1 匀变速直线运动的研究（表格式教学设计）物理教科版2019必修第一册

第1节 匀变速直线运动的研究 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第1节 匀变速直线运动的研究 教学 目标 物理观念 根据相关实验器材,设计实验并熟练完成实验操作。 科学思维 会运用已学知识处理纸带,求出各点的瞬时速度。 科学探究 初步学习根据实验要求设计实验来完成某种规律的探究。 科学态度 与责任 通过对纸带的处理,将实验数据用图像来展现,养成实事求是的科学态度,能灵活地运用科学方法来研究问题,提高创新意识。 教学 重难点 1.进一步练习使用打点计时器(重点)。 2.会测量小车的瞬时速度(重点)。 3.会用v-t图像处理实验数据,并会计算小车的加速度(难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：这个速度图像对应的运动有什么特点？ 学生：从图像可以看出，无论∆t选在什么区间，对应的速度v的变化量∆v与时间t的变化量∆t的比都是一样的，即物体运动的加速度保持不变，速度随时间均匀变化。 教师：在理学中，我们把速度随时间均匀变化的直线运动叫作匀变速直线运动。下面，我们就一起来学习匀变速直线运动。 学生阅读教材回答问题。 新课讲授 一、匀变速直线运动 师生：归纳 1.定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫作匀变速直线运动。 2.v－t图像：匀变速直线运动的v－t图像是一条倾斜的直线。 3.分类 (1)匀加速直线运动：速度随时间均匀增加。 (2)匀减速直线运动：速度随时间均匀减小。 教师：A、B、C、D四个物体在一条直线上运动，它们的速度—时间图像如图所示，请回答以下问题： (1)哪一个物体的加速度为零而速度不为零？ (2)同一时刻，哪两个物体的速度相同而加速度不同？ (3)同一时刻，哪两个物体运动的加速度相同但速度不相同？ (4)同一时刻，哪一个物体的加速度比另一个物体小，但速度比另一个物体大？ 学生：(1)B　(2)A、B　(3)A、D　(4)同一时刻C比A的加速度小，但C的速度比A的大。 教师：如图是甲、乙两物体运动的v－t图像。在相等的时间间隔Δt内，速度的变化量Δv′和Δv总是相等的吗？两物体都做匀变速直线运动吗？二者有何区别？ 学生：在相等的时间间隔Δt内，甲的Δv′＜Δv，乙的Δv′>Δv；两物体的运动均不是匀变速直线运动；甲物体做加速度减小的加速运动，乙物体做加速度增大的加速运动。 例1 (多选)关于匀变速直线运动，下列说法正确的是(　　) A.匀变速直线运动是速度随时间均匀变化的运动 B.匀变速直线运动是速度的变化率恒定的运动 C.匀变速直线运动的v－t图像是一条倾斜的直线 D.速度先减小再增大的运动一定不是匀变速直线运动 答案　ABC 解析　匀变速直线运动是速度随时间均匀变化的运动，A正确；匀变速直线运动是速度的变化率恒定即加速度恒定的运动，B正确；匀变速直线运动的v－t图像是一条倾斜的直线，C正确；对于速度先减小再增大的运动，若加速度不变，则该运动可能是匀变速直线运动，D错误。 例2 (多选)甲、乙两物体从同一位置出发沿同一直线运动，两物体运动的v－t图像如图所示，下列判断正确的是(　　) A.甲做匀速直线运动，乙先做匀加速后做匀减速直线运动 B.两物体两次速度相同的时刻分别在1 s末和4 s末 C.乙在前2 s内的加速度为2 m/s2，2 s后的加速度为1 m/s2 D.2 s后，甲、乙两物体的速度方向相反 答案　AB 解析　由v－t图像可知，甲以2 m/s的速度做匀速直线运动，乙在0～2 s内做匀加速直线运动，加速度a1＝2 m/s2，在2～6 s内做匀减速直线运动，加速度a2＝－1 m/s2，选项A正确，C错误；t1＝1 s和t2＝4 s时两物体速度相同，选项B正确；0～6 s内甲、乙两物体的速度方向都沿正方向，选项D错误。 师生共同归纳，思考并回答问题。 新课讲授 二、实验：研究小车的运动 教师：小车在恒定拉力作用下的运动是匀变速直线运动吗？小车在倾斜直轨道上的运动是匀变速直线运动吗？匀变速直线运动有什么特点？我们可以通过实验来研究，请阅读教材，想一想有哪些实验方案？ 学生：方案1：用打点计时器进行研究；方案2：用位移传感器进行研究。 师生：学生分组进行实验，教师巡视指导。 教师：(得出实验数据之后)为了验证小车的运动是否为匀变速直线运动，该对上述数据进行怎样的分析，从而得出结论？ 学生：方法一：取任意两个点，用它们的速度差Δv除以相应的时间差Δt＝t2-t1，求得加速度。如果取不同的两个点，求得的加速度都相等，则小车的运动是匀变速直线运动。 方法二：把各0.02s时间段内的平均速度当作起点时刻的瞬时速度，绘制 v-t图像。如果该图像在误差允许的范围内，可以看作一条倾斜的直线，则该运动是匀变速直线运动。 教师：观察表格中各相邻计时点间的位移数值，可以发现它们逐渐增大，而且似乎有一定规律。请猜想可能是怎样的规律，并计算一下每一对相邻的相等时间间隔内，后面的位移减去前面的位移，有什么特点？ 学生：在误差允许范围内，相邻的相等时间间隔内的位移差值为一个常数。 教师：这一特点，常常用来作为判断物体做匀变速直线运动的依据。这一结论的正确性在后面的学习中我们将严格证明。 教师：展示例题 例 在“研究小车的运动”的实验中，打点计时器使用的交变电源的频率为50 Hz，记录小车运动的一段纸带如图所示，在纸带上选取A、B、C、D、E、F六个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出。 (1)由纸带提供的数据求出打下C、E两点时小车的速度，填入下表： 计数点序号 B C D E 计数点对应的时刻t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 打下计数点时小车的速度v/(m·s－1) 0.25 0.45 (2)根据上表中的数据，在下图中作出小车运动的v－t图线，分析可知小车速度随时间变化的规律为________________________________________。 (3)根据作出的v－t图线可得小车运动的加速度为________m/s2。 答案　(1)0.35　0.55　(2)见解析图　小车的速度随时间均匀增加　(3)1.0 解析　(1)用一段很短时间内的平均速度替代中间某点的瞬时速度，其中T＝0.1 s，则vC＝＝＝ m/s＝0.35 m/s vE＝＝＝ m/s＝0.55 m/s。 (2)画出的v－t图像应为一条倾斜直线，如图所示。说明小车速度随时间均匀增加。 (3)由(2)中图像的斜率可求得加速度a＝＝1.0 m/s2。 学生动手安装实验器材，进行实验。 课 堂 练 习 1.关于匀变速直线运动，下列说法中正确的是(　　) A.匀加速直线运动的加速度均匀增加 B.匀变速直线运动的加速度方向跟速度方向相同 C.匀变速直线运动中任意相等时间内的速度变化总是相同 D.匀变速直线运动的加速度的变化率恒定且不为零 答案　C 解析　匀变速直线运动的加速度恒定，故A错误；匀加速直线运动的加速度方向跟速度方向相同，匀减速直线运动的加速度方向跟速度方向相反，故B错误；任意相等时间内的速度变化总是相同的直线运动即为匀变速直线运动，故C正确；匀变速直线运动的加速度恒定，加速度的变化率恒定且为零，故D错误。 2.如图所示是一个质点在水平面上运动的v－t图像，以下判断正确的是 (　　) A．在0～1 s的时间内，质点在做匀加速直线运动 B．在0～3 s的时间内，质点的加速度方向发生了变化 C．第6 s末，质点的加速度为零 D．第6 s内，质点的速度变化量为－4 m/s 答案　D 解析　在0～1 s的时间内，质点的速度均匀减小，说明在做匀减速直线运动，故选项A错误；在0～3 s的时间内，质点的加速度方向始终为正，故选项B错误；第6 s末，质点的速度为零，但加速度不为零，故选项C错误；第6 s末质点的速度为0，第5 s末质点的速度为4 m/s，则速度变化量为Δv＝0－4 m/s＝－4 m/s，故选项D正确。 3.(多选)甲、乙两物体在同一直线上做匀变速直线运动的速度—时间图像如图所示。由此可知(　　) A.甲和乙的初速度方向相同，大小之比为3∶1 B.在t＝4 s时，两者的瞬时速度大小相等 C.甲和乙的加速度方向相同，大小之比为3∶1 D.甲和乙的加速度方向相反，大小之比为1∶1 答案　AD 解析　甲的初速度为3 m/s，乙的初速度为1 m/s，因此甲和乙的初速度方向相同，大小之比为3∶1，选项A正确；在t＝4 s时，甲的瞬时速度为1 m/s，乙的瞬时速度为3 m/s，两者的瞬时速度大小不相等，选项B错误；甲沿正方向做匀减速直线运动，乙沿正方向做匀加速直线运动，甲的加速度为－0.5 m/s2，乙的加速度为0.5 m/s2，因此甲和乙的加速度方向相反，大小之比为1∶1，选项C错误，D正确。 4.某同学按如图所示的装置做“研究小车的运动”的实验。 (1)图中仪器A叫作____________，使用220 v________(选填“交流”或“直流”)电源，释放小车前，小车应停在________(选填“靠近”或“远离”)仪器A的位置。 (2)使用打点计时器分析小车运动情况的实验中，有以下基本步骤： A.释放小车让小车带着纸带运动 B.固定好纸带 C.把打点计时器固定在带定滑轮的长木板上 D.接通电源进行打点 以上步骤的正确顺序是________。 答案　(1)电火花计时器　交流　靠近　(2)CBDA 解析　(1)题图中仪器A叫作电火花计时器，使用220 v交流电源，实验过程中，释放小车前，小车应停在靠近仪器A的位置。 (2)使用打点计时器来分析小车运动情况的实验中，基本步骤为：先把打点计时器固定好，再固定好纸带，再接通电源进行打点，之后释放小车，让小车带着纸带运动，故正确的顺序是CBDA。 5.某同学在“研究小车的运动”实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出0、1、2、3、4、5、6共7个计数点，计数点间的距离如图甲，相邻的计数点之间的时间间隔为T＝0.10 s。 (1)根据纸带上的数据，该同学已将1、2、3、5点对应时刻的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将4点对应时刻的瞬时速度填入表中(结果保留3位有效数字)。 瞬时速度 v1 v2 v3 v4 v5 数值/(m·s－1) 0.165 0.214 0.263 ____ 0.363 (2)将求出的各个时刻的瞬时速度标在如图乙坐标系中，并画出小车的速度随时间变化的关系图像。 乙 (3)由图像求出小车的加速度大小为a＝________m/s2(结果保留3位有效数字)。 (4)如果实验时的电压变成210 v，而做实验的同学并不知道，则加速度的测量值________(选填“大于”“小于”或“等于”)实际值。 答案　(1)0.314　(2)见解析图　(3)0.500 (4)等于 解析　(1)4点对应时刻的瞬时速度大小为 v4＝≈0.314 m/s。 (2)根据表格中数据在坐标系中描点，观察发现各点大致在一条直线上，用直线拟合各点，得出v－t图线。 (3)根据v－t图线的斜率表示加速度，可得小车的加速度大小为 a＝≈0.500 m/s2。 (4)只要交流电的频率不变，则打点周期不变，小车速度的测量值不变，加速度的测量值等于实际值。 课 堂 小 结 本节课的核心是通过小间变化的规律,经历科学探究实验,进一步掌握打点计时器的车在槽码牵引下运动的探究使用方法和利用打点计时器研究物体运动的方法，最终得出小车速度随时间变化的规律。 板 书 设 计 第1节 匀变速直线运动的研究 一、匀变速直线运动 1.定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫作匀变速直线运动。 2.v－t图像：匀变速直线运动的v－t图像是一条倾斜的直线。 3.分类 (1)匀加速直线运动：速度随时间均匀增加。 (2)匀减速直线运动：速度随时间均匀减小。 二、实验：研究小车的运动 方案1：用打点计时器进行研究； 方案2：用位移传感器进行研究。 作业 布置 1.完成教材课后作业：“练习与应用”。 2.配套同步作业。 教学反思 本节课教学重点有两点：一是利用第一章内容中的极限思想，时间很短时，平均速度可以近似看成瞬时速度；二是会建立v-t坐标系，并能利用描点作图法描点、拟合曲线并描述物体运动的规律。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $