高中物理必修第一章第三講運(yùn)動(dòng)圖象問題+實(shí)驗(yàn)一研究勻變速直線運(yùn)動(dòng).ppt

一、直線運(yùn)動(dòng)的xt圖象 1.意義：反映了做直線運(yùn)動(dòng)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(shí)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(yùn)動(dòng).,2.圖線上某點(diǎn)切線斜率的意義 (1)斜率大小：表示物體速度的 . (2)斜率的正負(fù)：表示物體速度的 .,位移,時(shí)間,大小,方向,靜止,勻速,二、直線運(yùn)動(dòng)的vt圖象 1.意義：反映了做直線運(yùn)動(dòng)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(fù)：表示物體 .,速度,時(shí)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(yùn)動(dòng),勻變速直線運(yùn)動(dòng),4.圖象與坐標(biāo)軸圍成的“面積”的意義 (1)圖象與時(shí)間軸圍成的面積的數(shù)值表示 . (2)若此面積在時(shí)間軸的上方，表示這段時(shí)間內(nèi)的位移方向 為 ；若此面積在時(shí)間軸的下方，表示這段時(shí)間 內(nèi)的位移方向?yàn)?.,相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移的大小,正方向,負(fù)方向,1.xt圖象、vt圖象都不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡，圖象中各 點(diǎn)的坐標(biāo)值是x、v與t的一一對(duì)應(yīng)，而不是物體的位置坐 標(biāo)y與x的一一對(duì)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(diǎn)”、“線”、“斜率”、“截距”的 物理意義 (1)點(diǎn)：兩圖線交點(diǎn)，說明兩物體相遇. (2)線：表示研究對(duì)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(yùn)動(dòng)；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(shí)刻的初始位移，橫軸截距表示 位移為零的時(shí)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(shí)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(shí)間. (3)根據(jù)xt圖象的斜率可以判斷和比較物體運(yùn)動(dòng)速度的大小， 并能判斷運(yùn)動(dòng)性質(zhì).,1.如圖131所示為甲、乙兩運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)同一原點(diǎn) 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(yùn)動(dòng) b.甲、乙運(yùn)動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)相距x0 c.乙運(yùn)動(dòng)的速度大于甲運(yùn)動(dòng)的速度 d.乙比甲早出發(fā)t1的時(shí)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(yùn)動(dòng)，a正確；乙圖象的斜率大，運(yùn)動(dòng)速度大，故c正確；乙在0t1時(shí)間內(nèi)靜止在x0處沒動(dòng)，而甲在t0時(shí)從xx0處開始運(yùn)動(dòng)，故b正確，d錯(cuò)誤.,答案：abc,1.理解圖象中的“點(diǎn)”、“線”、“斜率”、“截距”、 “面積”的物理意義 (1)點(diǎn)：兩圖線交點(diǎn)，說明兩物體在交點(diǎn)時(shí)的速度相等. (2)線：傾斜直線表示勻變速直線運(yùn)動(dòng)，曲線表示變加速 運(yùn)動(dòng). (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(shí)刻的初速度，橫軸截距表 示速度為零的時(shí)刻. (5)面積：表示某段時(shí)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(shí)刻的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的位移大小. (3)從vt圖象上可以得出物體運(yùn)動(dòng)的加速度. 3.根據(jù)vt圖象可以判斷加速度的變化情況，進(jìn)而明確物體 的運(yùn)動(dòng)特征.,2.(2009廣東高考)某物體運(yùn)動(dòng)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(cuò)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(fù)，所以d錯(cuò)誤.,答案：ac,某質(zhì)點(diǎn)在東西方向上做直線運(yùn)動(dòng)，選定向東的方向?yàn)檎较?，其位移時(shí)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況； (2) 求質(zhì)點(diǎn)在04 s、08 s、2 s4 s三段 時(shí)間內(nèi)的位移和路程； (3)求質(zhì)點(diǎn)在04 s、4 s8 s內(nèi)的速度.,思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn)： (1)xt圖線為傾斜直線表示質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)； (2)xt圖線的斜率能表明物體運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向； (3)質(zhì)點(diǎn)的位移可以在xt圖象上直接讀出，但路程為運(yùn)動(dòng)路徑的總長(zhǎng)度.,課堂筆記 (1)由圖象知：質(zhì)點(diǎn)從t0開始由原點(diǎn)出發(fā)向東做勻速直線運(yùn)動(dòng)，持續(xù)時(shí)間4 s,4 s末開始反向向西做勻速直線運(yùn)動(dòng)，又經(jīng)過2 s，即6 s末回到原出發(fā)點(diǎn)，然后又繼續(xù)向西做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(fù)號(hào)表明位移的方向向西，說明質(zhì)點(diǎn)在8 s末在原出發(fā)點(diǎn)向西8 m的位置上，此段時(shí)間路程為24 m. 在2 s4 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的速度為 v1 m/s2 m/s，方向向東； 在4 s8 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)作直 線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象， 在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，下列說 法正確的是,a.bc段和cd段的運(yùn)動(dòng)方向相反 b.cd段和de段的加速度數(shù)值最大 c.c點(diǎn)所表示的狀態(tài)離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn) d.bc段所表示的運(yùn)動(dòng)通過的位移是34 m,思路點(diǎn)撥 vt圖象的斜率表示質(zhì)點(diǎn)的加速度，圖象 與t軸所圍面積對(duì)應(yīng)質(zhì)點(diǎn)的位移，速度的正負(fù)表示質(zhì)點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)的方向.,課堂筆記 質(zhì)點(diǎn)在020 s內(nèi)的速度均為正值，運(yùn)動(dòng)方 向不變，t20 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)，故a、c均錯(cuò)誤； vt圖象的斜率表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng) 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(yùn)動(dòng)規(guī)律的是( ),解析：自由落體運(yùn)動(dòng)為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故a、c錯(cuò)誤，b、d均表示勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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(xué)沿一直線行走，現(xiàn)用頻閃照相 記錄了他行走中9個(gè)位置的圖片，觀察圖片，能比較正確 反映該同學(xué)運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象的是圖137中的 ( ),解析：要注意該同學(xué)運(yùn)動(dòng)的方向，在到達(dá)最右端后，該 同學(xué)掉頭向左運(yùn)動(dòng)，即如果以初速度方向?yàn)檎较?，則 向左的速度是負(fù)的.由圖片知，向右運(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)，向 左運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng).故c正確.,答案：c,3.某質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的位移x和時(shí)間t的關(guān)系如圖138 所示，那么該質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)靜止在位移為1 m的地方；1 s2 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)從位移為1 m的地方勻速運(yùn)動(dòng)到位移為2 m的地方；在2 s3 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)靜止在位移為2 m的地方，因而質(zhì)點(diǎn)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(xiàng)正確.,答案：c,4.(2010江門模擬)2008北京奧運(yùn)會(huì)取得了舉世矚目的成功， 某運(yùn)動(dòng)員(可看成質(zhì)點(diǎn))參加跳板跳水比賽，t0是其向上 起跳瞬間，其速度與時(shí)間關(guān)系圖象如圖139所示，則 ( ),a.t1時(shí)刻開始進(jìn)入水面 b.t2時(shí)刻開始進(jìn)入水面 c.t3時(shí)刻已浮出水面 d.0t2的時(shí)間內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài),解析：跳水運(yùn)動(dòng)員離開跳板向上跳起，做減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)后，開始向下做勻加速運(yùn)動(dòng)，直到剛進(jìn)入水面，速度達(dá)到最大，進(jìn)入水面后，因受到水的阻力，開始做減速運(yùn)動(dòng)，直至速度減小到零.根據(jù)圖象可知，t2時(shí)刻速度最大，所以t2時(shí)刻開始進(jìn)入水面，故a項(xiàng)錯(cuò)誤，b項(xiàng)正確；t3時(shí)刻速度為零，是在水中減速結(jié)束的時(shí)刻，故c項(xiàng)錯(cuò)誤；跳水運(yùn)動(dòng)員離開跳板到剛開始進(jìn)入水中時(shí)，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(xiàng)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(yùn)行的軌跡是拋物線 b.物體運(yùn)行的時(shí)間為8 s c.物體運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的最大位移為80 m d.在t4 s時(shí)刻，物體的瞬時(shí)速度為零,解析：因?yàn)槲灰齐S時(shí)間的變化關(guān)系曲線并非為物體運(yùn)動(dòng)的軌跡.由圖象可知，在04 s內(nèi)物體沿正方向前進(jìn)80 m，非勻速運(yùn)動(dòng)；4 s8 s內(nèi)物體沿與原來(lái)相反的方向運(yùn)動(dòng)至原點(diǎn).在t4 s時(shí)，圖線上該點(diǎn)處切線的斜率為零，故此時(shí)速度為零.由以上分析知a錯(cuò)，b、c、d均正確.,答案：bcd,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究小車在重物牽引下的運(yùn)動(dòng). 2.探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律.,二、實(shí)驗(yàn)原理 1.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種使用低壓交流電源的計(jì)時(shí)儀器，其工 作電壓在6 v以下，當(dāng)電源為50 hz交流電時(shí)，它每隔0.02 s打 一次點(diǎn).當(dāng)物體拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一 系列點(diǎn)，這些點(diǎn)記錄了運(yùn)動(dòng)物體的位移和發(fā)生相應(yīng)位移所用 的時(shí)間，據(jù)此可定量研究物體的運(yùn)動(dòng).,2.電火花計(jì)時(shí)器 (1)電火花計(jì)時(shí)器是利用火花放電在紙帶上打出點(diǎn)跡的計(jì)時(shí) 儀器.當(dāng)接通220 v交流電源，按下脈沖輸出開關(guān)時(shí)，計(jì) 時(shí)器發(fā)出的脈沖電流經(jīng)接正極的放電計(jì)、墨粉紙盤到接 負(fù)極的紙盤軸，產(chǎn)生火花放電，于是在運(yùn)動(dòng)紙帶上打出 一系列點(diǎn)跡. (2)當(dāng)電源頻率為50 hz時(shí)，每隔0.02 s打一次點(diǎn)，即打出的 紙帶上任意相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔是0.02 s.,3.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的判斷 看任意相鄰相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是否相等來(lái)判斷物 體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，即可利用紙帶打出的點(diǎn)， 若x6 x5x5x4x4x3at2，則做勻變速直線運(yùn)動(dòng).,4.利用紙帶求速度和加速度 (1)“平均速度法”求速度 如圖實(shí)11所示，有vn,(2)“逐差法”求加速度 如圖實(shí)12所示為實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶，物體在 連續(xù)相等的時(shí)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(zhǔn)確性.,(3)用vt圖象求加速度 先根據(jù)vn ，即中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這 一段時(shí)間的平均速度，求出打第n個(gè)點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速 度，然后作vt圖象，圖線的斜率即為物體運(yùn)動(dòng)的加 速度.,三、實(shí)驗(yàn)器材 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、一端附有定滑輪的長(zhǎng)木板、小車、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、電源.,四、實(shí)驗(yàn)操作 1.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌 面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒有滑輪的一端， 連接好電路. (2)把一條細(xì)繩拴在小車上，細(xì)繩跨過滑輪，下邊掛上合 適的鉤碼，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并把它的一端固 定在小車的后面.實(shí)驗(yàn)裝置如圖實(shí)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(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開小 車，讓小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下 一系列的點(diǎn).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(diǎn)，從后邊便于測(cè)量的點(diǎn)開始來(lái)確定計(jì)數(shù)點(diǎn)，為了 計(jì)算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點(diǎn)五次的時(shí)間作為時(shí) 間單位，即t0.1 s，如圖實(shí)14所示，正確使用毫米 刻度尺測(cè)量每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，并填入設(shè)計(jì)的表 格中.,(5)利用某一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻 的瞬時(shí)速度求得各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度. (6)增減所掛的鉤碼數(shù)，再做兩次實(shí)驗(yàn).,2.數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)論 (1)由實(shí)驗(yàn)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(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn)，如 圖實(shí)15所示可以看到，對(duì)于每次實(shí)驗(yàn)，描出的幾個(gè)點(diǎn)都大致落在一條直線上. 作一條直線，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直 線上，落不到直線上的各點(diǎn)應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的vt圖象，它是一條傾斜的直線.,(2)由實(shí)驗(yàn)得出的vt圖象進(jìn)一步得出小車運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí) 間變化的規(guī)律.,有兩條途徑進(jìn)行分析： 直接分析圖象的特點(diǎn)得出，小車運(yùn)動(dòng)的vt圖象是一條傾斜的直線，如圖實(shí)16所示，當(dāng)時(shí)間增加相同的值t，速度也會(huì)增加相同的值v，由此得出結(jié)論：小車的速度隨時(shí)間均勻變化. 通過函數(shù)關(guān)系進(jìn)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(shí)間均勻變化.,五、注意事項(xiàng) 1.交流電源的電壓及頻率要符合要求. 2.實(shí)驗(yàn)前要檢查打點(diǎn)的穩(wěn)定性和清晰程度，必要時(shí)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(shí)，應(yīng)使小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器. 4.先接通電源，計(jì)時(shí)器工作后再放開小車，當(dāng)小車停止運(yùn) 動(dòng)時(shí)及時(shí)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(dá)滑輪前 應(yīng)及時(shí)用手按住它.,6.牽引小車的鉤碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，以免加速度過大而使紙帶 上的點(diǎn)太少，或者加速度太小而使各段位移無(wú)多大差別， 從而使誤差增大，加速度的大小以能在50 cm長(zhǎng)的紙帶上 清楚地取得六、七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜. 7.要區(qū)別計(jì)時(shí)器打出的點(diǎn)與人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，一般在紙 帶上每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，即時(shí)間間隔為t0.02 5 s 0.1 s. 8.要多測(cè)幾組，以盡量減小誤差. 9.描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位， 用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn).,六、誤差分析 1.根據(jù)紙帶測(cè)量的位移有誤差. 2.電源頻率不穩(wěn)定，造成相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔不完全相等. 3.計(jì)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(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)的操作步驟如下，其中錯(cuò)誤或多余的步驟是 . a.拉住紙帶，將小車移到靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先放開紙帶， 再接通電源 b.將打點(diǎn)