第二章 匀变速直线运动的研究 学案-(2019) 新人教版高中物理高一上学期必修一.docx
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1、必修一第二章 匀变速直线运动的研究2.1实验探究小车速度随时间变化的规律一、实验思路1、把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,木板上放一个可以左右移动的小车,小车一端连接穿过打点计时器的纸带,另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。小车在槽码的牵引下运动,通过研究纸带上的信息,就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。2、实验器材有:电磁打点计时器,6v低压电源,复写纸,导线,一段带有滑轮的长木板,小车,细绳,钩码,刻度尺,坐标纸(用来做v-t图像)。注意不需要用秒表。二、进行实验(实验步骤)把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端,连接好电路。
2、让小车一端连接穿过打点计时器的纸带,另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳,把小车停在靠近打点计时器的位置。先 ,然后 ,让它拖着纸带运动,打点计时器在纸带上打下一行小点。随后,立即关闭电源。增减所挂的槽码(或在小车上放置重物),更换纸带,再做两次实验。注意事项:1、开始释放小车的时候,小车应该 。2、先 ,后 。3、打点完毕,马上关闭电源。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。三、数据记录(处理纸带)1、为了便于测量,舍掉纸带开头一些过于密集的点,找一个适当的点作为计时起点。在纸带起始端附近,取一个开始的计数点为0下面连续四个点
3、为一个计数点。2、计数点瞬时速度的求法:以纸带上某点为中间时刻取一小段位移,用这段位移的平均速度表示这点的瞬时速度。四、数据分析1、v-t图像做法:通过观察、思考,找出这些点的分布规律,让尽可能多的点处在直线上,不在直线上的点应 地分布在直线两侧。2、实验结论:图线为一条 ;小车的速度随时间 ,即小车在做 直线运动。例1.下列实验过程中正确使用打点计时器的步骤顺序是()启动电源,用手水平拉动纸带,纸带上就打出一行小点;关掉电源;取下纸带,从能够看清的某个点开始,往后数若干个点,如果数出n个点,这些点划分出的间隔数是(n-1),由此计算出纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间;把纸带装好;了解打
4、点计时器的结构,然后把它固定在桌子上;用刻度尺测量出从第1个点到第n个点的距离 A. B. C. D.例2.(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()A.时间间隔 B.瞬时速度 C.加速度 D.某段时间内的位移例3.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,使用电磁打点计时器(所用交流电源的频率为50 Hz),得到如图所示的纸带。图中的点为计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出来,下列表述正确的是()A.实验时应先放开纸带再接通电源 B.从纸带上不可能求出计数点C对应的小车速率C.从纸带上可以求出计数点B对应
5、的小车速率 D.相邻两个计数点间的时间间隔为0.02 s例4.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,得到如图所示的纸带,其中A、B、C、D、E、F、G为计数点,相邻两计数点间的时间间隔为T,x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG的长度,下列用来计算打D点时小车速度的表达式中误差最小的是()A.x3+x4T B.x3+x42T C.x2+x3+x4+x54T D.x1+x62T例5.(多选)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,下列关于作v-t图像的说法正确的是()A.只要确定了v-t图像中的两点,就可以得到小车运动的v-t图像,因此,
6、实验只需要测出两组数据B.作v-t图像时,所取的点越多,图像就越准确C.作出的v-t图线应该通过所有的点,图线曲折也可以D.对于偏离直线较远的点,说明误差太大,应舍去例6.(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,对于减小实验误差来说,下列方法中有益的是()A.选取计数点,把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B.使小车运动的速度尽量小些C.舍去纸带上开始时密集的点,只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算D.适当增加挂在细绳下钩码的个数例7.光电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,光电计时器就可以显
7、示出物体的挡光时间。现有某滑块在斜面上滑行,先后通过光电门1和2,计时器显示的挡光时间分别是t1=510-2 s、t2=310-2 s,从光电门1到光电门2所经历的总时间t=0.15 s,用分度值为1 mm的刻度尺测量滑块的长度d,示数如图乙所示。 (1)读出滑块的长度d为cm。(2)滑块先后通过两光电门的速度v1、v2分别为m/s、m/s。(3)滑块的加速度大小为m/s2。(计算结果保留两位小数)例8.某同学按如图所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。(1)图中仪器A叫作打点计时器,使用220 V(填“交流”或“直流”)电源。释放小车前,小车应停在(填“靠近”或“远离”)仪器A的
8、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,其正确顺序是 。A.松开纸带让小车带着纸带运动 B.穿好纸带 C.把打点计时器固定好 D.接通电源进行打点例9.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点),相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s。(1)根据纸带计算各点的瞬时速度:vD= m/s,vC= m/s,vB= m/s。(2)在如图所示坐标系中画出小车的v-t图线,并根据图线求出a=。(3)将图线延长与纵轴相交,交点的物理意义:。例10.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中
9、,某同学得到一条用电火花打点计时器打下的纸带如图甲所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出,电火花打点计时器接220 V、50 Hz交变电源。他经过测量并计算得到电火花打点计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表:对应点BCDEF速度/(ms-1)0.1410.1850.2200.2540.301 甲 乙(1)设电火花打点计时器的计时周期为T,计算vF的公式为vF=;(2)根据表中得到的数据,以A点对应的时刻为t=0,试在图乙所示坐标系中合理地选择标度,作出v-t图像;(3)利用该图像求小车的加速度a= m/s2(结果保留
10、两位有效数字);(4)如果当时交变电源的频率不变,电压变成210 V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系一、匀变速直线运动1、匀变速直线运动:沿着一条直线,且 不变的运动。特点: 恒定不变v-t图像是一条 。2、两类匀变速直线运动: 直线运动:物体的速度随时间均匀增加。 直线运动:物体的速度随时间均匀减小。3、v-t图像的理解:其上每一个点表示某一时刻的 ,正负表示速度的 (即物体运动的方向)。直线的斜率表示 ,斜率的正负表示加速度的 。注意:不能从斜率正负说明质点做加速运动或减速运动。图象经过时间轴
11、说明 改变。图象出现折点说明 改变。二、速度与时间的关系1、v= (末速度=初速度+增加的速度)(一般以v0的方向为正方向,则对于匀加速直线运动,加速度取正值;对于匀减速直线运动,加速度取负值。)2、特殊例子:当v0= 0 时,v = ,物体做初速度为零的 直线运动。当 a = 0 时,v= v0 ,物体做 直线运动。例11.下列有关匀变速直线运动的认识,正确的是()A.匀变速直线运动的速度变化量是一个恒量 B.匀变速直线运动的速度变化率是一个恒量C.在相等的时间内,匀变速直线运动的位移大小相等 D.匀变速直线运动的速度方向一定不变例12.(多选)如图所示的四个图像中,表示物体做匀加速直线运动
12、的是()例13.(多选)物体做匀加速直线运动,已知加速度为2 m/s2,那么()A.物体的速度变化率一定为2 m/s2 B.任意1秒时间内物体的末速度一定比初速度大2 m/sC.第5 s的初速度比第4 s的末速度大2 m/s D.第5 s的初速度比第4 s的初速度大2 m/s例14.奥迪车有多种车型,如30TFSI、35TFSI、50TFSI(每种车型字母前的数字称为G值),G值用来表示车型的整体加速度,数字越大,加速越快。G值的大小为车辆从静止开始加速到100 km/h 的平均加速度数值(其单位为m/s2)再乘10。则车型为50TFSI的奥迪车从静止开始加速到 100 km/h 的时间约为(
13、)A.5.6 s B.6.2 s C.8.7 s D.9.5 s例15.(多选)一个物体做匀变速直线运动,当t=0时,物体的速度大小为12 m/s,方向向东;当t=2 s时,物体的速度大小为8 m/s,方向仍向东。当t为多少时,物体的速度大小变为2 m/s()A.3 s B.5 s C.7 s D.9 s例16.(多选)如图所示是某物体做直线运动的v-t图像,由图像可知,下列说法中正确的是()A.物体在010 s内做匀速直线运动 B.物体在010 s内做匀加速直线运动C.物体运动的初速度为10 m/s D.物体在010 s内的加速度为2.5 m/s2例17.一枚火箭由地面竖直向上发射,其速度-
14、时间图像如图所示,由图可知( )A.Oa段火箭的加速度小于ab段火箭的加速度B.Ob段火箭是上升的,bc段火箭是下落的C.tb时刻火箭离地最远D.tc时刻火箭回到地面例18.甲、乙两质点的v-t图像如图所示,由图可知( )A.t=0时刻,甲的速度大B.甲、乙两质点都做匀加速直线运动C.相等时间内乙的速度改变大D.在5 s末之前甲的速度大例19.发射卫星一般应用多级火箭,第一级火箭点火后,使卫星向上做匀加速直线运动的加速度为50 m/s2,燃烧30 s后第一级脱离;第二级火箭没有马上点火,所以卫星向上做加速度大小为10 m/s2的匀减速直线运动,10 s后第二级火箭启动,卫星向上做匀加速直线运动
15、的加速度为80 m/s2,这样再经过1分半钟第二级火箭脱离时,卫星的速度多大?例20.一辆汽车从静止开始匀加速开出,然后保持匀速运动,最后匀减速运动,直到停止。下表给出了不同时刻汽车的速度:时刻/s1.02.03.05.07.09.510.5速度/(ms-1)369121293(1)求汽车做加速运动时的加速度大小和减速运动时的加速度大小。(2)汽车从开出到停止共经历的时间是多少?(3)汽车做匀速运动时的时间是多少?试说明理由。例21.磁悬浮列车由静止开始加速出站,加速度为0.6 m/s2,2 min后列车速度为多大?列车匀速运动时速度为432 km/h,如果以0.8 m/s2的加速度减速进站,
16、求减速160 s时速度为多大?深度解析例22.一辆汽车从静止开始启动,做匀加速直线运动,用了10 s的时间达到72 km/h的速度,然后以这个速度在平直公路上匀速行驶,突然司机发现前方公路上有一只小鹿,于是立即刹车,如图,刹车过程中做匀减速直线运动,加速度大小为4 m/s2,求:(1)汽车在启动时的加速度;(2)开始刹车后2 s末的速度大小和6 s末的速度大小。例23.汽车以45 km/h的速度匀速行驶。(1)若汽车以0.6 m/s2的加速度加速,则10 s后速度能达到多少?(2)若汽车以0.6 m/s2的加速度减速,则10 s后速度能达到多少?(3)若汽车以3 m/s2的加速度减速,则10
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