高一物理必修1第二章导学案.docx
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高一物理必修1第二章导学案
2.1实验:
探究小车速度随时间
变化的规律
【学习目标】
1.知道打点计时器的工作原理。
2.会正确使用打点计时器打出的匀变速直线运动的纸带。
3.会用描点法作出v-t图象。
4.能从v-t图象分析出匀变速直线运动的速度随时间的变化规律。
【重点、难点】
重点:
实验中应该注重的事项及小车速度的计算。
难点:
极限思想计算瞬时速度的理解。
预习案
【使用说明及学法指导】
1.通读课本内容,自主预习,设计实验操作步骤,在完成教材助读设置的问题,在掌握打点计时器的使用、纸带数据处理、测瞬时速度以及速度—时间图象的基础上,运用这些知识和技能探究小车速度随时间变化的规
律。
2、限时20分钟。
一、预习导引(看我怎么学)
1.了解打点计时器的结构、工作原理、使用方法及使用注意事项。
2.如何利用纸带上的点确定瞬时速度?
3.速度图像描述的是。
从速度图象中可以获得那些信息?
二、实验目的
熟悉打点计时器的使用方法,并学会利用纸带处理数据、测量瞬时速度的方法,会通过纸带研究速度变化的规律
三、实验原理
将穿过打点计时器的纸带与小车连接在一起,小车用跨过定滑轮的钩码牵引,随着小车的运动,在纸带上打下一系列的点,这些点不仅记录了小车运动的时间,也相应的记录了小车在不同时刻的位置,利用点迹信息可以计算小车在不同时刻的瞬时速度,然后作出小车运动的速度—时间图象,通过速度—时间图象可以分析小车速度随时间的变化规律。
四、实验器材
打点计时器、低压电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、、细线、复写纸片、。
五、实验步骤
1.如课本31页图所示,把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路。
2.把一条细线拴在小车上,使细线跨过滑轮,下边挂上合适的。
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。
3.把小车停在靠近打点计时器处,接通后,放开,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一行小点,随后立即关闭电源。
换上新纸带,重复实验三次。
4.从三条纸带中选择一条比较理想的,舍掉开头比较密集的点迹,在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。
为了测量方便和减少误差,通常不用每打一次点的时间作为时间的单位,而用每打五次点的时间作为时间的单位,就是T=0.02s×5=0.1s。
在选好的计时起点下面表明A,在第6点下面表明B,在第11点下面表明C……,点A、B、C……叫做计数点,两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3……
5.利用第一章方法得出各计数点的瞬时速度填入下表:
位置
A
B
C
D
E
F
G
时间(s)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
v(m/s)
6.以速度v为轴,时间t为轴建立直角坐标系,根据表中的数据,在直角坐标系中描点。
7.通过观察思考,找出这些点的分布规律。
六、注意事项
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,计时器工作后,再放开小车,当小车停止运动时及时断开电源。
3.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞,当小车到达滑轮前及时用手按住它。
4.牵引小车的钩码个数要适当,以免加速度过大而使纸带上的点太少,或者加速度太小而使各段位移无多大差别,从而使误差增大。
加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。
5.要区别计时器打出的点和人为选取的计数点。
一般在纸带上每5个点取一个计数点,间隔为0.1s。
七、实验改进
你能自己设计出更好的试验方法吗,请简单叙述:
探究案(结合预习中的问题开始下面的探究学习,认真思考讨论哟!
)
探究点一:
实验操作和数据处理
问题1:
实验器材安装完毕后,小车为什么要靠近打点计时器的位置?
有的同学先释放小车再通电,有的刚好相反,哪种方法好?
为什么?
问题2:
怎样选择纸带?
如何测量数据?
如何记录和处理数据?
【针对训练】
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,将下述步骤地代号填在横线上。
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.把一条细线拴在小车上,细线跨过定滑轮,下边吊着合适的钩码
G.断开电源,取出纸带
探究点二:
作速度——时间图象
问题1:
建立v—t图象时应注意什么问题?
为什么v——t作图象是研究运动规律最好的办法?
问题2:
处理数据是要进行描点、连线,若出现个别明显偏离绝大部分点所在直线的点,该如何处理?
【针对训练】
2.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图给出了从0点开始,每5个点取一个计数点的纸带,其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。
测得:
s1=1.40cm,s2=1.90cm,s3=2.38cm,s4=2.88cm,s5=3.39cm,s6=3.87cm。
那么:
(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时,小车的速度分别为:
v1=cm/s,v2=cm/s,
v3=cm/s,v4=cm/s,
v5=cm/s。
(2)在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。
(3)分析小车运动速度随时间变化的规律。
【当堂训练】
1.在下列给出的器材中,选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上(填序号)。
①打点计时器②天平③低压交流电源④低压直流电源⑤细线和纸带⑥钩码和小车⑦秒表⑧一端有滑轮的长木板⑨刻度尺
选出的器材是
2.某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,算出小车经过各计数点的瞬时速度如表格中所示:
请作出小车的v-t图象,并分析运动特点。
计数点序号
1
2
3
4
5
计数点对
应时刻(s)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
通过计数点
的速度(m/s)
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
3.两做直线运动的质点A、B的v-t图象如图所示,试分析它们的运动情况。
训练案
1.电磁打点计时器和电火花计时器都是使用电源的仪器,电磁打点计时器的工作电压是,电火花计时器的工作电压是V,其中实验误差较小。
当电源频率是50Hz时,它每隔s打一次点。
2.关于接通电源和释放纸带(物体)的次序,下列说法正确的是()
A.先接通电源,后释放纸带
B.先释放纸带,后接通电源
C.释放纸带同时接通电源
D.先接通电源或先释放纸带都可以
3.根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到或直接测量得到的物理量是()
A.时间间隔B.位移
C.平均速度D.瞬时速度
4.当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点痕,下列说法正确的是()
A.点痕记录了物体运动的时间
B.点痕记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移
C.点在纸带上的分布情况,反映了物体的形状
D.点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况
5.〖★〗甲、乙两物体在同一直线上运动,它们的v-t图象如图,可知()
A.在t1时刻,甲和乙的速度相同
B.在t1时刻,甲和乙的速度大小相等,方向相反
C.在t2时刻,甲和乙的速度方向相同,加速度方
向也相同
D.在t2时刻,甲和乙的速度相同,加速度也相同
6.〖★★〗如图所示,打点计时器所用电源的频率为50Hz,某次实验中得到的一条纸带,及毫米刻度尺测量情况如图所示,纸带在A、C间的平均速度_________m/s,在A、D间的平均速度为_________m/s,B点的瞬时速度更接近于______________m/s
7.〖★★〗如图所示,是某同学抽动纸带打点的一部分纸带,纸带上点迹清晰,所用的电源频率是50Hz.
试回答:
(1)A、B、C、D是选用的计数点,每两个相邻计数点间的时间间隔是多少.
(2)测量数据标在图中,试估算出打点B时的抽动纸的速度大小.
8、〖(L)★★〗如图示是某次实验打出的纸带,在纸带上找出连续的6个点,分别标上0、1、2、3、4、5,用直尺测量出两个相邻点间距离x1、x2、x3、x4、x5,并把它们填入表格中.根据这些数据:
(所用打点计时器的打点周期为0.02s)
(1)运用你所学过的知识判断纸带的这段运动情况;
(2)求各点的瞬时速度,并画出速度-时间图象。
图8
2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系
【学习目标】
1.知道匀变速直线运动的v—t图象特点,理解图象的物理意义.
2.掌握匀变速直线运动的概念,知道匀变速直线运动v—t图象的特点.
3.理解匀变速直线运动v—t图象的物理意义,会根据图象分析解决问题,
4.掌握匀变速直线运动的速度与时间关系的公式,能进行有关的计算.
【重点、难点】
重点:
1.理解匀变速直线运动v—t图象的物理意义
2.掌握匀变速直线运动中速度与时间的关系公式及应用.
难点:
1.匀变速直线运动v—t图象的理解及应用.
2.匀变速直线运动的速度一时间公式的理解及计算.
预习案
【使用说明及学法指导】
1.通读复习已学过的1.4及1.5的内容,进一步理解加速度、速度与时间的关系。
自主预习,要努力提升自学能力;2.完成“教材助读”设置的问题,在理解本节内容的基础上迅速完成预习自测题;3.将预习中不能解决的问题标出来,并写在后面“我的疑惑”处。
4. 限时20分钟。
一、预习导引(温故而知新)
回忆以前学习过的与本节相关的知识,做好充分的课前预习。
1、匀速直线运动的图像你了解吗?
2.在以上V-t图像中,你能写出速度的变化量吗?
速度的变化与时间间隔的关系呢?
3、在上一节实验的基础上,分析V-t图像是一条倾斜直线的意义?
4、斜率的大小代表什么意思?
正负又代表什么意思?
二、教材助读
阅读教材34页,思考下列问题。
1.匀变速直线运动
(1)定义:
沿着一条直线。
且恒定不变的运动。
(2)分类
匀变速直线运动
(3)直线运动的v-t图象
匀速直线运动的v-t图象是一条平行于
的直线,如图所示。
匀变速直线运动的v-t图象是一条的直线,如图所示,a表示运动,b表示运动。
v-t图线的倾斜程度,即图线斜率的数值等于物体的
的大小,斜率正负表示的方向。
v-t图线与纵轴的交点坐标,即纵截距等于物体的
。
2、速度与时间的关系
(1)速度公式v=。
(2)对公式的理解:
做匀变速直线运动的物体,在t时刻的速度v,就等于物体在开始时刻的,再加上整个过程中速度的。
三、预习自测
1、关于直线运动的位移、速度图象,下列说法正确的是()
A、匀速直线运动的速度-时间图象是一条与时间轴平行的直线
B、匀速直线运动的位移-时间图象是一条与时间轴平行的直线
C、匀变速直线运动的速度-时间图象是一条与时间轴平行的直线
D、非匀变速直线运动的速度-时间图象是一条倾斜的直线
2.对于公式vt=v0+at,下列说法正确的是
A.适用于任何变速运动B.只适用于匀加速运动C.适用于任何运动D.适用于任何匀变速直线运动
3、某汽车在某路面紧急刹车时,加速度的大小是6m/s2,如果必须在2s内停下来,汽车的行驶速度最高不能超过多少?
四、我的疑惑
请将你在预习中发现的问题记录下来,在课堂上与老师和同学们交流。
探究案
探究一:
匀变速直线运动
问题1:
什么样的运动是匀变速直线运动?
匀变速直线运动有什么特点?
匀加速直线运动与匀减速直线运动的a与v有什么关系?
问题2:
如图表示某物体做直线运动的速度时间图象,试问物体做什么运动?
它的加速度怎么变化?
问题3:
课本2.2-2图中,试分析:
Δv与Δt有什么关系?
Δv/Δt有什么特点?
问题4:
是比较图中甲、乙两个v-t图象的相同点和不同点。
【针对训练】
1.一物体在水平面上运动,则在下图所示的运动图像中表明物体做匀加速直线运动的图像的是()
探究二:
速度与时间的关系
1、试根据匀变速直线运动特点,分别通过v-t图象和加速度的定义式推导出速度v和时间t关系的数学表达式。
2、分析公式vt=v0+at中各符号的含义分别是什么?
公式vt=v0+at是矢量还是标量?
公式中v0vta是矢量还是标量?
3、应用公式vt=v0+at时首先需要选取正方向。
正方向一般如何选取?
选取正方向后式中各量的正负如何确定?
什么情况下物体做加速运动?
什么情况下物体做减速运动?
【针对训练】
2、一质点从静止开始以1m/s2的加速度做匀加速直线运动,经5s后做匀速运动,最后2s的时间使质点匀减速到静止,则质点匀速运动时速度多大?
减速运动时加速度多大?
【当堂检测】
1.以6m/s的速度在水平面上运动的小车,如果获得2m/s2的与运动方向同向的加速度,几秒后它的速度将增加到10m/s。
()
A.5sB.2sC.3sD.8s
2.匀变速直线运动是()
①位移随时间均匀变化的直线运动
②速度随时间均匀变化的直线运动
③加速度随时间均匀变化的直线运动
④加速度的大小和方向恒定不变的直线运动
A.①②B.②③C.②④D.③④3.下列说法,正确的有
A.物体在一条直线上运动,若在相等的时间里通过的位移相等,则物体的运动就是匀变速直线运动
B.加速度大小不变的运动就是匀变速直线运动
C.匀变速直线运动是速度变化量为零的运动
D.匀变速直线运动的加速度是一个恒量
4.物体做匀减速直线运动,则以下认识正确的是()
A.瞬时速度的方向与运动方向相反
B.加速度大小不变,方向总与运动方向相反
C.加速度大小逐渐减小D.物体位移逐渐减小
5、在绿茵场上,一个足球以10m/s的速度沿正东方向运动,运动员飞起一脚,使足球以的20m/s速度向正西方向飞去,运动员与足球的作用时间为0.1s,求足球获得加速度的大小与方向。
完成【我的知识网络图】
(可以是框图、分支图、知识树、思维导图等形式)
我的收获:
我仍然存在的问题:
训练案
1.电车原来的速度是18m/s,在一段下坡路上以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,求加速行驶了20s时的速度。
★2、物体做匀加速直线运动,到达A点时的速度为5m/s,经3s到达B点时的速度为14m/s,再经过4s到达C点,则它到达C点时的速度为多大?
★★3、甲、乙两物体分别做匀加速和匀减速直线运动,已知乙的初速度是甲的初速度的2.5倍,且甲的加速度大小是乙的加速度大小的2倍,经过4s,两者的速度均达到8m/s,则两者的初速度分别为多大?
两者的加速度分别为多大?
(L)★★4、一质点从静止开始以1m/s2的加速度匀加速运动,经5s后做匀速运动,最后2s的时间质点做匀减速运动直至静止,则质点匀速运动时的速度是多大?
减速运动时的加速度是多大?
(L)★★5、一火车以2m/s的初速度,1m/s2的加速度做匀减速直线运动,求:
火车在第3s末的速度是多少?
(L)★★6、教材中两道例题的分析
教材中的例题1,研究的是汽车的加速过程,已知汽车的初速度v0、加速度a和加速的时间t,需求末速度v,如图所示。
此题只需直接应用匀变速直线运动的速度公式即可求解。
教材中的例题2,研究的是汽车的紧急刹车过程,已知汽车的加速度a的大小和刹车减速的时间t,并有隐含条件末速度v=0,需求初速度v0,如图所示。
此题在应用匀变速直线运动的速度公式求解时,若以汽车运动的方向为正方向,则加速度须以负值代入公式。
求解这两道例题之后,可以总结一下,解答此类问题的一般步骤是:
认真审题,弄清题意;分析已知量和待求量,画示意图;用速度公式建立方程解题;代入数据,计算出结果。
2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系
【学习目标】
1.知道匀速直线运动的位移与时间的关系。
2.了解位移公式的推导方法,掌握位移公式x=vot+at2/2。
3.理解匀变速直线运动的位移与时间的关系及其应用。
4.理解v-t图象中图线与t轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移。
【重点、难点】
重点:
1.理解匀变速直线运动的位移与时间的关系
x=vot+at2/2及其应用.
2.理解匀变速直线运动的位移与速度的关系
v2-v02=2ax及其应用.
难点:
微元法推导位移时间关系式.
预习案
【使用说明及学法指导】
1、本节研究匀变速直线运动的位移与时间的关系,并用语言、公式、图象进行描述.体会公式表述和图象表述的优越性。
2、本节公式和推论较多,且公式间有相互联系,要分清公式的应用条件和前提,不可乱套公式,在物理过程比较复杂时可以分解过程,一一突破并建立相关联系,必要时可借助图象进行分析比较.。
3、完成“教材助读”设置的问题,在理解本节内容的基础上迅速完成预习自测题;4、将预习中不能解决的问题标出来,并写在后面“我的疑惑”处。
5、限时15分钟。
一、预习导引(温故而知新)
1、做匀速直线运动的物体,其位移公式为___________,其v-t图象为__________。
在v-t图象中某段时间内位移的大小与____________相等。
2、匀变速直线运动的v-t图象是________________,其中图象的斜率表示物体的__________,图象与坐标轴所围面积是物体的______________。
3、匀变速直线运动中,速度与时间的关系式为________________。
4、怎样计算梯形的面积?
5、课本p38图2.3-2丁中,那两条线段是梯形的底,那两条是梯形的腰?
二、教材助读(阅读教材37-39页,思考下列问题。
)
(一)匀速直线运动的位移
1、阅读教材p37第一段并观察图2—3—1所示.做匀速直线运动的物体在时间t内的位移与图线和时间轴围成的矩形面积有什么关系?
2、对于匀变速直线运动求总位移,教材p37的思考与讨论中学生的办法可求吗?
请你当回老师说明理由。
(二)匀变速直线运动的位移
阅读教材p38说一说图2.3-2中乙和丙图中矩形的面积表示什么?
各矩形面积之和又表示什么?
(三)用图象表示位移
阅读课本p39,试指出图2.3-4中机车要经历几个过程?
并画出示意图,对运动情况进行细致的描述?
三、预习自测
1、一辆用“小四轮”漏油,假如每隔1s漏下一滴,车在平直的公路上行驶,一同学根据漏在地面上的油滴分布情况,分析“小四轮”的运动情况(已知车的运动方向)。
下列说法正确的是()
A.当沿运动方向油滴均匀分布时,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,车的匀加速可能在减小
D.当沿运动方向油滴间距逐渐增大时,车的匀加速可能在增大
2、如图是物体做直线运动的v-t图象,由图象可得到的正确结论是()
A.t=1s时物体的加速度大小为1.0m/s2
B.t=5s时物体的加速度大小为0.75m/s2
C.第3s内物体的位移为1.5m
D.物体在加速过程中的位移比减速过程中的位移大
3、一辆汽车以1m/s2的加速度行驶了12s,驶过了180m.汽车开始加速时的速度是多少?
认真审题,弄清题意后你能用自己的语言将题目所给的物理情景描述出来吗?
你能画物理过程示意图,并把已知待求量在图上标出来吗?
四、我的疑惑 (请将你在预习中发现的问题记录下来,在课堂上与老师和同学们交流。
)
探究案(结合预习中的问题开始下面的探究学习,认真思考讨论)
探究一:
匀速直线运动的位移
1、匀速直线运动可以用v-t图象上的“面积”求位移,这个方法对匀变速直线运动是否适用呢?
匀变速直线运动的速度图象与时间轴所围的“面积”有什么意义呢?
2、请运用无限分割逐渐逼近的微分思想和上述面积的物理意义,推导匀变速直线运动的位移公式。
【针对训练】
1、以10m/s的速度匀速行驶的汽车,刹车后做匀减速直线运动。
若汽车刹车后第2s内的位移为6.25m(刹车时间超过2s),则刹车后6s内汽车的位移是多大?
探究二:
匀变速直线运动的位移
1、在“探究小车的运动规律”的测量记录中,某同学得到了小车在0,1,2,3,4,5几个位置的瞬时速度.如下表:
位置编号
0
1
2
3
4
5
时间t/s
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
速度
v/(m·s—1)
0.38
0.63
0.88
1.11
1.38
1.62
如何估算实验中小车从位置0到位置5的位移?
2、当我们在上面的讨论中的间隔不是取0.1s时,而是取得更小些,比如0.06s,同样的方法计算,误差会更小些,若取0.04s,0.02s........误差会怎样?
3、一物体做匀变速直线运动的速度一时间图象,如图甲所示.
我们先把物体的运动分成5个小段,例如t/5算一个小段,在v—t图象中,每小段起始时刻物体的瞬时速度由相应的纵坐标表示(如图乙).各小段中物体的位移可以近似地怎么表示?
整个过程中的位移可以近似地怎么表示?
我们是把物体的运动分成了10个小段结果这怎样呢?
请大家想想当它们分成的小段数目越长条矩形与倾斜直线间所夹的小三角形面积越小.这说明什么?
为了精确一些,我们可以怎么做?
可以想象,如果把整个运动过程划分得非常非常细,很多很多小矩形的面积之和,就能准确地代表物体的位移了.这时,“很多很多”小矩形顶端的“锯齿形”就看不出来了,这些小矩形合在一起组成了一个梯形OABC,梯形OABC的面积就代表做匀变速直线运动物体在0(此时速度是v0)到t(此时速度是v)这段时间内的位移.
4、图象描述的是质点做匀变速直线运动的轨迹吗?
【针对训练】
2、如图为某物体做直线运动的v-t图象.取向东为正方向,试分析物体在各段时间内的运动情况并计算各阶段加速度的大小和方向.
【当堂检测】
1、在平直公路上,一汽车以15m/s的速度做匀速直线运动,从某时刻开始刹车,在阻力作用下,汽车以2m/s2的加速度做匀减速直线运动,问刹车后5s末、10s末车离开始刹车点各为多远?
2、一物体做匀变速直线运动,下列说法中正确的是()
A.物体的末速度一定与时间成正比
B.物体的位移一定与时间的平方成正比
C.物体的速度在一定时间内发生的变化量与这段时间成正比
D.若为匀加速运动,速度和位移都随时间增加;若为匀减速运动,速度和位移都随时间减小
3、做匀减速直线运动的物体经过4s后停止,若在第1s内的位移是14m,则最后1s的位移是()
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