度高一物理全区教研活动现场观摩集体备课匀变速直线运动的研究

1、2019-2019学年度高一物理全区教研活动现场观摩集体备课【教学内容】第二章匀变速直线运动的研究第一节实验：探究小车速度随时间变化的规律 第二节匀变速直线运动的速度和时间的关系第三节匀变带直线运动的位移和时间的关系【教学目标与要求】进一步熟悉电火花计时器的使用 ,知道如何用平均速度来代替各个点的瞬时速度 ,并绘制vt图象；进一步熟悉用vt图象来表示物体的运动规律 ,知道匀速运动、匀变速运动及非匀变速运动的vt图象的特点 ,用匀变速直线运动的速度公式来分析处理实际问题；学会用vt图象求匀变速直线运动的位移 ,并理解积分思想；掌握各个物理量之间的关系 ,熟练选择不同的公式解题。【要点解读】一、实

2、验：探究小车随时间变化的规律1、实验操作(1) 进一步明确电火花计时器的原理及使用方法 ,当电火花计时器打点不清晰时 ,注意及时更换墨粉纸。(2) 实验过程中必须将纸带和小车连接牢固。开始时小车停在靠近打点计时器的位置。(3) 先开火花计时器 ,再释放小车 ,待小车运动到长木板顶端时及时关闭火花计时器。2、纸带处理：(1) 选择一条最清晰的纸带 ,可舍掉开始一些过于密集的点 ,找一个点作为计时起点 ,每隔0.1s选一个计数点进行测量 ,如下列图：(2) 求出各个计时器的程度如要求 ,C点的瞬时速VC ,如果用BC段的平均速度代替VC那么结果偏小；如果用CD段的平均速度代替C点瞬时速度值 ,那么

3、结果偏大 ,可以用BD段的平均速度代替V。可见： , , ,3、画出vt图象 ,通过观察、思考 ,找出这些点的分布规律。(1) 画vt图象时民须选择v和t的适当的标度 ,以使圆线分布在vt图的适当位置。(2) 画相会曲线本次实验为直线必须使实验得到的点在直线上或均匀分布在直线两侧 ,个别相差较大的点可舍去。(3) 根据图象证明小车的运动规律：小车的速度随时间均匀增加 ,加速度不变。二、匀变速直线运动的速度与时间的关系1、匀速直线运动的特征：vc (1) 如下列图图象分别表示物体以V13m/s ,V21m/s向正方向作匀速运动的vt图象 ,V5的物体表征 ,V42m/s的反方向运动的速度时间图象

4、： v/(ms-1) 3 2 1 0t/s 1 2 3尤其是物体静止时 ,不能只在原点的一点表示 ,速度图象并非特体的运动轨迹 ,表示的是物体速度随时间变化的规律。(2) 经过时间t ,物体的位移xvt ,在速度图象上可用图象与t轴所用面积表示 ,如下列图 ,如果物体先以3m/s运动2秒 ,又以2m/s向反方向运动1秒钟 ,那么物体的位移应为图象中两矩形面积之差。S1S20123v/(ms-1) 3 2 1 1 2 3t/s2、回忆第一节探究实验 ,得到小车沿木板运动速度时间图象 ,由图象可知 ,小车的速度是随时间均匀增加的 ,原因是：只要t相等 ,无论t在何区间 ,对应的v相等 ,如图(1)

5、这意味小车运动的加速度为恒量 ,小车的运动是加速为不变的运动 ,那么匀变速运动。匀变速运动的速度也可能是均匀减少的 ,如图(2) ,因此 ,匀变速直线运动有匀加速直线运动和匀减速直线运动之分。v/(ms-1) v/(ms-1) V0 V V V V0 V O t t t t/s O t t t t/s 123、速度与时间的关系研究(1) 加速度方向确实定。如图 ,汽车经过某路标后作匀加速运动。如图 ,如果VtV0 ,那么a和V的方向相同 ,a向右 ,如果VtV0 ,那么a仍和V的方向相同 ,a向左。V0Vt(2) 运动学中牵涉到的V0、Vt、a、x1t的比拟：有四个量为矢量 ,它们是初速度V0

6、 ,末速度Vt ,加速度a ,位移x；一个标量：时间t；在上述五个量中 ,V0、a不随时间改变 ,Vt、S随时间改变。(3) 速度和时间的关系：物体的初速度V0 ,加速度a ,从运动开始t0到时间t ,经t速度变为Vt ,此时tt0t ,VVtV0 , ,得VtV0at ,以V0为正方向 ,特体做匀加速运动 ,a与V0同向 ,a取正 ,物体做匀减速运动 ,a与V0反向 ,a取负。三、匀变速直线运动的位移和时间的关系 v/(ms-1)VtV2 O t t/s (a) (b) (c)1、用许多小段的匀速运动来模拟匀变速直线运动运动的时间分得越强 ,很小段的匀速运动越多 ,速度跳跃的幅度越小 ,这种

7、模拟的运动更接近均匀变化的变速运动 ,同时 ,众多的小矩形面积之和更接近梯形的面积。当运动的时间分得非常非常细 ,相邻匀速运动之间的跳跃中高度非常非常小 ,很多很多的小矩形面积就能准确地代表特体的位移 ,这时“很多很多小矩形顶端的“锯齿形就看不出来了 ,这时小矩形合在一起就成了一个梯形。2、匀变速直线运动的位移图象和t轴所围的梯形的面积 v/(ms-1) BCOAt/sx(V0Vt)·t(1) 位移方程从(1)式可知 ,由x·t ,(2)匀变速直线运动平均速度公式又由VtV0at(3)速度方程xV0tat2(4) 位移方程又由(3)、(4)消去t ,Vt2V 022ax(5

8、) 位移和速度关系方程上述(1)、(3)、(4)、(5)四个方程均为矢量方程 ,每个方程均牵涉到四个物理量 ,在每个方程中 ,当知道其它三个量时 ,就可以求出第4个物理量 ,不过由于四个方程均可由其它两个方程导出 ,所以在一个过程中仅能解出两个未知数。【典型例题】例1如图是某同学用打点计时器研究物体运动规律时得到的一段纸带。根据图中的数据 ,计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小 ,判断物体运动的性质。【分析】通过数相邻计数点间的间隔个数 ,找出每段的时间 ,然后利用平均速度的公式进行计算。由可得由以上计算数据可以判断出在误差允许的范围内 ,物体运动的性质是：先加速度运动后匀速

9、运动。【规律总结】根据打点的纸带判断物体的运动情况 ,一般的方法是取连续相等的时间间隔 ,看相等时间内发生的位移是否相等来判断是匀速运动还是变速运动；相等时间内的位移是逐渐增大还是逐渐减小来判断是加速运动还是减速运动。当然也可以先求出每段上的平均速度 ,看这些平均速度是否相等来判断。例2如图是A、B两个物体由同一地点沿相同方向做直线运动的vt图 ,由图可知A、A出发时间比B早5s B、第15s末A、B速度相等C、前15s内A的位移比B的位移大50mD、第20s末A、B位移之差25m【分析】从图象可知 ,B物体比A物体早5s出发 ,应选项A错误；10s末A、B速度相等 ,应选项B错误；由于位移的

10、数值等于图线与时间轴围成的“面积 ,所以前15s内B物体的位移为150m ,A物体的位移为100m ,应选项C错误；将图线延长可得 ,前20s内A物体的位移为225m ,B物体的位移为200m ,应选项D正确。【答案】D。【规律总结】根据vt图象所表达的物理意义进行分析。运动的快慢看速度的大小 ,运动位移的大小看vt图象和时间轴所围成的面积。例3某物体沿直线运动的速度图象如下图 ,那么物体做A、来回的往复运动 B、匀变速直线运动C、朝某一方向的直线运动D、不能确定【分析】(1) 速度图象的纵坐标所表示的是物体运动的瞬时速度 ,其正负表示的是物体运动速度的方向。(2) 匀变速直线运动是在任意相等

11、时间内速度的变化都相等 ,而且速度是矢量 ,那么速度的变化也一定是矢量 ,因此对于速度的变化 ,我们不但要看其大小 ,还要看其方向。【答案】C。例4有一个做匀变速直线运动的质点 ,它在两段连续相等时间内通过的位移分别是24m和64m ,连续相等的时间为4s ,求质点的初速度和加速度的大小。【分析】根据位移公式得根据速度公式得vBvAaT将s124m ,s264m ,T4s代入上面三式 ,联立解得vA1m/s ,a2.5m/s2【规律总结】匀变速运动的每一个公式都涉及四个物理量 ,解题时应注意根据题目所给的三个量 ,以及要求的未知量 ,合理选用公式。例5从车站开出的汽车 ,做匀加速运动 ,走了12s时 ,发现还有乘客没上来 ,于是立即做匀减速运动至停车 ,总共历时20s ,行进了50m ,求汽车的最大速度。【分析】汽车先做初速度为零的匀加速直线运动 ,到达