第二章 匀变速直线运动的研究

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名称 第二章 匀变速直线运动的研究
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2011-09-07 20:15:11

文档简介

课 题 2. 2 匀变速直线运动的实验探究 第一课时
学习目标 1 了解打点计时器的构造和工作原理,并能使用打点计时器测量运动物体的位移和时间。了解频闪照相法及其应用,2.掌握实验的基本操作步骤,会用器材进行实验
重点、难点 1.根据实验器材,完成简单的实验
学习设计
知识点一 电磁式打点计时器、电火花打点计时器与频闪照相机的使用:电磁式打点计时器接交流电源,工作电压4~6V,频率50Hz,每隔1/50s(即0.02s)打一个点。它是利用振针的振动通过复写纸在纸带上打点的;电火花打点计时器使用220V的交流电压利用火花放电通过电火花和墨粉在纸带上打点的,打点的时间间隔也是0.02s。这种计时器工作时,纸带运动受到的阻力比较小,实验误差也较小。若纸带上打了n个点(这些点叫做计时点),则纸带运动的时间t=(n-1)×0.02s,测量出始末两点的距离即可知道纸带运动的位移。频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电的频率,相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器打出的点子,所以与打点的纸带一样,运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息,又记录了物体运动的位移信息。可以用同样的方法探究物体的运动规律。在实验中往往每隔5个时间间隔取一个计数点,只是为了求加速度时便于计算。因为打点时间间隔t0=0.02秒,故计数点间时间间隔为T=5t0=0.1秒。实验时,应以减小测量误差为取计数点的依据。若小车加速度小,打点比较密集,计数点间时间间隔t0应多取几个;反之,可少取。知识点二 使用电磁式打点计时器做小车运动的实验:实验器材:附滑轮的长木板、小车、打点计时器、纸带、细绳、钩码、低压交流电源、刻度尺、垫块(垫在长木板一端,使长木板形成斜面)、导线若干等。 实验步骤如下: ⑴把长木板一端垫高放在水平桌面上,把打点计时器固定在长木板垫高的一端,连接好电路。 ⑵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。 ⑶把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,放开小车,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。⑷换上纸带,重复实验三次,从三条纸带中,挑选一条比较理想的纸带进行分析。将计算的结果填入设计的表格中,并根据实验结果得出结论。点评:熟悉各实验器材,特别是计时和测量器材。例题 1、把“探究小车速度随时间变化的规律”实验的操作步骤代号,按实验的合理顺序进行排列:操作顺序应是 D,B,A,E,G,F,C 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附有滑轮的木板的一端,并连接好电路C.换上新纸带,重做实验D.把附有滑轮的木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面
E.使小车停在靠近打点计时器处F.接通电源,待打点计时器的振动达到稳定,放开小车,让小车开始运动G.把一条细绳栓在小车上,细绳跨过滑轮,使细绳与木板平行,下面挂上适当的钩码。点评:掌握实验的基本操作步骤,例题 2、用我们做“探究小车速度随时间运动的规律”实验的设备,能否研究运动规律如图3-1所示的小车的运动?若能,怎么做?若不能?为什么?解析:由图象可知:小车先做减速运动后做反向的加速运动,用一个打点计时器不能完成这一实验,因为小车只能拉纸带不能推纸带.所以不能。
反 馈 检 测 (一)(30min)
在做“探究小车速度随时间运动的规律”的实验中,得到一纸带如图3-2所示,下列说法正确的是( AC )纸带a端与小车相连纸带b端与小车相连由点迹猜测,小车加速运动由点迹猜测,小车减速运动2. 在做“探究小车速度随时间运动的规律”的实验中,换上纸带重复三次操作,选择一条点迹清晰的纸带,在选择计数点时,采取正确方法是( AD )舍掉开头密集的点,找一个适当的点作计时起点取纸带上第一个点作计时起点,为了实验精确不能漏掉所有的点每两个相邻计数点之间的时间只能是0.1s每两个相邻计数点之间的时间可视打点密度而定,0.02s、0.04s ……均可3.在科学上,为了描述实验中测量点之间的关系,先将其在坐标系中描点,后用一条平滑的线“拟合”这些点,在画线时应注意的是 ( ABD )A.画线时让尽量多的点在线上B.画线时不在该线的点要尽量靠近该线,使线两侧的点大致相同C.要照顾所有的点,让它门在线上D.离线太远的点可以舍去4. 如图3-3所示,两个图象为甲、乙两同学做实验后画出的小车运动的v-t图象,以下有四中说法正确的是( BC )甲的实验误差比乙小 C. 甲处理纸带时没有去掉开头密集的点甲的实验误差比乙大 D. 乙处理纸带时没有去掉开头密集的点5. 根据打点计时器打出的点,可以从纸带能直接得到的物理量是 ( AB ) A. 点迹间的时间间隔 B. 纸带的位移 C. 纸带的加速度 D. 纸带的平均速度
6. 关于“匀变速直线运动的实验探究”的操作中,下列说法正确的是( ABCD )选用各处平整程度、光滑程度相同的长木版在释放小车前,小车应靠近打点计时器先接通电源,待打点计时器开始打点后再释放小车要在小车到达滑轮前使小车停止运动7. 若打点计时器振针在纸带上打出的不是间隔清晰的点而是短线,其原因可能是 ( D ) 电源电压偏高,导致振针振动的时间长,打点力度大,造成阻力大,而形成短线电源电压偏低,导致振针振动的时间短,打点力度小,造成阻力大,而形成短线振针与计时器底板间的间距偏大,从而形成短线振针与计时器底板间的间距偏小,从而形成短线8. 在练习使用打点计时器时,根据打出点的纸带判断纸带的运动是匀速运动还是变速运动时,下列判断正确的是 ( A ) 测出每相邻两点间的距离,看是否都相等测出纸带运动的全程所用的时间计算纸带任意两点间的平均速度计算纸带全程的平均速度9. 电磁式打点计时器使用6V交流电压,频率50Hz,打相邻两点的时间间隔为_0.02__s。现用它来测量物体运动的平均速度,实验时若交流的频率低于50Hz,但计算时仍按50Hz,所得平均速度的值将偏__大_____(填上“大”或“小”)10.给出下列的器材,选出“匀变速直线运动的探究”实验中所需器材填在横线上_ ACEFHI __ A. 打点计时器 B. 天平 C.低压交流电源 D. 低压交流电源 E.细绳和纸带F.钩码和小车 G.秒表 H.一端有滑轮的长木版 I.刻度尺参考答案: 1.AC 2. AD 3. ABD 4. BC 5.AB 6.ABCD 7.D 8.A 9. 0.02 大 10. ACEFHI
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图3-1
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图3-3课 题 2. 1 匀变速直线运动的规律 第二课时
学习目标 4.理解匀变速直线运动的位移与时间的关系公式s=v0t+(1/2)at2的意义,并能进行分析和计算5.会推导位移和速度的关系式vt2 - v02 =2aS ,理解各量的物理意义,并能进行分析和计算
重点、难点 2. 掌握位移公式s=v0t+(1/2)at2 ,并能熟练应用3. 掌握速度和位移的关系式 vt2 - v02 =2aS,并能熟练应用
学 习 设 计
知识点四 匀变速直线运动的位移与时间的关系式 位移公式 S=v0t+(1/2)at2 的推导 1.公式代入法:S=t而 =(v0+ vt )/2(此式只适用匀变速直线运动),vt = v0 + at此三式可得: S= v0t+(1/2)at2 2.图象法: 物体做匀变速运动的v-t图象,在时间t内的位移可由“面积”表示出来。位移s 的大小等于梯形的面积. S =v0t+(1/2)at2 例题4 汽车由车站开出后一直做匀加速直线运动,用10s时间通过一座长140m的桥,过桥后速度达到16m/s.求:(1)汽车刚开上桥时的速度大小.(2)车站离桥头多远?解析:本题可设汽车加速度为a,刚开上桥时速度为v0,车站离桥头的距离为S1.利用位移公式S=v0t+(1/2)at2 得到v0;用公式 v0 = at1和S1=(1/2)at12联合求解S1 点评:两个运动过程的“联接点”的速度是一个重要的速度,它既是前一过程的末速又是后一过程的初速,许多问题需要求出这个速度。 答案:(1)12m/s(2)180m 知识点五 匀变速直线运动的位移与速度的关系推导:由vt = v0 + at 和 s= v0t+(1/2)at2 可得vt2 - v02 =2as 例题5 人类是从鸟的飞行中受到启发而制造出飞机的。但由于飞机在起飞和降落过程中,经常与栖息在机场附近的飞鸟相撞而导致“机毁人亡”。假设某飞机的起飞速度为50m/s,在起飞时与长度10cm 的鸟相撞,把鸟撞成薄饼状,则在撞击过程中,飞鸟的加速度约为多大?解析:设飞鸟的初速度为零,末速度为飞机的速度vt=50m/s,位移S=0.1m根据位移与速度的公式 vt2 - v02 =2aS ,a=( vt2 - v02)/2S = 1.25×104m/s2答案:1.25×104m/s2 由此值想到为什么把鸟撞成薄饼状。点评:公式vt2 - v02 =2aS适用于在已知量及待求量都不涉及时间的情况下,求速度或位移时非常方便。例题6. 在我国国庆阅兵式中,某直升机在地面上空某高度A位置处于静止待命状态,要求该机10时56分40秒由静止状态沿水平方向做匀加速直线运动,经过AB段加速后,进入BC段的匀速受阅区,11时准时通过C位置,如图所示.已知sAB=5 km,sBC=10 km,问:(1)直升机在BC段的速度大小是多少 (2)在AB段做匀加速直线运动时的加速度大小是多少 解析:(1) 在AB段飞机做匀加速直线运动时间为t1,加速度大小为a. 设BC段飞机做匀速直线运动的速度大小为v,运动时间为t2,对于AB段,由平均速度的关系得到:(v+0)/2=sAB/t1 ①对于BC段,由匀速直线运动的速度公式有: v=sBC/t2 ②根据飞机10时56分40秒由A出发,11时准时通过C位置,则:
t1+t2=200 s ③联立①②③,代入数据解得:v=100 m/s.(2)在AB段,由v12-v02=2as得:a=v2/2sAB=1 m/s2.答案:(1)100 m/s (2)1 m/s2 思考:总结以上规律,写出匀变速直线运动的几个重要推论式: (1)任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差是一个恒量,即 ΔS=at2 (2)在一段时间t内,中间时刻的瞬时速度v等于这段时间的平均速度,即 =V中 (3)平均速度等于初末速度之和的一半 = 以上结论请同学们自己证明
反 馈 检 测 (二)(30min)
1. 从静止开始做匀加速直线运动的物体,前10s内的位移是10 m,则lmin内的位移为( D )A. 36 m B.60 m C. 120 m D.360 m2. 质点的位移随时间变化的关系式为S=4t+2t2, S与t的单位分别为m 和s,则质点的初速度和加速度分别为( C )A. 4m/s 2m/s2 B. 0 4m/s2 C. 4m/s 4m/s2 D. 4m/s 03. 一物体做匀加速直线运动,在第1个t s内位移为x1;,第2个t s内位移为x2,则物体在第1个t s末的速度是( D )A.(x2-x1)/t B.(x2+x1)/t C.(x2-x1)/2t D.(x2+x1)/2 t4. P、Q、R三点在同一条直线上,一物体从P点静止开始做匀加速直线运动,经过Q 点的速度为v,到R点的速度为3v,则PQ∶QR等于 ( A )A.l∶8 B.l∶6 C.l∶5 D.1∶35. 一辆汽车从车站以初速度为零匀加速直线开去,开出一段时间之后,司机发现一乘客未上车,便紧急刹车做匀减速运动.从启动到停止一共经历t=10 s,前进了15m,在此过程中,汽车的最大速度为( B )A.1.5 m/s B.3 m/s C.4 m/s D.无法确定6. 汽车正在以 10m/s的速度在平直的公路上前进,在它的正前方x处有一辆自行车正以 4m/s的速度做同方向的运动,汽车立即关闭油门做a = - 6m/s2的匀变速运动,若汽车恰好碰不上自行车,则x的大小为 ( C )A.9.67m B.3.33m C.3m D.7m 7. 做匀加速直线运动的物体,在给定的时间间隔ts内,下面说法正确的是 ( D )它的加速度越大,它的位移一定越大 它的初速度越大,它的位移一定越大 它的末速度越大,它的位移一定越大它的平均速度越大,它的位移一定越大8. 汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动,可以明显的看出滑动的痕迹,即常说的刹车线,由刹车线长短可以得知汽车刹车前的速度大小,因此刹车线的长度是分析交通事故的一个重要依据。若汽车刹车后以7 m/s2的加速度运动,刹车线长14m,则可知汽车在紧急刹车前的
速度的大小是多少?9. 骑自行车的人以5m/s的初速度匀减速地上一个斜坡,加速度大小是0.4m/s2,斜坡长30m,骑自行车的人通过斜坡要用多长时间?10. 汽车在红绿灯前停住,绿灯亮时A车开动以0.4m/s2的加速度做匀加速直线运动,经过30s后,又做匀速直线运动,在绿灯亮的同时B车以8m/s的速度从A车旁驶过,之后B车一直以相同速度做匀速直线运动,问:从绿灯亮时开始,经多长时间后两车相遇。参考答案1.D 2.C 3.D 4.A 5.B 6.C 7.D 8. 14 m/s 9. 10s 10. 45s课 题 2. 1 匀变速直线运动的规律 第一课时
学习目标 知道匀变速直线运动的定义和特点理解匀变速直线运动的速度与时间的关系公式vt=v0+at的意义,并能进行分析和计算掌握匀变速直线运动的速度与时间图象的物理意义,并能用来解决简单的问题
重点、难点 1.掌握速度公式vt=v0+at及 v—t 图象的物理意义,并能熟练应用
学 习 设 计
知识点一 匀变速直线运动的定义和特点:匀变速直线运动:在变速直线运动中,如果在相等的时间内速度的改变相等,这种运动叫做匀变速直线运动。在匀变速直线运动,如果速度随时间均匀增加,这种运动称为匀加速直线运动;如果速度随时间均匀减小,这种运动称为匀减速直线运动。匀变速直线运动的特点:加速度保持不变。知识点二 匀变速直线运动的速度与时间的关系公式:由加速度的定义式a=(vt-v0)/t 可得匀变速直线运动的速度公式vt=v0+at通常取初速度v0方向为正方向,加速度方向可正可负,在匀变速直线运动中a恒定。①当a与v0同向时,a>0表明物体的速度随时间均匀增加;②当a与v0反向时,a<0表明物体的速度随时间均匀减少;例题1. 在平直的公路上一汽车的速度为15m/s,从某时刻开始刹车,在阻力作用下,汽车以2m/s2的加速度做匀减速运动,问刹车后10s末车速有多大?解析:汽车做匀减速运动的加速度是由于受滑动摩擦力产生的,当汽车刹车vt=0时,汽车静止,不再受摩擦力作用,因此a=0,汽车不能反向做加速运动,将一直静止。 根据vt=0计算刹车需要的时间t ∵ vt=v0-at 0=15-2t ∴t=7.5s计算表明t<10s因此2.5s车是停着的,所以速度为0.点评: 要正确地解答物理问题不能乱套公式,必须认真审题,理解题目中表述的真实物理图景,在此基础上选择合适的物理公式。 知识点三 匀变速直线运动的速度与时间的图象:在速度图象中,图象的斜率在数值上等于加速度。当斜率为正值时,表明加速度方向与速度方向相同;当斜率为负值时,表明加速度方向与速度方向相反;例题2. 如图3-1-1表示一个质点运动的v-t图,则物体的初速度为 20 m/s,5s时的速度为 0 m/s,物体的加速度为 –4 m/s2.点评: 1.理解并掌握图象的截距和斜率的物理意义,问题就迎刃而解。2.如图3-1-3所示为物体做匀变速运动的v-t图象,在时间t内的位移可由“面积” 表示出来。位移s 的大小等于梯形的面积, (详见教材P41页第5题)
例题3.一汽车从静止开始由甲地沿平直公路开往乙地,汽车先做匀加速直线运动,接着做匀减速直线运动,到乙地刚好停止。其速度图象如图所示,则在加速和减速两段时间内,下列说法正确的是( B )①加速度大小之比为3 :1②位移大小之比为3 :1③平均速度大小之比为3 :1④平均速度大小之比为3 :1 A. ① ② B. ② ④ C .① ④ D.②③解析:理解图象的截距、斜率和“面积”表示的物理意义易得出正确结论。答案为B。
反 馈 检 测 (一)(30min)
1. 一物体做匀减速直线运动,初速度为10m/s,加速度大小为1m/s2,则物体在停止运动前ls内的平均速度为( D )A. 5.5 m/s B.5 m/s C. l m/s D.0.5 m/s2. 如图所示是物体运动的v-t图象,从t=0开始,对原点的位移最大的时刻是( B )A.t1B.t2 C.t3 D.t4 3..做匀加速直线运动的物体的加速度为2m/s2,对任意1S的时间间隔,下列说法正确的是( A )A.某1S末的速度比该1S初的速度总是大2m/sB.某1S末的速度比该1S初的速度总是大2倍C.某1S末的速度比前1S末的速度总是大2m/sD.某1S末的速度比前1S初的速度总是大2m/s4.某物体的v-t图象如图所示,则该物体 ( C )做往复返运动做匀变速直线运动朝某一方向做直线运动以上说法都不对5.摩托车从静止开始,以1.6m/s2 的加速度沿直线匀加速行驶了4S后又以1.2 m/s2 的加速度沿直线匀减速行驶了3S,然后做匀速直线运动,摩托车做匀速直线运动的速度大小为 ( B ) A. 1.4m/s B.2.8 m/s C 3.0 m/s D 3.2m/s6.刘翔以12秒88的成绩打破110m栏的世界纪录,之所以取得佳绩,取决于他在比赛中的( C )A.某时刻的瞬时速度大 B. 撞线时的瞬时速度大C.平均速度大 D. 起跑时的加速度大7. 一物体做匀变速直线运动,初速度为15 m/s ,方向向东,第5 s末的速度为10 m/s,方向向西,则第几秒开始物体向西运动 ( B ) A. 第2s B. 第4s C第9s D第15s 8.下表是通过测量得到的一摩托车沿直线加速运动时速度随时间的变化规律.t/s051015V/m.s-10102030 根据表中数据可知摩托车在15s内的加速度为 ( C )A. 10m/s2 B. 5m/s2 C. 2m/s2 D.1m/s29. 如图所示为某物体做匀加速直线运动的速度图象,根据图上的数据求:(1)该物体运动的加速度(2)该物体在t=0时的速度10.矿井里的升降机从静止开始做匀加速上升运动,经过3s,它的速度达到3m/s,然后做匀速运动,经过6s,再做匀减速运动,3s停止。画出升降机运动的速度图象,并求出它上升的高度。参考答案1.D 2.B 3.A 4.C 5.B 6.C 7.B 8.C 9. 2m/s2 3m/s 10. 图略 27m
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V2课 题 2. 3 匀变速直线运动的实例---自由落体运动
学习目标 1.认识自由落体运动,知道它是初速度为零的匀加速直线运动。能用打点计时器或其它实验仪器得到相关的运动轨迹并能进行分析2.理解自由落体运动的加速度,知道它的方向。4.掌握自由落体运动规律。应用自由落体规律解决实际问题。5.知道伽利略对自由落体运动的探索过程。
重点、难点 1.自由落体运动特点和规律。2.用匀变速直线运动的规律解决自由落体运动的问题。
学习设计
知识点一 认识自由落体运动,知道它是初速度为零的匀加速直线运动。物体只在重力作用下从静止开始下落的运动为自由落体运动。自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.空气阻力远小于物体重力时,忽略阻力的影响。 知识点二 用打点计时器或其它实验仪器得到自由落体的加速度值并能进行分析1.利用电磁打点计时器或电火花打点计时器研究自由落体运动,重物带着纸带作自由落体运动,分析纸带上记录的点迹,测出它们的间距,然后利用得出当地重力加速度的值。例题 1、 利用如图3-3-1中所示的装置做"测定重力加速度"的实验,在纸带上取得连续的清晰的7个点。用米尺测得第2、3、4、5、6、7各点与第1点的距离d如下:请用这些数据得到重力加速度的测量值.设打点计时器所用电源的频率为50Hz. 点的次序1234567距离d(cm)06.012.519.326.534.142.12.用频闪照相研究自由落体运动频闪照相机可每隔相等的时间拍摄一次,利用频闪照相机可追踪记录作自由落体运动的物体在各时刻的位置。利用照片:(1)可以研究自由落体是否为匀变速运动(是否为恒量); (2)可以测量重力加速度(若T已知,利用△S=aT2求解); (3)可以测量物体在某一位置的瞬时速度(vt/2==)。
自由落体运动的加速度叫做重力加速度,方向竖直向下,,实验表明:重力加速度在地球上随纬度的增大而增加,随高度的增加而减小。重力加速度用g表示,g取9.8m/s2或10 m/s2 。例题2. 下说法正确的是( ABC ) A.自由落体加速度的方向始终竖直向下,大小与位置有关。 B.在同一地点,一切物体自由落体运动的加速度都相同。 C.在地面上从赤道向两极移动,自由落体加速度的大小逐渐变大;在同一纬度处,离地面越高,自由落体的加速度越小。 D.10kg的物体比5kg的物体重力加速度大。解析:根据自由落体运动重力加速度的特点容易判断A B C 正确,重力加速度与物体的质量无关,所以D错误。本题答案为 A B C .知识点三 自由落体运动的规律及其应用 自由落体运动可以看成是匀变速直线运动在初速度v0=0,加速度时的一个特例。因此其运动规律可由匀变速直线运动的一般公式来得出。⑴速度公式:t⑵位移公式:h=⑶速度和位移关系: vt2 - v02 =2ah例题 3 一个小球从楼顶自由下落,过一个高1m的窗户所用时间为0.1s,求楼顶到窗台的距离多大?g=10m/s2解析:小球过窗台不是自由落体运动。只有从楼顶开始下落才是自由落体运动。因此我们可以用楼顶到窗户顶,楼顶到窗台来进行运算。设楼顶到窗户顶距离为h,用时为t;利用公式可得:h=楼顶到窗台: h+1=解得: t=0.95s h=4.5125m≈4.5m例题 4. 如图3-3-2所示一条直杆AB长为15m,上端挂起,然后让它自由下落,求直杆AB经过离杆下端5m处O点所需的时间?g=10m/s2解析:直杆AB通过O点的时间等于直杆上端A到达O点的时间tA与下端B到达O点的时间tB之差解法一:直接用自由落体公式tA-tB=解法二:利用平均速度公式
设B端达到0点处速度为v0,则v0=A端达到0点处速度为vt,则vt=则直杆通过0点的平均速度为,直杆通过0点的时间为t=点评:利用初速度为零的自由落体运动公式计算两段时间之差较方便。知识点四 伽利略对落体运动的科学研究方法1.利用严密的逻辑推理,否定了亚里士多德关于重物比轻物下落速度快的错误论断。 2.对于自由落体运动的规律,提出了猜想和假说,猜想自由落体一定是一种最简单的变速运动,它的速度应该是对时间均匀变化的。3.首先采用了以实验验证猜想和假设的科学方法。并把逻辑推理与实验事实相结合,用铜球在斜面上滚下的运动外推至斜面倾角为900,即为自由落体运动,得出了自由落体运动的v与t成正比是匀加速直线运动。且所有自由落体下落的加速度都是一样的正确结论。例题5. 一个小铁球和一张小纸片同时从同一高度下落,总是小铁球先落地,则以下说法正确的是( B )上述实验现象与自由落体运动的规律是矛盾的上述实验现象表明小铁球的重力加速度比纸片的要大些小铁球比纸片先落地是空气阻力影响而产生的现象尽管小铁球比纸片先落地,但小铁球和纸片的重力加速度却是一样大 A.①② B.③④ C.①③ D. ②④解析:自由落体运动是只在重力作用下初速度为零的匀加速运动,小铁球和纸片除受重力外,还受阻力作用,它们的下落不是自由落体运动。下落的加速度也不是重力加速度,故①②不对。B正确。点评: 深刻理解物体下落速度不受其重力大小的影响,而与物体的加速度有关。思考:结合自由落体运动的规律,写出初速度为零的匀加速直线运动的几个重要推论式: ①从运动开始计时起,在连续相等的各段时间内通过的位移之比为 1:3:5……(2n-1) ②从运动开始计时起,时间T内,2T内,3T内…nT内通过的位移之比为 12:22:32……n2 ③从运动开始计时起,通过连续的等大位移所用的时间之比为 以上结论请同学们自己证明
反 馈 检 测(30min)
1. 甲物体的重力是乙物体的2倍,甲从h高处自由落下,乙从h/2 高处自由落下,下列说法正确的有 ( BC )A.甲、乙两物体下落的时间相同 B.甲物体比乙物体下落的时间长C.甲物体落地时的速度比乙物体落地时的速度大D.甲物体下落时的加速度比乙物体下落时的加速度大2 关于自由落体运动,下面说法正确的是 ( .ABC )A. 它是竖直向下,v0=0,a=g的匀加速直线运动B. 在开始连续的三个1s内通过的位移之比是1∶3∶5C. 在开始连续的三个1s末的速度大小之比是1∶2∶3D. 在连续的三个1s内通过的位移之差逐渐增大. 3、伽利略研究自由落体运动的科学方法是( B )A 观察实验法 B 假设推理,理想实验法 C 控制变量法 D 分析类比法 4.做自由落体运动的物体,在任何两个相邻的1s内,位移的增量为(取g=10m/s2)( C )A.1m B.5m C.10m D.不能确定5.雨滴自屋檐静止滴下,每隔0.2s滴下1滴,第一滴落地时第六滴恰欲滴下,此时测得第一,第二,第三,第四滴之间的距离依次是1.62m,1.26m,0.90m。设滴下的雨滴运动情况相同,则此刻第二滴雨滴下落速度是( C ) A.7.00m/s B.7.84m/s C.7.20m/s D.7.00m/s6.按教材中的方法甲同学帮乙同学测定反应时间,开始乙同学的手在米尺2cm刻度处,当甲同学释放米尺,乙同学握住米尺时,他的手处在米尺的14cm刻度处,由此可知,乙同学的反应时间为多少秒 7.水滴自屋檐静止滴下,测得它经过屋檐下高为1.4m的窗户,历时0.2s。不计空气阻力,取g=10m/s2,则窗台离屋檐的高度是多少?8. 甲乙两位同学在一次做“测量高楼的高度”的研究性课题中,设计了以下方案:甲同学在楼顶自由释放一个小球,乙同学则通过一数字计数器测量小球通过地面上高1.2m物体P的时间,从而估算楼高。假设该方法在实践中能成功。(由于小球在经过P时,速度的变化和它的瞬时速度相比较,可忽略不计,因而可以看做匀速直线运动, g=10m/s2)(1)若乙同学测得实验数据如下表,估算楼顶到物体P顶端的距离。次数1234时间/s0.0200.0190.0200.021(2)若甲同学和乙同学开玩笑,以某一初速度竖直向下扔小球,乙同学以为静止释放,通过数据测得楼顶到物体P顶端的距离大约为180.8m,试求出甲同学扔小球时的速度大小。参考答案 1 BC 2 ABC 3 B 4 C 5 C 6. 0.16s 7. 3.2m 8. 180m ; 4m/s
3-3-1
解析: 由逐差法,设相隔两点间的距离依次为S1 S2 S3…… S6
S1=6cm S2=6.5cm S3=6.8cm S4=7.4cm S5=7.6cm S6=8cm
S4-S1=3at 2 , S5-S2=3at2 , S6-S3=3at2 即
a=( S4 +S5+ S6-S1-S2-S3 )/3t2=9.7m/s2
图3-3-2
图3-3-2第二章 《匀变速直线运动的研究》测试题
一.选择题:(每小题4分,选对但不全的得2分,共40分) 1. 一个做匀加速直线运动的物体,第一秒末的速度为10m/s,第二秒末的速度为15m/s, 则: ( D )A.物体的加速度为10m/s2 B.第一秒初的速度为2m/s C.头2s内的位移为25m D.第二秒内的位移为12.5m 2. 甲、乙两物体从同一地点沿同一方向做直线运动的速度图像如图3-1所示,则( AB )A. 两个物体两次相遇的时间是2s和6s B. 4s时甲在乙的后面 C. 2s时两物体相距最远 D. 甲物体一直向前运动而乙物体向前运动2s,随后向后运动3.一个石子从高处释放, 做自由落体运动, 已知它第1s内 的位移大小是S, 则它第3s内的位移大小是 ( A ) A. 5S B. 7S C. 9S D. 3S 4.一辆汽车以10m/s速度沿平直公路匀速前进,因前方有障碍物而需立即刹车,以2m/s2 加速度做匀减速运动,则经过6s汽车的位移是 ( B ) A.24 m B.25 m C.26 m D.30 m5. 物体由A到B做匀变速直线运动,在中间位置的速度为V1,在中间时刻的速度为V2,则 ( AC )A.做匀加速运动时V1>V2 B.做匀加速运动时V1V2 D.做匀减速运动时V1图 3
图 3-1
3-3课 题 2. 2 匀变速直线运动的实验探究 第二课时
学习目标 3.会分析打点计时器打出的纸带和频闪照相的图片,能根据纸带和频闪照相的图片正确判断物体的运动情况
重点、难点 2.利用纸带或照相图片分析物体的运动规律
学习设计
知识点三 使用电磁式打点计时器探究小车运动的规律例题 3、在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz,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.距离d1d2d3测量值/cm1.205.4012.00计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2 =_0.21___ m/s.小车的加速度是a =_0.60___ m/s2解析: 从图中直接读出数值填入表格中,d1=1.20 cm d2=5.40 cm d3=12.00 cm 由于各计数点间的时间相同t=0.1s 而计数点“2”是计数点“1”和 计数点“3”的中间时刻,根据公式 v=(d2-d1)/t =(5.40-1.20)/0.2 =21 cm/s=0.21 m/s, 根据公式 S2 =d3 -d2 = 12.00cm -5.40cm =6.60cm S2=d2-d1=5.40cm -1.20cm=4.20cma=(S2-S2)/t2 =(6.60cm-4.20cm)/(0.2)2= 60cm/s2 =0.60m/s2所以本题答案为 v2=0.21 m/s a=0.60m/s2 点评:对于实验数据的处理采用以下两种方法:(方法一) 可以通过小车运动的速度-时间图象分析小车是否做匀变速直线运动。用横轴表示时间,用纵轴表示速度,因=,所以可以得到各个不同时刻的速度,通过描点作图可以得到小车速度随时间的变化规律,从而判断小车是否做匀变速直线运动。(v-t图略)(方法二) 可以按课本第45页图3-20的方法将纸带以间隔相同点的方式依此剪成短纸条,然后按先后顺序粘贴在一起,用光滑线段将各段纸条的中点连接起来,若连线是一条直线,即可说明小车做匀变速直线运动。(图略);也可以按课本第49页第4题的方法,即逐差法 S2-S1= S3-S2= …= Sn-Sn-1 =常量≠0 =at2(证明略),匀变速运动中,连续相等的时间内位移之差为一常数即:Δs=aT2,与初速度大小无关。用来判断小车做匀变速直线运动,并求出加速度。 例题4、 如图是某同学用打点计时器研究物体运动规律时得到的一段纸带。根据图中的数据,计算物体在AB段、BC段、CD段和DE段的平均速度大小,判断物体运动的性质。
解析:通过数相邻计数点间的间隔个数,找出每段的时间,然后利用平均速度的公式进行计算。由可得由以上计算数据可以判断出在误差允许的范围内,物体运动的性质是:先加速运动后匀速运动。点评: 根据打点的纸带判断物体的运动情况,一般的方法是取连续相等的时间间隔,看相等时间内发生的位移是否相等来判断是匀速运动还是变速运动;相等时间内的位移是逐渐增大还是逐渐减小来判断是加速运动还是减速运动。当然也可以先求出每段上的平均速度,看这些平均速度是否相等来判断。
反 馈 检 测( 二 ) (30min)
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( BC )A. 长木板一定要水平摆放,不能一端高一端低B. 使小车速度的变化尽可能快一些C. 使用刻度尺测量长度时,要读到最小刻度的下一位D. 作v-t图,所描曲线必须经过每一个点2.为了测定某辆轿车在平直路上起动时的加速度(轿车起动时的运动可近似看做匀加速运动),某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片(如图3-2-1所示).如果拍摄时每隔2秒曝光一次,轿车车身总长为4.5m,那么这辆轿车的加速度为 ( B ) A.1m/s2 B.2m/s2 C.3m/s2 D.4m/s23.某人用手表估测火车的加速度.先观测3分钟,发现火车前进540m;隔3分钟后又观察l分钟,发现火车前进360m,若火车在这7分钟内做匀加速直线运动,则火车的加速度为 ( B ) A.0.03m/s2 B.0.01m/s2 C.0.5m/s2 D.0.6m,/s24. 一辆农用“小四轮”漏油,假如每隔l s漏下一滴,车在平直公路上行驶,一位同学根据漏在路面上的油滴分布,分析“小四轮”的运动情况(已知车的运动方向)。下列说法中正确的是( ACD )A. 当沿运动方向油滴始终均匀分布时,车可能做匀速直线运动B. 当沿运动方向油滴间距逐渐增大时,车一定在做匀加速直线运动C. 当沿运动方向油滴间距逐渐增大时,车的加速度可能在减小
D. 当沿运动方向油滴间距逐渐增大时,车的加速度可能在增大5.某质点做匀变速运动,在连续两个2s 内的平均速度分别是4m/s和10m/s,则质点运动的加速度为 ( A ) A.3m/s2 B.4m/s2 C.5m/s2 D.6m/s26.下表是通过测量得到的一质点沿直线做匀加速运动时速度随时间的变化规律.t/s0710V/m.s-1020 根据表中数据可知7s时的速度为 ( C )A. 10m/s B. 12m/s C. 14m/s D.16m/s7. 从车站开出的汽车,做匀加速运动,走了12s时,发现还有乘客没上来,于是立即做匀减速运动至停车,总共历时20s,行进了50m,求汽车的最大速度。8、在用打点计时器研究匀变速直线运动的规律实验中,得到一条纸带如图1所示。A、B、C、D、E、F、G为计数点,相邻计数点间时间间隔为0.10s,x1=1.20 cm,x2=1.60 cm,x3=1.98 cm,x4=2.38 cm,x5=2.79 cm,x6=3.18 cm。(1) 计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度。(2) 在图2中作出v-t图象,并由图象求物体的加速度。参考答案1 BC 2 B 3 B 4 ACD 5 A 6 C 7. 5 m/s 8、 (1) vB=14cm/s,vC=17.9cm/s,vD=21.8cm/s;vE=25.85cm/s,vF=29.85cm/s。(2) 作出图象,由图象可得
3-2-1
图1
图2