2.1匀变速直线运动的研究 课件-2025-2026学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册

第二章 匀变速直线运动的规律 第1节 匀变速直线运动的研究 作者编号：43999 问题:速度的变化是否有规律,如何探索? 运动的物体速度的常在变化 新知导入 作者编号：43999 1.能说出匀变速直线运动的特点。 2.能正确使用打点计时器研究小车的运动。 3.能从纸带上获取实验数据计算各点的瞬时速度，并能根据v-t图像描述小车运动速度随时间的变化规律。 4.了解如何用位移传感器研究小车的运动。 学习目标 作者编号：43999 01 匀变速直线运动的特点 t/s 0 1 2 3 4 5 6 v/(m·s-1) 0 2 4 6 8 10 12 情景:汽车从开始沿直线运动的加速过程 汽车在不同的时间段内速度变化快慢相同吗？ 新知学习 作者编号：43999 1s—2s：a1===2m/s2 2s—3s：a2===2m/s2 3s—4s：a3===2m/s2 同理：4s—5s：a4=2m/s2 5s—6s：a5=2m/s2 1s—3s：a1—3===2m/s2 同理：2s—4s：a2—4=2m/s2 3s—5s：a3—5=2m/s2 4s—6s：a6—4=2m/s2 1s—4s：a1—4=2m/s2 1s—5s：a1—5=2m/s2 …… 通过计算每个阶段的加速度，我们发现汽车的速度在匀速增加；汽车在不同的阶段内加速度不变，速度变化快慢是相同的。 新知学习 作者编号：43999 1．定义：物体的速度随时间均匀变化的直线运动称为匀变速直线运动。 2．特点：物体在直线运动过程中，加速度的大小和方向都不变，即加速度为一恒量。 3．分类 (1)匀加速直线运动：加速度与速度同向，速度增加 。 (2)匀减速直线运动：加速度与速度反向，速度减小。 新知学习 作者编号：43999 4.匀变速直线运动是一种简单且特殊的变速直线运动，是一种物理模型。为了便于研究，人们通常将某些物体的运动（或其中的一段运动）近似视为匀变速直线运动。 新知学习 作者编号：43999 方案1：用打点计时器进行研究 1.实验原理与方法 (1)利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn＝。 (2)用描点法作出小车的v-­t图像，根据图像的形状判断小车的运动性质． 若所得图像为一条倾斜直线，则表明小车做匀变速直线运动． (3)利用v-­t图像求出小车的加速度 02 实验：研究小车的运动 新知学习 作者编号：43999 2.实验器材与装置 打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源 新知学习 作者编号：43999 3.实验步骤 (1)如图所示，把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上， 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)把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，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，先接通电源，待打点稳定后释放小车，使小车在恒定拉力作用下拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列点． (4)换上新的纸带，重复实验两次． (5)增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验． 新知学习 作者编号：43999 4.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…，如图所示． ②依次测出01,02,03,04…的距离x1，x2，x3，x4，…，填入表中． ③利用vn＝求瞬时速度分别为v1，v2，v3，v4，….将计算得出的各点的速度填入表中． ④根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律． 新知学习 作者编号：43999 5.数据处理----(2)图像法 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，分析小车的速度随时间的变化规律． ④根据所画v­t图像求出小车运动的加速度a＝. 6.实验结论 小车速度随时间均匀变化，做匀变速直线运动。 新知学习 作者编号：43999 * 注意事项 （1）开始释放小车的时候，小车应该靠近打点计时器。 （2）先通电，后释放小车。 （3）打点完毕，马上关闭电源，取下纸带。 （4）钩码的质量要适中，不能质量太大，也不能质量太小。 （5）实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏或跌坏。 7.实验注意事项和误差分析 新知学习 作者编号：43999 (6)选择理想的纸带,“理想”是指纸带上的点迹清晰,舍弃点密集的部分,适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别),弄清楚所选时间间隔T等于多少秒。 (7)每打好一条纸带,将定位轴上的复写纸换个位置,以保证打点清晰。 (8)不要分段测量各段位移,应尽可能地一次测量完毕(可先统一量出各计数点到计数起点0之间的距离)。 新知学习 作者编号：43999 * 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图像时单位选择不合适或人为作图不准。 新知学习 作者编号：43999 思考：以纸带上某一点为中心，多次取两边时间间隔相等的两点，求出区间的平均速度，则这些区间的平均速度相等吗？ ，， 通过比较可知三个区间的平均速度几乎相等 猜想：某区间的平均速度，等于该区间中间时刻的瞬时速度。 位置 0 1 2 3 4 5 t / s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v/m·s-1 0.30 0.45 0.60 0.74 0.89 1.03 新知学习 作者编号：43999 方案2：用位移传感器研究小车的运动 1.实验原理：利用位移传感器实验系统，我们可以在计算机屏幕上直接获得相关的实验结果。 2.实验器材与实验图 实验系统图 实验器材与结构示意图 新知学习 作者编号：43999 3.实验步骤： （1）进行硬件系统的连接和调整。 （2）对软件系统进行设置。 （3）点击软件“开始”按钮的同时，释放小车，表格自动记录数据。 （4）计算机软件对数据进行处理，得到一系列（）数据。 （5）在软件绘图设置对话框中将横轴设置为，纵轴设置为 （6）利用软件图像分析中的“线性拟合”功能，得到图像。 新知学习 作者编号：43999 4.实验结果：如右图 5.实验结论：图像在误差允许范围内，可以看做一条倾斜的直线，小车做匀变速直线运动。 新知学习 作者编号：43999 1.(多选)在中若汽车在平直的高速公路上行驶。已知在某段时间内这辆汽车的加速度方向与速度方向相同，则在这段时间内，该汽车 (　 　) A.一定做加速直线运动 B.不一定做匀加速直线运动 C.可能做匀变速直线运动 D.一定做匀变速直线运动 ABC 课堂练习 作者编号：43999 2.在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，测量每相邻两计数点间距离的方法正确的是（　 ） A.当某两个计数点间的距离较大时，可以用短尺把它分段来测量 B.当某两个计数点间的距离较小时，可以用短尺一次把它测完 C.测量每两个相邻计数点间的距离，应该用带有毫米刻度的长尺的零刻度线对准起点，读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得出每两个计数点间距离的数值 D.分别逐个测出每两个计数点间的距离，这样便于记录 C 课堂练习 作者编号：43999 3.在测定直线运动加速度的实验中，某同学操作中有以下实验步骤： 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，并接好电路 C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码，放手后看小车是否能在木板上做平稳的加速运动 D.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 （1）其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H、…）　　　　　　。 （2）将以上步骤完善并按合理顺序写在横线上：　　　　　　　。 课堂练习 作者编号：43999 【答案】（1）① A中应先接通电源，再放开纸带； ② D中取下纸带前应先断开电源； ③补充步骤G：换上新纸带，重复操作两次　 （2）EBCFADG 课堂练习 作者编号：43999 4.一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，如图甲所示，1位置恰对应小球刚开始运动的瞬间，作为计时起点。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v1=0，v2=0.06 m/s，v3=　　　m/s，v4=0.18 m/s，v5=　　　 m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度-时间图像（保留描点痕迹）。 甲 乙 课堂练习 作者编号：43999 解析：如题图所示，x1+x2=0.060 m，而v2= m/s=0.06 m/s，故T=0.5 s，则v3== m/s=0.12 m/s； v5== m/s=0.24 m/s。 其v-t图像如图所示。 课堂练习 作者编号：43999 1.匀变速直线运动 （1）定义：将物体的速度随时间均匀变化的直线运动称为匀变速直线运动。 （2）特点：加速度的大小和方向不变 （3）分类：匀加速直线运动、匀减速直线运动 （1）用打点计时器研究小车的运动 （2）用位移传感器研究小车的运动 2.实验：研究小车的运动 课堂总结 作者编号：43999 $$