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第一章 F 匀加速直线运动
执教：上海市晋元高级中学郑百易
一、教学任务分析
本节内容是继匀速直线运动规律后，对直线运动规律的进一步学习，本节内容还为牛顿运动定律的应用以及一些更复杂运动的研究奠定了基础。本节内容与人们的日常生活紧密联系，有着广泛的现实意义。
学习本节内容需要以位移、瞬时速度、加速度、位移图像、速度图像等概念为基础。
从“重物竖直下落”入手，通过对学生实验结果的讨论，发现初速为零的匀加速直线运动的位移与时间的平方成正比。
通过对“小车沿斜面下滑”过程的DIS实验研究，得到v—t图像。然后通过对v—t图像的分析、讨论，建立匀变速运动的概念，认识匀加速直线运动速度变化的特点。
结合加速度的概念，通过演绎推理得到初速为零的匀加速直线运动的速度公式。
类比利用速度图像的“面积”表示匀速直线运动位移，利用flash课件交互，演示“无限逼近”的情景，然后经过演绎推理，得出初速为零的匀加速直线运动的位移公式。
最后，通过实际问题的应用，使学生知道公式的应用思路。
本节课的学习强调学生的主动参与，使学生在获得知识的同时，感受科学探究的过程与方法，发展抽象思维能力，学会应用DIS实验研究实际问题，促使学生形成乐于探究的情感。
二、教学目标
1、知识与技能
（1）理解匀加速直线运动的概念和特征。
（2）理解匀加速直线运动的速度公式和位移公式。
（3）初步学会利用图像分析、归纳匀加速直线运动的特点及推导速度公式与位移公式。
2、过程与方法
（1）通过处理实验数据、研究初速为零的匀加速直线运动的过程，认识猜测假设、分析验证的科学探究方法。
（2）通过用图像推导匀加速直线运动位移公式的过程，感受转化、无限逼近的思想方法。
3、情感、态度与价值观
（1）在实验探究中，体验严谨认真的科学态度和团队协作的精神。
（2）在通过探索发现匀加速直线运动的特征和规律的过程中，感悟求真务实的科学精。
三、教学重点与难点
重点：匀加速直线运动的概念和特征，初速为零的匀加速直线运动的位移与速度公式。
难点：由速度图像探究初速为零的匀加速直线运动的位移公式。
四、教学资源
1、探究模板：学生探究学习工作单。
2、信息平台：基于校园网的教学平台，基于视频投影仪的交流平台。
3、DIS实验：力学小车、导轨、位移传感器、数据采集器、计算机等。
五、教学思路
本设计包括匀变速运动的概念和初速为零的匀加速直线运动的规律两部分内容。
本设计的基本思路是：以真实的运动过程，驱动学生的实验探究，在初步发现的基础上，以新的问题，将研究引向深入。通过应用DIS研究小车沿斜面的下滑运动，测出速度图像，然后从图像上归纳出匀加速直线运动的特点，推导出初速为零的匀加速直线运动的速度公式和位移公式。
本设计要突出的重点是：匀加速直线运动速度变化的特点，初速为零的匀加速直线运动的速度公式和位移公式。方法是：以DIS实验及由实验得到的v-t图像为基础，运用类比、猜测假设、分析归纳、演绎推理、无限逼近等科学方法，通过对v-t图像认识的讨论、交流，理解匀加速直线运动速度变化的特点，归纳出初速为零的匀加速直线运动的速度公式和位移公式。
本设计要突破的难点是：由速度图像探究初速为零的匀加速直线运动的位移公式。方法是：类比利用速度图像的“面积”表示匀速直线运动位移，利用flash课件演示“无限逼近”的情景，通过分析、讨论，得出可用速度图像“面积”表示位移的结论，然后经过演绎推理，得出初速为零的匀加速直线运动的位移公式。
本设计强调学生的主动参与，重视概念的形成过程以及伴随这一过程的多种方法的教育。
完成本设计的内容约需2课时。
六、教学流程
活动Ⅰ交流讨论
对课外用打点计时器研究物体由静止开始下落结果的交流，重点交流由实验数据画出的位移时间图像，及对位移变化规律的猜想。
活动Ⅱ问题讨论
讨论如何确定物体下落运动位移跟时间之间具体函数关系的“化曲为直”的研究方法。
活动Ⅲ化曲为直
学生对S-t 图像进行“化曲为直”的猜想进行具体验证，得出物体由静止下落位移与时间之间S = A t2的实验结论。
问题I 设问1
重物下落速度究竟怎样随时间变化？规律如何？关系式S = A t2中的A所代表的物理意义是什么？
活动IV DIS实验
用位移传感器和数据采集器，采集小车由静止开始沿斜面加速向下运动的位移、时间数据，由计算机画出小车的S-t图像，老师应启发学生根据斜率求速度的思路，再由计算机画出小车的v-t图像。
活动V分析推导
学生分析小车沿斜面下滑的v-t图像，归纳得出匀加速直线运动速度变化的特征，然后根据图像推导出匀加速直线运动的速度公式。
问题I 设问2。
能从v-t图像上找出从t = 0s开始，经过任意长时间t小车通过的位移的公式吗？
活动VI课件交互
应用flash课件对匀加速直线速度图像进行匀速跳变分割和无限逼近的交互与讲解，得出匀加速直线运动速度图像面积也可以表示位移的结论。
活动ⅥI公式推导
学生应用匀加速直线运动速度图像面积表示位移的结论，推导得出位移公式。
活动VIII实际应用
应用匀加速直线运动的速度公式和位移公式，解决生活中简单的匀加速直线运动问题，让学生感受应用规律解决实际问题的思路。
3、教学的主要环节本节课的教学主要有如下四个环节：
第一环节，通过对课外用打点计时器研究重物下落过程中，得到的位移随时间变化规律的图像进行交流讨论，感受应用图像进行科学探究的方法，为本节课研究匀加速直线运动规律奠定方法论基础。
第二环节，通过用DIS实验研究小车沿斜面下滑的运动，由实验得出的速度时间图像，引导学生分析归纳匀加速直线运动速度变化的特征、建立匀加速直线运动的概念，并从图像上推导速度公式。
第三环节，通过教师进行结合课件交互，“点拔”讲解，使学生理解速度图像面积表示位移，
在此基础上，再引导学生推导得出匀加速直线运动的位移公式。
第四环节，通过匀加速直线运动的速度和位移公式的实际应用，让学生感受应用规律解决实际问题的思路，巩固所学知识，反馈教学的效果。
七、教案示例
（一）实验回顾，交流讨论
上节课，大家利用打点计时器进行实验，得到了记录重物由静止开始下落运动的纸带，课后，大家通过测量纸带和处理实验数据，探究了重物下落位移和速度随时间变化的规律。那么，探究的情况如何呢？我们请几组同学来作一交流，全班参与讨论。交流讨论请围绕以下话题进行：
1、你们是怎样挑选计数点的？计时单位是多少？测了哪些数据？
2、你们是如何处理数据的？得到怎样的结果？
3、由数据处理结果，能确定重物位移随时间变化的规律和速度是如何随时间变化的吗？（对速度只追问变化趋势，对位移追问函数关系。）
4、探索研究中碰到或产生了什么问题？
（二）交流讨论，猜想验证
1、学生围绕⑴—⑷话题，进行交流讨论。
2、教师追问引导，进行猜想验证：
（1）从S-t图像上能看出重物下落速度是如何随时间变化的吗？为什么？
（2）那么，S-t之间究竟是什么样的函数关系呢？能猜猜吗？怎样验证？
3、学生画S-t 2图像，验证关于S-t函数关系的猜测或假设是否正确并交流结果。
4、提出新的问题：
（1）重物下落速度究竟怎样随时间变化？规律如何？（2）S = A t2，式中A代表什么？（三）实验演示，讨论探索
1、教师对实验演示先作“点拔”指导
[课件演示] 要探索重物下落速度随时间变化的规律，由前面所学知识，可作S-t图像上各点的切线，求各个时刻切线的斜率，即瞬时速度，然后以v为纵轴，t为横轴，将各个时刻和速度描点画v-t图像，即可找到重物下落速度随时间的变化规律。人工进行这项工作比较困难，我们交由计算机来完成。
2、用DIS实验研究小车沿斜面的加速直线运动
（1）教师指导：[课件演示] 简介DIS系统测S、t并画S-t图像的原理和过程。
（2）实验演示：应用DIS进行实验，得到小车运动的S-t图像，再由计算机求斜率绘v-t图像。
（3）教师指导：v-t图像不过原点，说明开始计时t = 0s时，小车已有了速度（称为初速度）。虽然小车是从静止开始运动的，但我们是在小车运动起来后才启动DIS采集数据绘图。所以v-t 图上t = 0s时小车速度不为零。这样，由实验得到的v-t图像代表的是一个初速度不为零的变速直线运动。
3、学生分组讨论，由v-t图探究变速直线运动的特征和规律
（1）v-t 图像是直线，代表速度随时间的变化有何特点？
（2）加速度表示速度变化快慢，v-t图像为直线，表明小车运动的加速度有何特点？
（3）请从v-t图像导出小车从t = 0s开始，经任意长时间t后速度v t的公式？
（4）能从v-t图像上找从t = 0s开始，经过任意长时间t小车通过的位移吗？请说明你们的理由或依据，并导出位移公式。
4、交流讨论，“点拔”指导，归纳总结
（1）强调：
①[课件演示] v-t图像是直线，代表速度均匀增加，称匀加速直线运动。
②匀加速直线运动加速度不随时间而变，在运动过程中恒定。
③将公式v t = a t、S = 1
2a t
2与匀速直线运动v = 恒量、S = vt对比发现，匀加速直线
运动比匀速运动复杂，但应该是变速运动中最简单的（内容决定形式，内容与形式统一）。
（2）讨论：为什么v-t图像是倾斜直线，面积仍表示位移？是怎么想的？
[课件演示] 以匀速直线运动为基础，引导学生用替代转化、无限逼近方法论证变速直线运动的v-t图像与横轴包围的面积表示位移。
（3）拓展：匀加速直线运动的速度随位移又如何变化呢?只要联列速度时间公式和位移
时间公式，消去时间即可得出v t2 = 2 a S。
（四）实际应用，巩固理解
1、请写出由静止开始的匀加速直线运动的速度时间公式、位移时间公式和速度位移公式？并说明在打点计时器实验S = A t2中，A表示什么？
2、应用匀加速直线运动的公式解决实际问题：教材P34-示例。
（1）突出公式和图像两种方法。
（2）强调过程分析。
3、作业布置：
（1）课外探究：完成教材P35自主活动所要求的探究任务。
（2）巩固应用：略。
一、第二章 匀变速直线运动的研究易错题培优（难） 1．假设列车经过铁路桥的全过程都做匀减速直线运动，已知某列车长为L 通过一铁路桥时的加速度大小为a ，列车全身通过桥头的时间为t 1，列车全身通过桥尾的时间为t 2，则列车车头通过铁路桥所需的时间为 （ ） A ．1212 ·t t L a t t + B ．122112·2t t t t L a t t +-- C ．212112·2t t t t L a t t --- D ．212112·2 t t t t L a t t --+ 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 设列车车头通过铁路桥所需要的时间为t 0，从列车车头到达桥头时开始计时，列车全身通过桥头时的平均速度等于 1 2 t 时刻的瞬时速度v 1，可得： 11 L v t = 列车全身通过桥尾时的平均速度等于2 02t t + 时刻的瞬时速度v 2，则 22 L v t = 由匀变速直线运动的速度公式可得： 2121022t t v v a t ? ?=-+- ?? ? 联立解得： 2121 0122 t t t t L t a t t --= ?- A. 12 12 ·t t L a t t +，与计算不符，故A 错误. B. 1221 12·2t t t t L a t t +--，与计算不符，故B 错误. C. 2121 12·2 t t t t L a t t ---，与计算相符，故C 正确. D. 2121 12· 2 t t t t L a t t --+，与计算不符，故D 错误. 2．甲乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向作直线运动，t =0时刻同时经过公路旁的同一个路标．在描述两车运动的v －t 图中（如图），直线a 、b 分别描述了甲乙两车在0~20秒
一、第二章匀变速直线运动的研究易错题培优（难） 1．如图所示是P、Q两质点运动的v-t图象，由图线可以判定( ) A．P质点的速度越来越小 B．零时刻P质点的加速度为零 C．在t1时刻之前，P质点的加速度均大于Q质点的加速度 D．在0-t1时间内，P质点的位移大于Q质点的位移 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 A.由于在速度﹣时间图象中，某一点代表此时刻的瞬时速度，所以从图中可以看出P质点的速度越来越大，故A错误． B.由于在速度﹣时间图象中，切线表示加速度，所以零时刻P质点的速度为虽然为零，但是斜率（即加速度）不为零，故B错误． C.在t1时刻之前，P质点的加速度即斜率逐渐减小最后接近零，所以P质点的加速度一开始大于Q的加速度，后来小于Q的加速度，故C错误． D.由于在速度﹣时间图象中，图象与坐标轴围成面积代表位移，所以在0﹣t1时间内，P质点的位移大于Q质点的位移，故D正确． 故选D。 2．某物体做直线运动，设该物体运动的时间为t，位移为x，其 21 x t t 图象如图所示，则下列说法正确的是（） A．物体做的是匀加速直线运动 B．t=0时，物体的速度为ab C．0～b时间内物体的位移为2ab2 D．0～b时间内物体做匀减速直线运动，b～2b时间内物体做反向的匀加速直线运动
【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 AD ．根据匀变速直线运动位移时间公式201 2 x v t a t =+ 加得 02112 x v a t t =+加 即 2 1 x t t -图象是一条倾斜的直线。 所以由图象可知物体做匀变速直线运动，在0～b 时间内物体做匀减速直线运动，b ～2b 时间内物体做反向的匀加速直线运动，选项A 错误，D 正确； B ．根据数学知识可得： 0221a v k ab b == = 选项B 错误； C ．根据数学知识可得 1 -2 a a =加 解得 -2a a =加 将t =b 代入201 2 x v t a t =+ 加得 ()222011 2222 x v t a t ab b a b ab =+=?+?-?=加 选项C 错误。 故选D 。 3．甲、乙两物体在同一直线上同向运动，如图所示为甲、乙两物体的平均速度与运动时间t 的关系图象。若甲、乙两物体恰不相碰，下列说法正确的是（ ） A ．t =0时，乙物体一定在甲物体前面 B ．t =1s 时，甲、乙两物体恰不相碰 C ．t =2s 时，乙物体速度大小为1m/s
第2讲匀变速直线运动的规律 一、匀变速直线运动的规律 1.匀变速直线运动 沿一条直线且加速度不变的运动. 2.匀变速直线运动的基本规律 (1)速度公式：v＝v0＋at. (2)位移公式：x＝v0t＋1 2 at2. (3)位移速度关系式：v2－v02＝2ax. 自测1某质点做直线运动，速度随时间的变化关系式为v ＝(2t＋4) m/s，则对这个质点运动情况的描述，说法正确的是( ) A.初速度为2 m/s B.加速度为4 m/s2 C.在3 s末，瞬时速度为10 m/s D.前3 s内，位移为30 m 二、匀变速直线运动的推论 1.三个推论 (1)连续相等的相邻时间间隔T内的位移差相等. 即x2－x1＝x3－x2＝…＝x n－x n－1＝aT2.
(2)做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间初、末时刻速度矢量和的一半，还等于中间时刻的瞬时速度. 平均速度公式：v ＝v 0＋v 2＝2 v t . (3)位移中点速度2x v ＝v 20＋v 22. 2.初速度为零的匀加速直线运动的四个重要推论 (1)T 末、2T 末、3T 末、…、nT 末的瞬时速度之比为v 1∶v 2∶v 3∶…∶v n ＝1∶2∶3∶…∶n . (2)T 内、2T 内、3T 内、…、nT 内的位移之比为x 1∶x 2∶x 3∶…∶x n ＝12∶22∶32∶…∶n 2. (3)第1个T 内、第2个T 内、第3个T 内、…、第n 个T 内的位移之比为x Ⅰ∶x Ⅱ∶x Ⅲ∶…∶x N ＝1∶3∶5∶…∶(2n － 1). (4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为 t 1∶t 2∶t 3∶…∶t n ＝)∶(2－ 自测2 某质点从静止开始做匀加速直线运动，已知第3秒内通过的位移是x (单位：m)，则质点运动的加速度为( ) A.3x 2(m/s 2) B.2x 3 (m/s 2)
《匀变速直线运动的规律》的教案设计 《匀变速直线运动的规律》的教案设计 《匀变速直线运动的规律》的教案设计 教学目标 知识目标 1、掌握匀变速直线运动的速度公式，并能用来解答有关的问题． 2、掌握匀变速直线运动的位移公式，并能用来解答有关的问题． 能力目标 体会学习运动学知识的一般方法，培养学生良好的分析问题，解决问题的习惯． 教学建议 教材分析 匀变速直线运动的速度公式是本章的重点之一，为了引导学生逐渐熟悉数学工具的应用，教材直接从加速度的定义式由公式变形得到匀变速直线运动的速度公式，紧接着配一道例题加以巩固．意在简单明了同时要让学生自然的复习旧知识，前后联系起来． 匀变速直线运动的位移公式是本章的另一个重点．推导位移公式的方法很多，中学阶段通常采用图像法，从速度图像导出位
移公式．用图像法导位移公式比较严格，但一般学生接受起来较难，教材没有采用，而是放在阅读材料中了．本教材根据，说明匀变速直线运动中，并利用速度公式，代入整理后导出了位移公式．这种推导学生容易接受，对于初学者来讲比较适合．给出的例题做出了比较详细的分析与解答，便于学生的理解和今后的参考． 另外，本节的两个小标题“速度和时间的关系”“位移和时间的关系”能够更好的让学生体会研究物体的运动规律，就是要研究物体的.位移、速度随时间变化的规律，有了公式就可以预见以后的运动情况． 教法建议 为了使学生对速度公式获得具体的认识，也便于对所学知识的巩固，可以从某一实例出发，利用匀变速运动的概念，加速度的概念，猜测速度公式，之后再从公式变形角度推出，得出公式后，还应从匀变速运动的速度—时间图像中，加以再认识．对于位移公式的建立，也可以给出一个模型，提出问题，再按照教材的安排进行． 对于两个例题的处理，要引导同学自己分析已知，未知，画运动过程草图的习惯． 教学设计示例 教学重点：两个公式的建立及应用 教学难点：位移公式的建立．
第一章匀变速直线运动的规律及其应用 一．匀变速直线运动 1．匀速直线运动：物体沿直线且其速度不随时间变化的运动。 2.匀变速直线运动： 3.匀变速直线运动速度和时间的关系表达式：at v v t +=0 位移和时间的关系表达式：202 1 at t v s += 速度和位移的关系表达式：as v v t 22 02=- 1．在匀变速直线运动中，下列说法中正确的是（ ） A. 相同时间内位移的变化相同 B. 相同时间内速度的变化相同 C. 相同时间内加速度的变化相同 D. 相同路程内速度的变化相同 2．在匀加速直线运动中，（ ） A ．速度的增量总是跟时间成正比 B ．位移总是随时间增加而增加 C ．位移总是跟时间的平方成正比 D ．加速度，速度，位移的方向一致。 3．做匀减速直线运动的质点，它的位移随时间变化的规律是s=24t-1.5t 2(m)，当质点的速度为零，则t 为多少（ ） A ．1.5s B ．8s C ．16s D ．24s 4．某火车从车站由静止开出做匀加速直线运动，最初一分钟内行驶540m ，那么它在最初10s 行驶的距离是（ ） A. 90m B. 45m C. 30m D. 15m 5．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/s 2的加速度运动，刹车线长14m 。则汽车在紧急刹车前的速度的大小是 m/s 。 6.在平直公路上，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/s 2的加速度运动，问刹车后10s 末车离开始刹车点多远？
高中物理匀加速直线运动知识点汇总 一、机械运动 一个物体相对于另一个物体的位置的改变，叫做机械运动，简称运动，它包括平动、转动和振动等运动形式．①运动是绝对的，静止是相对的。②宏观、微观物体都处于永恒的运动中。 二、参考系 在描述一个物体运动时，选作标准的物体(假定为不动的物体) ①描述一个物体是否运动，决定于它相对于所选的参考系的位置是否发生变化，由于所选的参考系并不是真正静止的，所以物体运动的描述只能是相对的。②描述同一运动时，若以不同的物体作为参考系，描述的结果可能不同③参考系的选取原则上是任意的，但是有时选运动物体作为参考系，可能会给问题的分析、求解带来简便， 三、质点 研究一个物体的运动时，如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素，对问题的研究没有影响或影响可以忽略，为使问题简化，就用一个有质量的点来代替物体． 用来代替物体的有质量的点叫做质点． 质点没有形状、大小，却具有物体的全部质量。质点是一个理想化的物理模型，实际并不存在，是为了使研究问题简化的一种科学抽象。 把物体抽象成质点的条件是： （1）作平动的物体由于各点的运动情况相同，可以选物体任意一个点的运动来代表整个物体的运动，可以当作质点处理。 （2）物体各部分运动情况虽然不同，但它的大小、形状及转动等对我们研究的问题影响极小，可以忽略不计（如研究绕太阳公转的地球的运动，地球仍可看成质点）．由此可见，质点并非一定是小物体，同样，小物体也不一定都能当作质点． 【平动的物体不一定都能看成质点，｛物体的形状与运动的距离相比不能忽略｝；转动的物体可能看成质点来处理｛研究绕太阳公转的地球的运动｝，也就是研究的问题不突出转动因素时。】 【能否看成质点一看研究问题，二看物理的形状与研究物体的关系】 【一个实际物体能否看成质点，决定于物体的尺寸与物体间距相比的相对大小】 四、位置、位移与路程 1、位置：质点的位置可以用坐标系中的一个点来表示，在一维、二维、三维坐标系中表示为s(x) 、s (x，y) 、s (x，y，z) 2、位移：【矢量】 ①位移是表示质点位置的变化的物理量．用从初位置指向末位置的有向线段来表示，线段的长短表示位移的大小，箭头的方向表示位移的方向。 ②位移是矢量，既有大小，又有方向。它的方向由初位置指向末位置． 注意：位移的方向不一定是质点的运动方向。如：竖直上抛物体下落时，仍位于抛出点的上方； ③单位：m 3、路程【标量】： 路程是指质点所通过的实际轨迹的长度．路程是标量，只有大小，没有方向； 路程和位移是有区别的：一般地路程大于位移的大小，只有做直线运动的质点始终向着同一个方向运动时，位移的大小才等于路程． 五、速度 速度：表示质点的运动快慢和方向，是矢量。它的大小用位移和时间的比值定义，方向就是物体的运动方向；轨迹是曲线，则为该点的切线方向。 速率：在某一时刻物体速度的大小叫做速率，速率是标量． 瞬时速度：由速度定义求出的速度实际上是平均速度，它表示运动物体在某段时间内的平均快慢程度，它只能粗略地描述物体的运动快慢，要精确地描述运动快慢，就要知道物体在某个时刻(或经过某个位置)时运动的快慢，因此而引入瞬时速度的概念。瞬时速度的含义：运动物体在某一时刻(或经过某一位置)时的速度，叫做瞬时速度 平均速度：运动物体位移和所用时间的比值叫做平均速度。定义式： x v t == 位移 时间 平均速率：平均速率等于路程与时间的比值。 s v t == 路程 时间 （当物体做单向直线运动时，二者相等） v1，队伍全长为L．一个通讯兵从队尾以速度v2（v1小于v2）赶到队前然后立即原速返回队尾。这个全过程中通讯兵通过的位移为。
物理必修第二章匀变速直 线运动公式归纳与推导 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
第二章匀变速直线运动公式归纳及推导证明导学案2018年9月 一、匀变速直线运动公式： (1)速度公式：at v v +=0 (2)位移公式：2021 at t v x += (3)位移速度公式：ax v v 22 02=- (4)平均速度公式：①t x v = (普适)②2 0v v v += (5)中间时刻的瞬时速度公式：20 2 v v v v t +== 中间时刻瞬时速度等于该段时间的平均速度。 (6)中间位置的瞬时速度公式：22 2 02v v v x += 可以证明：无论加速还是减速，都有：2 2 x t v v < (7)任意连续相等时间内的位移差为恒量，且有：2aT x =?（相邻） ※此式为匀变速直线运动的判别式。推广：2)(aT N M x x N M -=-（间隔） 二、初速度为0的匀变速直线运动公式： at v =221at x =ax v 22=2v v =……末速度为0的匀减速直线运动，用逆向思维(逆过程)可看 做初速度为0的反向匀加速直线运动。 三、初速度为0的匀变速直线运动比例关系式： (1)等分时间：取连续相等的时间间隔T ，t =0时刻v 0=0。（见第2页图示） ①第1T 末、第2T 末、第3T 末……瞬时速度之比为1:2:3:…:n ②前1T 内、前2T 内、前3T 内……位移之比为1:4:9:…:n 2 ③第1T 内、第2T 内、第3T 内……位移之比为1:3:5:…:（2n -1） (2)等分位移：取连续相等的位移x ，t =0时刻v 0=0。（见第2页图示） ①第1x 末、第2x 末、第3x 末……瞬时速度之比为:3:2:1…: ②前1x 内、前2x 内、前3x 内…所用时间之比为:3:2:1…: ※③第1x 内、第2x 内、第3x 内…所用时间之比:)23(:)12(:1-- …:(－) 基本公式主要涉及五个物理量：位移x 、加速度a 、初速度v 0、末速度v 、时间t 。除时间t 外，x 、a 、v 0、v 均为矢量，一般以初速度v 0的方向为正方向。 由打点计时器可以精确．． 算出匀变速运动中计数点的瞬时速度，及运动的加速度，公式分别为：
高三一轮复习教学案一体化（第一章 直线运动） 第2单元 匀变速直线运动的基本规律 班级_________姓名____________ 一、概念、原理、方法 （一）四个基本公式 1、速度公式：0v v at =+ 析：由加速度的定义式和物理量变化量的概念证明。 证明：如图1，加速度v a t ?= ?，而0v v v ?=-，0t t ?=-，有00 v v a t -=-，变形即得0v v at =+。 2、位移公式1：02 v v x t += 证明：（1）如图2，用“微元法”将物体的运动分成无数段，则每一小段物体的“匀变速直线运动”都可以“近似地看成匀速直线运动”，则物体的位移120112x x x v t v t =++=?+?+ （2）上述物理思想用v-t 表示如图3，物体的位移x 即为图中“阴影矩形面积的和”。 （3）如图4，如果整个过程划分得非常非常细，则“无数阴影矩形的面积的和”即为图中“梯形的面积”。由梯形面积公式“2S =?上底+下底 高”即可得02 v v x t +=。 3、位移公式2：2 012 x v t at =+ 证明：如图5，注意到表达式中不含末速度“v ”，由0v v at =+得0at v v =-，代入02 v v x t += 有200011 ()22 x v v at t v t at =++=+。 4、位移公式3：2 20 2v v x a -= 或22 02v v ax -= 证明：如图6，注意到表达式中不含时间“t ” （ v 0 a — t , x = x = v 0 a 图5 图6 图7 图8 v v 0 /2?t v = v /2t # /2t v 0 /2?x v = v /2x /2x a a v 0 ? a v v 1 v 2 x = v 0 《v v 2v v v 图1 图2 图3 图4 v 0 a t ！ v =
实验一研究匀变速直线运动 一、基本原理与操作 原理装置图操作要领 ①不需要平衡摩擦力。 ②不需要满足悬挂钩码质量远小于小车 质量。 (1)平行:细绳、纸带与长木板平行 (2)靠近:小车释放前,应靠近打点计时器 的位置 (3)先后:实验时先接通电源,后释放小 车；实验后先断开电源,后取下纸带 (4)防撞:小车到达滑轮前让其停止运动, 防止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏 (5)适当:悬挂钩码要适当,避免纸带打出 的点太少或过于密集 1.由纸带判断物体做匀变速运动的方法 如图1所示,0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点,x1、x2、x3、…为相邻两计数点间的距离,若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝C(常量),则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 图1 2.由纸带求物体运动速度的方法:根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,即v n＝ x n＋x n＋1 2T。 3.利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)用“逐差法”求加速度
即根据x 4－x 1＝x 5－x 2＝x 6－x 3＝3aT 2(T 为相邻两计数点间的时间间隔)求出 a 1＝x 4－x 13T 2、a 2＝x 5－x 23T 2、a 3＝x 6－x 33T 2, 再算出平均值 即a ＝ x 4＋x 5＋x 6－x 1－x 2－x 3 9T 2 。 (2)用图像法求加速度 即先根据v n ＝x n ＋x n ＋1 2T 求出所选的各计数点对应的瞬时速度,后作出v －t 图像,图线的斜率即物体运动的加速度。 认识“两种仪器” (1)作用:计时仪器,接频率为50 Hz 交变电流,每隔0.02 s 打一次点 (2)工作条件???电磁打点计时器：4～6 V 交流电源 电火花计时器：220 V 交流电源 区别“两种点” (1)计时点和计数点 计时点是打点计时器打在纸带上的实际点,两相邻点间的时间间隔为0.02 s ；计数点是人们根据需要选择一定数目的点,两个相邻计数点间的时间间隔由选择点的规则而定。 (2)纸带上相邻两点的时间间隔均相同,速度越大,纸带上的计时点越稀疏。 教材原型实验 命题角度 实验原理与实验操作
第2讲匀变速直线运动的规律 时间：60分钟 一、单项选择题 1．在一次交通事故中，交通警察测量出肇事车辆的刹车痕迹是30 m，该车辆最大刹车加速度是15 m/s2，该路段的限速为60 km/h.则该车()．A．超速B．不超速 C．无法判断D．速度刚好是60 km/h 解析如果以最大刹车加速度刹车，那么由v＝2ax可求得刹车时的速度为 30 m/s＝108 km/h，所以该车超速行驶，A正确． 答案 A 2．(2013·苏北四市调研)如图1－2－5所示，一小球从 A点由静止开始沿斜面向下做匀变速直线运动，若 到达B点时速度为v，到达C点时速度为2v，则 x AB∶x BC等于()． A．1∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4 解析由位移－速度公式可得v2B－v2A＝2ax AB，v2C－v2B＝2ax BC，将各瞬时速度代入可知选项C正确． 答案 C 3．(2012·无锡模拟)以36 km/h的速度沿平直公路行驶的汽车，遇障碍物刹车后获得大小为a＝4 m/s2的加速度，刹车后第3 s内，汽车走过的路程为()．A．12.5 m B．2 m C．10 m D．0.5 m 解析由v＝at可得t＝2.5 s，则第3 s内的位移，实质上就是2～2.5 s内的位 移，x＝1 2at′ 2＝0.5 m. 图1－2－5
答案 D 4．运动着的汽车制动后做匀减速直线运动，经3.5 s 停止，则它在制动开始后的 1 s 内、 2 s 内、 3 s 内通过的位移之比为 ( )． A ．1∶3∶5 B ．1∶2∶3 C ．3∶5∶6 D ．1∶8∶16 解析 画示意图如图所示，把汽车从A →E 的末 速度为0的匀减速直线运动，逆过来转换为从 E →A 的初速度为0的匀加速直线运动来等效处理，由于逆过来前后，加速度大小相同，故逆过来前后的运动位移、速度时间均具有对称性．所以知汽车在相等时间内发生的位移之比为1∶3∶5∶…，把时间间隔分为0.5 s ，所以x DE ∶x CD ∶x BC ∶x AB ＝1∶8∶16∶24，所以x AB ∶x AC ∶x AD ＝3∶5∶6.选项C 正确． 答案 C 5．一个小石块从空中a 点自由落下，先后经过b 点和c 点，不计空气阻力．已 知它经过b 点时的速度为v ，经过c 点时的速度为3v .则ab 段与ac 段位移之比为 ( )． A ．1∶3 B ．1∶5 C ．1∶8 D ．1∶9 解析 经过b 点时的位移为h ab ＝v 2 2g ，经过c 点时的位移为h ac ＝（3v ）22g ，所以h ab ∶h ac ＝1∶9，故选D. 答案 D 二、多项选择题 6．匀速运动的汽车从某时刻开始刹车，匀减速运动直至停止．若测得刹车时间 为t ，刹车位移为x ，根据这些测量结果，可以求出 ( )． A ．汽车刹车过程的初速度 B ．汽车刹车过程的加速度 C ．汽车刹车过程的平均速度 D ．汽车刹车过程的制动力 解析 因汽车做匀减速直线运动，所以有x ＝12at 2＝v － t ，可以求出汽车刹车过 程的加速度a 、平均速度v －，B 、C 正确；又v ＝at ，可求出汽车刹车过程的初
物体的运动匀变速直线运动的研究 一教法建议 【抛砖引玉】 匀变速直线运动的规律,是我们在力学中研究物体的运动和在电磁学中、原子物理中研究带电粒子的运动时都需要的重要规律，因此在这里我们要特别注重培养学生掌握如何利用运动的规律解决实际问题，“特别重要的是让学生们反复地体会怎样用位移、速度、加速度概念和匀速度运动的几个公式，去分析题意，分析问题的物理过程，明确已知的物理量和要求的物理量”。 要特别给学生强调匀变速直线运动的规律可适用于许多运动的情况，因此要牢记描述匀变速运动的几个规律，并要能利用这些规律去解决实际问题，在分析运动的特点时，关键在于分析其加速度。 同时要通过一些实例使学生了解在物理学中，为了表示物理量之间的函数关系，我们不仅可以用代数法──公式表示，还可以用几何法──图象表示。图象可以根据公式作出，公式也可以从图象中推导出来。两种形式，相互联系，它们在实质上都是表示了函数间的变化规律。 【指点迷津】 加速度不变的直线运动，叫匀变速直线运动。它包括匀加速直线运动和匀减速直线运动两大类。这两类运动关键决定于加速度与初速度的方向是同向还是反
利用上述规律解题时应注意： 1．要认清研究对象，并准确地判断它在指定的研究范围内的运动性质。如：是匀速、加速或减速；是初速为零或不为零的匀加速；是末速为零或不为零的匀减速等。 2．在上述正确判断的基础上，尽可能画出草图，从未知量联系已知量，选择适当的公式解题。 3．在公式中除t外，其余四个物理量都是矢量，在计算中υ0总是取正值，a、s、υt跟υ 方向相同的也为正值，跟υ0方向相反的为负值、但a因考虑了与υ0同向时在公式中a项前为+号，与υ0反向时在公式中a项前为－（项）号，所以a取绝对值代入公式。 4．要认真分析题目的特殊性，如追及、相遇，或者物体从一种运动变为另一种运动时的转折点。根据题目中的这种特殊性来列出有关的方程组。 5．公式υ υυ = + 2 t只适用于匀变速直线运动的状况，且为0时刻到t时刻的中点时刻 的瞬时速度。在应用平均速度解题时，有时要简单得多。 6．自由落体和竖直上抛运动是匀变速直线运动的两个特例。 7．h=υ0t+1 2 gt2系位移公式，可反映竖直上抛运动的全过程，以抛出点为0点，原点 以上h＞0，落回原抛出点h=0，落至原点以下时h＜0。 8．掌握解题的一些技巧： （1）可从运动学基本规律中导出一些推论： A．初速为零的匀加速直线运动，当运动时间t成1:2:3:……倍增长时，其位移成12:22:32:……规律的整数比。 B．初速度为零的匀加速直线运动，在相邻的相等的时间间隔内的位移成1:3:5……规律的整数比。 C．作匀变速直线运动的物体，在相邻的相等的时间间隔内的位移差为一常数△S=aT2（2）利用υ—t图象解某些运动问题，可以使问题很简捷。 二、学海导航 【思维基础】 1．能应用自由落体的有关规律解决自由落体运动的问题： 例：一个物体做自由落体运动，当它下落的高度为20米时瞬时速度为，经历的时间为。（取g=10米/秒2） 分析：根据已知和求可看出，已知做自由落体运动，那么加速度为g，υ0=0，又知下落高度h，求末速υt。这样h、g已知，υt未知，则可看出可利用υt2=2gh公式求解。 求经历时间是未知t，已知h、g、υt，所以利用运动学的任一规律都可求出。
匀变速直线运动的速度与位移的关系 [基础题] 1．一物体从斜面顶端由静止开始匀加速下滑，经过斜面中点时速度为2 m/s ，则物体到 达斜面底端时的速度为( ) A ．3 m/s B ．4 m/s C ．6 m/s D ．2 2 m/s 2．物体的初速度为v 0，以加速度a 做匀加速直线运动，如果要它的速度增加到初速度 的n 倍，则物体的位移是( ) A.(n 2－1)v 2 02a B.n 2v 202a C.(n －1)v 2 02a D.(n －1)2v 202a 3．现在的航空母舰上都有帮助飞机起飞的弹射系统，已知“F －A15”型战斗机在跑道 上加速时产生的加速度为4.5 m/s 2，起飞速度为50 m/s.若该飞机滑行100 m 时起飞，则弹射系统必须使飞机具有的初速度为( ) A ．30 m/s B ．40 m/s C ．20 m/s D ．10 m/s 4．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 ，到达R 点的速度为3v ，则PQ ∶QR 等于( ) A ．1∶3 B ．1∶6 C ．1∶5 D ．1∶8 5．某一质点做匀加速直线运动，初速度为10 m/s ，末速度为15 m/s ，运动位移为25 m ， 则质点运动的加速度和运动的时间分别为( ) A ．2.5 m/s 2,2 s B ．2 m/s 2,2.5 s C ．2 m/s 2,2 s D ．2.5 m/s 2,2.5 s 6．某市规定，卡车在市区内行驶的速度不得超过40 km/h ，一次一辆卡车在市区路面紧 急刹车后，经1.5 s 停止，量得刹车痕迹长x ＝9 m ，问这辆卡车是否违章？假设卡车刹车后做匀减速直线运动，可知其行驶速度是多少？ [能力题]
精挑细选 对症下药 ──匀变速直线运动公式的选择技巧 匀变速直线运动部分涉及的公式与规律很多，怎样才能快速选出符合解题要求的公式和规律，是许多高一学生迫切希望解决的问题。现从个人的经验出发，介绍一下匀变速直线运动规律选择的原则和方法。 一、运动规律的分类 熟悉各条规律的形式和使用前提是熟练使用规律的第一步，只有在条理清晰后我们的记忆才能既快又准，而且记得长久。按照涉及的物理量和规律的来源，可将所有匀变速直线运动的规律进行如下分类： 第一组：基本公式： 可统称为基本公式，由三个表达式组成，各式中均含初速度、加速度 两个常量。原则上利用它们已经可以解决所有的运动学问题，但很多时候使用 并不方便，该组公式往往是我们最后的选择。 第二组：平均速度关系式： 可统称为平均速度关系式，由两个表达式组成，两式中均没有出现加速度，由 此可见，它是解决不直接涉及加速度的运动问题的最佳选择。 第三组：特殊推论： 可统称为特殊推论，由三个表达式组成，分别对 应中间时刻(物体在一段时间内的平均速度等于这段时间 中间时刻的瞬时速度，还等于初、末时刻速度矢量和的一半，即：v ＝v t/2＝v 0＋v 2.)、中间位置（中间位置的瞬时 速度等于初末速度的平方和的一半的平方根）、相邻相等的时间间隔(任意两个连续相等的时间间隔T 内的位移之差为一恒量，即：Δx ＝x 2－x 1＝x 3－x 2＝…＝x n －x n －1＝aT 2.) 第三个的推论x m －x n ＝(m-n)aT 2. 第四组： 初速度为零的匀变速直线运动比例规律： A: (1)1Δt 末、2Δt 末、3Δt 末、……瞬时速度的比为： (2)1Δt 内、2Δt 内、3Δt 内……位移的比为： (3)第一个Δt 内、第二个Δt 内、第三个Δt 内……位移的比为： ax v v at t v x at v v 22 12 2200=-+=+=2 v v v t v x +==2 22 20 2 2)(22aT n m x x aT x v v v v v v v n m x t -=-→=?+=+==
第1节匀变速直线运动的规律 三维目标 知识与技能 1.掌握匀变速直线运动的速度公式，知道它是如何推导出来的，知道它的图象的物理意义，会应用这一公式分析和计算. 2.掌握匀变速直线运动的位移公式，会应用这一公式分析和计算. 3.能推出匀变速直线运动的位移和速度的关系式，并会运用它进行计算. 过程与方法 从表格中分析处理数据并能归纳总结.培养学生将已学过的数学规律运用到物理当中，将公式、图象及物理意义联系起来加以运用，培养学生运用数学工具解决物理问题的能力. 情感态度与价值观 从具体情景中抽象出本质特点,既要用联系的观点看问题，还要具体问题具体分析. 教学设计 教学重点应用数学工具推导匀变速直线运动的速度公式和位移公式. 教学难点 1.注意数学手段与物理过程的紧密联系. 2.将公式、图象及其物理意义联系起来. 3.获得匀变速运动的规律，特别是用图象描述运动.图象的应用和公式的选择是两个难点.
教具准备 多媒体工具，作图工具 课时安排 1课时 教学过程 导入新课 物理学中将物体速度发生变化的运动称为变速运动.一般来说，做变速运动的物体，速度变化情况非常复杂.本节，我们仅讨论一种特殊的变速运动——匀变速直线运动. 推进新课 一、匀变速直线运动的特点 合作探究 请同学们阅读P 33的实例并合作讨论表31的数据. 从数据中可知：小车速度不断增大，但是加速度保持不变. 得出结论:物理学中，称物体加速度保持不变的直线运动为匀变速直线运动. 匀变速直线运动是一种最简单而且特殊的变速直线运动，它的重要特点是：物体在直线运动过程中，加速度为一恒量.当加速度与速度同向时，物体做匀加速直线运动；当加速度与速度反向时，物体做匀减速直线运动.匀变速直线运动是一种理想化的运动,自然界中并不存在，但是为了讨论的方便，人们通常将某些物体的运动或其中一段运动近似认为是匀变速直线运动. 二、匀变速直线运动的速度—时间关系v-t=v 0+at 速度公式:a= t v v t 0 -?v 0+at （由加速度定义推导）
课时知能训练 一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分．在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得7分，选对但不全的得4分，有选错的得0分．) 1．(2012·淮安模拟)一个小石子从离地某一高度处由静止自由落下，某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB .该爱好者用直尺 量出轨迹的长度，如图1－2－6所示．已知曝光时间为11 000 s ，则小 石子出发点离A 点约为( ) 图1－2－6 A ．6.5 m B ．10 m C ．20 m D ．45 m 【解析】 因曝光时间极短，故AB 段可看作匀速直线运动，小石子到达A 点时的速度为 v A ＝x t ＝0.0211 000 m/s ＝20 m/s ， h ＝v 2A 2g ＝2022×10 m ＝20 m. 【答案】 C 2．(2012·武汉模拟)一物体从一行星表面某高处做自由落体运动．自开始下落计时，得到物体离该行星表面的高度h 随时间t 变化的图象如图1－2－7所示，则( )
图1－2－7 A．行星表面重力加速度大小为8 m/s2 B．行星表面重力加速度大小为10 m/s2 C．物体落到行星表面时的速度大小为20 m/s D．物体落到行星表面时的速度大小为25 m/s 【解析】由图中可以看出物体从h＝25 m处开始下落，在空中 运动了t＝2.5 s到达行星表面，根据h＝1 2at 2，可以求出a＝8 m/s2， 故A正确；根据运动学公式可以算出v＝at＝20 m/s，可知C正确．【答案】AC 3．如图所示的各图象能正确反映自由落体运动过程的是() 【解析】自由落体运动为初速度是零的匀加速直线运动，其v -t图象应是一条倾斜的直线，若取竖直向上为正方向，则C正确．D 中图象说明物体做匀速直线运动，所以D错误． 【答案】 C 4．以v0＝20 m/s的速度竖直上抛一小球，经2 s以相同的初速度在同一点竖直上抛另一小球．g取10 m/s2，则两球相遇处离出发点的高度是() A．10 m B．15 m C．20 m D．不会相遇 【解析】设第二个小球抛出后经t s与第一个小球相遇． 根据位移相等有 v0(t＋2)－1 2g(t＋2) 2＝v t－ 1 2gt 2.
现实生活中，有很多运动可以看成是匀变速直线运动。比如，汽车在踩下刹车时的减速过程，我们就可以认为加速度是不变的。现已知南昌阳明路上，在路面干燥的情况下，大众passat轿车在以正常力度踩下刹车向前运动时，加速度大小为a=9m /s^2，若汽车的车速为v0=54km/h,司机的反应时间约为1s。问： （1）从司机想刹车到汽车彻底停下，汽车运动的距离为刹车的距离，那么这段距离为多少？ （2）10月18日这一天，下起了小雨，路面湿滑，正常刹车时，加速度减小至a= 6m/s^2,若要将刹车距离控制在24m内，汽车速度不能超过多少m/s？ 13.一列火车做匀变速直线运动，一个人在轨道旁观察火车的运动，发现在相邻的两个10s内，列车从他跟前分别驶过8节车厢和6节车厢，每节车厢长8m（连接处长度不计），求 （1）火车的加速度 （2）人开始观察时火车的速度大小。 这道题目最好要画个坐标图就很清楚了.题目很明显,是匀减速运动.所以,就速度而言,反映在V-T图上的函数就应该是Y=at+b (a<0) (t>0)然后,在t=10s处和t=20s处,画二条垂直线,这样,图象上就出现了两个梯形,并且两个梯形是连接在一起的. 再根据图象概念,可得出,两个梯形的面积,分别是64与48. 又,t1=10s和t2=20s已知.这样,可设3个速度为未知量.分别是启始速度V1,中间速度V2,结尾速度V3.将上述梯形面积,可联立成3个方程,组成一个方程组.(用面积联立,这样会非常简单.)分别可求出三个速度.我算了下,V1=7.2 V2=5.6 V3=4 .这样速度就算是求出来了,那速度求出来了就好办了.直接a=(V2-V1)/t1就完成了.最后答案是(1) a=0.16 (2)V1=7.2 此题关键考的就是学生对物理概念和坐标的认识程度. 属于中等难度的题目.在高考题中,属于一道中等难度的填空题. 呵呵. 第四节匀变速直线运动 与汽车行驶安全 佛山南海中学侯军 第二章探究匀变速直线运动规律 --------------------以下为2页的内容---------------------------------- 第二章探究匀变速直线运动规律 例题1
第二章 匀变速直线运动的研究 A .物体的加速度一定等于物体速度的 2倍 B .物体的初速度一定比前 1秒的末速度大2 m/s C .物体的末速度一定比初速度大 2 m/s D .物体的末速度一定比前 1秒的初速度大2 m/s 3. 物体做匀变速直线运动，初速度为 10 m/s ，经过2 s 后，末速度大小仍为 10 m/s , 方向与初速度方向相反，则在这 2s 内，物体的加速度和平均速度分别为 （ ） A .加速度为0;平均速度为10 m/s ,与初速度同向 B .加速度大小为10 m/s 2，与初速度同向；平均速度为 0 C .加速度大小为10 m/s 2,与初速度反向；平均速度为 0 D .加速度大小为10 m/s 2,平均速度为10 m/s ,二者都与初速度反向 4. 以V 0 =12 m/s 的速度匀速行驶的汽车，突然刹车，刹车过程中汽车以 a = — 6 m/s 2 的加速度继续前进，则刹车后 （ ） C . 1 s 末速度的大小是 6 m/s D . 3 s 末速度的大小是 6 m/s 5 .一个物体以V 0 = 1 6 m/s 的初速度冲上一光滑斜面，加速度的大小为 8 m/s 2,冲上 最高点之后，又以相同的加速度往回运动。贝U （ ） A . 1 s 末的速度大小为 8 m/s B . 3 s 末的速度为零 1 ?物体做自由落体运动时, 表示的这个物理量可能是 （ A .位移 C .加速度 某物理量随时间的变化关系如图所示, ） B .速度 D .路程 其加速度的大小为 2 m/s 2,那么，在任1秒内（ ） A . 3 s 内的位移是12 m B . 3s 内的位移是9 m
高三一轮复习教学案一体化(第一章 直线运动) 第2单元 匀变速直线运动得基本规律 班级_________姓名____________ 一、概念、原理、方法 (一)四个基本公式 1、速度公式: 析:由加速度得定义式与物理量变化量得概念证明。 证明:如图1,加速度,而,,有,变形即得。 2、位移公式1: 证明:(1)如图2,用“微元法”将物体得运动分成无数段,则每一小段物体得“匀变速直线运动”都可以“近似地瞧成匀速直线运动”,则物体得位移 (2)上述物理思想用vt 表示如图3,物体得位移x 即为图中“阴影矩形面积得与”。 (3)如图4,如果整个过程划分得非常非常细,则“无数阴影矩形得面积得与”即为图中“梯形得面积”。由梯形面积公式“”即可得。 3、位移公式2: 证明:如图5,注意到表达式中不含末速度“v ”,由得,代入有。 4、位移公式3:或 证明:如图6,注意到表达式中不含时间“t ” 由得,代入有。 (二)两个重要推论 1、匀变速直线运动中,某段时间中间时刻得瞬时速度等于这段时间内得平均速度,且等于始、末速度得算术平均值,即。 证明:如图7,,①变形有; ②由得代入有。 2、匀变速直线运动中,连续相等得时间间隔T 内得位移差都相等,且。 (1)证明:如图9, ①, ② ②式—2×①式得:。 (2)推广:两任意相等得时间间隔T 内得位移差满足关系 v 0 a t , x =? x =? v 0 a 图5 图6 图7 图 8 v v 0 v v 0 v a a v 0 a v v 1 v 2 x =？ v v v v v v 图1 图2 图3 图4 v 0 a v =？
一、实验目的 1．练习使用打点计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动． 2．掌握判断物体是否做匀变速运动的方法． 3．测定匀变速直线运动的加速度． 二、实验原理 1．打点计时器 打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器．它每隔0.02s打一次点(交流电频率为50Hz)。电磁打点计时器的工作电压是4～6V，电火花打点计时器的工作电压是220V。 2．纸带上打的点的意义 纸带上的点就表示了和纸带相连的运动物体在不同时刻的位置．研究纸带上点之间的间隔，就可以了解物体的运动情况． 3．分析纸带可判断物体运动的性质： ①若相等时间内的位移相等，则物体做匀速直线运动； ②若相等时间内的位移不相等，则物体做变速直线运动； ③若连续相等时间内的位移差为恒量，则物体做匀变速直线运动，并可由△x=aT2求出加速度(为了减小误差常用逐差法或v－t图象法求加速度)． 4．求加速度的方法： ①用逐差法求加速度 ②用v-t图象法 先根据匀变速直线运动某段时间中点的瞬时速度等于这段时间的平均速度 ③“平均速度法”求加速度： 即利用已求出的瞬时速度值，按加速度的定义式求加速度值，为了充分利用所有实验数据，减小误差，同样采用逐差法进行数据处理． 三、实验器材 电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、电源、复写纸片. 四、实验步骤 ⑴、把有滑轮的长木板平放在实验桌上并使滑轮伸出桌面。 ⑵、把打点计时器固定在木板上无滑轮的一端，如右图。 ⑶、把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适
当的数量钩码。 点拨：吊适当数量的钩码是为小车的加速度适当大些，减小长度测量的相对误差，并能在纸带上长约50厘米的范围内取出7-8个计数点为宜。 ⑷、把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面。 ⑸、先使小车依靠在打点计时器处，接通电源后再释放小车让其运动。 ⑹、断开电源取下纸带。 ⑺、换上新纸带再做两次。 ⑻、在选出的一条纸带上测量每个 计数点与起始计数点的距离d1、d2、 d3……如右图。 五、误差分析 1．纸带的测量误差． 2．打点计时器计时误差． 六、注意事项 ⑴、计时器打出的点不清晰，可能是电压偏低或振针位置不合适。 ⑵、打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如果打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸的高度，使之增大一些。 ⑶、计时器打点时，应先接通电源，待打点稳定后，再拉动纸带。 ⑷、拉动纸带前，应使拉动端停靠在靠近打点计时器的位置。 ⑸、小车的加速度应适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出7～8个计数点为宜。 【重点精析】 一、对实验操作步骤及注意事项的理解和掌握 要熟练实验的操作过程，特别注意减少实验误差的操作技巧。 【例1】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，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长木板的没有滑轮的一端，并连好电路 C、换上新的纸带，再重做两次 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，下边吊着合适的钩码 G、断开电源，取出纸带 【练习1】在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法中有助于减少实验误差的是() A、选取计数点，把每打5个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、舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量、计算 D、适当增加挂在细绳下钩码的个数