2022-2023学年新教材高中物理 第二章 匀变速直线运动的规律 1 匀变速直线运动的研究学案 教科版必修第一册.docx

1、1.匀变速直线运动的研究课标要求思维导图1.知道匀变速直线运动的概念及基本性质2经历方案制定、学会用列表法、图像法处理实验数据并分析特点3通过实验，进一步掌握打点计时器的使用，纸带的数据处理和测瞬时速度的方法4经历探究过程，探究小车在重物牵引下运动的特点、猜想匀变速直线运动的特殊规律必备知识自主学习突出基础性素养夯基一、匀变速直线运动1定义：在物理学中，把速度随时间_的直线运动叫作匀变速直线运动2vt图像：匀变速直线运动的vt图像是一条_3特点：(1)运动轨迹是直线(2)在相等时间内的速度变化量相等，即vt常量，即加速度恒定不变4分类(1)匀加速直线运动：速度随时间_(2)匀减速直线运动：速度

2、随时间_导学1匀变速直线运动的特点是加速度不变，速度均匀增大或减小(1)运动轨迹：是一条直线(2)方向关系：匀加速时，v与a同向；匀减速时，v与a反向(3)正方向：一般规定初速度的方向为运动的正方向(4)匀变速直线运动是一种物理模型二、实验：研究小车的运动(用打点计时器进行研究)1实验目的(1)利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律(2)会用图像法处理实验数据2实验原理(1)计算瞬时速度使用毫米刻度尺测量每个计数点与第一个计数点间的距离，得出每相邻两个计数点间的距离x1、x2、x3如图所示由于各计数点的时间间隔比较短，可以用平均速度来代替_速度即v1x2+x12T，v2

3、x2+x32T，(2)根据vt图像判断速度的变化规律用描点法可作出小车的vt图像，根据图像的形状可判断小车的运动性质利用vt图线的斜率可求出小车的加速度3实验器材小车、附有滑轮的长木板、打点计时器、纸带、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸导学2注意事项(1)注意调整好滑轮的高度，使细绳与长木板的板面平行，减小拉力的变化，小车运动更平稳(2)所挂钩码个数要适当，避免速度过大使纸带上打的点太少，或者速度太小使纸带上打的点过于密集而不便于测量距离(3)小车释放前应靠近打点计时器，以便于打出更多的点(4)先接通电源，打点计时器工作稳定后再释放小车，每打完一条纸带，立即断开电源，以避免打点计时器损坏(5)要避免

4、小车与滑轮相撞、钩码与地面相撞，小车到达滑轮前及时用手挡住小车、接着钩码4.实验步骤(1)如图所示，把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，先启动计时器，然后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，随后关闭电源(4)增减所挂钩码的个数(或在小车上放置重物)，换上新的纸带，按以上步骤再做两次实验5数据处理(1)瞬时速度的计算从几条纸带中选择一条点迹最清晰的纸带，舍掉开

5、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、如图所示依次测出01、02、03、04、的距离x1、x2、x3、x4、，填入表中位置123456长度x1x2x3x4x5x6各段长度0213243546时间间隔v/(ms1)1、2、3、4、各点的瞬时速度分别为：v1x22T、v2x3x12T、v3x4x22T、v4x5x32T.将计算得出的各点的速度填入表中根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律(2)作出小车运动的vt图像定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图像大致分布在坐标平面中央描点：描点时要用平行于两坐标轴的虚线标

6、明该点的位置坐标(所描的点一般用“”标明)在描点时要用好坐标纸，使图线占据坐标平面的大部分面积连线：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，偏差比较大的点舍去，如图所示观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律(3)求解加速度根据所画vt图像的斜率，求出小车运动的加速度a.计算小车的加速度时，应选取相距较远的两点，可以减小误差导学3本实验步骤可简记为：放置固定连接先接后放一重复实验一数据分析同时要注意：固定长木板时定滑轮要伸出桌面；打点计时器固定于远离定滑轮的一端；释放小车前，应使小车靠近打点计时器；打点完毕后，应立即断开电源注意1处理实验数据时的注意点

7、(1)单位；(2)相邻计数点间的时间间隔T；(3)结果按照题目要求保留几位有效数字还是保留几位小数；(4)若题目中没有明确说明，一般按照题目中所给的数据形式进行保留导学4误差的来源(1)使用的电源频率不稳定，导致计时误差(2)纸带上计数点间距离的测量存在误差(3)木板各处的粗糙程度不同，摩擦不均匀(4)作v t图像时存在误差注意2(1)坐标轴的标度应结合表中数据合理选取，使图像美观大方、便于观察(2)若图线与纵轴有交点，则交点表示零时刻小车的速度；若图线与横轴有交点，说明计时开始一段时间后，小车才开始运动关键能力合作探究突出综合性素养形成探究点一实验器材及实验步骤【典例示范】例1 在探究小车速

8、度随时间变化的规律的实验中，(1)除电火花打点计时器(含纸带、墨粉盘)、小车、一端带有定滑轮的长木板、细绳、钩码、导线和开关外，在下面仪器和器材中，必须使用的有_A220V交流电源B电压可调的直流电源C刻度尺D停表E天平(2)下列实验操作步骤中，有明显错误的是_A.将电火花打点计时器固定在长木板上，纸带固定在小车尾部并穿过电火花打点计时器限位孔B把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面悬挂适当质量的钩码C将小车移至靠近定滑轮处D放开纸带，再接通电源素养训练1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，(1)实验室提供了以下器材：电火花打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、

9、刻度尺、交流电源、停表、弹簧测力计其中在本实验中不需要的器材是_(2)按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上_A把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面B把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并连好电路C换上新的纸带，再重做两次实验D把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面E使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动F把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的槽码G断开电源，取出纸带素养训练2如图甲所示(图中长木板水平固定)是高中物理常用的力学实验装置，现用该装置完成“探究小车速度随时间变化的规律”(1)图乙中的实验照片中是否有实验错误、不合理或不必要之处？若

10、存在问题，请指明问题所在(2)下列哪些措施能有助于减小实验的误差_A选用输出电压稳定性更佳的恒定电源B选用输出电压变化周期更稳定的交变电源C调节滑轮高度，使拉线与长木板平行D实验中满足槽码质量m远小于小车的质量ME实验前先平衡小车与木板间的摩擦力探究点二利用纸带处理实验数据【典例示范】题型1利用纸带研究物体的运动例2如图所示是某同学用打点计时器研究小车运动规律时得到的一段纸带，根据图中的数据，计算小车在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小，判断小车运动的性质(电源的频率为50Hz)【思维方法】判断小车运动情况的方法(1)直接由纸带上打出的点的疏密程度粗略判断；(2)先算出各段的平均速度

11、，再由平均速度的大小判断；(3)利用所画的vt图像，直接判断题型2实验误差分析例3 (多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列方法有助于减小实验误差的是()A选取计数点，把每打5个计时点的时间间隔作为一个时间单位B使小车运动的加速度尽量小些C舍去开始时纸带上密集的点，只利用点迹清晰、间隔适当的那一部分进行测量、计算D尽量减少挂在细绳下槽码的个数题型3利用纸带计算速度和加速度例4某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律，所用交流电的频率为50Hz，如图得到的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6、7为计数点，每隔4个点取一个计数点从纸带上测出x10.93cm，x22.

12、13cm，x33.34cm，x44.55cm，x55.75cm，x66.97cm，x78.18cm.计数点123456各计数点的速度(ms1)0.150.270.39_0.640.76(1)若计数点4的速度大小等于计数点3、5之间的平均速度，请通过计算，在上表空格内填入合适的数据(计算结果保留2位有效数字)；(2)根据表中数据，作出vt图像(以0计数点作为计时起点)；由图像可得，小车运动的加速度大小为_m/s2.素养训练3(多选)如图甲、乙所示为同一打点计时器打出的两条纸带，由纸带可知()A在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲的平均速度比乙的大B在打下计数点“0”至“5”的过程中，纸带甲

13、的平均速度比乙的小C纸带甲的加速度比乙的大D纸带甲的加速度比乙的小素养训练4做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验(1)用一条纸带穿过计时器，该同学发现有图甲中的两种穿法，感到有点犹豫你认为_(选填“A”或“B”)的穿法效果更好(2)完成实验后，小明用刻度尺测量纸带距离时如图乙，B点的读数是_cm，已知打点计时器每0.02s打一个点，则B点对应的速度vB_m/s(vB结果保留三位有效数字).(3)某实验小组中的四位同学利用同一条纸带的数据作vt图像，分别作出了如图所示的四幅vt图像，其中最规范的是_随堂演练自主检测突出创新性素养达标1在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是

14、()A小车在钩码的牵引下运动时只需打一条纸带，然后进行数据处理B为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个计数点C为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点D两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1s2(1)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”时，用电磁打点计时器记录纸带运动的时间该同学实验所用的电源是()A6V的交流电源B8V的直流电源C220V的交流电源D220V的直流电源(2)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列说法中错误的两项是()A在释放小车前，小车应紧靠在打点计时器处B应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车C要在小车到达定滑轮前使小车

15、停止运动D使用刻度尺测量长度时，不必估读E作vt图像时，所描曲线必须经过每一个点3在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中(1)如图甲所示，所用打点计时器的工作电压为_；A直流220VB交流220VC直流8VD交流6V(2)某次实验得到如图乙所示的一条清晰纸带，截取了其中一段用刻度尺(单位：cm)进行测量，在纸带上标注了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点(每两个点迹标注一个计数点)，已知打点计时器所用电源的频率为50Hz，取计数点A对应时刻为0.其中计数点E所在位置的刻度尺读数为_cm，小车加速过程中DF段的平均速度为_m/s(计算结果保留两位有效数字)，用这一速度表示小车通过E点时的瞬时

16、速度，并将其描在坐标纸上(其中B、C、D、F四个点已描点完成).请同学们在坐标纸上拟合图线，并求解小车运动的加速度a_m/s2(计算结果保留两位有效数字).第二章匀变速直线运动的规律1匀变速直线运动的研究必备知识自主学习一、1均匀变化2倾斜的直线4(1)均匀增加(2)均匀减小二、2瞬时关键能力合作探究探究点一【典例示范】例1解析：(1)使用电火花打点计时器时需要用220V的交流电源，可以用来计时，不需要停表；处理纸带时需要用刻度尺测量长度；实验中不需要测量质量，故选A、C.(2)实验操作时，将接好纸带的小车停在靠近电火花打点计时器处，先接通电源，再释放纸带故C、D错误，A、B正确C、D符合题意

17、答案：(1)AC(2)CD素养训练1解析：(1)本实验需要测量的物理量是位移和时间，用打点计时器打出的纸带上的点就可以算出时间，用刻度尺可以测出两点间的距离，因此，不需要弹簧测力计和停表(2)根据实验的步骤，正确的顺序应为DBFAEGC.答案：(1)弹簧测力计、停表(2)DBFAEGC素养训练2解析：(1)照片A：实验有错误之处，选用蓄电池作为电源照片B：实验有不合理之处，小车起始点离打点计时器过远(2)选用输出电压稳定性更佳的稳定电源，打点计时器不能计时，A错误；选用输出电压变化周期更稳定的交变电源可使打点周期稳定，减小误差，B正确；调节滑轮高度，使拉线与长木板平行，可减小误差，C正确；测定

18、小车的速度不需要满足槽码的质量m远小于小车的质量M，也不需要实验前先平衡小车与木板间的摩擦力，D、E错误答案：(1)见解析(2)BC探究点二【典例示范】例2解析：先明确相邻计数点间的时间间隔，然后利用平均速度公式vxt求解，得vABx1t11.9010250.02m/s0.19m/s；vBCx2t22.4010220.02m/s0.60m/s；vCDx3t31.201020.02m/s0.60m/s；vDEx4t42.3810220.02m/s0.595m/s0.60m/s.由以上计算数据可以判断出在误差允许的范围内，小车运动的性质是先加速运动后匀速运动答案：先加速运动后匀速运动例3解析：实验

19、中应区别打点计时器打出的点迹与人为选取的计数点，通常每5个计时点选1个计数点，这样计数点间的距离大些，测量位移时相对误差较小，A正确；小车的加速度应适当大一些，从而使纸带上计数点间的距离较大，测量的误差较小，B错误；舍去开始时纸带上密集的点，只利用点迹清晰、间隔适当的那一部分进行测量，这样测量的误差较小，C正确；使挂在细绳下槽码的个数适当，使实验既可以打出足够多的点，又可以让计数点间的位移比较大，有利于减小误差，D错误答案：AC例4解析：(1)根据题意有v4x4+x52T4.55+5.7520.1102m/s0.52m/s.(2)作出vt图像如图所示vt图像的斜率表示加速度的大小，有avt0.

20、760.270.60.2m/s21.23m/s2.答案：(1)0.52(2)如图所示1.23素养训练3解析：在打下计数点“0”至“5”的过程中，两纸带运动的时间相同，但甲纸带的位移小于乙纸带的位移，故v甲v乙，选项A错误，B正确；相邻计数点间时间间隔相等，由题图可知乙的速度变化快，故a甲a乙，选项C错误，D正确答案：BD素养训练4解析：(1)纸带应穿过打点计时器的限位孔，压在复写纸下面，据图甲可知B穿法正确(2)由图可知，B点的读数为：3.00cm，A、C之间的距离为：xAC5.90cm0.50cm5.40cm，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出B点瞬时速度的大

21、小为：vBxAC2T5.410220.02m/s1.35m/s.(3)描绘图像时取坐标单位的时候不能随意，要使得大部分点落在整个坐标区域中，描完点后，先大致地判断这些点是不是在一条直线上，然后画一条直线，让这些点均匀地分布在这条直线的两侧，故A正确，B、C、D错误答案：(1)B(2)3.001.35(3)A随堂演练自主检测1解析：小车在槽码的牵引下运动时，需要多次测量，打出多条纸带，进行数据处理，有利于减小误差，故A错误；纸带上开始时打的点比较密集，点间距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点当作计时起点，故B错误，C正确；选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1s，故D错误答案：C2答案：(1)A(2)DE3解析：(1)电火花打点计时器的工作电压为交流220V，而电磁打点计时器，其工作电压为交流6V，图中为电火花打点计时器，故B正确，A、C、D错误(2)计数点E所在位置的刻度尺读数为14.50cm，DF段的位移为：xDF(19.1510.30) cm8.85cm，则重物下落过程中DF段的平均速度为：vxDF2T8.8510240.02m/s1.1m/s.根据描点法作图，速度与时间图像如图所示图线的斜率为加速度，为：avt1.220.70202.4102m/s23.0m/s2.答案：(1)B(2)14.501.13.0