高中物理必修一第2章第一节上课用.docx

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高中物理必修一第2章第一节上课用

第二章匀变速直线运动

●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——匀变速直线运动的规律．

（2）本章要学习三个重要公式，分别是：

①匀变速直线运动速度与时间关系式：

v＝v0＋at.

②匀变速直线运动位移与时间关系式：

x＝v0t＋

at2.

③匀变速直线运动位移与速度关系式：

v2－v

＝2ax.

（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

（1）匀变速直线运动的规律：

①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

②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“一题多解”，从多种的等效解法中找出最简捷的方法，这叫“等效选优法”，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．

（2）匀变速直线运动的图象：

学会用图象巧解物理问题，x－t图象和v－t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注意：

1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．

2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）．如x－t图象中的斜率为速度，v－t图象中的斜率为加速度．

3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应．

4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，做到眼中有图象，心中有（物体运动）情景．必要时可以画出物体运动草图辅助判断

（3）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

第一节探究小车随时间变化的规律

要求

1掌握实验原理及实验仪器的安装与使用

2.学会用图象法处理实验数据

3.根据“v－t”图象描述小车的运动规律

一实验过程

（1）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规律．

（2）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（学完本章第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于这段时间内的平均速度，即vn＝

求出打第n个计数点时纸带的瞬时速度），再作出v－t图象，分析v与t的关系．

（3）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

（4）实验过程

①（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

②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，换上新纸带，重复实验三次

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

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0.1s为计数点取6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的加速度，角度变大，小车运动的加速度变大.

二数据处理

（1）表格法

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0、1、2、3、4…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中.

位置编号

0

1

2

3

4

5

时间t/s

x/m

v/（m·s－1）

2分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3….

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得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中．

4根据表格的数据，分析速度随时间怎么变化

（2）图象法

①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．

②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，如图所示．

③观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律.

三误差分析

（1）木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．　

（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差．

（3）作v－t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差.

四注意事项

（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，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．

（3）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．

（4）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50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜．

（5）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T＝0.02×5s＝0.1s.

（6）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

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，按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上____________________

A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面

B．把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端，并连好电路

C．换上新的纸带，再重做两次

D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面

E．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

F．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

G．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

在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图所示，给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点，测得：

x1＝1.40cm，x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝3.87cm.那么：

（1）在打点计时器打出点1、2、3、4、5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v－t图象．

（3）分析小车运动速度随时间变化的规律．

解析：

（1）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：

v1＝

＝

cm/s＝16.50cm/s

v2＝

＝

cm/s＝21.40cm/s

v3＝

＝

cm/s＝26.30cm/s

v4＝

＝

cm/s＝31.35cm/s

v5＝

＝

cm/s＝36.30cm/s

（2）利用描点法做出v－t图象，如图所示

（3）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加，它们成“线性关系”．

答案：

（1）16.50　21.40　26.30　31.35　36.30

（2）如图所示　（3）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．

根据纸带求匀变速直线运动的加速度

例2某同学在“探究小车运动速度随时间变化的规律”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A、B、C、D、E、F、G共7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0.1s.

（1）若从纸带上打A点的时刻开始计时，将B、C、D、E、F各个时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？

　　根据计算得出的速度及其对应的时刻，得到如图7－3丙所示的5个圆点，用描点法作出的小车瞬时速度随时间变化的关系图线如图7－3丙所示