《创新设计-学业水平考试2016-2017高中物理必修一（浙江专用 人教版）教师用书：第二章 匀变速直线运动的速度与时间的关系 第1课时 实验：探究小车速度随时间变化的规律 word版含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《创新设计-学业水平考试2016-2017高中物理必修一（浙江专用 人教版）教师用书：第二章 匀变速直线运动的速度与时间的关系 第1课时 实验：探究小车速度随时间变化的规律 word版含解析（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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dd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vt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vt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
2、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vv0at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vt图象不作要求。基 础 梳 理1实验器材打点计时器、交流电源、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、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平均速度代替。(2)用描点法画出小车的vt图象，图线的斜率表示加速度，如果vt图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。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
3、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串小点，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复操作两次。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
4、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
5、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
6、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。x1x1，x2x2x1，x3x3x2，x4x4x3，x5x5x4，x6x6x5。图2(3)速度的计算方法各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即v1，v2(T为两计数点间的时间间隔)将各计数点对应的时刻及瞬时速度填入下面表格中，并分析速度随时间的变化规律。计数点序号12345计数点对应的时刻t对应计数点的速度v2.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(2)描点：在坐标纸上描出各个点的位置。(3)连线：用一
7、条平滑的曲线或直线“拟合”这些点。(4)分析图象得规律如果画出的vt图象是一种倾斜的直线，说明小车做速度均匀变化的直线运动。根据a求出小车的加速度。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d1d3d5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
8、是a_ m/s2。解析由图可读出d11.20 cm，d35.40 cm，d512.00 cm，v20.21 m/s，v40.33 m/s，a0.60 m/s2。答案1.205.4012.000.210.60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v10，v20.06 m/s，v3_ m/s，v40.18 m/s，v5_m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小
9、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解析如题图所示，x1x20.06 m，而v2 m/s0.06 m/s，故T0.5 s，则v3 m/s0.12 m/s，又x4x50.24 m，则v5 m/s0.24 m/s。其vt图象如图所示。加速度：ak m/s20.12 m/s2。答案0.120.24见解析图0.12基 础 梳 理1匀变速直线运动(1)特点加速度a恒定不变。vt图象是一条倾斜的直线。(2)分类匀加速直线运动：物体的速度随时间均匀增大。匀减速直线运动：物体的速度随时间均匀减小。2对vt图象的理解(1)其上每一个点表示某一时刻的速度，
10、正负表示速度的方向(即物体运动的方向)。(2)直线的斜率表示加速度，斜率的正负表示加速度的方向。思考几种常见的匀变速直线运动的vt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？
11、(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。解析分析物体：做匀加速直线运动，3 s内速度的改变量为v9 m/s09 m/s，方向与速度方向相同，a3 m/s2，方向与v方向相同，即a与v方向相同。分析物体：做匀减速直线运动，5 s内速度的改变量为v09 m/s9 m/s，说明v与v方向相反。a1.80 m/s2，说明a方向与v方向相同，与v方向相反，做匀减速直线运动。图线交点A的意义是在t2 s时两物体的速度相同。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
12、，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vt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vt图象，由图象可知 ()图7A物体在02 s内做匀速直线运动B物体在28 s内静止
13、Ct1 s时物体的加速度为6 m/s2Dt5 s时物体的加速度为12 m/s2解析02 s物体做匀加速直线运动，A错误；28 s物体做匀速直线运动，B错误；t1 s时，a6 m/s2，C正确；t5 s时，a0，D错误。答案C基 础 梳 理1公式vv0at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内的速度变化量，即vat。2公式的适用条件：做匀变速直线运动的物体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。4公式vv0at的
14、特殊形式(1)当a0时，vv0(匀速直线运动)；(2)当v00时，vat(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？(2)若汽车刹车以0.6 m/s2的加速度减速，则10 s后速度能达到多少？解析(1)初速度v045 km/h12.5 m/s，加速度a0.6 m/s2，时间t10 s。10 s后汽车的速度为vv0at(12.50.610)m/s18.5 m/s。(2)汽车匀减速运动，a0.6 m/s2，减速到停止的时间tm s20.83 s10 s所以10 s后汽车的速度为vv0at(12.50.610)m/s6
