高中物理必修第一章第三講運動圖象問題+實驗一研究勻變速直線運動.ppt

一、直線運動的xt圖象 1.意義：反映了做直線運動的物體 隨 變化的規(guī)律.,3.兩種特殊的xt圖象 (1)若xt圖象是一條平行于時間軸的直線，說明物體處于 狀態(tài). (2)若xt圖象是一條傾斜的直線，說明物體在做 運動.,2.圖線上某點切線斜率的意義 (1)斜率大?。罕硎疚矬w速度的 . (2)斜率的正負：表示物體速度的 .,位移,時間,大小,方向,靜止,勻速,二、直線運動的vt圖象 1.意義：反映了做直線運動的物體 隨 變化的規(guī)律.,2.圖線斜率的意義 (1)斜率大?。罕硎疚矬w . (2)斜率正負：表示物體 .,速度,時間,加速度的大小,加速度的方向,3.兩種特殊的vt圖象 (1)若vt圖象是與橫軸平行的直線，說明物體做 . (2)若vt圖象是一條傾斜的直線，說明物體做 .,勻速直線運動,勻變速直線運動,4.圖象與坐標軸圍成的“面積”的意義 (1)圖象與時間軸圍成的面積的數(shù)值表示 . (2)若此面積在時間軸的上方，表示這段時間內(nèi)的位移方向 為 ；若此面積在時間軸的下方，表示這段時間 內(nèi)的位移方向為 .,相應(yīng)時間內(nèi)的位移的大小,正方向,負方向,1.xt圖象、vt圖象都不是物體運動的軌跡，圖象中各 點的坐標值是x、v與t的一一對應(yīng)，而不是物體的位置坐 標y與x的一一對應(yīng). 2.xt圖象、vt圖象的形狀由x與t、v與t的函數(shù)關(guān)系決定.,1.理解圖象中的“點”、“線”、“斜率”、“截距”的 物理意義 (1)點：兩圖線交點，說明兩物體相遇. (2)線：表示研究對象的變化過程和規(guī)律.若為傾斜直線，則 表示物體做勻速直線運動；若為曲線，則表示物體的速 度在變化. (3)斜率：xt圖象的斜率表示速度的大小及方向. (4)截距：縱軸截距表示t0時刻的初始位移，橫軸截距表示 位移為零的時刻.,2.理解分析xt圖象的基本方法和技巧 (1)從xt圖象上可以確定物體在任意時間內(nèi)的位移. (2)從xt圖象上可以確定物體通過任一位移所需的時間. (3)根據(jù)xt圖象的斜率可以判斷和比較物體運動速度的大小， 并能判斷運動性質(zhì).,1.如圖131所示為甲、乙兩運動物體相對同一原點 的xt圖象.下面有關(guān)說法中正確的是 ( ) a.甲和乙都做勻速直線運動 b.甲、乙運動的出發(fā)點相距x0 c.乙運動的速度大于甲運動的速度 d.乙比甲早出發(fā)t1的時間,解析：由甲和乙兩物體的xt圖象均為傾斜的直線可知，甲、乙都做勻速直線運動，a正確；乙圖象的斜率大，運動速度大，故c正確；乙在0t1時間內(nèi)靜止在x0處沒動，而甲在t0時從xx0處開始運動，故b正確，d錯誤.,答案：abc,1.理解圖象中的“點”、“線”、“斜率”、“截距”、 “面積”的物理意義 (1)點：兩圖線交點，說明兩物體在交點時的速度相等. (2)線：傾斜直線表示勻變速直線運動，曲線表示變加速 運動. (3)斜率：表示加速度的大小及方向. (4)截距：縱軸截距表示t0時刻的初速度，橫軸截距表 示速度為零的時刻. (5)面積：表示某段時間內(nèi)的位移.,2.理解分析vt圖象的基本方法和技巧 (1)從vt圖象上可以得出物體在任意時刻的運動速度. (2)由vt圖象的“面積”(速度圖線和橫軸所夾的面積)可求出 物體運動的位移大小. (3)從vt圖象上可以得出物體運動的加速度. 3.根據(jù)vt圖象可以判斷加速度的變化情況，進而明確物體 的運動特征.,2.(2009廣東高考)某物體運動的速度圖象如圖132 所示，根據(jù)圖象可知 ( ),a.02 s內(nèi)的加速度為1 m/s2 b.05 s內(nèi)的位移為10 m c.第1 s末與第3 s末的速度方向相同 d.第1 s末與第5 s末加速度方向相同,解析：02 s內(nèi)的加速度(即圖象的斜率)a 1 m/s2，故a正確；05 s內(nèi)的位移為x (25)2 m7 m，故b錯誤；從圖象可以看出，第1 s末與第3 s末物體的速度都為正值，即都與所設(shè)的正方向相同，故c正確；第1 s末的加速度為正，而第5 s末的加速度為負，所以d錯誤.,答案：ac,某質(zhì)點在東西方向上做直線運動，選定向東的方向為正方向，其位移時間圖象如圖133所示，試根據(jù)圖象，回答下列問題： (1)描述質(zhì)點的運動情況； (2) 求質(zhì)點在04 s、08 s、2 s4 s三段 時間內(nèi)的位移和路程； (3)求質(zhì)點在04 s、4 s8 s內(nèi)的速度.,思路點撥 解答本題時應(yīng)注意以下三點： (1)xt圖線為傾斜直線表示質(zhì)點做勻速直線運動； (2)xt圖線的斜率能表明物體運動速度的大小和方向； (3)質(zhì)點的位移可以在xt圖象上直接讀出，但路程為運動路徑的總長度.,課堂筆記 (1)由圖象知：質(zhì)點從t0開始由原點出發(fā)向東做勻速直線運動，持續(xù)時間4 s,4 s末開始反向向西做勻速直線運動，又經(jīng)過2 s，即6 s末回到原出發(fā)點，然后又繼續(xù)向西做勻速直線運動，直至8 s末. (2)在04 s內(nèi)位移為8 m，方向向東，路程也是8 m. 在08 s內(nèi)位移為8 m，負號表明位移的方向向西，說明質(zhì)點在8 s末在原出發(fā)點向西8 m的位置上，此段時間路程為24 m. 在2 s4 s內(nèi)，質(zhì)點發(fā)生的位移是4 m，方向向東，路程也是4 m.,(3)在04 s內(nèi)質(zhì)點的速度為 v1 m/s2 m/s，方向向東； 在4 s8 s內(nèi)質(zhì)點的速度為 v2 m/s4 m/s，方向向西.,答案 見課堂筆記,在xt圖象中，圖線的斜率與速度有關(guān)，斜率大小等于速度大小，斜率為正，表明物體的運動方向與規(guī)定正方向相同，反之相反.,(2010寧波模擬)如圖 134所示為一質(zhì)點作直 線運動的速度時間圖象， 在整個運動過程中，下列說 法正確的是,a.bc段和cd段的運動方向相反 b.cd段和de段的加速度數(shù)值最大 c.c點所表示的狀態(tài)離出發(fā)點最遠 d.bc段所表示的運動通過的位移是34 m,思路點撥 vt圖象的斜率表示質(zhì)點的加速度，圖象 與t軸所圍面積對應(yīng)質(zhì)點的位移，速度的正負表示質(zhì)點 運動的方向.,課堂筆記 質(zhì)點在020 s內(nèi)的速度均為正值，運動方 向不變，t20 s時刻質(zhì)點離出發(fā)點最遠，故a、c均錯誤； vt圖象的斜率表示質(zhì)點運動的加速度，由圖象可知，cd 段和de段的加速度數(shù)值最大，b正確；bc段所表示的運動 通過的位移為bc與t軸所圍的面積，大小為 m34 m，故 d正確.,答案 bd,1.如圖135所示，能反映自由落體運動規(guī)律的是( ),解析：自由落體運動為初速度為零的勻加速直線運動，故a、c錯誤，b、d均表示勻加速直線運動，但所選正方向不同，故b、d正確.,答案：bd,2.如圖136所示，一同學沿一直線行走，現(xiàn)用頻閃照相 記錄了他行走中9個位置的圖片，觀察圖片，能比較正確 反映該同學運動的速度時間圖象的是圖137中的 ( ),解析：要注意該同學運動的方向，在到達最右端后，該 同學掉頭向左運動，即如果以初速度方向為正方向，則 向左的速度是負的.由圖片知，向右運動是加速運動，向 左運動是勻速運動.故c正確.,答案：c,3.某質(zhì)點做直線運動的位移x和時間t的關(guān)系如圖138 所示，那么該質(zhì)點在3 s內(nèi)通過路程是 ( ) a.2 m b.3 m c.1 m d.0.5 m,解析：由圖象可知，在01 s內(nèi)質(zhì)點靜止在位移為1 m的地方；1 s2 s內(nèi)質(zhì)點從位移為1 m的地方勻速運動到位移為2 m的地方；在2 s3 s內(nèi)質(zhì)點靜止在位移為2 m的地方，因而質(zhì)點在3 s內(nèi)的路程即為在1 s2 s內(nèi)通過的路程，應(yīng)為1 m. c項正確.,答案：c,4.(2010江門模擬)2008北京奧運會取得了舉世矚目的成功， 某運動員(可看成質(zhì)點)參加跳板跳水比賽，t0是其向上 起跳瞬間，其速度與時間關(guān)系圖象如圖139所示，則 ( ),a.t1時刻開始進入水面 b.t2時刻開始進入水面 c.t3時刻已浮出水面 d.0t2的時間內(nèi)，運動員處于失重狀態(tài),解析：跳水運動員離開跳板向上跳起，做減速運動，到達最高點后，開始向下做勻加速運動，直到剛進入水面，速度達到最大，進入水面后，因受到水的阻力，開始做減速運動，直至速度減小到零.根據(jù)圖象可知，t2時刻速度最大，所以t2時刻開始進入水面，故a項錯誤，b項正確；t3時刻速度為零，是在水中減速結(jié)束的時刻，故c項錯誤；跳水運動員離開跳板到剛開始進入水中時，都是只受重力，加速度等于重力加速度，方向向下，處于失重狀態(tài)，故d項正確.,答案：bd,5.某物體的位移圖象如圖1310所示，則下列敘述正確 的是 ( ) a.物體運行的軌跡是拋物線 b.物體運行的時間為8 s c.物體運動所能達到的最大位移為80 m d.在t4 s時刻，物體的瞬時速度為零,解析：因為位移隨時間的變化關(guān)系曲線并非為物體運動的軌跡.由圖象可知，在04 s內(nèi)物體沿正方向前進80 m，非勻速運動；4 s8 s內(nèi)物體沿與原來相反的方向運動至原點.在t4 s時，圖線上該點處切線的斜率為零，故此時速度為零.由以上分析知a錯，b、c、d均正確.,答案：bcd,一、實驗?zāi)康?1.用打點計時器研究小車在重物牽引下的運動. 2.探究小車速度隨時間變化的規(guī)律.,二、實驗原理 1.電磁打點計時器 電磁打點計時器是一種使用低壓交流電源的計時儀器，其工 作電壓在6 v以下，當電源為50 hz交流電時，它每隔0.02 s打 一次點.當物體拖著紙帶運動時，打點計時器在紙帶上打出一 系列點，這些點記錄了運動物體的位移和發(fā)生相應(yīng)位移所用 的時間，據(jù)此可定量研究物體的運動.,2.電火花計時器 (1)電火花計時器是利用火花放電在紙帶上打出點跡的計時 儀器.當接通220 v交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時，計 時器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電計、墨粉紙盤到接 負極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運動紙帶上打出 一系列點跡. (2)當電源頻率為50 hz時，每隔0.02 s打一次點，即打出的 紙帶上任意相鄰兩點間的時間間隔是0.02 s.,3.勻變速直線運動的判斷 看任意相鄰相等時間內(nèi)的位移之差是否相等來判斷物 體是否做勻變速直線運動，即可利用紙帶打出的點， 若x6 x5x5x4x4x3at2，則做勻變速直線運動.,4.利用紙帶求速度和加速度 (1)“平均速度法”求速度 如圖實11所示，有vn,(2)“逐差法”求加速度 如圖實12所示為實驗中得到的一條紙帶，物體在 連續(xù)相等的時間間隔t內(nèi)通過的位移分別為x1、x2、x3、 x4、x5、x6，則有：,a1 ，然后取平均值，即 ，這樣使所給數(shù)據(jù)全部得到利用， 以提高準確性.,(3)用vt圖象求加速度 先根據(jù)vn ，即中間時刻的瞬時速度等于這 一段時間的平均速度，求出打第n個點時紙帶的瞬時速 度，然后作vt圖象，圖線的斜率即為物體運動的加 速度.,三、實驗器材 打點計時器、紙帶、一端附有定滑輪的長木板、小車、細繩、鉤碼、刻度尺、電源.,四、實驗操作 1.實驗步驟 (1)把附有滑輪的長木板放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌 面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端， 連接好電路. (2)把一條細繩拴在小車上，細繩跨過滑輪，下邊掛上合 適的鉤碼，把紙帶穿過打點計時器，并把它的一端固 定在小車的后面.實驗裝置如圖實13所示，放手后， 看小車能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行.,(3)把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，后放開小 車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下 一系列的點.換上新紙帶，重復(fù)二次. (4)從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭一些比較 密集的點，從后邊便于測量的點開始來確定計數(shù)點，為了 計算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點五次的時間作為時 間單位，即t0.1 s，如圖實14所示，正確使用毫米 刻度尺測量每相鄰兩計數(shù)點間的距離，并填入設(shè)計的表 格中.,(5)利用某一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻 的瞬時速度求得各計數(shù)點的瞬時速度. (6)增減所掛的鉤碼數(shù)，再做兩次實驗.,2.數(shù)據(jù)處理及實驗結(jié)論 (1)由實驗數(shù)據(jù)得出vt圖象,根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在直角坐標系中仔細描點，如 圖實15所示可以看到，對于每次實驗，描出的幾個點都大致落在一條直線上. 作一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直 線上，落不到直線上的各點應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實驗的vt圖象，它是一條傾斜的直線.,(2)由實驗得出的vt圖象進一步得出小車運動的速度隨時 間變化的規(guī)律.,有兩條途徑進行分析： 直接分析圖象的特點得出，小車運動的vt圖象是一條傾斜的直線，如圖實16所示，當時間增加相同的值t，速度也會增加相同的值v，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時間均勻變化. 通過函數(shù)關(guān)系進一步得到，既然小車的vt圖象是一條傾斜的直線，那么v隨t變化的函數(shù)關(guān)系式為vktb，顯然v與t成“線性關(guān)系”，小車的速度隨時間均勻變化.,五、注意事項 1.交流電源的電壓及頻率要符合要求. 2.實驗前要檢查打點的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時要調(diào)節(jié) 振針的高度和更換復(fù)寫紙. 3.開始釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器. 4.先接通電源，計時器工作后再放開小車，當小車停止運 動時及時斷開電源. 5.要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，在小車到達滑輪前 應(yīng)及時用手按住它.,6.牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙帶 上的點太少，或者加速度太小而使各段位移無多大差別， 從而使誤差增大，加速度的大小以能在50 cm長的紙帶上 清楚地取得六、七個計數(shù)點為宜. 7.要區(qū)別計時器打出的點與人為選取的計數(shù)點，一般在紙 帶上每隔四個點取一個計數(shù)點，即時間間隔為t0.02 5 s 0.1 s. 8.要多測幾組，以盡量減小誤差. 9.描點時最好用坐標紙，在縱、橫軸上選取合適的單位， 用細鉛筆認真描點.,六、誤差分析 1.根據(jù)紙帶測量的位移有誤差. 2.電源頻率不穩(wěn)定，造成相鄰兩點間的時間間隔不完全相等. 3.計算的加速度有誤差(a ). 4.用作圖法，作出的vt圖象并非是一條直線. 5.木板的粗糙程度并非完全相同.,在“研究勻變速直線運動”的實驗中，某同學的操作步驟如下，其中錯誤或多余的步驟是 . a.拉住紙帶，將小車移到靠近打點計時器處，先放開紙帶， 再接通電源 b.將打點