新课标人教版高中物理必修1第二章学案.docx
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新课标人教版高中物理必修1第二章学案
第二章匀变速直线运动的研究
§2.1实验：
探究小车速度随时间变化的规律
【学习目标先学为主】
1．会正确使用打点计时器打出的匀变速直线运动的纸带。
2．会用描点法作出v-t图象。
3．能从v-t图象分析出匀变速直线运动的速度随时间的变化规律。
4．培养学生的探索发现精神。
【知识整理双基再现】
一．实验目的探究小车速度随变化的规律。
二．实验原理利用打出的纸带上记录的数据，以寻找小车速度随时间变化的规律。
三．实验器材打点计时器、低压电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、、细线、复写纸片、。
四．实验步骤
1．如课本34页图所示，把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没有滑轮的一端，连接好电路。
2．把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的。
把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。
3．把小车停在靠近打点计时器处，接通后，放开，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一行小点，随后立即关闭电源。
换上新纸带，重复实验三次。
4．从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。
为了测量方便和减少误差，通常不用每打一次点的时间作为时间的单位，而用每打五次点的时间作为时间的单位，就是T=0.02s×5=0.1s。
在选好的计时起点下面表明A，在第6点下面表明B，在第11点下面表明C……，点A、B、C……叫做计数点，两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3……
5．利用第一章方法得出各计数点的瞬时速度填入下表：
位置
A
B
C
D
E
F
G
时间（s）
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
v（m/s）
6．以速度v为轴，时间t为轴建立直角坐标系，根据表中的数据，在直角坐标系中描点。
7．通过观察思考，找出这些点的分布规律。
五．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60cm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和人为选取的计数点。
一般在纸带上每5个点取一个计数点，间隔为0.1s。
【小试身手轻松过关】
1．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，将下述步骤地代号填在横线上。
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．把一条细线拴在小车上，细线跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码
G．断开电源，取出纸带
2．在下列给出的器材中，选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上（填序号）。
①打点计时器②天平③低压交流电源④低压直流电源⑤细线和纸带⑥钩码和小车⑦秒表⑧一端有滑轮的长木板⑨刻度尺
选出的器材是
3．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如表格中所示：
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应时刻（s）
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
通过计数点的速度（m/s）
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
138.0
请作出小车的v-t图象，并分析运动特点。
4．两做直线运动的质点A、B的v-t图象如图所示，试分析它们的运动情况。
【基础训练锋芒初显】
5．一个人沿平直的街道匀速步行到邮局去发信，又以原速率步行返回原处，设出发时的方向为正，在下列四个图中近似描述他的运动的是（）
6．甲、乙两物体在同一直线上运动，它们的v-t图象如图，可知（）
A．在t1时刻，甲和乙的速度相同
B．在t1时刻，甲和乙的速度大小相等，方向相反
C．在t2时刻，甲和乙的速度方向相同，加速度方
向也相同
D．在t2时刻，甲和乙的速度相同，加速度也相同
【举一反三能力拓展】
7．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从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：
s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm。
那么：
（1）在计时器打出点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速度—时间图象。
（3）分析小车运动速度随时间变化的规律。
【名师点拨感悟反思】
在纸带上选取合适的测量点作为计时起点，在选好计数点后利用平均速度近似为该点瞬时速度的方法，得出各计数点的瞬时速度，描点连线作图建立速度—时间图象可直观地描绘出质点的运动情况。
§2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系
【学习目标先学为主】
1．理解匀变速直线运动的概念。
2．理解匀变速直线运动速度随时间的变化规律。
3．会用公式
解决有关问题。
【知识整理双基再现】
1．如果物体运动的v-t图象是一条平行于时间轴的直线，则该物体的______不随时间变化，该物体所做的运动就是_____________。
2．如图1所示，如果物体运动的v-t图线是一条倾斜直线，表示物体所做的运动是__________。
由图象可以看出，对于图线上任一个速度v的变化量Δv，与对应时间内的时间变化量Δt的比值
是_____________，即物体的__________保持不变。
所以该物体所做的运动是____________的运动。
3．对匀变速直线运动来说，速度v随时间t的变化关系式为___________，其中，若v0=0，则公式变为_____________，若a=0，则公式变为_____________，表示的是_______________运动。
4．在匀变速直线运动中，如果物体的速度随着时间均匀增加，这个运动叫做______________。
其v-t图象应为图2中的__________图，如果物体的速度随着时间均匀减小，这个运动叫做____________，图象应为图2的_____________图。
【小试身手轻松过关】
1．关于直线运动，下述说法中正确的是（）
A．匀速直线运动的速度是恒定的，不随时间而改变
B．匀变速直线运动的瞬时速度随时间而改变
C．速度随时间不断增加的运动，叫匀加速直线运动
D．速度随着时间均匀减小的运动，通常叫做匀减速直线运动
2．已知一运动物体的初速度
，它表示（）
A．物体的加速度方向与速度方向相同，且物体的速度在减小
B．物体的加速度方向与速度方向相同，且物体的速度在增加
C．物体的加速度方向与速度方向相反，且物体的速度在减小
D．物体的加速度方向与速度方向相反，且物体的速度在增加
3．关于图象的下列说法中正确的是（）
A．匀速直线运动的速度一时间图象是一条与时间轴平行的直线
B．匀速直线运动的速度一时间图象是一条倾斜的直线
C．匀变速直线运动的速度一时间图象是一条与时间轴平行的直线
D．非匀变速直线运动的速度一时间图象是一条倾斜的直线
4．在公式
中，涉及到四个物理量，除时间t是标量外，其余三个v、v0、a都是矢量。
在直线运动中这三个矢量的方向都在同一条直线上，当取其中一个量的方向为正方向时，其他两个量的方向与其相同的取正值，与其相反的取负值，若取初速度方向为正方向，则下列说法正确的是（）
A．匀加速直线运动中，加速度a取负值
B．匀加速直线运动中，加速度a取正值
C．匀减速直线运动中，加速度a取负值
D．无论匀加速直线运动还是匀减速直线运动，加速度a均取正值
【基础训练锋芒初显】
5．物体做匀加速直线运动，初速度v0=2m/s，加速度a=0.1m/s2，则第3s末的速度是_____m/s，5s末的速度是_________m/s。
6．汽车在平直公路上以10m/s的速度做匀速直线运动，发现前面有情况而刹车，获得的加速度大小是2m/s2，则
（1）汽车在3s末的速度大小是________________m/s；
（2）在5s末的速度大小是________________m/s；
（3）在10s末的速度大小是________________m/s。
7．如图所示是四个做直线运动的物体的速度一时间图象，则做匀加速直线运动的是__________，做匀减速直线运动的是___________，初速度为零的是_____________，做匀速直线运动的是__________。
（填图线代号）
8．若汽车加速度方向与速度方向一致，当加速度减小时，则（）
A．汽车的速度也减小
B．汽车的速度仍在增大
C．当加速度减小到零时，汽车静止
D．当加速度减小到零时，汽车的速度达到最大
【举一反三能力拓展】
9．升降机从静止开始上升，先做匀加速运动，经过4s速度达到4m/s，然后匀速上升2s，最后3s做匀减速运动，恰好停止下来。
试作出v-t图象。
10．如图所示为一物体做匀变速直线运动的v-t图象，试分析物体的速度与加速度的变化特点。
【名师点拨感悟反思】
匀变速直线
（1）加速度恒定，即a大小方向均不变。
（2）速度时间图象v-t是倾斜直线，斜率表示加速度。
（3）速度公式
（4）对于已知初速度和加速度的匀减速运动，如果求若干秒时速度，应先判断减速时间。
§2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系
【学习目标先学为主】
1．会用“面积法”推导匀变速直线运动的位移与时间的关系公式。
2．会用
和
推导位移和速度的关系公式。
3．会用匀变速直线运动的规律求解有关问题。
【知识整理双基再现】
1．做匀速直线运动的物体，其位移公式为___________，其v-t图象为__________。
在v-t图象中某段时间内位移的大小与____________相等。
2．匀变速直线运动的v-t图象是________________，其中图象的斜率表示物体的__________，图象与坐标轴所围面积是物体的______________。
3．匀变速直线运动中，初末速度与位移的关系式为________________。
4．匀变速直线运动的平均速度公式：
____________。
【小试身手轻松过关】
1．一物体运动的位移与时间关系
则（）
A．这个物体的初速度为12m/s
B．这个物体的初速度为6m/s
C．这个物体的加速度为8m/s2
D．这个物体的加速度为-8m/s2
2．根据匀变速运动的位移公式
和
，则做匀加速直线运动的物体，在t秒内的位移说法正确的是（）
A．加速度大的物体位移大B．初速度大的物体位移大
C．末速度大的物体位移大D．平均速度大的物体位移大
3．质点做直线运动的v-t图象如图所示，则（）
A．3~4s内质点做匀减速直线运动
B．3s末质点的速度为零，且运动方向改变
C．0~2s内质点做匀加速直线运动，4~6s内质点做匀减速直线运动，加速度大小均为2m/s2
D．6s内质点发生的位移为8m
4．物体从静止开始以2m/s2的加速度做匀加速运动，则前6s的平均速度是____________，第6s内的平均速度是_____________，第6s内的位移是___________。
【基础训练锋芒初显】
5．若一质点从t=0开始由原点出发沿直线运动，其速度一时间图象如图所示，则该物体质点（）
A．t=1s时离原点最远
B．t=2s时离原点最远
C．t=3s时回到原点
D．t=4s时回到原点
6．物体由静止开始做匀加速直线运动，它最初10s内通过的位移为80m，那么它在5s末的速度等于_____________，它经过5m处时的速度等于____________。
7．汽车以10m/s的速度行驶，刹车后获得大小为2m/s2的加速度，则刹车后4s内通过的位移为_________m，刹车后8s通过的位移为___________m。
8．完全相同的三块木块并排固定在水平面上，一颗子弹以速度
水平射入，若子弹在木块中做匀减速直线运动，且穿过第三块木块后速度恰好为零，则子弹依次射入每块木块时的速度之比和穿过每块木块所用时间之比为（）
A．
B．
C．
D．
【举一反三能力拓展】
9．做匀变速直线运动的物体，在时间t内的位移为s，设这段时间的中间时刻的瞬时速度为v1，这段位移的中间位置的瞬时速度为v2，则（）
A．无论是匀加速运动还是匀减速运动，v1B．无论是匀加速运动还是匀减速运动，v1>v2
C．无论是匀加速运动还是匀减速运动，v1=v2
D．匀加速运动时，v1v2
10．火车刹车后7s停下来，设火车匀减速运动的最后1s内的位移是2m，则刹车过程中的位移是多少米？
【名师点拨感悟反思】
本节公式较多，基本公式选择要注意以下几点：
公式
中包含五个物理量，它们分别为：
初速度v0和加速度a，运动时间t，位移x和末速度v，在解题过程中选用公式的基本方法为：
1．如果题目中无位移x，也不让求位移，一般选用速度公式
；
2．如果题中无末速度v，也不让求末速度，一般选用位移公式
；
3．如果题中无运动时间t，也不让求运动时间，一般选用导出公式v2-v02=2ax；
注①对以上公式中加速度a有：
当物体做加速运动时，a为正；当物体做减速运动时，a为负。
②如果物体做初速度为零的匀加速运动，那以上公式中的v0=0。
③匀变速运动中的各公式均是矢量式，注意各量的符号。
§2.4自由落体运动
【学习目标先学为主】
1．理解自由落体运动的概念。
2．确认自由落体运动是匀加速直线运动。
3．理解重力加速度g。
4．掌握自由落体运动的规律。
5．会解决有关自由落体运动的问题。
【知识整理双基再现】
1．地球表面或附近的物体都受到地球施加给它的__________的作用，所以物体会下落。
2．物体只在重力作用下从静止开始的下落运动叫_____________。
这种运动只有在__________的空间中才能发生；在有空气的空间中，如果空气阻力的作用____________，物体的下落也可以看成自由落体运动。
3．自由落体运动是___________的匀加速直线运动。
4．自由落体运动的加速度叫做_________或__________。
一般取值g=________，在课本必修1中，如果没有特别说明，都按g=___________进行计算。
5．在地球上不同的地方其大小________，一般__________处较大，___________处较小。
【小试身手轻松过关】
1．关于自由落体运动，下列说法正确的是（）
A．物体竖直向下的运动一定是自由落体运动
B．自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动
C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动
D．当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，物体自由下落可视为自由落体运动
2．关于重力加速度的说法中正确的是（）
A．重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢
B．重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的大小
C．重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的快慢
D．轻物体和重物体的重力加速度不同，所以重的物体先落地
3．在忽略空气阻力的情况下，让一轻一重的两块石块从同一高度同时自由下落，则关于两块石块的运动情况，下列说法正确的是（）
A．重的石块落得快，先着地
B．轻的石块落得快，先着地
C．在着地前的任一时刻，两块石块具有相同的速度、相同的位移、相同的加速度
D．两块石块在下落段时间内的平均速度相等
4．一个做自由落体运动的物体，速度v随时间t变化的图象如图所示，正确的是（）
【基础训练锋芒初显】
5．对下列关于自由落体运动的说法正确的是（）
A．物体开始下落时速度为零，加速度也为零
B．物体下落过程中速度增加，加速度不变
C．物体下落过程中，速度和加速度同时增大
D．物体下落过程中，速度的变化率是个恒量
6．人从发现问题到采取相应行动所用的时间称为反应时间，该时间越小说明人的反应越灵敏，反应时间可用自由落体运动来测试：
请一同学用两个手指捏住直尺的顶端，你用一只手在直尺下端做捏住直尺的准备，但手不能碰到直尺，记下这时手指在直尺上的位置。
当看到那位同学放开直尺时，你立即捏住直尺，测了直尺下落的高度为10cm，那么你的反应时间是多少？
7．为了测出楼房的高度，让一石块从楼顶自由落下（不计空气阻力），测出下列哪个物理量就可以算出楼房的高度（）
A．石块下落到地面的总时间B．石块落地前的瞬时速度
C．石块落地前最后一秒的位移D．石块通过最后一米位移的时间
8．如图是小球自由落下的频闪照片图，两次闪光的时间间隔是1/30s。
如果测得x5=6.60cm，x6=7.68cm，x7=8.75cm。
请你用x7和x5计算重力加速度的值。
（保留三位有效数字）
【举一反三能力拓展】
9．关于自由落体运动，下列说法正确的是（）
A．自由落体运动是竖直方向的匀加速直线运动
B．竖直方向的位移只要满足x1:
x2:
x3…=1：
4：
9…的运动就是自由落体
C．自由落体运动在开始连续的三个2s内的路程之比为1：
3：
5
D．自由落体运动在开始连续的三个1s末的速度之比为1：
3：
5
10．一矿井深为125m，在井口每隔一定时间自由下落一个小球。
当第11个小球刚从井口开始下落时，第1个小球恰好到达井底，求：
（1）相邻两个小球开始下落的时间间隔；
（2）这时第3个小球和第5个小球相隔的距离。
（g=10m/s2）
【名师点拨感悟反思】
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，其加速度恒为g称为自由落体加速度或重力加速度，公式：
§2.5伽利略对自由落体运动的研究
【学习目标先学为主】
1．了解亚里士多德的观点。
2．了解伽利略的推理、猜想和实验过程。
3．掌握伽利略的科学方法。
4．培养质疑、求实的科学精神。
【知识整理双基再现】
1．两千多年前的_________认为越重的物体下落得越快。
2．伽利略给出了科学研究过程的基本要求，这些要素包含对现象的一般观察：
__________、__________、_________、对假说进行修正和推广等。
伽利略科学思想方法的核心是把_________和_________和谐地结合起来。
【自学提纲】
1．用自己的话说明伽利略对自由落体运动的研究过程。
2．研究自由落体的价值在哪里？
3．一位同学在研究自由落体运动时，做了这样一个实验：
让一片纸从空中某高处自由落下，发现这片纸缓慢地落到地面上；把这片纸揉成一个纸团，再和一块石头仍从原高处同时自由落下，发现纸团和石头几乎是同时落地的。
你怎样解释这个现象？
由这个现象我们可以做出一个什么样的合理外推？
4．早在2000多年前，古希腊的哲学家亚里士多德通过对落体运动的观察、研究，得出“物体下落快慢由物体重力决定”，即“物体越重下落越快”的结论，举例说明亚里士多德的观点是错误的。
5．伽利略是如何研究自由落体运动性质的？
【名师点拨感悟反思】
伽利略是伟大的物理学家，他开创了近代物理实验的先河。
伽利略科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理和谐地结合起来，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻的反映自然规律。
第二章匀变速直线运动的研究
§2.1实验：
探究小车速度随时间变化的规律
1．DBFAEGC2．①③⑤⑥⑧⑨
3．解析：
用描点法做出v-t图象如下图所示。
4．解：
对A而言，0-t1时间内速度随时间均匀增加，达到v1后做匀速直线运动。
5．B6．A
7．
（1）16.5021.4026.3031.3536.30
（2）如图示（3）v随t均匀增加
详解：
（1）显然，两个相邻计数点之间的时间间隔为T=0.02×5s=0.1s。
各点对应的速度分别为：
，v2、v3、v4、v5同理可得。
（2）利用描点法作出v-t图象。
§2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系
1．ABD2．C3．A4．BC5．2.32.56．
（1）4
（2）0（3）0
7．②③④③①8．BD
9．图
10．开始计时后，物体沿与正方向相反的方向运动，初速度v0=-20m/s，并且是匀减速的，到2s末，速度减至0；2s-4s内速度再均匀增加到20m/s。
整个过程中加速度恒定，大小为
，方向与规定的正方向相同。
§2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系
1．BD2．D3．BC4．6m/s11m/s11m5．BD6．8m/s4m/s7．24258．BD
9．解析：
本题可利用匀变速直线运动的规律，用不同的方法解决。
图1
解法I：
利用运动简图分情况分析。
若为匀加速直线运动，如图1所示，从A至B，中间位置为C，则前进AC段所用时间必然大于前进CB段所用时间，即中间时刻D必在C之前，所以v1同理，若为匀减速直线运动，也得结论v1B
C
D
A
解法II：
利用公式比较。
设这段过程的初速为v0，末速度为v1，则由匀变速直线运动的规律知，
，又因为
。
解法III：
利用图象法分情况比较。
若为匀加速直线运动，其速度——时间图象如图2所示。
t1为中间时刻，对应速度v1，因为图线与时间轴所围成的梯形面积表示了位移，所以中间位移对应的时刻t2必在t1之后，得v1若为匀减速直线运动，也得结论v1答案：
A
10．解析：
末速度为零的匀减速直线运动可以看做是初速度为零的匀加速直线运动的逆过程，这样按初速为零的匀加速直线运动来处理将更为简捷。
当然本题也可以用图象法解决。
解法I：
末速度为零的匀减速直线运动可以看做是初速度为零的匀加速直线运动的逆过程，火车减速运动的最后1s内的位移，相当于加速运动的第1s内的位移。
由x1:
x=1:
72=1:
49得x=72×2m=98m。
解法II：
由解法I可知，火车减速运动最后1s内的平均速度就是其逆过程的第0.5s末的瞬时速度，所以
解法III：
火车的v-t图象如图所示，
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