第1节 匀变速直线运动的特点（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中物理必修第一册（粤教版2019）

第二章 匀变速直线运动 匀变速直线运动的特点 第 一节 1 感悟多彩的实验方案——思维要“活” 2 把握常见的命题视角——规律要“通” 3 科学有效的训练设计——训练要“实” CONTENTS 目录 感悟多彩的实验方案 ——思维要“活” 实验目的 1．会计算小球经过光电门的速度，会使用数字计时器采集时间。 2．学会用实验探究小球速度随时间变化的规律，会用v-t图像处理实验数据。 3．学会根据频闪照片分析小球做匀变速直线运动的位移变化特点。   实验原理 1．探究小球沿倾斜直槽运动速度变化的特点 通过改变光电门C的位置，得出小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放后经过不同位置时的速度，结合数字计时器记录的时间，做出v-t图像，分析小球速度变化规律。 2．匀变速直线运动的位移特点 根据用频闪照相机对运动小球拍摄的照片，分析小球在相等时间内的位移存在什么规律。 实验器材 带有倾斜直槽的支架、两个光电门、数字计时器、小球、刻度尺、坐标纸、频闪照相机等。 实验步骤 1．按照原理图安装好器材。 2．让小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放，记录下小球经过光电门B和光电门C的时间及小球由光电门B到光电门C的时间，填入表格中。 3．测出两光电门之间的距离s，填入表格中。 4．改变光电门C的位置，重复第2、3步操作。 小球经过两个光电门实验数据表 小球直径D＝0.02 m 项目 实验次数 1 2 3 4 5 小球经过光电门B的遮光时间t1/s           小球经过光电门B的瞬时速度v1/(m·s－1)           小球经过光电门C的遮光时间t2/s           小球经过光电门C的瞬时速度v2/(m·s－1)           小球经过两个光电门之间的位移s/m           小球经过两个光电门之间的时间t/s           5．取走两光电门，让小球从紧靠竖直支架A的位置由静止释放，用频闪照相机对运动小球拍照。 数据分析 1．分析小球沿倾斜直槽运动的速度特点 (1)根据表格中获得的数据，计算小球经过光电门B、C时的速度。 (2)以速度v为纵轴，以小球经过两光电门的时间t为横轴，描点作出小球的v-t图像。 (3)可以得出小球运动的v-t图像是一条倾斜的直线，说明小球沿倾斜直槽运动时速度是均匀变化的，属于匀变速直线运动。 2．匀变速直线运动的位移特点 (1)用刻度尺测量相邻两球之间的位移。 (2)由数据可以得出s1<s2<s3<s4<s5，即相邻相等时间内的位移不相等，且在增加。 (3)由Δs1＝Δs2＝Δs3＝Δs4可得：相邻相等时间内增加的位移是相等的。 注意事项 1．保证每次释放小球的位置相同且由静止释放。 2．保持光电门B的位置不变。 3．在坐标纸上画v-t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在坐标平面中央。 4．在测量频闪照片相邻两球位置间距时，应将刻度尺与照片对齐，且一次性读出所需数据。 把握常见的命题视角 ——规律要“通” [典例1]　数字计时器是一种常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有滑块从a、b间通过时，数字计时器就可以显示出滑块的挡光时间。现有一滑块在斜面上滑行，先后两次通过光电门1和2，计时器显示的挡光时间分别是t1＝5×10－2 s，t2＝3×10－2 s，从光电门1到光电门2所经历的总时间t＝1.5 s，用分度值为1 mm的刻度尺测量小滑块的长度d，示数如图乙所示。 (一)利用光电门和数字计时器研究速度变化 (1)滑块的长度d为________cm。 [答案]　4.45(4.42～4.48都正确)　 [解析]　由题图可知d＝8.45 cm－4.00 cm＝4.45 cm。 (2)滑块通过光电门的速度v1、v2分别为______m/s、________m/s。 [答案]　0.89(0.88～0.90都正确)　1.48(1.47～1.49都正确)　 (3)滑块的加速度大小为________m/s2。 [答案]　0.39(0.38～0.40都正确) [典例2]　一小球在桌面上从静止开始做加速运动，现用频闪相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。如图甲所示，位置1恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。相机连续两次曝光的时间间隔均为0.5 s，小球从位置1到位置6的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3最接近________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5最接近________ m/s。在图乙中作出小球的速度—时间图像(保留描点痕迹)。 (二)利用频闪照片分析小球的运动 [答案]　0.12　0.24　如图所示 (1)小球在3位置的速度接近从2位置到4位置的过程中的平均速度。 (2)同理，小球在5位置的速度接近从4位置到6位置的过程中的平均速度。 (3)小球的加速度等于v-t图像的斜率。 科学有效的训练设计 ——训练要“实” 1.如图所示，在斜面上有一个滑块，在滑块中央 装有一宽度为L的挡光片。当滑块经过斜面上的B点 时，装在斜面上B点的光电计时器(图中没有画出)记 录挡光片经过B点的时间为Δt，于是滑块中央在B点 的瞬时速度vB就近似为______。但是，由于挡光片有一定的宽度，所以上述的瞬时速度vB实质是挡光片经过B点的___________。要提高测量的精确度，可以采取的方法是适当________(填“增大”或“减小”)挡光片的宽度。 平均速度 减小 解析：因为是利用平均速度来近似计算瞬时速度，所以挡光片的宽度越小，平均速度和瞬时速度越接近。 2．某小组用打点计时器研究小车的匀变速直线运动，该打点计时器电源的频率为50 Hz，在打好的纸带上每5个点标记一个计数点，标记结果如图所示。A、B、C、D为连续选择的计数点，其位置分别为20.0 mm、34.0 mm、53.0 mm和77.0 mm。则 (1)图中相邻两计数点的时间间隔是________s。 0.1 (2)打B点时小车的速度大小是________m/s。 0.165 3．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点周期为0.02 s的打点计时器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共6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着最小分度为毫米的刻度尺，零刻度线跟“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d1、d3、d5。 (1)读出距离：d1＝1.20 cm，d3＝____________ cm，d5＝________ cm； 解析：由毫米刻度尺的刻度可知d3＝5.40 cm，d5＝12.00 cm。 5.40 12.00 (2)计算小车通过计数点“2”的瞬时速度大小v2＝______ m/s；(结果保留两位有效数字) 0.21 (3)小车的加速度大小a＝________ m/s2。(结果保留两位有效数字) 0.60 s1/cm s2/cm s3/cm s4/cm 8.20 9.30 10.40 11.50 (1)小球在相邻的相等时间内的位移差是否相等？ 答案：相等　 解析： s2－s1＝(9.30－8.20)cm＝1.10 cm s3－s2＝(10.40－9.30)cm＝1.10 cm s4－s3＝(11.50－10.40)cm＝1.10 cm 由以上可以得出，小球在相邻的相等时间内的位移差相等。 (2)小球在位置2和位置3的速度v2和v3各多大？ 答案：0.875 m/s　0.985 m/s [解析]　通过光电门1的速度v1＝＝0.89 m/s， 通过光电门2的速度v2＝≈1.48 m/s。 [解析]　滑块的加速度 a＝＝≈0.39 m/s2。 [解析]　由题图甲可知，s2＋s3＝0.12 m，则v3＝＝ m/s＝0.12 m/s，又s4＋s5＝0.24 m，则v5＝＝ m/s＝0.24 m/s。 解析：打点计时器的打点周期为T＝＝＝0.02 s，相邻两计数点之间的时间间隔t＝5T＝0.1 s。 解析：在匀变速直线运动中，中间时刻速度等于平均速度，所以打B点时小车的速度为vB＝＝＝0.165 m/s。 解析：小车通过计数点“2”的瞬时速度可用计数点“1”“3” 间的平均速度表示，则v2＝＝0.21 m/s。 解析：小车通过计数点“4”的瞬时速度v4＝＝0.33 m/s，则小车加速度大小a＝＝＝0.60 m/s2。 4．一个小球沿斜面向下运动，用每隔 s曝光一次的频闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，如图所示，即照片上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为 s，测得小球在几个连续相等时间内位移数据见下表。 解析：小球在位置2的速度v2＝，T＝0.1 s 可得v2＝0.875 m/s。 同理可得v3＝＝0.985 m/s。 $$