第二章勻變速直線運(yùn)動的研究

1、第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究§2.1 實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律【要點(diǎn)綜述】本節(jié)課要求經(jīng)歷勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)探究過程，體會實(shí)驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用；初步了解根據(jù)探究目的設(shè)計實(shí)驗(yàn)報告的方法；進(jìn)一步熟悉打點(diǎn)計時器的使用，正確選取紙帶,探究小車速度隨時間變化的規(guī)律；通過運(yùn)用列表法、圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，領(lǐng)悟數(shù)學(xué)在物理實(shí)驗(yàn)中的重要作用【課堂同步】1用打點(diǎn)計時器測小車的運(yùn)動速度,下列說法中正確的是 （）a.必須選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶,而且應(yīng)以打點(diǎn)計時器打的第一個點(diǎn)作為第一計數(shù)點(diǎn)b.要舍去開頭比較密集的點(diǎn),任選后面較清晰的某點(diǎn)作為第一個計數(shù)點(diǎn)c.可以每隔任意相同數(shù)量的點(diǎn)選取一個計數(shù)點(diǎn)d.在

2、數(shù)據(jù)處理時,從器材上直接讀取的原始數(shù)據(jù)一定要有表格記錄2. 在探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，將下列步驟的代號按合理順序填寫在橫線上：_ a.拉住紙帶,將小車移至靠近打點(diǎn)計時器處,先接通電源,后放開紙帶b.將打點(diǎn)計時器固定在平板上,并接好電路c.把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過定滑輪,下面吊著重量適當(dāng)?shù)你^碼d.斷開電源,取下紙帶e.將紙帶固定在小車尾部,并穿過打點(diǎn)計時器的限位孔o(hù)abcdefg圖2-f.換上新的紙帶,再重復(fù)做三次3.如圖2-所示為某次實(shí)驗(yàn)中打出的一條經(jīng)過處理后的紙帶,圖中o為小車運(yùn)動的起始點(diǎn),a為所選取的第一個計數(shù)點(diǎn),o點(diǎn)到a點(diǎn)之間有部分點(diǎn)不清晰,相鄰兩個記數(shù)點(diǎn)之間有4個點(diǎn)未

3、畫出,電源頻率為50hz,用毫米刻度尺測量后可直接算出 （ ）a.從o點(diǎn)到f點(diǎn)運(yùn)動的時間b.從a點(diǎn)到f點(diǎn)運(yùn)動的平均速度c.c點(diǎn)時的瞬時速度vcabcdefg1.401.902.382.883.393.87cm圖2-2d. g點(diǎn)時的瞬時速度vg4如圖2-2所示為一次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶,圖中a、b、c、d、e、f、g為相鄰的記數(shù)點(diǎn)，相鄰記數(shù)點(diǎn)的時間間隔t =0.1s.(1)在圖2-3所示的坐標(biāo)中作出小車的v-t圖線.(2)將圖線延長與縱軸相交,交點(diǎn)的速度大小是_,此速度的物理意義是_.【課后鞏固】1.在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是( )a長木板一定要水平擺放，不能一

4、端高一端低b舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測量、計算.c把每打五個點(diǎn)的時間間隔作為一個時間單位來選取計數(shù)點(diǎn)d作v-t圖時，所描曲線必須經(jīng)過每一個點(diǎn)2一位同學(xué)做“探究小車速度隨時間變化規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時，打點(diǎn)計時器所用電源的頻率是50hz，在實(shí)驗(yàn)中得到點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，他把某一個點(diǎn)記作o，再選依次相鄰的6個點(diǎn)作測量點(diǎn)分別標(biāo)以a、b、c、d、e、f，如圖2-4所示.(1)如果測得c、d兩點(diǎn)相距2.70cm, d、e兩點(diǎn)相距2.90cm,則小車在打d點(diǎn)時的速度是_m/s.(2)如果某同學(xué)分別算出小車打各個點(diǎn)的速度時間圖象如圖2-5可求得小車的加速度a=_m/s2.3.如圖2-

5、6所示,是小車拖動紙帶用打點(diǎn)計時器打出的一條紙帶,a、b、c、d、e為我們在紙帶上所選的計數(shù)點(diǎn)，相鄰計數(shù)點(diǎn)間的時間間隔為0.1s.試求:(1)打點(diǎn)計時器打下b、c、d各點(diǎn)時小車的瞬時速度.(2)由小車的運(yùn)動規(guī)律,推斷出小車在e點(diǎn)的瞬時速度.abcde24.0mm52.0mm84.0mm120.0mm圖2-64.如圖2-7所示是汽車在一段平直公路上行駛的v-t圖象,根據(jù)圖象中的數(shù)據(jù),請你盡可能詳盡地描述汽車的運(yùn)動過程.§2 .2 勻變速直線運(yùn)動速度與時間的關(guān)系【要點(diǎn)綜述】經(jīng)歷勻變速直線運(yùn)動速度公式的推導(dǎo)過程，理解勻變速直線運(yùn)動公式及其v-t圖象的物理意義，會在日常生活中收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，

6、運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動速度公式和v-t圖象分析和計算實(shí)際中的問題勻變速直線運(yùn)動速度公式 v=v0+at(1)此式叫勻變速直線運(yùn)動的速度公式,它反映了勻變速直線運(yùn)動的速度隨時間變化的規(guī)律,式中v0是開始計時時刻的速度, v是經(jīng)過時間t后的速度. (2)速度公式中的v0、v、a都是矢量,在直線運(yùn)動中,若規(guī)定正方向后,它們都可用帶正、負(fù)號的代數(shù)值表示，把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算.通常情況下取初速度方向?yàn)檎较?3)速度公式中,末速度是v時間t的一次函數(shù),其函數(shù)圖象是一條傾斜的直線,斜率即為加速度a,縱軸上的截距為初速度v0.若以v0方向?yàn)檎较?勻加速直線運(yùn)動的圖象如圖2-8所示; 勻減速直線運(yùn)動的圖象如

7、圖2-9所示.圖象“越陡”表示速度變化越快,加速度的大小越大.【課堂同步】1“神州五號”飛船在剛離開地面后以初速度v0、加速度a做加速直線運(yùn)動，若飛船從t時刻起加速度逐漸減小至零，則飛船從t時刻開始( )a速度開始減小，直到加速度等于零為止v/(ms-1)t/s048246圖2-10b速度繼續(xù)增大，直到加速度等于零為止c速度先增大后減小，直到加速度等于零為止d高度繼續(xù)增大，直到加速度等于零為止2某質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動的v-t圖象如圖2-10所示,由圖可知:a.4s末至6s末速度方向?yàn)樨?fù) b.6s內(nèi)運(yùn)動方向始終不變 c.前2s內(nèi)靜止d.質(zhì)點(diǎn)在加速過程中的加速度比減速運(yùn)動過程中的加速度小.3某架飛機(jī)起飛

8、滑行時，從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，加速度大小為4m/s2，飛機(jī)的滑行速度達(dá)到85m/s時離開地面升空。如果在飛機(jī)達(dá)到起飛速度時，突然接到指揮塔的命令停止起飛，飛行員立即制動飛機(jī)，飛機(jī)做勻減速直線運(yùn)動，加速度的大小為5m/s2.此飛機(jī)從起飛到停止共用了多少時間?【課后鞏固】1.一物體做勻變速直線運(yùn)動,某時刻速度的大小為5m/s,1s后速度的大小變?yōu)?m/s,在這1s內(nèi)該物體的運(yùn)動情況是 ( )a.該物體一定做勻加速直線運(yùn)動 b.該物體的速度可能先減小后增加c.該物體的加速度大小可能為2m/s2 d.該物體的加速度大小不可能大于15m/s22.一小球以20m/s的速度沿光滑斜面向上做勻減速直線運(yùn)

9、動,加速度大小為a=5m/s2,如果斜面足夠長,那么經(jīng)過t=6s的時間,小球速度的大小和方向怎樣. 3.如圖2-11所示均為變速運(yùn)動的v-t圖象,試找出下列各運(yùn)動與之對應(yīng)的圖象,把字母填在相應(yīng)的空格內(nèi).(1)汽車從靜止起加速一定時間后,即做減速運(yùn)動直至停止_;(2)汽車減速停站后一段時間又加速出發(fā)_;(3)小球滾上斜面后又反向滾回_;v0tv0tv0tv0t(4)小球從高處由靜止落到地面后又反向彈起_.圖2-11dcbav/(ms-1)t/s048281246101416圖2-124.起重機(jī)把兩噸貨物從地面豎直向上吊起,歷時16s,恰好吊到預(yù)定的高度,其運(yùn)動過程的v-t圖象如圖2-12所示:(

10、1)用簡捷的語言描述起重機(jī)的運(yùn)動情況.(2)下列選項(xiàng)中哪一段時間內(nèi)的加速度量值最大（ ）a.(02)s b. (26)s c.(610)s d.(1012)s5.如圖2-13所示為一做直線運(yùn)動的物體的v-t圖象.試問:v/(ms-1)0102030102t/sabcde圖2-13(1)ab、bc、cd、de段各表示何種運(yùn)動？(2)實(shí)際中什么物體的運(yùn)動大體可以用此圖象表示？(3)計算23s內(nèi)物體的加速度。6一個質(zhì)量為2kg的物體,放在水平面上,從靜止開始做加速度a=1m/s2的勻加速直線運(yùn)動,4s末物體開始做勻減速直線運(yùn)動，再經(jīng)過2s,物體速度變?yōu)榱恪Ｇ? (1)06s運(yùn)動過程中的最大速度是多少

11、? (2)物體在最后2s內(nèi)的加速度 . §2.3 勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系§2.4 勻變速直線運(yùn)動的位移與速度的關(guān)系【要點(diǎn)綜述】經(jīng)過位移公式的推導(dǎo)，掌握勻變速直線運(yùn)動的位移與時間、速度的關(guān)系，體會數(shù)學(xué)在研究物理問題中的重要性（1）勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系x=v0t+ 此位移公式可用以下兩種方法進(jìn)行推導(dǎo)：采用“微元法”把勻變速直線運(yùn)動轉(zhuǎn)化為勻速直線運(yùn)動，利用v-t圖求面積來推導(dǎo)對教材中的這一研究方法及推導(dǎo)過程,要深入理解.采用平均速度公式進(jìn)行推導(dǎo)(2)勻變速直線運(yùn)動位移與速度的關(guān)系 此式是勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的一個重要推論,在有些問題中,應(yīng)用此式求解比較方便.對

12、于初速度為零的勻變速直線運(yùn)動,此式可簡化為.【課堂同步】1.物體做勻加速直線運(yùn)動，初速度為v0=2m/s,加速度為a=0.2m/s2,求:物體在第4s內(nèi)運(yùn)動的位移.2.某輛汽車剎車時能產(chǎn)生的最大加速度值為10m/s2.司機(jī)發(fā)現(xiàn)前方有危險時,0.7s后才能做出制動反應(yīng),這個時間稱為反應(yīng)時間.若汽車以20m/s的速度行駛時,汽車之間的距離至少應(yīng)為多少?【課后鞏固】1.一個做勻加速直線運(yùn)動的物體,在頭4s內(nèi)經(jīng)過的位移是24m,以后4s內(nèi)經(jīng)過的位移是60m,求這個物體的加速度和初速度各是多少.2.一物體以20m/s的速度沿光滑斜面向上做勻減速運(yùn)動,加速度大小為a=5m/s2.如果斜面足夠長,那么當(dāng)速度

13、大小變?yōu)?0m/s時物體所通過的路程可能是多少?3.如圖2-14所示,為在同一直線上運(yùn)動的甲乙兩物體的v-t圖象,則由圖象可知a.它們速度方向相同,加速度方向相反b.它們速度方向、加速度方向均相反c.在t1時刻它們相遇d.在0t2時間內(nèi)它們的位移相同4.某物體做直線運(yùn)動的v-t圖象如圖2-15所示,通過圖象回答下列問題453v/(ms-1)t/s0126246-4-2abc圖2-15(1)物體在ab、bc階段各做什么運(yùn)動?加速度是多大?(2)物體的最大位移是多少?(3)物體在05s內(nèi)的位移和路程分別為多少?0.4v/(ms-1)0.20.60.801020304050甲乙t/s圖2-165.一

14、輛以18m/s的速度行駛的汽車,緊急剎車后做勻減速直線運(yùn)動,其加速度大小為6m/s2.求:(1)汽車在2s內(nèi)通過的距離.(2)汽車在6s內(nèi)通過的距離.6.甲、乙兩物體同時由同一地點(diǎn)向同一方向開始運(yùn)動,它們的運(yùn)動圖象如圖2-16所示,則:(1)當(dāng)甲、乙速度相等時, 兩物體相距多遠(yuǎn)?(2)甲何時才能追上乙?此時各運(yùn)動了多遠(yuǎn)?§2.5 自 由 落 體 運(yùn) 動【要點(diǎn)綜述】經(jīng)歷運(yùn)用打點(diǎn)計時器或頻閃攝影等方法研究自由落體運(yùn)動的過程，理解自由落體運(yùn)動的特點(diǎn)和自由落體加速度的物理意義，感覺不同實(shí)驗(yàn)方法的優(yōu)劣和所帶給我們的樂趣（1）自由落體運(yùn)動的概念定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動,叫做自

15、由落體運(yùn)動.運(yùn)動特點(diǎn):初速度v0=0;加速度為a=g.即初速度為零的勻加速直線運(yùn)動.受力特點(diǎn):只受重力作用,當(dāng)空氣阻力對運(yùn)動的影響可以忽略不計時,物體自由下落的運(yùn)動可以近似看作是自由落體運(yùn)動.（2）自由落體運(yùn)動的規(guī)律速度公式:v=gt 位移公式:x= 速度與位移的關(guān)系式:3. 研究自由落體運(yùn)動的方法研究自由落體運(yùn)動通常有兩種方法,用打點(diǎn)計時器研究自由落體運(yùn)動和用頻閃攝影法研究自由落體運(yùn)動.其研究的原理和過程與前面對小車運(yùn)動的研究相同.【課堂同步】1.關(guān)于自由落體運(yùn)動,下列說法中正確的是 ( )a.在空氣中不考慮空氣阻力的運(yùn)動是自由落體運(yùn)動b.物體做自由落體運(yùn)動時不受任何外力的作用c.質(zhì)量大的物

16、體,受到的重力大,落到地面時的速度也大d.自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動votvotvotvotabcd2自由落體運(yùn)動的v-t圖象應(yīng)是圖2-17中的 ( )3已知某一物體從樓上自由落下,經(jīng)過高為2.0m的窗戶所用的時間為0.2s.物體是從距窗頂多高處自由落下的?(取g=10m/s2)4.一跳傘運(yùn)動員從350m高空離開直升機(jī)落下,開始未打開傘,自由落下一段距離后才打開傘以2 m/s2的加速度勻減速下落,到達(dá)地面時的速度為4m/s.試求跳傘員在空中自由下落的時間和在空中降落的總時間.【課后鞏固】1.關(guān)于自由落體運(yùn)動的加速度g,下列說法中正確的是 ( )a.重的物體的g值大 b.同一地點(diǎn),輕重物體的g值一樣大c.g值在地球上任何地方都一樣大 d.g值在赤道處大于在北極處2.一個物體從20m高的地方下落,到達(dá)地面時的速度是多大?落到地面用了多長時間? (取g=10m/s2)abc圖2-183.如圖2-18所示,把一直桿ab自然下垂地懸掛在天花板上,放開后直桿做自由落體運(yùn)動,已知直桿通過a點(diǎn)下方3.2m處一點(diǎn)c歷時0.5s,求直桿的長度是多少? (不計空氣阻力, g=10m/s2). 4.曾有報道一位青年奮勇接住一個從15層高樓窗口跌出的孩子的動人事跡.設(shè)每層樓的高度是2.8m,這位青年從他所在的地方?jīng)_到樓窗下需要的時間是1.3s.