高中物理必修一第2章第一节上课用

第二章第二章 匀变速直线运动匀变速直线运动 知识导航知识导航 1 本章在学习了位移 速度 加速度等概念的基础上 用实验本章在学习了位移 速度 加速度等概念的基础上 用实验 探索的方法 具体研究一种最简单的变速运动探索的方法 具体研究一种最简单的变速运动 匀变速直线运动匀变速直线运动 的规律 的规律 2 本章要学习三个重要公式 分别是 本章要学习三个重要公式 分别是 匀变速直线运动速度与时间关系式 匀变速直线运动速度与时间关系式 v v0 at 匀变速直线运动位移与时间关系式 匀变速直线运动位移与时间关系式 x v0t at2 1 2 匀变速直线运动位移与速度关系式 匀变速直线运动位移与速度关系式 v2 v 2ax 2 0 3 3 本章重点是匀变速直线运动规律的掌握及其研究方法和应用 难本章重点是匀变速直线运动规律的掌握及其研究方法和应用 难 点是匀变速运动规律的应用和运动的相对性及矢量性 点是匀变速运动规律的应用和运动的相对性及矢量性 学法指导学法指导 1 1 匀变速直线运动的规律 匀变速直线运动的规律 对运动学的诸多概念 规律和公式 不要去死记硬背 而要领会对运动学的诸多概念 规律和公式 不要去死记硬背 而要领会 概念的实质 把握公式的来龙去脉 要通过一些具体的实例 通过概念的实质 把握公式的来龙去脉 要通过一些具体的实例 通过 实际物理现象的分析 物理情景的构建 物理过程的认识 来形成实际物理现象的分析 物理情景的构建 物理过程的认识 来形成 物理概念和规律物理概念和规律 运动学公式比较多 一个实际问题往往可以采用不同的规律公式运动学公式比较多 一个实际问题往往可以采用不同的规律公式 求解 从而实现求解 从而实现 一题多解一题多解 从多种的等效解法中找出最简捷的方 从多种的等效解法中找出最简捷的方 法 这叫法 这叫 等效选优法等效选优法 选择恰当的解题方法不但可以简化解题过 选择恰当的解题方法不但可以简化解题过 程 还可以提高我们分析解决问题的能力 程 还可以提高我们分析解决问题的能力 2 2 匀变速直线运动的图象 匀变速直线运动的图象 学会用图象巧解物理问题 学会用图象巧解物理问题 x x t t图象和图象和v v t t图象是高中物理中首图象是高中物理中首 次利用图象表示物理量之间的关系 如果能明确各种图象的物理意次利用图象表示物理量之间的关系 如果能明确各种图象的物理意 义 便可利用图象法巧妙地解决很多实际问题 这种方法可体现出义 便可利用图象法巧妙地解决很多实际问题 这种方法可体现出 直观 方便 化难为易的效果 在理解图象所表示的物理规律时要直观 方便 化难为易的效果 在理解图象所表示的物理规律时要 注意 注意 看清坐标轴所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从零开看清坐标轴所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从零开 始 始 图象上任一点的斜率 反映了该点处一量随另一量变化的快慢图象上任一点的斜率 反映了该点处一量随另一量变化的快慢 变化率变化率 如 如x x t t图象中的斜率为速度 图象中的斜率为速度 v v t t图象中的斜率为图象中的斜率为 加速度 加速度 图象上每一点都对应着两个数 沿图象上各点移动 反映了一量图象上每一点都对应着两个数 沿图象上各点移动 反映了一量 随另一量变化的函数关系 因此图象都应该和一个代数方程相对随另一量变化的函数关系 因此图象都应该和一个代数方程相对 应 应 总之 利用图象分析问题 首先要明确坐标轴的物理意义 根据总之 利用图象分析问题 首先要明确坐标轴的物理意义 根据 图象截距确定物体初始状态 根据图象特点理解物体运动规律 图象截距确定物体初始状态 根据图象特点理解物体运动规律 做到眼中有图象 心中有做到眼中有图象 心中有 物体运动物体运动 情景 必要时可以画出物体情景 必要时可以画出物体 运动草图辅助判断运动草图辅助判断 3 3 自由落体运动 自由落体运动 自由落体运动是一种理想化的物理模型 是匀变速运动的特例 匀自由落体运动是一种理想化的物理模型 是匀变速运动的特例 匀 变速运动的相关规律和分析方法同样适用于自由落体运动变速运动的相关规律和分析方法同样适用于自由落体运动 第一节第一节 探究小车随时间变化的规律探究小车随时间变化的规律 要求要求 1 1 掌握实验原理及实验仪器的安装与使用掌握实验原理及实验仪器的安装与使用 2 2 学会用图象法处理实验数据学会用图象法处理实验数据 3 3 根据根据 v v t t 图象描述小车的运动规律图象描述小车的运动规律 一实验过程一实验过程 1 1 实验目的实验目的 利用打点纸带研究小车的运动情况 分析小车的速度随时间变化的利用打点纸带研究小车的运动情况 分析小车的速度随时间变化的 规律 规律 2 2 实验原理实验原理 利用纸带上的数据和第一章的方法求出通过各计数点的速度利用纸带上的数据和第一章的方法求出通过各计数点的速度 学完本学完本 章第章第 3 3 节后可根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等节后可根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等 于这段时间内的平均速度 即于这段时间内的平均速度 即v vn n 求出打第求出打第n n个计个计 数点时纸带的瞬时速度数点时纸带的瞬时速度 再作出 再作出v v t t图象 分析图象 分析v v与与t t的关系 的关系 3 3 实验器材实验器材 打点计时器 纸带 刻度尺 导线 低压交流电源 小车 钩码打点计时器 纸带 刻度尺 导线 低压交流电源 小车 钩码 4 4 实验过程实验过程 如图所示如图所示 把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上 并使滑轮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 把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端 连接好伸出桌面 把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端 连接好 电路电路 把一条细绳拴在小车上 使细绳跨过滑轮 下边挂上合适把一条细绳拴在小车上 使细绳跨过滑轮 下边挂上合适 的钩码 放手后 看小车能否在木板上平稳地滑行 然后把纸带的钩码 放手后 看小车能否在木板上平稳地滑行 然后把纸带 穿过打点计时器 并把纸带的另一端固定在小车的后面 穿过打点计时器 并把纸带的另一端固定在小车的后面 把小车停靠在打点计时器处 先接通电源 后释放小车 让小把小车停靠在打点计时器处 先接通电源 后释放小车 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小点 换车拖着纸带运动 打点计时器就在纸带上打下一系列的小点 换 上新纸带 重复实验三次上新纸带 重复实验三次 提问 提问 在本实验中 如果长木板不是平放在实验桌上 而是与水平在本实验中 如果长木板不是平放在实验桌上 而是与水平 面有一定的夹角 那么对探究小车的运动规律是否有影响 面有一定的夹角 那么对探究小车的运动规律是否有影响 答案 没有影响答案 没有影响 解析 没有影响 但悬挂钩码的个数应适当改变 以保证满解析 没有影响 但悬挂钩码的个数应适当改变 以保证满 足以足以 0 10 1s s为计数点取为计数点取 6 6 组数据的要求 因为不管长木板是平放组数据的要求 因为不管长木板是平放 还是与水平面有一定的夹角 小车的运动性质不会改变 只是速还是与水平面有一定的夹角 小车的运动性质不会改变 只是速 度变化的快慢不同了 度变化的快慢不同了 点评 长木板与水平面有一定的夹角 只是改变了小车运动点评 长木板与水平面有一定的夹角 只是改变了小车运动 的加速度 角度变大 小车运动的加速度变大的加速度 角度变大 小车运动的加速度变大 二二 数据处理数据处理 1 1 表格法表格法 1 1 从几条纸带中选择一条比较理想的纸带 舍掉开始一些比较密从几条纸带中选择一条比较理想的纸带 舍掉开始一些比较密 集的点 在后面便于测量的地方找一个开始点 作为计数始点 集的点 在后面便于测量的地方找一个开始点 作为计数始点 以后依次每五个点取一个计数点 并标明以后依次每五个点取一个计数点 并标明 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 测 测 量各计数点到量各计数点到 0 0 点的距离点的距离 x x 并记录填入表中 并记录填入表中 位置编号位置编号 时间时间 t t s s x x m m v v m m s s 1 1 2 2 分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离 x x1 1 x x2 2 x x3 3 3 3 利用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利用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 得各计数点得各计数点 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 的瞬时速度 填入上面的表格的瞬时速度 填入上面的表格 中 中 4 4 根据表格的数据 分析速度随时间怎么变化根据表格的数据 分析速度随时间怎么变化 2 2 图象法图象法 在坐标纸上建立直角坐标系 横轴表示时间 纵轴表示速在坐标纸上建立直角坐标系 横轴表示时间 纵轴表示速 度 并根据表格中的数据在坐标系中描点 度 并根据表格中的数据在坐标系中描点 画一条直线 让这条直线通过尽可能多的点 不在线上的画一条直线 让这条直线通过尽可能多的点 不在线上的 点均匀分布在直线的两侧 偏差比较大的点忽略不计 如图所点均匀分布在直线的两侧 偏差比较大的点忽略不计 如图所 示 示 观察所得到的直线 分析物体的速度随时间的变化规律观察所得到的直线 分析物体的速度随时间的变化规律 三三 误差分析误差分析 1 1 木板的粗糙程度不同 摩擦不均匀 木板的粗糙程度不同 摩擦不均匀 2 2 根据纸带测量的位移有误差 从而计算出的瞬时速度有误根据纸带测量的位移有误差 从而计算出的瞬时速度有误 差 差 3 3 作作v v t t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差 四四 注意事项注意事项 1 1 开始释放小车时 应使小车靠近打点计时器 开始释放小车时 应使小车靠近打点计时器 2 2 先接通电源 计时器工作后 再放开小车 当小车停止先接通电源 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 运动时及时断开电源 3 3 要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞 当小车到达滑轮前要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞 当小车到达滑轮前 及时用手按住它 及时用手按住它 4 4 牵引小车的钩码个数要适当 以免加速度过大而使纸带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使误差增大 加速度的大小以能在 50cm50cm 长的纸带上清楚地取得长的纸带上清楚地取得 六 七个计数点为宜 六 七个计数点为宜 5 5 要区别计时器打出的点与人为选取的计数点 一般在纸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 即时间间隔为带上每隔四个点取一个计数点 即时间间隔为 T T 0 02 5s0 02 5s 0 1s 0 1s 6 6 描点时最好用坐标纸 在纵 横轴上选取合适的单位 用细描点时最好用坐标纸 在纵 横轴上选取合适的单位 用细 铅笔认真描点铅笔认真描点 实验过程的掌握实验过程的掌握 在探究小车速度随时间变化的规律的实验中 按照实验进行在探究小车速度随时间变化的规律的实验中 按照实验进行 的先后顺序 将下述步骤的代号填在横线上的先后顺序 将下述步骤的代号填在横线上 A A 把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面 B B 把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端 并连好电 把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端 并连好电 路路 C C 换上新的纸带 再重做两次 换上新的纸带 再重做两次 D D 把长木板平放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 把长木板平放在实验桌上 并使滑轮伸出桌面 E E 使小车停在靠近打点计时器处 接通电源 放开小车 使小车停在靠近打点计时器处 接通电源 放开小车 让小车运动让小车运动 F F 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下边吊着合 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下边吊着合 适的钩码适的钩码 G G 断开电源 取出纸带 断开电源 取出纸带 根据纸带判断物体速度随时间变化的规律根据纸带判断物体速度随时间变化的规律 在在 探究小车速度随时间变化的规律探究小车速度随时间变化的规律 的实验中 如图所示 的实验中 如图所示 给出了从给出了从 0 0 点开始 每点开始 每 5 5 个点取一个计数点的纸带 其中个点取一个计数点的纸带 其中 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 都为计数点 测得 都为计数点 测得 x x1 1 1 40cm1 40cm x x2 2 1 90cm1 90cm x x3 3 2 38cm2 38cm x x4 4 2 88cm2 88cm x x5 5 3 39cm3 39cm x x6 6 3 87cm 3 87cm 那么 那么 1 在打点计时器打出点在打点计时器打出点 1 2 3 4 5 时 小车的速度分别为 时 小车的速度分别为 v1 cm s v2 cm s v3 cm s v4 cm s v5 cm s 2 在平面直角坐标系中作出在平面直角坐标系中作出 v t 图象 图象 3 分析小车运动速度随时间变化的规律 分析小车运动速度随时间变化的规律 解析 解析 1 显然 两相邻的计数点之间的时间间隔为显然 两相邻的计数点之间的时间间隔为 T 0 02s 5 0 1s 对应各点的速度分别为 对应各点的速度分别为 v1 cm s 16 50cm s x1 x2 2T 1 40 1 90 2 0 1 v2 cm s 21 40cm s x2 x3 2T 1 90 2 38 2 0 1 v3 cm s 26 30cm s x3 x4 2T 2 38 2 88 2 0 1 v4 cm s 31 35cm s x4 x5 2T 2 88 3 39 2 0 1 v5 cm s 36 30cm s x5 x6 2T 3 39 3 87 2 0 1 2 利用描点法做出利用描点法做出 v t 图象 如图所示图象 如图所示 3 小车运动的小车运动的 v t 图象是一条倾斜的直线 说明速度随时间均匀增图象是一条倾斜的直线 说明速度随时间均匀增 加 它们成加 它们成 线性关系线性关系 答案 答案 1 16 50 21 40 26 30 31 35 36 30 2 如图所示如图所示 3 速度随时间均匀增加速度随时间均匀增加 点评 根据纸带数据分析运动性质的方法通常是由点评 根据纸带数据分析运动性质的方法通常是由 vn 即由一段时间的平均速度表示中间时刻的瞬时速度 求出各计 即由一段时间的平均速度表示中间时刻的瞬时速度 求出各计 数点的瞬时速度 作数点的瞬时速度 作 v t 图象分析 如果图象是一条倾斜直线 表图象分析 如果图象是一条倾斜直线 表 明物体速度随时间均匀增加 如果是一条平行于明物体速度随时间均匀增加 如果是一条平行于 t 轴的直线 表明轴的直线 表明 物体做匀速直线运动 如果图象是曲线 则表明物体做变速直线运物体做匀速直线运动 如果图象是曲线 则表明物体做变速直线运 动 图线的斜率表示加速度 动 图线的斜率表示加速度 根据纸带求匀变速直线运动的加速度根据纸带求匀变速直线运动的加速度 例例 2 某同学在某同学在 探究小车运动速度随时间变化的规律探究小车运动速度随时间变化的规律 的实验中 用的实验中 用 打点计时器记录被小车拖动的纸带的运动情况 在纸带上确定出打点计时器记录被小车拖动的纸带的运动情况 在纸带上确定出 A B C D E F G 共共 7 个计数点 其相邻点间的距离如图个计数点 其相邻点间的距离如图 7 3 甲所示 每两个相邻的计数点之间的时间间隔为甲所示 每两个相邻的计数点之间的时间间隔为 0 1 s 1 若从纸带上打若从纸带上打 A 点的时刻开始计时 将点的时刻开始计时 将 B C D E F 各个时各个时 刻的瞬时速度标在如图刻的瞬时速度标在如图 7 3 乙所示的坐标纸上 并画出小车的乙所示的坐标纸上 并画出小车的 瞬时速度随时间变化的关系图线 瞬时速度随时间变化的关系图线 2 计算加速度的大小是多少 计算加速度的大小是多少 解解析析 1 一 一v 一 一 x t 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 vB xAC 2T 0 400 m s vC xbd 2T 0 479 m s vD xCE 2T 0 560