2016-2017高中物理 第二章 匀变速直线运动的研究实验：探究小车速度随时间变化的规律 匀变速直线运动的速度与时间的关系课件 新人教版必修1

第 1课时 实验 ：探究小 车 速度随 时间变 化的 规 律 匀 变 速直 线 运 动 的速度与 时间 的关系 研究学考 明确要求 知 识 内容 探究小 车 速度随 时间变 化的 规 律 考 试 要求 必考 加 试 匀 变 速直 线 运 动 的速度与 时间 的关系 d d 基本要 求 1.知道 实验 目的，能 说 出 实验 中各器材的作用，能正确安装器材并 进 行 实验 操作。 2.会 选择 点迹清晰的 纸带 ，能 标 出合理的 计 数点，并 测 量各 计 数点 间 的距离。 3.会近似 计 算各 计 数点的瞬 时 速度。 4.能建立 标 度合适的 v t坐 标 系，并正确地描点，能用一条曲 线 (包括直 线 )拟 合 图 象中的点。 5.能根据 图 象 说 出小 车 速度随 时间变 化的特点。 6.理解匀 变 速直 线 运 动 的含 义 。 7.理解 v t图 象的物理意 义 ，并 计 算物体的加速度。 8.能根据加速度的定 义 ，推 导 匀 变 速直 线 运 动 的速度公式，理解公式中各物理量的含 义 。 9.能用匀 变 速直 线 运 动 速度公式 v v0 at解决 简单问题 。 发 展 要求 能根据小 车 速度 变 化的情况 预测图 象的基本特点。 说 明 非匀 变 速直 线 运 动 的 v t图 象不作要求。 知 识 点一 实验 探究 基 础 梳 理 1.实验 器材 打点 计时 器、 _、 纸带 、一端附有滑 轮 的 长 木板、 小 车 、 细绳 、 钩码 、 _、坐 标纸 。 2.实验 原理 (1)纸带 上某点的瞬 时 速度一般用一小段 时间 内的 _代替。 (2)用描点法画出小 车 的 v t图 象 ,图线 的 _表示加速度， 如果 v t图 象是一条 倾 斜的直 线 ， 说 明小 车 的速度是均匀 变 化的。 交流 电 源 刻度尺 平均速度 斜率 3.实验 步 骤 (1)如 图 1所示，把一端附有滑 轮 的 长 木板平放在 实验 桌上， 并使滑 轮 伸出桌面，打点 计时 器固定在 长 木板没有滑 轮 的一 端， 连 接好 电 路。 图 1 (2)把一条 细绳 拴在小 车 上，使 细绳 跨 过 滑 轮 ，下面挂上适当的 钩码 ，把 纸带 穿 过 打点 计时 器，并把 纸带 的另一端固定在小 车 的后面。 (3)把小 车 停在靠近打点 计时 器的位置，先 _，后 _ _， 让 小 车 拖着 纸带 运 动 ，打点 计时 器就在 纸带 上打下一串小点，随后立即关 闭电 源。 换 上新 纸带 ，重复操作 两次。 接通 电 源 释 放 小 车 思考 本实验有哪些注意事项？ 答案 (1)开始 释 放小 车时 ， 应 使小 车 靠近打点 计时 器。 (2)先接通 电 源，待打点 计时 器工作 稳 定后，再放开小 车 ，当小 车 停止运 动时 及 时 断开 电 源。 (3)安装打点 计时 器 时 ，要尽量使 纸带 、小 车 、 细线 和定滑 轮 上 边缘 在一条直 线 上。 (4)牵 引小 车 的重物 (或 钩码 )的 质 量要适宜。如果 质 量 过 大， 纸 带 上打出的 计时 点太少；如果 质 量 过 小，点 过 于密集，不便于 测 量距离。 即 学 即 练 1.在 “ 探究小 车 的速度随 时间变 化的 规 律 ” 的 实验 中，某同学 操作 过 程中有以下 实验 步 骤 ： A.拉住 纸带 ，将小 车 移至靠近打点 计时 器 处 ，先放开 纸带 ， 再接通 电 源； B.将打点 计时 器固定在 长 木板上，并 连 接好 电 路； C.把一条 细绳 拴在小 车 上， 细绳 跨 过 定滑 轮 ，下 边 吊着适当 重的 钩码 ，放手后看小 车 能否在木板上做平 稳 的加速运 动 ； D.关 闭电 源，取下 纸带 ； E.把一端附有定滑 轮 的 长 木板平放在 实验 桌上，并使附有定 滑 轮 的一端伸出桌面； F.将 纸带 固定在小 车 尾部，并穿 过 打点 计时 器的限位孔； G.换 上新 纸带 ，重复操作两次。 (1)其中有 错误 的步 骤 是 ； 应 改正 为 。 (2)将改正后的步 骤 按合理的 顺 序写在横 线 上： 步 骤顺 序 为 。 解析 (1)打点 计时 器在使用 时 ， 为 了使打点 稳 定，同 时为 了提 高 纸带 的利用率，使尽量多的点打在 纸带 上，要 应 先接通 电 源 ，再放开 纸带 ，故 A错误 。 (2)本着先安装器材，后 进 行 实验 的思路，如在 该实验 中，先固 定 长 木板，安装打点 计时 器，准 备 完 毕 开始 进 行 实验 ，注意要 先打点后 释 放小 车 ，做完一次 实验 要及 时 关 闭电 源，故正确的 实验 步 骤 是 EBCFADG。 答案 (1)A 应 先接通 电 源，再放开 纸带 (2)EBCFADG 知 识 点二 实验 数据的 处 理及 误 差分析 基 础 梳 理 1.计 算法 (1)纸带 的 选 取 从三条 纸带 中 选 取一条比 较 理想的 纸带 ，舍掉开 头 一些 过 于 密集的点，在后面便于 测 量的地方找一个开始点来确定 计 数点 。 为 了 计 算方便，通常 选 相隔 0.1 s的若干 计 数点 进 行 测 量。 (2)采集数据的方法 如 图 2所示，在 纸带 上 测 出各 计 数点到 计 数零点的距离 x1， x2 ， x3， x4， x5， x6，然后再 计 算出相 邻 两个 计 数点的距离。 x1 x1， x2 x2 x1， x3 x3 x2， x4 x4 x3， x5 x5 x4， x6 x6 x5。 图 2 计 数点序号 1 2 3 4 5 计 数点 对应 的 时 刻 t 对应计 数点的速度 v 2.图 象法 (1)定 标 度：坐 标轴 的 标 度 选 取要合理， 应 使 图 象大致布 满 坐 标纸 。 图 3 典 例 精 析 【例 1】 (2015杭州市高一期中 )在 “ 探究小 车 速度随 时间变 化 的 规 律 ” 的 实验 中，打点 计时 器使用的交流 电 的 频 率 为 50 Hz， 记录 小 车 运 动 的 纸带 如 图 所示，在 纸带 上 选择 0、 1、 2 、 3、 4、 5的 6个 计 数点，相 邻 两 计 数点之 间还 有四个点未画 出， 纸带 旁并排放着 带 有最小分度 为 毫米的刻度尺，零点跟 “0”计 数点 对齐 ，由 图 可以 读 出三个 计 数点 1、 3、 5跟 0点的 距离填入下列表格中。 距离 d1 d3 d5 计 算小 车 通 过计 数点 “2”的瞬 时 速度 为 v2 m/s，小 车 的加 速度是 a m/s2。 答案 1.20 5.40 12.00 0.21 0.60 即 学 即 练 2.一小球在桌面上从静止开始做加速直 线 运 动 ， 现 用高速 摄 影机 在同一底片上多次曝光， 记录 下小球每次曝光的位置，并将小 球的位置 编 号。如 图 4甲所示， 1位置恰 为 小球 刚 开始运 动 的 瞬 间 ，作 为 零 时 刻。 摄 影机 连续 两次曝光的 时间间 隔均相同 ，小球从 1位置到 6位置的运 动过 程中 经过 各位置的速度分 别 为 v1 0， v2 0.06 m/s， v3 m/s， v4 0.18 m/s， v5 m/s。在 图 乙所示的坐 标纸 上作出小球的速度 时间图 象 (保 留描点痕迹 )；根据 图 象可求出加速度 a m/s2。 (保留 两位有效数字 ) 图 4 答案 0.12 0.24 见 解析 图 0.12 知 识 点三 匀 变 速直 线 运 动 及 v t图 象 基 础 梳 理 1.匀 变 速直 线 运 动 (1)特点 加速度 a_。 v t图 象是一条 _。 (2)分 类 匀加速直 线 运 动 ：物体的速度随 时间 _。 匀减速直 线 运 动 ：物体的速度随 时间 _。 2.对 v t图 象的理解 (1)其上每一个点表示某一 时 刻的速度 ,正 负 表示速度的 _ (即物体运 动 的方向 )。 (2)直 线 的斜率表示 _,斜率的正 负 表示加速度的 _ 。 恒定不 变 倾 斜的直 线 均匀增大 均匀减小 方向 加速度 方向 思考 几种常见的匀变速直线运动的 v t图象 (如图 5所示 ) 图 5 (1)直线 a：速度随时间均匀增加，为 直线运动。 (2)直线 b：速度随时间均匀减小，为 直线运动。 (3)直线 c：速度随着时间先 ，后反向 ，由于加速度 不变，整个运动过程也是 直线运动。 答案 (1)匀加速 (2)匀减速 (3)均匀减小 均匀增加 匀 变 速 典 例 精 析 【例 2】 如 图 6所示， 请 回答： 图 6 (1)图线 分 别 表示物体做什么运 动 ？ (2) 物体 3 s内速度的改 变 量是多少，方向与速度方向有什么关 系？ (3) 物体 5 s内速度的改 变 量是多少？方向与其速度方向有何关 系？ (4) 物体运 动 的加速度分 别为 多少？方向如何？ (5)两 图线 的交点 A的意 义 。 答案 (1) 做匀加速直 线 运 动 。 做匀减速直 线 运 动 。 (2) 物 体 3 s内速度的改 变 量是 9 m/s，方向与速度方向相同。 (3) 物 体 5 s内速度的改 变 量是 9 m/s，方向与其速度方向相反。 (4) 物体的运 动 加速度分 别为 3 m/s2， 1.80 m/s2， 物体 加速度与速度方向相同， 物体加速度与速度方向相反。 (5)两 图线 的交点表示此 时 两者速度相同。 技巧点 拨 由 v t图 象可 获 得物体运 动 的信息有： (1)物体运动的快慢 对应纵轴数值。 (2)物体运动的方向 一般 t轴上方为正方向， t轴下方为负方向 (3)物体运动快慢的变化 从图线对应的 v数值变化可以看运动 快慢的变化。 (4)加速度大小 图线斜率绝对值大则 a大，斜率绝对值小则 a小 ，图象的斜率不变， a即不变。 即 学 即 练 3.如 图 7所示是某物体做直 线 运 动 的 v t图 象，由 图 象可知 ( ) 图 7 A.物体在 0 2 s内做匀速直 线 运 动 B.物体在 2 8 s内静止 C.t 1 s时 物体的加速度 为 6 m/s2 D.t 5 s时 物体的加速度 为 12 m/s2 答案 C 知 识 点四 速度与 时间 的关系式 基 础 梳 理 1.公式 v v0 at中各量的物理意 义 v0是开始 计时时 的瞬 时 速度，称 为 初速度； v是 经时间 t后的 瞬 时 速度，称 为 末速度 ;at是在 时间 t内的速度 _,即 v at。 2.公式的适用条件： 做 _运 动 的物体 3.公式的矢量性 公式中的 v0、 v、 a均 为 矢量， 应 用公式解 题时 ，一般取 v0的方 向 为 正方向。若物体做匀加速直 线 运 动 ， a取正 值 ；若物体做 匀减速直 线 运 动 ， a取 负值 。 变 化量 匀 变 速直 线 4.公式 v v0 at的特殊形式 (1)当 a 0时 ， v v0(匀速直 线 运 动 )； (2)当 v0 0时 ， v at(由静止开始的匀加速直 线 运 动 )。 典 例 精 析 【例 3】 汽 车 以 45 km/h的速度匀速行 驶 。 (1)若汽 车 以 0.6 m/s2的加速度加速， 则 10 s后速度能达到多少 ？