优质课件-人教版高一物理必修一课件：第2章匀变速直线运动的研究

物理必修①·人教版新课标导学第二章匀变速直线运动的研究•〔情景切入〕•在生活中，高山滑雪、汽车启动、百米赛跑……；在自然界里，物体下落、猎豹捕食，蚂蚁搬家……这些物体的运动，大多是变速运动，其运动规律比较复杂。•本章在掌握了描述运动学的几个物理量的基础上，具体研究一种最简单的变速运动——匀变速直线运动的规律。•〔知识导航〕•本章的探究不是从抽象的概念出发，而是先让同学们探究小车在重物牵引下做的变速运动，观察、记录小车随时间变化的情况。然后从实例出发，学习匀变速直线运动的速度与时间的关系、位移与时间的关系、位移与速度的关系。最后研究最简单的匀加速直线运动——自由落体运动，领会伽利略对自由落体运动的研究方法对近代科学的影响。•本章的重点是匀变速直线运动的规律，难点是应用匀变速直线运动的规律解决有关问题，特别是图象法和数学知识的运用。•〔学法指导〕•1．本章规律多，公式和推论多，学习中注意不要去死记硬背这些规律和公式，重要的是领会概念的实质，把握公式的来龙去脉，要通过一些具体的实例，通过实际物理现象的分析、物理过程的认识，构建正确的物理情景，逐步形成良好的思维习惯。•2．重视物理过程的分析，特别是多解问题的分析，要选择合适的规律，找准过程的连接点。注意运用数学工具(如图象、函数)分析物理过程及临界状态量，例如解决追及与相遇问题。•3．要有意识地培养自己画运动示意图分析复杂运动的习惯，这样运动过程会变得形象、直观，便于研究。解题时要思路开阔，通过联想比较，筛选最简洁的解题公式。另外还要注意总结分析问题的方法，除了常用的解析法，还有图象法、比例法、极值法、逆向转换法等。1实验：探究小车速度随时间变化的规律※掌握实验原理及实验仪器的安装与使用※※学会用图象法处理实验数据※能根据“v－t”图象描述小车的运动规律1课前预习2课内探究3课堂达标课前预习•实验原理1．瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的______________速度来代替：vn＝xn＋xn＋12T2．根据v－t图象判断运动性质：用描点法可作出小车的v－t图象，根据图象的______________可判断小车的运动性质。3．加速度的计算：利用v－t图象的______________求出小车的加速度。平均形状斜率•打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、复写纸片、细绳、钩码、刻度尺、导线、______________电源。•实验器材交流•1．(如图所示)把一端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远离滑轮的一端，连接好电路。•实验步骤•2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，放手后，看小车能否在木板上______________，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。•3．把小车停靠在打点计时器处，先______________，后______________，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的小点。•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。平稳地滑行接通电源释放小车•『判一判』•(1)打点计时器应固定在有滑轮的一端。()•(2)打点计时器直接放在长木板上，不需固定。()•(3)实验时，先让小车运动，再打开电源开关。()•(4)释放小车的位置应远离打点计时器。()•(5)电磁打点计时器需接4～6V交流电源。()××××√•解析：打点计时器是每隔0.02s打下一个点，所以数点就可以知道时间间隔，故A正确。瞬时速度的求解需要运用匀变速直线运动的公式，故B错误。加速度的求解需要运用公式或利用图象求斜率，故C错误。某段时间内的位移可以利用刻度尺直接测得，故D正确，选A、D。『选一选』(多选)在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式计算就能直接得到的物理量是导学号1321411()A．时间间隔B．瞬时速度C．加速度D．某段时间内的位移AD『想一想』某同学用以下方法绘制并得到小车的v－t图象如图所示。导学号1321411(1)先把纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条。(2)再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条的下端对齐，作为时间轴，标出时间。(3)最后将纸条上端中心连起来，于是得到如图所示的v－t图象。这样做有道理吗？为什么？答案：有道理。剪下的纸条长度表示0.1s内位移的大小，可近似认为速度v＝Δx0.1s，纸条长度可认为表示速度，故这样做是有道理的。课内探究•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50cm长的纸带上清楚地取得六、七个计数点为宜。•探究一实验操作的注意事项注意事项•5．要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔四个点取一个计数点，即时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s。•6．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O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。•7．描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点。在探究小车速度随时间变化的规律实验中，某同学操作中有以下实验步骤，其中有错误或遗漏的步骤。(遗漏步骤可编上序号G、H、…)导学号1321411A．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平板上，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；D．取下纸带；E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上平稳地滑行；F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔。•(1)所列步骤中有错误的是：•_______________________________________________________________________________。•(2)遗漏的步骤：________________________________。•(3)将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序：____________________。•解题指导：(1)牢记实验操作的步骤；(2)知道操作过程的注意事项。•解析：(1)步骤A中应先通电，再放纸带，顺序不能颠倒；D中取下纸带前先断开电源；E中操作时应不挂钩码。•(2)遗漏的步骤G：换上新纸带，重复实验三次。•(3)步骤完善后，合理的实验步骤顺序为：BFECADG•A中应先通电，再放纸带；D中取下纸带前应先断开电源；E中操作时应不挂钩码G：换上新纸带，重复实验三次BFECADG〔对点训练1〕(河南省南阳一中2016～2017学年高一上学期月考)某同学用打点计时器做研究变速运动的实验。他按下图所示安装好了实验器材，接好了线，准备打开电源开关进行实验。在他所组装的器材中，有三处错误，请你指出：导学号1321411•(1)_________________________________；•(2)__________________________________；•(3)_____________________________________________。•解析：由图可知，打点计时器所选电源种类错误，应选4～6V的交流电源；电压选择2V偏低，不能正常工作，所以要选4V～6V电压；应接交流输出，不能接直流输出。同时为了使纸带充分利用，应该使小车靠近打点计时器，而不是靠近滑轮。电压不应选2V，应选4V－6V不应接直流输出，应接交流输出小车不应靠在滑轮处，应靠近打点计时器处•1.纸带的选取和处理•(1)多条纸带中选取一条点迹清晰且点迹排成直线的纸带进行处理。•(2)舍掉开头一段过于密集的点，找一个适当的点作计时起点，为了减少测量误差和便于计算，每隔4个“计时点”选取一个“计数点”进行测时，相邻计数点的时间间隔为0.1秒。•(3)测量距离时从选取的计时起点到各个计数点的距离。•探究二实验数据处理的方法•2．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开始点，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…，测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中。位置编号012345时间t/sx/mv/(m·s－1)•②分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1、Δx2、Δx3…。•③利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度求得各计数点1、2、3、4、5的瞬时速度，填入上面的表格中。•④根据表格的数据，分析速度随时间怎么变化。(2)图象法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的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示。③观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。④据所画v－t图象求出小车运动的加速度a＝ΔvΔt。•3．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图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。如图所示，是某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，用打点计时器得到的表示小车运动过程中的一条清晰纸带，打点计时器打点的时间间隔T＝0.02s，将纸带上每隔四个点(图上没画出)按打点顺序依次标为A、B、C……，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm。导学号1321411(1)下表列出了打点计时器打下B、C、E、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D点时小车的瞬时速度。位置BCDEF速度/(m·s－1)0.7370.801_________0.9280.994(2)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度—时间关系图线。0.864•(3)根据你画出的小车的速度—时间关系图线计算出的小车的加速度a＝_______m/s2，方向是______(填A→B，或B→A)0.64B→A解题指导：(1)由v＝xn＋xn＋12T求瞬时速度；(2)描点作图；(3)根据“v－t”图线斜率求加速度。解析：(1)打下D点时小车的瞬时速度为：vD＝x3＋x42T＝8.33＋8.95×10－2m2×0.1s＝0.864m/s(2)小车的速度—时间关系图线如图所示。(3)在“v－t”图象中，图线的斜率表示加速度的大小，则a＝ΔvΔt＝(0.64±0.01)m/s2加速度的方向与速度的方向一致，即由B→A。〔对点训练2〕(福建省福州外国语学校2016～2017学年高一上学期期中)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，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的6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画出，纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺，零点跟“0”计数点对齐，由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离填入下列表格中。导学号1321411距离d1d2d3测量值/cm______________________________计算小车通过计数点“2”的瞬时速度表达式为_______________，具体数值为v2＝______________m/s，小车的加速度是a＝______________m/s2。解析：由图可读出d1＝1.20cm，d3＝5.40cm，d5＝12.00cm，v2＝d3－d12T＝0.21m/s，v4＝d5－d32T＝0.33m/s，a＝v4－v22T＝0.60m/s2。1.205.4012.00d3－d12T0.2