1.3位置变化快慢的描述—速度（第2课时） 课件（共29张PPT）-2023-2024学年物理 人教2019必修第一册

(共29张PPT)
1.3 位置变化快慢的描述—速度
第1章
第2课时
目 录
CONTENTS
测量纸带的平均速度和瞬时速度
01
速度－时间图像
02
利用光电门测速度
03
问：中国作为世界四大文明古国之一，发明计时器的历史很悠久。从古至今你知道哪些计时器？
01
测量纸带的平均速度和瞬时速度
1.实验目的:练习使用打点计时器及学会用打点计时器测量平均速度、瞬时速度的研究方法，描绘速度—时间图象 。
2.实验器材
电磁打点计时器(或电火花计时器)、8 V交变电源(电火花计时器使用220 V交变电源)、复写纸(或墨粉纸盘)、导线若干、刻度尺、纸带、坐标纸。
3.实验步骤
(1)使用打点计时器获得3～5条纸带.
(2)选择一条点迹清晰便于分析的纸带，测出纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间Δt.
(3)用刻度尺测量第1个点到第n个点间的位移Δx.
3.数据处理
(1)测量平均速度
若电源频率为50 Hz，每隔0.1 s(或更短)计算一次平均速度.
①在图中选取纸带上一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1,2,3，…标出这些计数点；
②测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表1中；
③计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；
④根据Δx和Δt计算纸带在相邻计数点间的平均速度v.
位置 0 1 2 3 4 …
x/m
Δx/m
Δt/s
v/(m·s－1)
表1 手拉纸带的位移和平均速度
(2)测量瞬时速度
每隔0.06 s计算一次速度
①选取一条点迹清晰便于分析的纸带；
②从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点；
③测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表2中；
④计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；
⑤根据Δx和Δt算出的速度值就可以代表在Δx这一区间内任意一点的瞬时速度.将算出的各计数点的速度值记录在表2中.
位置 0 1 2 3 4 5 6 …
x/m
Δx/m
Δt/s
v/(m·s－1)
4.注意事项
(1)如果电源频率为50 Hz，在纸带上数出了n个点，那么它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s.
(2)先接通电源再拉动纸带，手拉动纸带时速度应快一些，以防点迹太密集.
(3)计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位
移和时间，即vn＝ .
1、从左向右，判断物体的速度变化。
2、如果与纸带相连的物体做加速运动，则物体与纸带哪一端相连。
思考：
　(1)在某次实验中，某同学选出了一条清晰的纸带，并取其中的A、B、C…七个点进行研究，这七个点和刻度尺标度对应的位置如图所示.(打点计时器所用电源频率为50 Hz)
例1
可求出A点到D点的距离是_____ cm.
(2)由实验数据可得A点到D点的平均速度是_____ m/s；B点的瞬时速度是_____ m/s.(结果均保留两位有效数字)
4.10
0.14
0.13
1、 (多选)如图所示，一人骑自行车晨练，由静止开始沿直线运动，她在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为1 m、2 m、3 m、4 m，则(　　)
A．她在4 s末的瞬时速度为4 m/s
B．她在第2 s内的平均速度为2 m/s
C．她在4 s内的平均速度为2.5 m/s
D．她在1 s末的速度为1 m/s
解析：由 可得该人在第2s内的平均速度为2m/s，B正确；前4s内的平均速速
为 m/s=2.5m/s,C正确；因无法确定该人的瞬时速度，A、D错误。
√
√
02
速度－时间图像
A
B
C
A
B
C
A
B
C
O
v
t
t1
t2
v1
v2
物体在t1时刻的瞬时速度v1
物体在t2时刻的瞬时速度v2
物体在t1-t2时间间隔瞬时速度发生了变化
物体的v-t图像
1.速度－时间图像的意义：直观表示物体运动的速度随 变化的规律.
2.速度－时间图像的获得：用 表示时间t， 表示速度v，建立直角坐标系.根据测量的数据在坐标系中描点，然后用 的曲线把这些点连接起来，即得到v－t图像，如图所示.
时间
横轴
纵轴
平滑
如图所示是一条打点计时器打出的纸带，电源频率为50 Hz,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点.每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示.
例2
(1)求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格.
0.40
0.69
v1 v2 v3 v4 v5 v6
数值/ (m·s－1) 0.20 _____ 0.61 _____ 0.70
0.70
(2)在直角坐标系中画出物体运动的速度—时间图像.
(3)根据图像定性描述物体的运动情况.
从v－t图像中看出，物体在0～4 s内做加速运动，4～6 s内物体做匀速运动.
2.如图所示，为一物体做直线运动的速度－时间图像，在整个运动过程中，下列说法正确的是
A.BC段和CD段的运动方向相反
B.CD段和DE段的运动方向相反
C.物体在CE段做减速运动
D.AB段物体静止
√
解析：由题图可知，物体在BC段和CD段的速度均为正值，运动方向相同，物体在D点速度为零，此后运动方向改变，A错误，B正确；
物体在CD段做减速运动，在DE段做加速运动，C错误；
AB段物体的速度恒为5 m/s，D错误.
1.v－t图像的物理意义
反映做直线运动的物体的速度随时间变化
的规律，但它不是物体运动的轨迹.
2.v－t图像的应用
(1)由图像能看出物体在每一时刻对应的瞬时速度.瞬时速度为正，说明物体沿选定的正方向运动，如图中的1、4、5图线；瞬时速度为负，说明物体沿与选定的正方向相反的方向运动，如图中的2、3图线.
总结提升
(2)根据图线形状判断物体的运动性质：若图线平行于t轴，则表示物体做匀速直线运动，如图中所示的1、2图线；若图线不平行于t轴，则表示物体做变速运动，图线5对应的物体做减速运动，图线3、4对应的物体做加速运动.
(3)截距：v－t图像的纵轴截距表示初始时刻物体的
瞬时速度，横轴截距表示物体速度为零的时刻.
(4)图线交点：两条图线相交，交点表示两物体在
该点对应时刻的瞬时速度相同，都等于该点对应的瞬时速度.
总结提升
03
利用光电门测速度
A
B
C
A
B
C
如图所示，当滑块通过光电门时，光电计时器记录了遮光条通过光电门的时间，而遮光条的宽度d已知，且非常小.由于滑块通过光电门的时间Δt非常短，在这段时间内滑块的运动可以近似看作匀速直线运动，所以可认为遮光条通过光电门时的瞬时速度等于其通过光电门的平均速度，即 .
用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度.已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4 mm，遮光条经过光电门的遮光时间为0.04 s.
(1)则滑块经过光电门时的速度大小为______m/s.
例3
0.1
(2)为使 更接近瞬时速度，正确的措施是______.
A.换用宽度更窄的遮光条
B.换用宽度更宽的遮光条
C.提高测量遮光条宽度的精确度
D.使滑块的释放点更靠近光电门
A
3.用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度.如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过光电门1的时间为Δt1＝0.29 s，通过光电门2的时间为Δt2＝0.11 s，已知遮光条的宽度为3.0 cm，则滑块通过光电门1的速度为________ m/s，通过光电门2的速度为______ m/s.(结果均保留两位有效数字)
0.10
0.27