第1课时 实验：探究小车速度随时间变化的规律匀变速直线运动的速度与时间的关系
[研究学考·明确要求]知识内容探究小车速度随时间变化的规律考试要求必考加试匀变速直线运动的速度与时间的关系√dd基本要求1.知道实验目的，能说出实验中各器材的作用，能正确安装器材并进行实验操作。2.会选择点迹清晰的纸带，能标出合理的计数点，并测量各计数点间的距离。3.会近似计算各计数点的瞬时速度。4.能建立标度合适的v－t坐标系，并正确地描点，能用一条曲线(包括直线)拟合图象中的点。5.能根据图象说出小车速度随时间变化的特点。6.理解匀变速直线运动的含义。7.理解v－t图象的物理意义，并计算物体的加速度。8.能根据加速度的定义，推导匀变速直线运动的速度公式，理解公式中各物理量的含义。9.能用匀变速直线运动速度公式v＝v0＋at解决简单问题。发展要求能根据小车速度变化的情况预测图象的基本特点。说明非匀变速直线运动的v－t图象不作要求。
知识点一 实验探究[基础梳理]1.实验器材打点计时器、_________、纸带、一端附有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、_______、坐标纸。2.实验原理(1)纸带上某点的瞬时速度一般用一小段时间内的__________代替。(2)用描点法画出小车的v－t图象,图线的_____表示加速度，如果v－t图象是一条倾斜的直线，说明小车的速度是均匀变化的。交流电源刻度尺平均速度斜率
3.实验步骤(1)如图1所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路。图1
(2)把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上适当的钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。(3)把小车停在靠近打点计时器的位置，先_________，后____________，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一串小点，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复操作两次。接通电源释放小车
思考本实验有哪些注意事项？答案(1)开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。(2)先接通电源，待打点计时器工作稳定后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。(3)安装打点计时器时，要尽量使纸带、小车、细线和定滑轮上边缘在一条直线上。(4)牵引小车的重物(或钩码)的质量要适宜。如果质量过大，纸带上打出的计时点太少；如果质量过小，点过于密集，不便于测量距离。
[即学即练]1.在“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验中，某同学操作过程中有以下实验步骤：A.拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，先放开纸带，再接通电源；B.将打点计时器固定在长木板上，并连接好电路；C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着适当重的钩码，放手后看小车能否在木板上做平稳的加速运动；D.关闭电源，取下纸带；E.把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，并使附有定滑轮的一端伸出桌面；
F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔；G.换上新纸带，重复操作两次。(1)其中有错误的步骤是；应改正为。(2)将改正后的步骤按合理的顺序写在横线上：步骤顺序为。解析(1)打点计时器在使用时，为了使打点稳定，同时为了提高纸带的利用率，使尽量多的点打在纸带上，要应先接通电源，再放开纸带，故A错误。(2)本着先安装器材，后进行实验的思路，如在该实验中，先固定长木板，安装打点计时器，准备完毕开始进行实验，注意要先打点后释放小车，做完一次实验要及时关闭电源，故正确的实验步骤是EBCFADG。答案(1)A应先接通电源，再放开纸带(2)EBCFADG
知识点二 实验数据的处理及误差分析[基础梳理]1.计算法(1)纸带的选取从三条纸带中选取一条比较理想的纸带，舍掉开头一些过于密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点来确定计数点。为了计算方便，通常选相隔0.1s的若干计数点进行测量。(2)采集数据的方法如图2所示，在纸带上测出各计数点到计数零点的距离x1，x2，x3，x4，x5，x6，然后再计算出相邻两个计数点的距离。Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，Δx6＝x6－x5。
图2
计数点序号12345计数点对应的时刻t对应计数点的速度v
2.图象法(1)定标度：坐标轴的标度选取要合理，应使图象大致布满坐标纸。图3
[典例精析]【例1】(2015·杭州市高一期中)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，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d1d3d5
计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2＝m/s，小车的加速度是a＝m/s2。答案1.205.4012.000.210.60
[即学即练]2.一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号。如图4甲所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06m/s，v3＝m/s，v4＝0.18m/s，v5＝m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度—时间图象(保留描点痕迹)；根据图象可求出加速度a＝m/s2。(保留两位有效数字)
图4
答案0.120.24见解析图0.12
知识点三 匀变速直线运动及v－t图象[基础梳理]1.匀变速直线运动(1)特点①加速度a__________。②v－t图象是一条___________。(2)分类①匀加速直线运动：物体的速度随时间__________。②匀减速直线运动：物体的速度随时间__________。2.对v－t图象的理解(1)其上每一个点表示某一时刻的速度,正负表示速度的______(即物体运动的方向)。(2)直线的斜率表示_______,斜率的正负表示加速度的______。恒定不变倾斜的直线均匀增大均匀减小方向加速度方向
思考几种常见的匀变速直线运动的v－t图象(如图5所示)图5(1)直线a：速度随时间均匀增加，为直线运动。(2)直线b：速度随时间均匀减小，为直线运动。(3)直线c：速度随着时间先，后反向，由于加速度不变，整个运动过程也是直线运动。答案(1)匀加速(2)匀减速(3)均匀减小 均匀增加 匀变速
[典例精析]【例2】如图6所示，请回答：图6
(1)图线①②分别表示物体做什么运动？(2)①物体3s内速度的改变量是多少，方向与速度方向有什么关系？(3)②物体5s内速度的改变量是多少？方向与其速度方向有何关系？(4)①②物体运动的加速度分别为多少？方向如何？(5)两图线的交点A的意义。
答案(1)①做匀加速直线运动。②做匀减速直线运动。(2)①物体3s内速度的改变量是9m/s，方向与速度方向相同。(3)②物体5s内速度的改变量是－9m/s，方向与其速度方向相反。(4)①②物体的运动加速度分别为3m/s2，－1.80m/s2，①物体加速度与速度方向相同，②物体加速度与速度方向相反。(5)两图线的交点表示此时两者速度相同。
[技巧点拨]由v－t图象可获得物体运动的信息有：(1)物体运动的快慢——对应纵轴数值。(2)物体运动的方向——一般t轴上方为正方向，t轴下方为负方向(3)物体运动快慢的变化——从图线对应的v数值变化可以看运动快慢的变化。(4)加速度大小——图线斜率绝对值大则a大，斜率绝对值小则a小，图象的斜率不变，a即不变。
[即学即练]3.如图7所示是某物体做直线运动的v－t图象，由图象可知()图7A.物体在0～2s内做匀速直线运动B.物体在2～8s内静止C.t＝1s时物体的加速度为6m/s2D.t＝5s时物体的加速度为12m/s2
答案C
知识点四 速度与时间的关系式[基础梳理]1.公式v＝v0＋at中各量的物理意义v0是开始计时时的瞬时速度，称为初速度；v是经时间t后的瞬时速度，称为末速度;at是在时间t内的速度_______,即Δv＝at。2.公式的适用条件：做____________运动的物体3.公式的矢量性公式中的v0、v、a均为矢量，应用公式解题时，一般取v0的方向为正方向。若物体做匀加速直线运动，a取正值；若物体做匀减速直线运动，a取负值。变化量匀变速直线4.公式v＝v0＋at的特殊形式(1)当a＝0时，v＝v0(匀速直线运动)；(2)当v0＝0时，v＝at(由静止开始的匀加速直线运动)。
[典例精析]【例3】汽车以45km/h的速度匀速行驶。(1)若汽车以0.6m/s2的加速度加速，则10s后速度能达到多少？(2)若汽车刹车以0.6m/s2的加速度减速，则10s后速度能达到多少？
答案(1)18.5m/s(2)6.5m/s
[技巧点拨]处理“刹车问题”要先判断刹车所用的时间t0。若题目所给时间tt0，则t秒末的速度为零。
[即学即练]4.汽车在平直的公路上以20m/s的速度匀速行驶，前面有情况需紧急刹车，刹车的加速度大小是8m/s2，刹车后可视为匀减速直线运动，求刹车3s后汽车的速度。答案0
微信/支付宝扫码支付