2.0匀变速直线运动的研究 大单元预览-2024年新高一暑假初高中物理衔接（大单元版）

第二章 匀变速直线运动的研究 大单元预览 一、单元大挑战 如图所示是某物理小组由打点计时器得到的描述小车运动过程的一条清晰的纸带,选择其中A、B、C、D、E、F、G、H八个点作为计数点,相邻两计数点间还有四个点没有画出，打点计时器使用的是50 Hz的交变电流,利用刻度尺测量出、、、、、。 挑战： 数据分析，你能够精确地描述小车的运动特点吗？ 2、 任务细分 任务1:小车做什么运动? 链接知识点:匀变速直线运动、逐差法 任务2:B、C、D、E、F五个计数点所在位置的速度如何计算?链接知识点:平均速度、中间时刻的瞬时速度 任务3:计数点H所在位置的速度如何计算? 链接知识点:速度公式 任务4:计数点G与H所在位置间的距离如何计算? 链接知识点:位移公式、推导式与 三、本章学什么 问题引导 细化分步解决 教材内容 问题1:最简单的变速运动--匀变速直线运动 运动的速度随时间变化的规律 第1节:实验探究 问题2:匀变速直线运动的规律 速度与时间的关系 第2节:速度与时间的关系 位移与时间的关系 第3节:位移与时间的关系 落体运动 第4节:自由落体运动 四、初中知识点链接 1.位移-时间图像反应直线运动的规律 2.速度-时间图像反应直线运动的规律 3.重力加速度g 5、 本章思维导图 六、本章学法指导 匀变速直线运动就是一种最简单的变速运动。上一章，大家学习了时间、位移、速度和加速度的概念，本章研究的就是匀变速直线运动中这几个物理量之间的定量关系；上一章学习了用打点计时器测速度，本章研究的匀变速直线运动的特点，就是通过用打点计时器测物体速度的实验来研究的。认识匀变速直线运动加速度的特点，掌握匀变速直线运动位移和速度、时间三者之间的关系。 1. 注重获取知识的过程，培养科学思维和研究方法。通过分析重物牵引小车这个具体的运动，逐步找出规律的。获取数据，画出图像，进而认识到这个小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线。对匀变速直线运动速度与时间关系式的探讨，经历了从实验研究中获取数据一作图像一分析图像一寻找规律。经历完整的研究过程，养成科学的思维习惯和良好的研究态度。 2. 匀变速直线运动位移与时间关系式的探讨。通过类比匀速直线运动图像求位移的方法，引出匀变速直线运动通过图像求位移的方法。虽然这是通过匀速直线运动的特殊例子类比得出的，但这种方法具有一般性，是物理学中常用的方法。 3. 从重大发现的历史过程领悟科学精神、物理思想和研究方法。学习物理学的基本知识的同时，了解研究的历史过程是非常必要的，说明当时历史背景下，怎样提出问题，遇到什么困难，如何获得突破，曾经有过什么曲折和争论。 4. 领会 “微元求和”的思想。在“拓展学习”中通过图像，运用这种把变速运动的全过程分割成各小段匀速运动的方法，处理了变速求位移的问题。 5. 注重用手边常用的工具做物理实验。例如：利用手机测自由落体加速度， “频闪照相”研究物体的运动规律，利用手边常用的工具来进行物理实验研究。 七、主干知识预览 1．定义 沿着一条 ，且加速度 的运动，叫做匀变速直线运动。 2．（1）.匀变速直线运动的基本公式 ①匀变速直线运动的速度与时间的关系式： ②匀变速直线运动的速度与时间的关系式： ③匀变速直线运动的速度与位移的关系式： ④匀变速直线运动的平均速度（中间时刻的速度）公式： ⑤匀变速直线运动的中间位置的速度公式：（匀加速运动和匀减速运动都有 ⑥相同时间内的位移差公式： （2）.运动学公式中正、负号的规定：匀变速直线运动的基本公式和推论公式都是 式，使用时要规定正方向。而直线运动中可以用正、负号表示矢量的方向，一般情况下规定 方向为正方向，与初速度同向的物理量取 ，反向的物理量取 。当时，一般以加速度a的方向为正方向。 3．（1）.自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为 的 运动。 （2）匀变速直线运动的基本公式及其推论都 自由落体运动。 （3）自由落体的速度、位移与时间的关系式：， 4．（1）.定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作 ，通常用g表示。 （2）.方向： （3）.大小 ①在地球表面不同的地方，g的大小一般是 的（选填“不同”或“相同”），g值随纬度的增大而逐渐 。 ②一般取值：或 5．为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为△t1=0.30s，通过第二个光电门的时间为△t2=0.10s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为△t=3.0s。试估算： （1）滑块的加速度 ；    （2）两个光电门之间的距离 。 6．做自由落体运动的物体，第1秒内的位移是： m，第2秒内的位移是： m，第2秒的末速度是： m/s，第2秒内的平均速度是： m/s， 7．如图，甲图中物体的速度为 m/s，乙图中物体的加速度为 。 8．如图，A、B为两固定的光电门，在光电门A正上方O处边长为0.36cm的方形铁片自由落下，铁片下落过程中底边始终水平，已知铁片通过A、B光电门的时间分别为t1=1.8×10-3s，t2=0.9×10-3s，若将铁片通过光电门的平均速度视为瞬时速度，忽略空气阻力的影响，g=10m/s2铁片通过光电门A的瞬时速度为 m/s铁片通过光电门B的瞬时速度为 m/s，光电门A、B之间的距离为 m 9．质点做直线运动的位移x与时间t的关系为，则该质点的初速度为 m/s，在第1s内的平均速度 m/s，任意相邻1s内的位移差是 m。 10．某质点做匀变速直线运动，其位移与时间关系为，则该质点的初速度为 ；加速度为 。 11．一个由静止开始做匀加速直线运动的物体，前4s内位移是32m，则它的加速度为 ，前2s的平均速度大小为 。 12．物体做初速度为零的匀加速直线运动，则1T秒末、2T秒末、3T秒末……速度之比为 ；第1T秒内、第2T秒内、第3T内秒……位移之比 ；连续相等的位移所需时间之比 。 13．匀变速直线运动的规律： （1）匀变速直线运动的速度与时间的关系式： ； （2）匀变速直线运动的位移与时间的关系式： ； （3）匀变速直线运动的速度与位移的关系式： 。 14．物体做竖直上抛运动到达最高点时，速度v= ；加速度a= 15．如图所示为某同学研究物体匀变速直线运动时，利用打点计时器打出的原始点迹，因保存不当，纸带部分遗失，所选取的计数点上所选取的计数点C被污染，仅能读出A、B、D三个计数点到O点（不在纸带上）的距离分别为、、，已知打点计时器所用电源频率为f，根据已有信息可求出打下计数点C时物体的速度大小为 ，物体运动的加速度大小为 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 匀变速直线运动的研究 大单元预览 一、单元大挑战 如图所示是某物理小组由打点计时器得到的描述小车运动过程的一条清晰的纸带,选择其中A、B、C、D、E、F、G、H八个点作为计数点,相邻两计数点间还有四个点没有画出，打点计时器使用的是50 Hz的交变电流,利用刻度尺测量出、、、、、。 挑战： 数据分析，你能够精确地描述小车的运动特点吗？ 2、 任务细分 任务1:小车做什么运动? 链接知识点:匀变速直线运动、逐差法 任务2:B、C、D、E、F五个计数点所在位置的速度如何计算?链接知识点:平均速度、中间时刻的瞬时速度 任务3:计数点H所在位置的速度如何计算? 链接知识点:速度公式 任务4:计数点G与H所在位置间的距离如何计算? 链接知识点:位移公式、推导式与 三、本章学什么 问题引导 细化分步解决 教材内容 问题1:最简单的变速运动--匀变速直线运动 运动的速度随时间变化的规律 第1节:实验探究 问题2:匀变速直线运动的规律 速度与时间的关系 第2节:速度与时间的关系 位移与时间的关系 第3节:位移与时间的关系 落体运动 第4节:自由落体运动 四、初中知识点链接 1.位移-时间图像反应直线运动的规律 2.速度-时间图像反应直线运动的规律 3.重力加速度g 5、 本章思维导图 六、本章学法指导 匀变速直线运动就是一种最简单的变速运动。上一章，大家学习了时间、位移、速度和加速度的概念，本章研究的就是匀变速直线运动中这几个物理量之间的定量关系；上一章学习了用打点计时器测速度，本章研究的匀变速直线运动的特点，就是通过用打点计时器测物体速度的实验来研究的。认识匀变速直线运动加速度的特点，掌握匀变速直线运动位移和速度、时间三者之间的关系。 1. 注重获取知识的过程，培养科学思维和研究方法。通过分析重物牵引小车这个具体的运动，逐步找出规律的。获取数据，画出图像，进而认识到这个小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线。对匀变速直线运动速度与时间关系式的探讨，经历了从实验研究中获取数据一作图像一分析图像一寻找规律。经历完整的研究过程，养成科学的思维习惯和良好的研究态度。 2. 匀变速直线运动位移与时间关系式的探讨。通过类比匀速直线运动图像求位移的方法，引出匀变速直线运动通过图像求位移的方法。虽然这是通过匀速直线运动的特殊例子类比得出的，但这种方法具有一般性，是物理学中常用的方法。 3. 从重大发现的历史过程领悟科学精神、物理思想和研究方法。学习物理学的基本知识的同时，了解研究的历史过程是非常必要的，说明当时历史背景下，怎样提出问题，遇到什么困难，如何获得突破，曾经有过什么曲折和争论。 4. 领会 “微元求和”的思想。在“拓展学习”中通过图像，运用这种把变速运动的全过程分割成各小段匀速运动的方法，处理了变速求位移的问题。 5. 注重用手边常用的工具做物理实验。例如：利用手机测自由落体加速度， “频闪照相”研究物体的运动规律，利用手边常用的工具来进行物理实验研究。 七、主干知识预览 1．定义 沿着一条 ，且加速度 的运动，叫做匀变速直线运动。 【答案】 直线 不变 【解析】[1][2]沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫做匀变速直线运动。 2．（1）.匀变速直线运动的基本公式 ①匀变速直线运动的速度与时间的关系式： ②匀变速直线运动的速度与时间的关系式： ③匀变速直线运动的速度与位移的关系式： ④匀变速直线运动的平均速度（中间时刻的速度）公式： ⑤匀变速直线运动的中间位置的速度公式：（匀加速运动和匀减速运动都有 ⑥相同时间内的位移差公式： （2）.运动学公式中正、负号的规定：匀变速直线运动的基本公式和推论公式都是 式，使用时要规定正方向。而直线运动中可以用正、负号表示矢量的方向，一般情况下规定 方向为正方向，与初速度同向的物理量取 ，反向的物理量取 。当时，一般以加速度a的方向为正方向。 【答案】 矢量 初速度v0的 正值 负值 【解析】[1][2][3][4]运动学公式中正、负号的规定：匀变速直线运动的基本公式和推论公式都是矢量式，使用时要规定正方向。而直线运动中可以用正、负号表示矢量的方向，一般情况下规定初速度v0的方向为正方向，与初速度同向的物理量取正值，反向的物理量取负值。当v0=0时，一般以加速度a的方向为正方向。 3．（1）.自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为 的 运动。 （2）匀变速直线运动的基本公式及其推论都 自由落体运动。 （3）自由落体的速度、位移与时间的关系式：， 【答案】 0 匀加速直线 适用于 【解析】 1.[1][2]自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。 2.[3]匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动。 4．（1）.定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作 ，通常用g表示。 （2）.方向： （3）.大小 ①在地球表面不同的地方，g的大小一般是 的（选填“不同”或“相同”），g值随纬度的增大而逐渐 。 ②一般取值：或 【答案】 重力加速度 竖直向下 不同 增大 【解析】1.[1]定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度，通常用g表示。 2.[2]方向：竖直向下； 3.大小 ①[3][4]在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同的，g值随纬度的增大而逐渐增大。 5．为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为△t1=0.30s，通过第二个光电门的时间为△t2=0.10s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为△t=3.0s。试估算： （1）滑块的加速度 ；    （2）两个光电门之间的距离 。 【答案】 0.60m 【解析】（1）[1]根据光电门的测速原理，可知，遮光板通过第一个光电门的速度为 解得 v1=0.10m/s 遮光板通过第二个光电门的速度为 解得 v2=0.30m/s 根据加速度的定义式有 解得滑块的加速度为 （2）[2]因为滑块做匀加速直线运动，根据速度与位移的关系式有 解得两个光电门之间的距离为 x=0.60m 6．做自由落体运动的物体，第1秒内的位移是： m，第2秒内的位移是： m，第2秒的末速度是： m/s，第2秒内的平均速度是： m/s， 【答案】 4.9 14.7 19.6 14.7 【解析】[1]自由落体运动第1s内的位移为 [2]第2s内的位移为 [3] 第2秒的末速度为 [4]第2秒内的平均速度为 7．如图，甲图中物体的速度为 m/s，乙图中物体的加速度为 。 【答案】 15 1 【解析】[1]根据图像的斜率表示速度，可知甲图中物体的速度为 [2]根据图像的斜率表示加速度，可知乙图中物体的加速度为 8．如图，A、B为两固定的光电门，在光电门A正上方O处边长为0.36cm的方形铁片自由落下，铁片下落过程中底边始终水平，已知铁片通过A、B光电门的时间分别为t1=1.8×10-3s，t2=0.9×10-3s，若将铁片通过光电门的平均速度视为瞬时速度，忽略空气阻力的影响，g=10m/s2铁片通过光电门A的瞬时速度为 m/s铁片通过光电门B的瞬时速度为 m/s，光电门A、B之间的距离为 m 【答案】 2 4 0.6 【解析】[1]铁片通过光电门A的瞬时速度为 [2]铁片通过光电门B的瞬时速度为 [3]光电门A、B之间的距离为 9．质点做直线运动的位移x与时间t的关系为，则该质点的初速度为 m/s，在第1s内的平均速度 m/s，任意相邻1s内的位移差是 m。 【答案】 5 6 2 【解析】[1]根据匀变速直线运动规律有 结合题中的位移x与时间t的关系可知，该质点的初速度为 该质点的加速度为 [2]根据题中的位移x与时间t的关系可得，该质点在第1s内的位移为 则该质点在第1s内的平均速度为 [3]根据逐差公式可知，在任意相邻1s内的位移差为 10．某质点做匀变速直线运动，其位移与时间关系为，则该质点的初速度为 ；加速度为 。 【答案】 10 2 【解析】[1][2]根据匀变速直线运动规律 解得质点的初速度为 加速度为 11．一个由静止开始做匀加速直线运动的物体，前4s内位移是32m，则它的加速度为 ，前2s的平均速度大小为 。 【答案】 4 4 【解析】[1]根据 可得 [2]物体在前2s内的位移为 前2s的平均速度大小为 12．物体做初速度为零的匀加速直线运动，则1T秒末、2T秒末、3T秒末……速度之比为 ；第1T秒内、第2T秒内、第3T内秒……位移之比 ；连续相等的位移所需时间之比 。 【答案】 【解析】[1]由v=at得 即1T秒末、2T秒末、3T秒末……速度之比为 [2]由得 可得前1T秒内、前2T秒内、前3T内秒……位移之比为 则第1T秒内、第2T秒内、第3T内秒……位移之比为 [3]根据得 所以连续相等的位移所需时间之比为 13．匀变速直线运动的规律： （1）匀变速直线运动的速度与时间的关系式： ； （2）匀变速直线运动的位移与时间的关系式： ； （3）匀变速直线运动的速度与位移的关系式： 。 【答案】 【解析】（1）[1]匀变速直线运动的速度与时间的关系式 （2）[2]匀变速直线运动的位移与时间的关系式 （3）[3]匀变速直线运动的速度与位移的关系式 14．物体做竖直上抛运动到达最高点时，速度v= ；加速度a= 【答案】 0 g 【解析】[1]物体做竖直上抛运动到达最高点时，速度v=0; [2]竖直上抛运动只受重力作用，所以加速度a=g。 15．如图所示为某同学研究物体匀变速直线运动时，利用打点计时器打出的原始点迹，因保存不当，纸带部分遗失，所选取的计数点上所选取的计数点C被污染，仅能读出A、B、D三个计数点到O点（不在纸带上）的距离分别为、、，已知打点计时器所用电源频率为f，根据已有信息可求出打下计数点C时物体的速度大小为 ，物体运动的加速度大小为 。 【答案】 【解析】[1]计数点间的时间 点C时物体的速度大小为 [2]根据匀加速运动位移差公式 可知 可得 代入数据可得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！11 学科网（北京）股份有限公司 $$