教科版高中物理必修第一冊(cè)第2章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律第1節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究課件

第1節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究第二章內(nèi)容索引0102自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)合作探究·釋疑解惑03隨堂練習(xí)課標(biāo)定位1.知道什么是勻變速直線運(yùn)動(dòng),知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像特點(diǎn),會(huì)解決v-t圖像問(wèn)題。2.通過(guò)動(dòng)手、動(dòng)腦進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究,掌握研究小車的運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)方案,鞏固打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的使用,了解用位移傳感器,借助計(jì)算機(jī)等器材研究小車運(yùn)動(dòng)的原理。3.通過(guò)練習(xí),學(xué)會(huì)運(yùn)用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。4.體會(huì)實(shí)驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用。素養(yǎng)闡釋1.通過(guò)對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí),形成運(yùn)動(dòng)觀念。2.通過(guò)利用v-t圖像分析勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度變化的特點(diǎn),形成科學(xué)思維。3.通過(guò)研究小車的運(yùn)動(dòng),培養(yǎng)科學(xué)探究的素養(yǎng)。4.根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出v-t圖像,并根據(jù)圖像求加速度,培養(yǎng)科學(xué)思維方式。自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)一、勻變速直線運(yùn)動(dòng)1.直線運(yùn)動(dòng)的分類利用速度概念,直線運(yùn)動(dòng)分為勻速直線運(yùn)動(dòng)和變速直線運(yùn)動(dòng)。2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)(1)定義:在物理學(xué)中,我們把速度隨時(shí)間均勻變化的直線運(yùn)動(dòng)叫作勻變速直線運(yùn)動(dòng),即加速度保持不變的直線運(yùn)動(dòng)。(2)分類:勻變速直線運(yùn)動(dòng)分為勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻減速直線運(yùn)動(dòng)。(3)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是什么?提示:物體速度均勻變化,其v-t圖像為傾斜直線。二、研究小車的運(yùn)動(dòng)方案一、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行研究1.實(shí)驗(yàn)器材:小車、附有滑輪的長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、坐標(biāo)紙。2.主要操作:用手按住小車,使它保持靜止?fàn)顟B(tài)。先開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,待它穩(wěn)定工作后釋放小車,使它在恒定拉力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng),并打出紙帶。3.數(shù)據(jù)處理方法一:取任意兩個(gè)點(diǎn),用它們的速度差Δv=v2-v1除以相應(yīng)的時(shí)間差Δt=t2-t1,求得加速度。如果取不同的兩個(gè)點(diǎn),求得的加速度都相等,則小車的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。方法二:把各0.02s時(shí)間段內(nèi)的平均速度當(dāng)作起點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度,繪制v-t圖像。如果該圖像在誤差允許范圍內(nèi),可以看作一條傾斜的直線,則該運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

方案二、用位移傳感器進(jìn)行研究1.實(shí)驗(yàn)器材:位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)、力學(xué)軌道、小車等。2.主要步驟:(1)進(jìn)行硬件系統(tǒng)的連接和調(diào)整。(2)對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。(3)點(diǎn)擊軟件“開(kāi)始”按鈕的同時(shí),釋放小車,表格自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。3.數(shù)據(jù)處理:通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,得到一系列(vi,ti)數(shù)據(jù),將橫軸設(shè)置為t,縱軸設(shè)置為v,可以生成v-t的散點(diǎn)圖;利用軟件的圖像分析中的“線性擬合”功能,得到v-t圖像?！舅伎加懻摗?/p>

1.判斷下列說(shuō)法的正誤。(1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)是速度均勻變化的直線運(yùn)動(dòng)。(

)(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像為傾斜的直線。(

)(3)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓均為4~6V。(

)(4)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)要先釋放小車,后接通電源。(

)(5)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為正,勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為負(fù)。(

)√√×××2.(多選)在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度的實(shí)驗(yàn)中,若打點(diǎn)周期為0.02s,下列說(shuō)法正確的是(

)A.先接通電源,后拉動(dòng)紙帶B.先拉動(dòng)紙帶,后接通電源C.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用6V以下的交流電源D.連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為(n-1)×0.02s答案:AD解析:使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)時(shí),應(yīng)先接通電源,待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)穩(wěn)定后,再拉動(dòng)紙帶,A正確,B錯(cuò)誤;電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用220

V的交流電源,C錯(cuò)誤;每相鄰的兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02

s,連續(xù)n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間有(n-1)個(gè)時(shí)間間隔,故時(shí)間間隔為(n-1)×0.02

s,D正確。3.下圖為電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的示意圖,電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器一樣,工作時(shí)使用交流電源,其工作電壓是

V。

操作基本步驟如下:A.當(dāng)紙帶通過(guò)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器后,及時(shí)關(guān)閉電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器B.將紙帶從墨粉紙盤(pán)下面穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.啟動(dòng)電源,聽(tīng)到放電聲,立即拖動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)上述步驟正確的順序是

。(填寫(xiě)步驟編號(hào))

提示:220

BCA4.電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用

(選填“直流”或“交流”)電源的計(jì)時(shí)儀器;若電源的頻率為50Hz,則每相鄰兩個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為

s;若在實(shí)驗(yàn)時(shí)交流電源的電壓突然減小且實(shí)驗(yàn)者并不知道,那么實(shí)驗(yàn)根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)的平均速度值與實(shí)際值相比

(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。

提示:交流

0.02

不變合作探究·釋疑解惑知識(shí)點(diǎn)一勻變速直線運(yùn)動(dòng)【問(wèn)題引領(lǐng)】

一輛汽車以1m/s的速度在平直的公路上前進(jìn),速度計(jì)上記錄了汽車在不同時(shí)刻的速度值,列表如下:畫(huà)出汽車運(yùn)動(dòng)的v-t圖像。其v-t圖像有什么特點(diǎn)?提示:如圖所示。汽車運(yùn)動(dòng)的v-t圖像是一條傾斜的直線。

【歸納提升】

1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)加速度a恒定不變;(2)v-t圖像是一條傾斜的直線。2.對(duì)v-t圖像的理解(1)其上每一個(gè)點(diǎn)表示某一時(shí)刻的速度,正負(fù)表示速度的方向。(2)直線的斜率表示加速度,斜率的正負(fù)表示加速度的方向,斜率為正表示加速度方向與選定的正方向相同,斜率為負(fù)表示加速度方向與選定的正方向相反。不能從斜率正負(fù)說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)或減速運(yùn)動(dòng)。

【典型例題】

【例題1】

(多選)下列圖像能表示勻變速直線運(yùn)動(dòng)的是(

)答案:AC解析:v-t圖像斜率表示加速度,圖像斜率保持不變,說(shuō)明加速度恒定不變,物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),A正確;x-t斜率代表速度,圖像斜率保持不變,說(shuō)明速度恒定不變,物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;C項(xiàng)中加速度不變,故物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),故C正確;D項(xiàng)斜率在變,表明加速度在變化,故物體做變速直線運(yùn)動(dòng),D錯(cuò)誤。圖像是一種物理語(yǔ)言,以上四種圖像均能描述物體的運(yùn)動(dòng),但圖像表示的是一種對(duì)應(yīng)關(guān)系,即橫軸與縱軸所涉物理量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。【變式訓(xùn)練1】

下圖是一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像,物體在做勻變速運(yùn)動(dòng)嗎?(Δt=Δt')答案:物體做非勻變速直線運(yùn)動(dòng)

解析:在相等的時(shí)間間隔內(nèi),即Δt'=Δt,速度的變化量Δv'≠Δv,所以

,故物體的加速度變化,物體在做非勻變速直線運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)二實(shí)驗(yàn):研究小車的運(yùn)動(dòng)【實(shí)驗(yàn)探究】

一、實(shí)驗(yàn)原理與方法1.利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打紙帶的信息,代入計(jì)算式

,即用以n點(diǎn)為中心的一小段時(shí)間間隔的平均速度代替n點(diǎn)的瞬時(shí)速度。2.用描點(diǎn)法作出小車的v-t圖像,根據(jù)圖像的形狀判斷小車的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。若所得圖像為一條傾斜直線,則表明小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。3.利用v-t圖像求出小車的加速度。二、實(shí)驗(yàn)器材打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、交流電源、坐標(biāo)紙。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.如圖所示,把一端附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端,連接好電路。2.把一條細(xì)繩拴在小車上,使細(xì)繩跨過(guò)滑輪,下邊掛上鉤碼,把紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,并把紙帶的一端固定在小車的后面。3.把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,接通電源后,釋放小車,讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一列小點(diǎn)。4.換上新的紙帶,重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。5.增減所掛鉤碼,按以上步驟再做兩次實(shí)驗(yàn)。四、數(shù)據(jù)處理1.表格法(1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開(kāi)始一些比較密集的點(diǎn),在后面便于測(cè)量的地方找一個(gè)點(diǎn),作為計(jì)數(shù)始點(diǎn),以后依次每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),并標(biāo)明0、1、2、3、4、…如圖所示。(2)依次測(cè)出01、02、03、04、…的距離x1、x2、x3、x4、…填入表中。2.圖像法(1)在坐標(biāo)紙上建立直角坐標(biāo)系,橫軸表示時(shí)間,縱軸表示速度,并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。

(2)畫(huà)一條直線,讓這條直線通過(guò)盡可能多的點(diǎn),不在線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè),偏差比較大的點(diǎn)忽略不計(jì),如圖所示。(3)觀察所得到的直線,分析物體的速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。(4)根據(jù)所畫(huà)v-t圖像求出小車運(yùn)動(dòng)的加速度五、誤差分析1.木板的粗糙程度不同,摩擦不均勻。2.根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差,從而計(jì)算出的瞬時(shí)速度有誤差。3.作v-t圖像時(shí)單位選擇不合適或人為作圖不準(zhǔn)確帶來(lái)誤差。六、注意事項(xiàng)1.開(kāi)始釋放小車時(shí),應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。2.先接通電源,等打點(diǎn)穩(wěn)定后,再釋放小車。3.打點(diǎn)完畢,立即斷開(kāi)電源。4.選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶,適當(dāng)舍棄點(diǎn)密集部分,適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)(注意計(jì)數(shù)點(diǎn)與計(jì)時(shí)點(diǎn)的區(qū)別),弄清楚所選的時(shí)間間隔T等于多少。5.要防止鉤碼落地,避免小車跟滑輪相碰,當(dāng)小車到達(dá)滑輪前及時(shí)用手按住。6.要區(qū)分打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的計(jì)時(shí)點(diǎn)和人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn),一般在紙帶上每隔4個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),即時(shí)間間隔為t=0.1s。7.在坐標(biāo)紙上畫(huà)v-t圖像時(shí),注意坐標(biāo)軸單位長(zhǎng)度的選取,應(yīng)使圖像盡量分布在較大的坐標(biāo)平面內(nèi)?！镜湫屠}】

【例題2】

在探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,下圖為一次記錄小車運(yùn)動(dòng)情況的紙帶,圖中A、B、C、D、E為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)(A點(diǎn)為第一個(gè)點(diǎn)),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s。(1)根據(jù)

計(jì)算各點(diǎn)的瞬時(shí)速度,則vD=

m/s,vC=

m/s,vB=

m/s。(2)在如圖所示坐標(biāo)系中畫(huà)出小車的v-t圖線,并根據(jù)圖線求出a=

。

(3)將圖線延長(zhǎng)與縱軸相交,交點(diǎn)的物理意義:

。答案:(1)某段較短時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度

3.90

2.64

1.38(2)圖像見(jiàn)解析圖

12.6m/s2(3)表示小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小解析:(1)若時(shí)間較短,平均速度可以代替中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度。(3)將圖線延長(zhǎng)后,與縱軸的交點(diǎn)的速度表示零時(shí)刻小車經(jīng)過(guò)A點(diǎn)的速度大小。(1)處理紙帶時(shí),一定要分清計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn),搞清計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T。(2)利用極限思想將平均值過(guò)渡到瞬時(shí)值是物理學(xué)中常用的方法。紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于以此為中心的前、后相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。(3)標(biāo)度的選擇要結(jié)合數(shù)據(jù)及其分布特點(diǎn)制定,以使圖像在坐標(biāo)系中合理分布,大小適中?！咀兪接?xùn)練2】

在探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打的點(diǎn)記錄了小車的運(yùn)動(dòng)情況。某同學(xué)做此實(shí)驗(yàn)時(shí)的步驟如下:A.拉住紙帶,把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置,放開(kāi)紙帶,再接通電源;B.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上;C.把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過(guò)定滑輪,下面掛上適當(dāng)?shù)你^碼;D.小車停止運(yùn)動(dòng)后,直接取下紙帶;E.將紙帶固定在小車尾部,并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔;F.換上新紙帶,再重復(fù)操作兩次,然后從各紙帶中選取一條點(diǎn)跡清晰的進(jìn)行測(cè)量并數(shù)據(jù)處理。其中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有①

;

②

。將以上步驟完善后,其合理的順序?yàn)?/p>

。

答案:A中應(yīng)先接通電源,再放開(kāi)紙帶

D中取紙帶前應(yīng)先斷開(kāi)電源

BECADF隨堂練習(xí)1.(對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的理解)(多選)關(guān)于直線運(yùn)動(dòng),下述說(shuō)法正確的是(

)A.勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度是恒定的,不隨時(shí)間而改變B.

勻變速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度隨時(shí)間而改變C.速度隨時(shí)間不斷增加的運(yùn)動(dòng),叫勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.速度隨著時(shí)間均勻減小的運(yùn)動(dòng),通常叫勻減速直線運(yùn)動(dòng)答案:ABD解析:勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度是恒定不變的運(yùn)動(dòng),速度隨時(shí)間均勻改變,若速度均勻增加為勻加速直線運(yùn)動(dòng),速度均勻減小為勻減速直線運(yùn)動(dòng),故A、B、D正確,C錯(cuò)誤。2.(實(shí)驗(yàn)操作)在用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間的變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,某同學(xué)操作了以下實(shí)驗(yàn)步驟,其中有明顯錯(cuò)誤的步驟是(

)A.將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在木板上,并接好電路B.將紙帶固定在小車尾部,并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔C.把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過(guò)定滑輪,下面吊著適當(dāng)重的鉤碼D.放開(kāi)紙帶,再接通電源答案:D解析:開(kāi)始記錄時(shí),應(yīng)先給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通電打點(diǎn),然后釋放紙帶讓紙帶(隨物體)開(kāi)始運(yùn)動(dòng),如果先放開(kāi)紙帶,再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源,由于重物運(yùn)動(dòng)較快,不利于數(shù)據(jù)的采集和處理,會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生較大的誤差;同時(shí)先打點(diǎn)再釋放紙帶,可以使打點(diǎn)穩(wěn)定,提高紙帶利用率,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,故選D。3.(數(shù)據(jù)處理)在用電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,將夾