高中物理必修一《变速直线运动的研究》讲学稿

高中物理必修一《变速直线运动的研究》讲学稿2010年09月01日，星期三作者：系统保留超级用户阅读：638次友情提示：本讲学稿为节选，如需获取全文，请到校内服务器下载。2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律学习目标:1.了解打点计时器的构造、原理和使用方法。2.学会使用打了点的纸带研究物体的运动情况。3.理解和掌握通过v-t图象求匀变速直线运动的加速度。学习重点:1.打点计时器的的使用。2.纸带上数据的处理。学习难点：对纸带的处理。●课前预习导学练习使用打点计时器电磁打点计时器是一种使用_______电源的计时仪器，它的工作电压是_______V，电源频率是50Hz，它每隔__________打一次点。电火花计时器是利用________在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用________交流电压，当电源频率为50Hz时，它每隔_______打一次点。如果运动物体带动的纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点子也相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点子之间的间隔，就可以了解在不同时间里，物体发生的_______和______的大小及其变化，从而了解物体运动的情况。实验步骤(1)把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮_____，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，细绳跨过滑轮，下边挂上台适的钩码，把纸带_____打点计时器并把它的一端________在小车的后面。实验装置见图。(3)把小车停在靠近打点计时器处，________，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。换上新纸带，重复实验三次。（4）从三条纸带中选择一条比较理想的使用，舍掉___________的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点，我们把每打五次点的时间作为时间的单位，也就是T=0．02×5=0．1s，在选好的开始点下面标明0，在第六点下面标明1，在第十一点下面标明2，在第十六点下面标明3……标明的点O，1，2，3……叫做记数点，两个相邻记数点间的距离分别是S1，S2，S3(5)测出六段位移S1，S2，S3，……S6的长度，把测量结果填入表中。(6)根据测量结果，利用图象，计算出a的值●课堂学习研讨打点计时器的使用要点①打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应如何调整?②为什么必须使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带?③释放物体前，应使物体停在哪个位置?④使用电火花计时器时，应注意把一条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间，使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，处于什么位置?实验注意事项(1)钩码的质量适当大一些，使绳对小车的拉力始终远大于小车所受的摩擦力，保证外力基本恒定。(2)调整滑轮架的角度，使小车的拉绳与长木板板面平行。(3)开始时，应将小车位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与打点计时器的限位孔边相摩擦。(4)先启动打点计时器，再释放小车，小车行至终点时切断电源或脉冲输出开关。(5)要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞。(6)选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒。【例一】在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，为了减小测量小车运动加速度的相对误差，下列列举的措施中，哪些是有益的？A．使小车运动的加速度尽量小一些B．适当增加挂在细绳下的钩码个数C．在同样条件，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算；D．舍去纸带上密集的点，然后选取计数点，进行计算。●课堂训练巩固1.汽车沿平直的公路行驶，小明坐在汽车驾驶员旁，注视着速度计，并记下间隔相等的各时刻的速度值，如下表所示．师：从表中数据得到汽车在各段时间内的运动特点：在o～15s内，汽车的速度在变化，每5s速度增大______km／h；在15～30s内汽车速度不变，速度大小为_______km／h；在35～45s内汽车速度在变化，每5s速度减小_________km／h．2.在探究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条记录小车运动情况的纸带，如图2—1—3所示．图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为T＝0.1s．(1)根据纸带上的数据，计算B、C、D各点的速度，填人表中．(2)在坐标纸上作出小车的v—t图象．………………●课外拓展延伸1．关于计数点的下列说法中，哪些是正确的?()A．用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差：B．相邻计数点间的时间间隔戍是相等的；C．相邻计数点间的距离麻当是相等的；D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来，相邻计数点间点痕的个数相等。2．本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有()A．每隔四个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0．10秒；B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是O．08秒：C．每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0．08秒；D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0．10秒：E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0．08秒。3．接通电源与让纸带(随物体)开始运动，这两个操作的时间关系应当是：()A．先接通电源，后释放纸带：B．先释放纸带，后接通电源；C．释放纸带的同时接通电源；D．先接通电源或先释放纸带都可以。4．当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕说法中，哪些是正确的?A．点痕记录了物体运动的时间：B，点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移；C．点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状；D．纸带上点痕的分布情况，反映物体的运动情况。5．采取下列哪些措施，有利于减少纸带受到摩擦而产生的误差?()A．改用直流6伏电源；B．电源电压越低越好；C．用平整的纸带，不用皱折的纸带；D．纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜。………………2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系学习目标:1.知道匀变速直线运动的基本规律。2.掌握速度公式的推导，并能够应用速度与时间的关系式。3.能识别不同形式的匀变速直线运动的速度-时间图象。学习重点：1.推导和理解匀变速直线运动的速度公式。2.匀变速直线运动速度公式的运用。学习难点:对匀变速直线运动速度公式物理意义的理解。●课前预习导学1.匀变速直线运动是一种理想化的运动模型．生活中的许多运动由于受到多种因素的影响，运动规律往往比较复杂，但我们忽略某些次要因素后，有时也可以把它们看成是匀变速直线运动．我们通过实验探究的方式描绘出了小车的v—t图象，它表示小车做什么样的运动呢?小车的速度随时间怎样变化?我们能否用数学方法得出速度随时间变化的关系式呢?2.匀速直线运动的v—t图象，(1)在v—t图象中能看出哪些信息呢?思考讨论图象的特点，尝试描述这种直线运动.………………(2)匀速直线运动是速度保持不变的直线运动，它的加速度呢?………………(3)观察右图，与左图有什么不同和相似的地方?一、匀变速直线运动：沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫做匀变速直线运动。1．匀加速直线运动：2．匀减速直线运动：二、速度与时间的关系式1．公式：2．推导：①由加速度定义式变形：②也可以根据加速度的物理意义和矢量求和的方法推出：加速度在数值上等于单位时间内速度的改变量，且时间t内速度的改变量△V=at，设物体的初速度为V0，则t秒末的速度为Vt=V0+△V=V0+at3．物理意义：………………4．由数学知识可知，Vt是t的一次函数，它的函数图象是一条倾斜直线，直线斜率等于a，应用速度公式时，一般取V0方向为正方向，在匀加速直线运动中a＞0，在匀减速直线运动中a＜0。【例一】汽车以40km/h的速度匀速行驶，现以0．6m/s2的加速度加速运动，问10s后汽车的速度能达到多少？………………【例二】一辆汽车做匀减速直线运动，初速度大小为15m/s，加速度大小为3m/s2，求：①汽车第3s末的瞬时速度大小？②汽车速度刚好为零时所经历的时间？………………………………●课堂训练巩固1.一辆汽车做匀减速直线运动，初速度大小为15m/s，加速度大小为3m/s2，求：①汽车第6s末的瞬时速度大小？②汽车末速度为零时所经历的时间？2.在一光滑斜面上，有一小球以V0=5m/s沿斜面向上运动，经2s到达最高点，然后又沿斜面下滑，经3s到达斜面底端，已知小球在斜面上运动的加速度恒定，试求：(1)小球运动的加速度。(2)小球到达斜面底端的速度。(3)画出小球的速度图象。●课外拓展延伸1．物体作匀加速直线运动，加速度为2m／s2，就是说()A．它的瞬时速度每秒增大2m／sB．在任意ls内物体的末速度一定是初速度的2倍C．在任意ls内物体的末速度比初速度增大2m/sD．每秒钟物体的位移增大2m2．物体沿一直线运动，在t时间内通过的路程为S，它在中间位置s／2处的速度为vl，在中间时刻t／2时的速度为v2，则Vl和v2的关系为()A．当物体作匀加速直线运动时，v1v2B．当物体作匀减速直线运动时，v1v2C．当物体作匀速直线运动时，v1=v2D．当物体作匀速直线运动时，v1v23．………………6．矿井里的升降机从静止开始作匀加速运动，经过3s，它的速度达到3m／s，然后作匀速运动，经过6s后，作匀减速运动，再经3s停止。求升降机上升的高度，并画出它的速度图象。阅读材料：我们行动得有多快?优秀的径赛运动员跑完1500米，大约需要3分35秒(1978年的世界纪录是3分32．2秒)。如果想把这个速度跟普通步行速度一一每秒钟1．5米一一做一个比较，必须先做一个简单的计算。计算的结果告诉我们，这位运动员跑的速度竟达到每秒钟7米之多。当然，这两个速度实际上是不能够相比的，因为步行的人虽然每小时只能走5公里，却能连续走上凡小时，而运动员的速度虽然很高，却只能够持续很短一会儿。步兵部队在急行军的时候速度只有赛跑的人的三分之一；他们每秒钟走2米，或每小时走7公里多些，但是跟赛跑的人相比，他们的长处是能够走很远很远的路程。假如我们把人的正常步行速度去跟行动缓慢的动物，象蜗牛或者乌龟的速度相比，那才有趣哩。蜗牛这东西，确实可以算是最缓慢的动物：它每秒钟一共只能够前进1．5毫米，也就是每小时5．4米一一恰好是人步行速度的1000分之一!另外—种典型的行动缓慢的动物，就是乌龟，它只比蜗牛爬得稍快一点，它的普通速度是每小时70米。人跟蜗牛、乌龟相比，虽然显得十分敏捷，但是．假如跟周围另外一些行动还不算太快的东西相比，那就又当别论了．是的，人可以毫不费力地追过太平原上河流的流水，也不至于落在中等速度的微风后面。但是，如果想跟每秒钟飞行5米的苍蝇来较量，那人就只有用滑雪橇在雪地上滑溜的时候，才能够追得上。至于想追过一头野兔或是猎狗的话，那么人即使骑上快马也办不到。如果想跟老鹰比赛，那么人只有一个办法：坐上飞机。人类发明了机器，这就成了世界上行动最快的一种动物。2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系学习目标:1.知道匀变速直线运动的基本规律。2.掌握位移公式及它的推导，会应用公式分析计算有关问题。3.掌握匀变速直线运动的平均速度公式，会应用公式分析计算有关问题。4.灵活运用速度公式和位移公式进行有关运动学问题的计算。学习重点：1.推导和理解匀变速直线运动的位移公式。2.匀变速直线运动速度公式和位移公式的运用。学习难点:对匀变速直线运动位移公式的物理意义的理解。●课前预习导学1.从最简单的匀速直线运动的位移与时间的关系入人手，讨论位移与时间的关系．我们取初始时刻质点所在的位置为坐标原点．则有t时刻原点的位置坐标工与质点在o～t一段时间间隔内的位移相同．得出位移公式x＝vt．请大家根据速度一时间图象的意义，画出匀速直线运动的速度一时间图象．结合自己所画的图象，求图线与初、末时刻线和时间轴围成的矩形面积?………………2.在“探究小车的运动规律”的测量记录中，某同学得到了小车在0，1，2，3，4，5几个位置的瞬时速度．如下表：位置编号01234