人教版 (2019)必修第一冊(cè)3 位置變化快慢的描述——速度第2課時(shí)學(xué)案設(shè)計(jì)-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

第2課時(shí)　測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度　速度－時(shí)間圖像[學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.學(xué)會(huì)安裝和使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器.2.學(xué)會(huì)測(cè)量紙帶、制表及記錄數(shù)據(jù).3.掌握測(cè)瞬時(shí)速度的方法，會(huì)用打出的紙帶求瞬時(shí)速度.4.理解速度－時(shí)間圖像，會(huì)通過(guò)圖像描述物體的運(yùn)動(dòng)．一、測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度1．根據(jù)紙帶計(jì)算平均速度用刻度尺測(cè)出n個(gè)點(diǎn)之間的間距Δx，測(cè)出n個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間Δt，則平均速度v＝.2．根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器計(jì)算瞬時(shí)速度取包含某一位置在內(nèi)的一小段位移Δx，根據(jù)v＝算出這一段位移內(nèi)的平均速度，用這個(gè)平均速度代表紙帶經(jīng)過(guò)該位置的瞬時(shí)速度．一般地，取以這個(gè)點(diǎn)為中間時(shí)刻的一段位移來(lái)計(jì)算．如圖1所示，E點(diǎn)的瞬時(shí)速度可用D、F兩點(diǎn)間的平均速度代表，即vE＝.圖1二、速度－時(shí)間圖像1．速度－時(shí)間圖像的意義：直觀表示物體運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律．2．速度－時(shí)間圖像的獲得：用橫軸表示時(shí)間t，縱軸表示速度v，建立直角坐標(biāo)系．根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后用平滑的曲線把這些點(diǎn)連接起來(lái)，即得到v－t圖像，如圖2所示．圖2 一、測(cè)量平均速度和瞬時(shí)速度1．實(shí)驗(yàn)器材電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(或電火花計(jì)時(shí)器)、8 V交變電源(電火花計(jì)時(shí)器使用220 V交變電源)、復(fù)寫紙(或墨粉紙盤)、導(dǎo)線若干、刻度尺、紙帶、坐標(biāo)紙．2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器獲得3～5條紙帶．(2)選擇一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶，測(cè)出紙帶從打第1個(gè)點(diǎn)到打第n個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt.(3)用刻度尺測(cè)量第1個(gè)點(diǎn)到第n個(gè)點(diǎn)間的位移Δx.3．數(shù)據(jù)處理(1)測(cè)量紙帶的平均速度若電源頻率為50 Hz，則從打第1個(gè)點(diǎn)到打第n個(gè)點(diǎn)，紙帶的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為Δt＝0.02(n－1) s，紙帶的位移為Δx，紙帶的平均速度v＝.把測(cè)量和計(jì)算的結(jié)果填入表中．記錄項(xiàng)實(shí)驗(yàn)次數(shù)點(diǎn)數(shù)n點(diǎn)劃分出的間隔數(shù)n－1運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt/s位移Δx/m平均速度v/(m·s－1)1 2 (2)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量瞬時(shí)速度①選取一條點(diǎn)跡清晰便于分析的紙帶．②從能夠看清的某個(gè)點(diǎn)開始，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T＝5×0.02 s＝0.1 s．在紙帶上用O、A、B、C、D、…標(biāo)出這些“計(jì)數(shù)點(diǎn)”，如圖3所示．圖3用刻度尺依次測(cè)出OA、OB、OC、OD、…的距離是s1、s2、s3、s4、…，再利用x1＝s1、x2＝s2－s1、x3＝s3－s2、x4＝s4－s3、…確定出OA、AB、BC、CD、…之間的位移x1、x2、x3、x4、….③運(yùn)動(dòng)物體在A、B、C、D、…各點(diǎn)的瞬時(shí)速度分別為vA＝、vB＝、vC＝、vD＝、…. 4．注意事項(xiàng)(1)如果電源頻率為50 Hz，在紙帶上數(shù)出了n個(gè)點(diǎn)，那么它們的間隔數(shù)是(n－1)個(gè)，它們的時(shí)間間隔為(n－1)×0.02 s.(2)先接通電源再拉動(dòng)紙帶，手拉動(dòng)紙帶時(shí)速度應(yīng)快一些，以防點(diǎn)跡太密集．(3)計(jì)算計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度時(shí)，Δx、Δt應(yīng)取此計(jì)數(shù)點(diǎn)前、后兩個(gè)點(diǎn)之間的位移和時(shí)間，即vn＝.(2021·定遠(yuǎn)育才學(xué)校月考)(1)在某次實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C…七個(gè)點(diǎn)進(jìn)行研究，這七個(gè)點(diǎn)和刻度尺標(biāo)度對(duì)應(yīng)的位置如圖4所示．(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源頻率為50 Hz)圖4可求出A點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是________ cm.(2)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得A點(diǎn)到D點(diǎn)的平均速度是________ m/s；B點(diǎn)的瞬時(shí)速度是________ m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)答案　(1)4.10　(2)0.14　0.13二、速度－時(shí)間圖像如圖5所示是一條打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，電源頻率為50 Hz,0、1、2、3、4、5、6是七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，各計(jì)數(shù)點(diǎn)到0的距離如圖所示．圖5(1)求出2、4計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度并填入表格． v1v2v3v4v5v6數(shù)值/(m·s－1)0.20 0.61 0.700.70 (2)在圖6直角坐標(biāo)系中畫出運(yùn)動(dòng)物體的速度—時(shí)間圖像．圖6(3)根據(jù)圖像定性描述物體的運(yùn)動(dòng)情況．答案　(1)0.40　0.69　(2)見解析圖　(3)見解析解析　(1)由于相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出，所以圖中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s，則v2＝ m/s＝0.40 m/s，v4＝ m/s＝0.69 m/s.(2)根據(jù)(1)表格中數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中描點(diǎn)，然后連線得到v—t圖像如圖所示．(3)從v－t圖像中看出，物體在0～4 s內(nèi)做加速運(yùn)動(dòng)，4～6 s內(nèi)物體做勻速運(yùn)動(dòng)．(多選)做直線運(yùn)動(dòng)的物體，其v－t圖像如圖7所示，下列判斷正確的是(　　)圖7A．物體在1 s末改變運(yùn)動(dòng)方向B．物體在前3 s內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向不變C．物體在3 s末運(yùn)動(dòng)方向改變D．物體在2 s時(shí)的速度大小為2 m/s答案　BCD解析　前3 s內(nèi)物體的速度方向均為正，運(yùn)動(dòng)方向沒有改變，A錯(cuò)誤，B正確；由題圖可知物體在3 s末后瞬間速度為負(fù)，則說(shuō)明物體改變了運(yùn)動(dòng)方向，C正確；從題圖中可以看出，物體在2 s時(shí)的速度大小為2 m/s，D正確．1．v－t圖像的物理意義反映做直線運(yùn)動(dòng)的物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，但它不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡．2．v－t圖像的應(yīng)用(1)由圖像能看出每一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度．(2)由圖像能看出速度方向(如圖8)，速度為正，如圖線1、3、5表示物體的速度方向與規(guī)定的正方向相同；速度為負(fù)，如圖線2、4表示物體的速度方向與規(guī)定的正方向相反．圖8(3)可判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)①圖線平行于t軸表示做勻速運(yùn)動(dòng)，圖線1、2分別表示向正、負(fù)方向做勻速運(yùn)動(dòng)；②圖線3表示向正方向做加速運(yùn)動(dòng)，圖線4表示向負(fù)方向做加速運(yùn)動(dòng)；圖線5表示沿正方向做減速運(yùn)動(dòng)．三、利用光電門測(cè)速度如圖9所示，當(dāng)滑塊通過(guò)光電門時(shí)，光電計(jì)時(shí)器記錄了遮光條通過(guò)光電門的時(shí)間，而遮光條的寬度d已知，且非常小．由于滑塊通過(guò)光電門的時(shí)間Δt非常短，在這段時(shí)間內(nèi)滑塊的運(yùn)動(dòng)可以近似看作勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以可認(rèn)為遮光條通過(guò)光電門時(shí)的瞬時(shí)速度等于其通過(guò)光電門的平均速度，即v＝＝.圖9用如圖10所示的計(jì)時(shí)裝置可以近似測(cè)出氣墊導(dǎo)軌上滑塊的瞬時(shí)速度．已知固定在滑塊上的遮光條的寬度為4 mm，遮光條經(jīng)過(guò)光電門的遮光時(shí)間為0.04 s.圖10(1)則滑塊經(jīng)過(guò)光電門位置時(shí)的速度大小為________．(2)為使更接近瞬時(shí)速度，正確的措施是________．A．換用寬度更窄的遮光條B．換用寬度更寬的遮光條C．提高測(cè)量遮光條寬度的精確度D．使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門答案　(1)0.1 m/s　(2)A解析　(1)v＝＝ m/s＝0.1 m/s(2)瞬時(shí)速度表示運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻(或經(jīng)過(guò)某一位置時(shí))的速度，當(dāng)Δt→0時(shí)，可看成物體的瞬時(shí)速度，Δx越小，Δt也就越小，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；提高測(cè)量遮光條寬度的精確度，不能減小Δt，C項(xiàng)錯(cuò)誤；使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門，滑塊通過(guò)光電門時(shí)的速度可能更小，時(shí)間更長(zhǎng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤．考點(diǎn)一　v－t圖像1．(多選)下列四個(gè)圖像中表示物體做加速運(yùn)動(dòng)的是(　　)答案　BD2.(多選)如圖1所示為一物體做直線運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖像，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(　　)圖1A．BC段和CD段的運(yùn)動(dòng)方向相反B．CD段和DE段的運(yùn)動(dòng)方向相反C．物體在D點(diǎn)速度為零，此后運(yùn)動(dòng)方向改變，做加速運(yùn)動(dòng)D．AB段物體靜止答案　BC解析　物體在BC段和CD段的速度均為正值，運(yùn)動(dòng)方向不變，物體在D點(diǎn)速度為零，此后運(yùn)動(dòng)方向改變，做加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B、C正確；AB段物體的速度為v＝5 m/s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．考點(diǎn)二　測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度3．在某次實(shí)驗(yàn)中，得到了一條如圖2所示的紙帶，其中0、1、2、3、…是選用的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有3個(gè)打出的點(diǎn)沒有在紙帶上標(biāo)出．圖中畫出了將米尺靠在紙帶上測(cè)量的情況，圖中所測(cè)量點(diǎn)的讀數(shù)分別是______ cm、______ cm、______ cm和______ cm；打2計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的速度是________ m/s.圖2答案　10.00　12.60　22.60　29.90　0.625解析　0、1、3、4點(diǎn)的讀數(shù)分別是10.00 cm、12.60 cm、22.60 cm、29.90 cm.打2計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)紙帶的速度v2＝＝ cm/s＝62.5 cm/s＝0.625 m/s.4．某同學(xué)在“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度”的實(shí)驗(yàn)中，電源頻率為50 Hz，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了被小車拖動(dòng)的紙帶的運(yùn)動(dòng)情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)．相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖3所示，每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為0.1 s.圖3(1)在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先________再________．(選填“拉動(dòng)紙帶”或“啟動(dòng)電源”)(2)每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有________個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有標(biāo)出．(3)試根據(jù)紙帶上各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算出打下B、C、D三個(gè)點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度，并將各個(gè)速度值填入下表(計(jì)算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)． vBvCvDvEvF數(shù)值(m/s) 0.6400.721 (4)當(dāng)t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于A點(diǎn)，將B、C、D、E、F各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度標(biāo)在圖4直角坐標(biāo)系中，作出小車的瞬時(shí)速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖線，并說(shuō)明小車速度變化的特點(diǎn)．圖4答案　(1)啟動(dòng)電源　拉動(dòng)紙帶　(2)4　(3)0.400　0.479　0.560　(4)見解析圖　見解析解析　(1)在實(shí)驗(yàn)中，使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)應(yīng)先啟動(dòng)電源，再拉動(dòng)紙帶．(2)每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有n＝－1＝－1＝4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有標(biāo)出．(3)vB＝ m/s＝0.400 m/s；vC＝ m/s＝0.479 m/s；vD＝ m/s≈0.560 m/s.(4)圖線如圖所示，由圖像知小車的速度隨時(shí)間均勻增大．5．四個(gè)質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)，它們的v－t圖像分別如圖5中甲、乙、丙、丁所示．速度坐標(biāo)軸的正值表示質(zhì)點(diǎn)向東運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)分別說(shuō)出四個(gè)v－t圖像中的質(zhì)點(diǎn)在0～2 s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況．需要說(shuō)明各段時(shí)間質(zhì)點(diǎn)在向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，速度大小怎樣變化．圖5(1)甲質(zhì)點(diǎn)在0～1 s內(nèi)_______________________________________________________，1～2 s內(nèi)__________________________________________________________________．(2)乙質(zhì)點(diǎn)在0～1 s內(nèi)_______________________________________________________，1～2 s內(nèi)__________________________________________________________________．(3)丙質(zhì)點(diǎn)在0～1 s內(nèi)_______________________________________________________，1～2 s內(nèi)__________________________________________________________________．(4)丁質(zhì)點(diǎn)在0～1 s內(nèi)_______________________________________________________，1～2 s內(nèi)__________________________________________________________________．答案　(1)向西運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減小，t＝1 s時(shí)減為零　向東運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大(2)向東運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大　向東運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減小(3)向東運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減小　向東運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大(4)向東運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減小　向西運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大6．用氣墊導(dǎo)軌和數(shù)字計(jì)時(shí)器能更精確地測(cè)量物體的瞬時(shí)速度．如圖6所示，滑塊在牽引力作用下先后通過(guò)兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄了遮光條通過(guò)光電門1的時(shí)間為Δt1＝0.29 s，通過(guò)光電門2的時(shí)間為Δt2＝0.11 s，已知遮光條的寬度為3.0 cm，則滑塊通過(guò)光電門1的速度為________m/s，通過(guò)光電門2的速度為________m/s.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)圖6答案　0.10　0.27解析　由于滑塊經(jīng)過(guò)光電門時(shí)遮光條的擋光時(shí)間較短，所以滑塊經(jīng)過(guò)光電門的速度可用遮光條擋光時(shí)間內(nèi)的平均速度表示．經(jīng)過(guò)光電門1的速度v1＝＝ m/s≈0.10 m/s，經(jīng)過(guò)光電門2的速度v2＝＝ m/s≈0.27 m/s.

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