜止還是運(yùn)動(dòng)？如果運(yùn)動(dòng)，速度是多大？(2)1～2s內(nèi)物體的速度是增大還是減?。克俣确较蚴钦€是負(fù)？(3)2～3s內(nèi)物體的速度是增大還是減??？速度方向是正還是負(fù)？提示：(1)由v--t圖像可知，0～1s物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為2m/s.(2)1～2s內(nèi)物體速度是減小的，由于圖像在時(shí)間軸上方，故速度方向?yàn)檎?3)2～3s內(nèi)物體的速度是增大的，由于圖像在時(shí)間軸下方，故速度方向?yàn)樨?fù)．【歸納】v-t圖像的應(yīng)用(1)由圖像能看出物體在每一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度，瞬時(shí)速度為正，說明物體沿選定的正方向運(yùn)動(dòng)，如圖中的1、4、5圖線；瞬時(shí)速度為負(fù)，說明物體沿與選定的正方向相反的方向運(yùn)動(dòng)，如圖中的2、3圖線．(2)根據(jù)圖線形狀判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：若圖線平行于t軸，則表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖中所示的1、2圖線；若圖線不平行于t軸，則表示物體做變速運(yùn)動(dòng)，圖線5對(duì)應(yīng)的物體做減速運(yùn)動(dòng)，圖線3、4對(duì)應(yīng)的物體做加速運(yùn)動(dòng)．(3)截距：v-t圖像的縱軸截距表示初始時(shí)刻物體的瞬時(shí)速度，橫軸截距表示物體速度為零的時(shí)刻．(4)圖線交點(diǎn)：兩條圖線相交，交點(diǎn)表示兩物體在該點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的瞬時(shí)速度相同，都等于該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度．【典例】例2物體沿直線運(yùn)動(dòng)，如圖所示為速度均勻變化的v-t圖像．根據(jù)圖像作出的以下判斷正確的是(

)①物體始終沿正方向運(yùn)動(dòng)；②物體先沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，在t＝2s后物體開始沿正方向運(yùn)動(dòng)；③在t＝2s前物體位于出發(fā)點(diǎn)負(fù)方向上，在t＝2s后位于出發(fā)點(diǎn)正方向上；④在t＝2s時(shí)，物體距出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)．A．①②B．②④C．②③D．③④答案：B解析：由v-t圖像知，物體的運(yùn)動(dòng)情況是先沿負(fù)方向做減速運(yùn)動(dòng)，開始的速度大小為v0＝20m/s，t＝2s時(shí)，速度減小到0，然后又沿正方向(返回)運(yùn)動(dòng)，速度由0均勻增加，t＝4s時(shí)的速度為20m/s，所以①錯(cuò)誤，②正確．t＝2s前物體的速度雖然在減小，但仍由出發(fā)點(diǎn)沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，在t＝2s時(shí)到達(dá)負(fù)方向的最大位置處，距出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)，故③錯(cuò)誤，④正確．例3[2023·江蘇江陰高一上測(cè)試](多選)如圖所示的位移—時(shí)間(x-t)圖像和速度—時(shí)間(v-t)圖像中給出四條圖線，甲、乙、丙、丁代表四輛車由同一地點(diǎn)向同一方向運(yùn)動(dòng)的情況，則下列說法不正確的是(

)A．t1時(shí)刻甲、乙的速度剛好相等B．0～t1時(shí)間內(nèi)，甲車通過的位移等于乙車通過的位移C．0～t2時(shí)間內(nèi)，丙、丁兩車在t2時(shí)刻相遇D．0～t2時(shí)間內(nèi)，丙的平均速度小于丁的平均速度答案：AC

精煉·落實(shí)學(xué)科素養(yǎng)1.(多選)做直線運(yùn)動(dòng)的物體，其v-t圖像如圖所示，下列判斷正確的是(

)A．物體在1s末改變運(yùn)動(dòng)方向B．物體在前3s內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向不變C．物體在3s末運(yùn)動(dòng)方向改變D．物體在2s時(shí)的速度大小為2m/s答案：BCD解析：前3s內(nèi)物體的速度方向均為正，運(yùn)動(dòng)方向沒有改變，A錯(cuò)誤，B正確；由題圖可知物體在3s末后瞬間速度為負(fù)，則說明物體改變了運(yùn)動(dòng)方向，C正確；從題圖中可以看出，物體在2s時(shí)的速度大小為2m/s，D正確．

答案：B

3．[2023·浙江湖州高一上期末]將一條紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔、接通電源后，手拉紙帶的一端使其做直線運(yùn)動(dòng)，紙帶上打點(diǎn)情況如圖所示，將其中的幾個(gè)點(diǎn)標(biāo)記為“1”“2”“3”“4”“5”“6”，若打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電源頻率為50Hz，則(

)A．手拿的是紙帶的右端B．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器以打下“1”到打下“6”過程中，紙帶先加速后減速C.打點(diǎn)計(jì)時(shí)器從打下“1”到打下“6”過程中的總時(shí)間是0.12sD．打下“1”到打下“4”過程的平均速度比打下“3”到打下“4”過程的平均速度大答案：B

4．在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，一條記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶如圖1所示，在其上取A、B、C、