高中物理必修第一章第三讲运动图象问题+实验一研究匀变速直线运动.ppt

一、直线运动的xt图象 1.意义：反映了做直线运动的物体 随 变化的规律.,3.两种特殊的xt图象 (1)若xt图象是一条平行于时间轴的直线，说明物体处于 状态. (2)若xt图象是一条倾斜的直线，说明物体在做 运动.,2.图线上某点切线斜率的意义 (1)斜率大小：表示物体速度的 . (2)斜率的正负：表示物体速度的 .,位移,时间,大小,方向,静止,匀速,二、直线运动的vt图象 1.意义：反映了做直线运动的物体 随 变化的规律.,2.图线斜率的意义 (1)斜率大小：表示物体 . (2)斜率正负：表示物体 .,速度,时间,加速度的大小,加速度的方向,3.两种特殊的vt图象 (1)若vt图象是与横轴平行的直线，说明物体做 . (2)若vt图象是一条倾斜的直线，说明物体做 .,匀速直线运动,匀变速直线运动,4.图象与坐标轴围成的“面积”的意义 (1)图象与时间轴围成的面积的数值表示 . (2)若此面积在时间轴的上方，表示这段时间内的位移方向 为 ；若此面积在时间轴的下方，表示这段时间 内的位移方向为 .,相应时间内的位移的大小,正方向,负方向,1.xt图象、vt图象都不是物体运动的轨迹，图象中各 点的坐标值是x、v与t的一一对应，而不是物体的位置坐 标y与x的一一对应. 2.xt图象、vt图象的形状由x与t、v与t的函数关系决定.,1.理解图象中的“点”、“线”、“斜率”、“截距”的 物理意义 (1)点：两图线交点，说明两物体相遇. (2)线：表示研究对象的变化过程和规律.若为倾斜直线，则 表示物体做匀速直线运动；若为曲线，则表示物体的速 度在变化. (3)斜率：xt图象的斜率表示速度的大小及方向. (4)截距：纵轴截距表示t0时刻的初始位移，横轴截距表示 位移为零的时刻.,2.理解分析xt图象的基本方法和技巧 (1)从xt图象上可以确定物体在任意时间内的位移. (2)从xt图象上可以确定物体通过任一位移所需的时间. (3)根据xt图象的斜率可以判断和比较物体运动速度的大小， 并能判断运动性质.,1.如图131所示为甲、乙两运动物体相对同一原点 的xt图象.下面有关说法中正确的是 ( ) a.甲和乙都做匀速直线运动 b.甲、乙运动的出发点相距x0 c.乙运动的速度大于甲运动的速度 d.乙比甲早出发t1的时间,解析：由甲和乙两物体的xt图象均为倾斜的直线可知，甲、乙都做匀速直线运动，a正确；乙图象的斜率大，运动速度大，故c正确；乙在0t1时间内静止在x0处没动，而甲在t0时从xx0处开始运动，故b正确，d错误.,答案：abc,1.理解图象中的“点”、“线”、“斜率”、“截距”、 “面积”的物理意义 (1)点：两图线交点，说明两物体在交点时的速度相等. (2)线：倾斜直线表示匀变速直线运动，曲线表示变加速 运动. (3)斜率：表示加速度的大小及方向. (4)截距：纵轴截距表示t0时刻的初速度，横轴截距表 示速度为零的时刻. (5)面积：表示某段时间内的位移.,2.理解分析vt图象的基本方法和技巧 (1)从vt图象上可以得出物体在任意时刻的运动速度. (2)由vt图象的“面积”(速度图线和横轴所夹的面积)可求出 物体运动的位移大小. (3)从vt图象上可以得出物体运动的加速度. 3.根据vt图象可以判断加速度的变化情况，进而明确物体 的运动特征.,2.(2009广东高考)某物体运动的速度图象如图132 所示，根据图象可知 ( ),a.02 s内的加速度为1 m/s2 b.05 s内的位移为10 m c.第1 s末与第3 s末的速度方向相同 d.第1 s末与第5 s末加速度方向相同,解析：02 s内的加速度(即图象的斜率)a 1 m/s2，故a正确；05 s内的位移为x (25)2 m7 m，故b错误；从图象可以看出，第1 s末与第3 s末物体的速度都为正值，即都与所设的正方向相同，故c正确；第1 s末的加速度为正，而第5 s末的加速度为负，所以d错误.,答案：ac,某质点在东西方向上做直线运动，选定向东的方向为正方向，其位移时间图象如图133所示，试根据图象，回答下列问题： (1)描述质点的运动情况； (2) 求质点在04 s、08 s、2 s4 s三段 时间内的位移和路程； (3)求质点在04 s、4 s8 s内的速度.,思路点拨 解答本题时应注意以下三点： (1)xt图线为倾斜直线表示质点做匀速直线运动； (2)xt图线的斜率能表明物体运动速度的大小和方向； (3)质点的位移可以在xt图象上直接读出，但路程为运动路径的总长度.,课堂笔记 (1)由图象知：质点从t0开始由原点出发向东做匀速直线运动，持续时间4 s,4 s末开始反向向西做匀速直线运动，又经过2 s，即6 s末回到原出发点，然后又继续向西做匀速直线运动，直至8 s末. (2)在04 s内位移为8 m，方向向东，路程也是8 m. 在08 s内位移为8 m，负号表明位移的方向向西，说明质点在8 s末在原出发点向西8 m的位置上，此段时间路程为24 m. 在2 s4 s内，质点发生的位移是4 m，方向向东，路程也是4 m.,(3)在04 s内质点的速度为 v1 m/s2 m/s，方向向东； 在4 s8 s内质点的速度为 v2 m/s4 m/s，方向向西.,答案 见课堂笔记,在xt图象中，图线的斜率与速度有关，斜率大小等于速度大小，斜率为正，表明物体的运动方向与规定正方向相同，反之相反.,(2010宁波模拟)如图 134所示为一质点作直 线运动的速度时间图象， 在整个运动过程中，下列说 法正确的是,a.bc段和cd段的运动方向相反 b.cd段和de段的加速度数值最大 c.c点所表示的状态离出发点最远 d.bc段所表示的运动通过的位移是34 m,思路点拨 vt图象的斜率表示质点的加速度，图象 与t轴所围面积对应质点的位移，速度的正负表示质点 运动的方向.,课堂笔记 质点在020 s内的速度均为正值，运动方 向不变，t20 s时刻质点离出发点最远，故a、c均错误； vt图象的斜率表示质点运动的加速度，由图象可知，cd 段和de段的加速度数值最大，b正确；bc段所表示的运动 通过的位移为bc与t轴所围的面积，大小为 m34 m，故 d正确.,答案 bd,1.如图135所示，能反映自由落体运动规律的是( ),解析：自由落体运动为初速度为零的匀加速直线运动，故a、c错误，b、d均表示匀加速直线运动，但所选正方向不同，故b、d正确.,答案：bd,2.如图136所示，一同学沿一直线行走，现用频闪照相 记录了他行走中9个位置的图片，观察图片，能比较正确 反映该同学运动的速度时间图象的是图137中的 ( ),解析：要注意该同学运动的方向，在到达最右端后，该 同学掉头向左运动，即如果以初速度方向为正方向，则 向左的速度是负的.由图片知，向右运动是加速运动，向 左运动是匀速运动.故c正确.,答案：c,3.某质点做直线运动的位移x和时间t的关系如图138 所示，那么该质点在3 s内通过路程是 ( ) a.2 m b.3 m c.1 m d.0.5 m,解析：由图象可知，在01 s内质点静止在位移为1 m的地方；1 s2 s内质点从位移为1 m的地方匀速运动到位移为2 m的地方；在2 s3 s内质点静止在位移为2 m的地方，因而质点在3 s内的路程即为在1 s2 s内通过的路程，应为1 m. c项正确.,答案：c,4.(2010江门模拟)2008北京奥运会取得了举世瞩目的成功， 某运动员(可看成质点)参加跳板跳水比赛，t0是其向上 起跳瞬间，其速度与时间关系图象如图139所示，则 ( ),a.t1时刻开始进入水面 b.t2时刻开始进入水面 c.t3时刻已浮出水面 d.0t2的时间内，运动员处于失重状态,解析：跳水运动员离开跳板向上跳起，做减速运动，到达最高点后，开始向下做匀加速运动，直到刚进入水面，速度达到最大，进入水面后，因受到水的阻力，开始做减速运动，直至速度减小到零.根据图象可知，t2时刻速度最大，所以t2时刻开始进入水面，故a项错误，b项正确；t3时刻速度为零，是在水中减速结束的时刻，故c项错误；跳水运动员离开跳板到刚开始进入水中时，都是只受重力，加速度等于重力加速度，方向向下，处于失重状态，故d项正确.,答案：bd,5.某物体的位移图象如图1310所示，则下列叙述正确 的是 ( ) a.物体运行的轨迹是抛物线 b.物体运行的时间为8 s c.物体运动所能达到的最大位移为80 m d.在t4 s时刻，物体的瞬时速度为零,解析：因为位移随时间的变化关系曲线并非为物体运动的轨迹.由图象可知，在04 s内物体沿正方向前进80 m，非匀速运动；4 s8 s内物体沿与原来相反的方向运动至原点.在t4 s时，图线上该点处切线的斜率为零，故此时速度为零.由以上分析知a错，b、c、d均正确.,答案：bcd,一、实验目的 1.用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动. 2.探究小车速度随时间变化的规律.,二、实验原理 1.电磁打点计时器 电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的计时仪器，其工 作电压在6 v以下，当电源为50 hz交流电时，它每隔0.02 s打 一次点.当物体拖着纸带运动时，打点计时器在纸带上打出一 系列点，这些点记录了运动物体的位移和发生相应位移所用 的时间，据此可定量研究物体的运动.,2.电火花计时器 (1)电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出点迹的计时 仪器.当接通220 v交流电源，按下脉冲输出开关时，计 时器发出的脉冲电流经接正极的放电计、墨粉纸盘到接 负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动纸带上打出 一系列点迹. (2)当电源频率为50 hz时，每隔0.02 s打一次点，即打出的 纸带上任意相邻两点间的时间间隔是0.02 s.,3.匀变速直线运动的判断 看任意相邻相等时间内的位移之差是否相等来判断物 体是否做匀变速直线运动，即可利用纸带打出的点， 若x6 x5x5x4x4x3at2，则做匀变速直线运动.,4.利用纸带求速度和加速度 (1)“平均速度法”求速度 如图实11所示，有vn,(2)“逐差法”求加速度 如图实12所示为实验中得到的一条纸带，物体在 连续相等的时间间隔t内通过的位移分别为x1、x2、x3、 x4、x5、x6，则有：,a1 ，然后取平均值，即 ，这样使所给数据全部得到利用， 以提高准确性.,(3)用vt图象求加速度 先根据vn ，即中间时刻的瞬时速度等于这 一段时间的平均速度，求出打第n个点时纸带的瞬时速 度，然后作vt图象，图线的斜率即为物体运动的加 速度.,三、实验器材 打点计时器、纸带、一端附有定滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、电源.,四、实验操作 1.实验步骤 (1)把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌 面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端， 连接好电路. (2)把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合 适的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把它的一端固 定在小车的后面.实验装置如图实13所示，放手后， 看小车能否在木板上平稳地加速滑行.,(3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小 车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下 一系列的点.换上新纸带，重复二次. (4)从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头一些比较 密集的点，从后边便于测量的点开始来确定计数点，为了 计算方便和减小误差，通常用连续打点五次的时间作为时 间单位，即t0.1 s，如图实14所示，正确使用毫米 刻度尺测量每相邻两计数点间的距离，并填入设计的表 格中.,(5)利用某一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻 的瞬时速度求得各计数点的瞬时速度. (6)增减所挂的钩码数，再做两次实验.,2.数据处理及实验结论 (1)由实验数据得出vt图象,根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点，如 图实15所示可以看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线上. 作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直 线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的vt图象，它是一条倾斜的直线.,(2)由实验得出的vt图象进一步得出小车运动的速度随时 间变化的规律.,有两条途径进行分析： 直接分析图象的特点得出，小车运动的vt图象是一条倾斜的直线，如图实16所示，当时间增加相同的值t，速度也会增加相同的值v，由此得出结论：小车的速度随时间均匀变化. 通过函数关系进一步得到，既然小车的vt图象是一条倾斜的直线，那么v随t变化的函数关系式为vktb，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀变化.,五、注意事项 1.交流电源的电压及频率要符合要求. 2.实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要调节 振针的高度和更换复写纸. 3.开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器. 4.先接通电源，计时器工作后再放开小车，当小车停止运 动时及时断开电源. 5.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，在小车到达滑轮前 应及时用手按住它.,6.牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带 上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差别， 从而使误差增大，加速度的大小以能在50 cm长的纸带上 清楚地取得六、七个计数点为宜. 7.要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸 带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为t0.02 5 s 0.1 s. 8.要多测几组，以尽量减小误差. 9.描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位， 用细铅笔认真描点.,六、误差分析 1.根据纸带测量的位移有误差. 2.电源频率不稳定，造成相邻两点间的时间间隔不完全相等. 3.计算的加速度有误差(a ). 4.用作图法，作出的vt图象并非是一条直线. 5.木板的粗糙程度并非完全相同.,在“研究匀变速直线运动”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误或多余的步骤是 . a.拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处，先放开纸带， 再接通电源 b.将打点