物理必修一第二章学案全.docx
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物理必修一第二章学案全
第一课时
实验：
探究小车速度随时间变化的规律学案
一、实验目的
1．进一步练习使用打点计时器及利用纸带求速度．
2．学会用实验探究小车速度随时间变化的规律的方法，学会用v-t图象处理实验数据．
二、实验器材
打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸．
三、实验原理
1．v-t图象．
利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算
出各时刻的速度，再作出速度与时间的关系图象．
（1）某点的瞬时速度一般用一小段时间内的平均速度代替．
（2）若v-t图象为一倾斜直线，则物体做匀变速直线运动，图线的斜率表示加速度．
2．加速度的求法：
逐差法．
（1）由纸带判断物体是否做匀变速直线运动．
如图表示实验打出的纸带，O、A、B、C、D、E、F、…为每隔时间t选定的一系列
计数点．我们可以认为OA、AB、…EF段的平均速度就等于这些段位移所对应时间的中间时刻的瞬时速度，即
1＝v1，2＝v2，…6＝v6，
因为1＝，2＝，…6＝
所以a1＝＝＝＝
同理a2＝，…a5＝
若小车做匀变速直线运动，则a1＝a2＝…＝a5，即有x2－x1＝x3－x2＝…＝x6－x5＝Δx＝at2.
因此，小车是否做匀变速直线运动，只要看小车在各个连续相等时间内的位移差是否都相等即可．
（2）根据纸带及其数据测定匀变速运动小车的加速度．
由a1＝，a2＝，…a5＝可得小车加速度的平均值：
＝
＝
＝
显然，这种求的方法只用了x1、x6两个数据，而x2、x3、x4、x5在计算过程中被抵消了，所以丢失了多个数据，并失去了正负偶然误差相互抵消的作用，算出的值误差较大．这种方法不可取．
若把x1、x2、…x6分成x1、x2、x3和x4、x5、x6两组，则有
x4－x1＝（x4－x3）＋（x3－x2）＋（x2－x1）＝3at2，写成x4－x1＝3a1
t2，同理x5－x2＝3a2t2，x6－x3＝3a3t2，故a1＝，a2＝，a3＝.
从而＝＝＝
这种计算加速度平均值的方法叫做逐差法．
四、实验步骤
1．如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，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．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，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，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点．关闭电源．
4．换上新的纸带，重复实验两次．
5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．
五、数据处理
1．表格法．
（1）从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个开始点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3…测量各计数点到0点的距离x，并记录填入表中.
位置编号
0
1
2
3
4
5
时间t/s
x/m
v/（m·s－1）
（2）分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离Δx1，Δx2，Δx3，…
（3）计算平均速度，用平均速度代替相关计数点的瞬时速度，填入上面的表格中．
（4）根据表格中的数据，分析速度随时间怎么变化．
2．图象法．
（1）在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，
并根据表格中的数据在坐标系中描点．
（2）画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示．
（3）观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律．
六、注意事项及误差分析
1．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，等打点稳定后，再释放小车．
（3）打点完毕，立即断开电源．
（4）选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点（注意计数点与计时点的区别），弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒．
（5）牵引小车的钩码质量要适宜．如果质量过大，纸带上打出的计时点太少；如果质量过小，打出的点过于密集，不便于测量距离．
（6）要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住．
（7）在坐标纸上画
vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图线尽量分布在较大的坐标平面内．
2．误差分析．
（1）木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．
（2）根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差．
（3）作vt图象时单位选择不适合或人为作图不准确带来误差．
1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法中正确的是（）
A．长木板一定要水平摆放，不能一端高一端低
B．使用刻度尺测量长度时，不必估读
C．使用刻度尺测量长度时，要估读到最小刻度的下一位
D．作vt图象时，所描曲线必须经过每一个点
2．本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是（）
A．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10s
B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08s
C．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10s
D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08s
E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10s
3．运动小车拖动的纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点，测出这6个点的第1点到第6点的距离为18cm，则（）
A．小车运动的平均速度为0.03m/s
B．小车运动的平均速度为1.5m/s
C．小车运动的平均速度为1.8m/s
D．小车运动的平均速度为180m/s
4．关于用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律的实验，下列说法中正确的是（）
A．打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮的一端
B．开始实验时小车应放在靠近打点计时器的一端
C．应先接通电源，待打点稳定后再释放小车
D．牵引小车的钩码个数越多越好
5．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，得到如图所示的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点间的时间间隔为T，x1、x2、x3、x4、x5、x6分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的位移，下列可用来计算打D点时小车速度的表达式是（）
A.
B.C.D.
6．在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列关于作vt图象的说法中，正确的是（）
A．只要确定了vt图象中的两点，就可以得到小车运动的vt图象，因此，实验只需要测出两组数据
B．作vt图象时，所取的点越多，图线就越准确
C．作出的vt图线应该通过所有的点，图线曲折也可以
D．对于偏离直线较远的点，说明误差太大，应舍去
7．在“研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下：
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对
应的时刻（s）
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
通过计数点的
速度（cm/s）
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0
为了计算加速度，合理的方法是（）
A．根据任意两计数点的加速度公式a＝算出加速度
B．根据实验数据画出vt图象，量出其倾角，由公式a＝tanα求出加速度
C．根据实验数据画出vt图象，由图象上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a＝算出加速度
D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度
8．一打点计时
器固定在倾角为θ的斜面上，一小车拖着穿过打点计时器的纸带从斜面上滑下，打出的纸带的一段如图所示．纸带上0、1、2、3、4、5、6是计数点，每相邻计数点之间的时间间隔为0.1s.
（1）根据纸带上记录的数据判断小车是做___________________________________________________
运动．
（2）若小车做匀加速运动，则加速度大小a＝__________________________________.
（3）小车在计数点3所对应的速度大小为v＝_________________________________________________________.
第二课时
匀变速直线运动的速度与时间的关系
1．知道什么是匀变速直线运动．
2．知道匀变速直线运动的vt图象特点，理解图象的物理意义．
3．理解匀变速直线运动的速度与时间的关系式v＝v0＋at，会用v＝v0＋at进行相关的计算．
一、匀变速直线运动
1．定义：
沿着一条直线，且不变的运动．
2．匀变速直线运动的vt图象：
一条
3．分类
（1）匀加速直线运动：
速度随时间的匀变速直线运动．
（2）匀减速直线运动；速度随时间的匀变速直线运动．
二、速度与时间的关系式
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，等于物体在开始时刻的，再加上在整个过程中速度的．
►判一判
（1）速度公式适用于任何做直线运动的物体．（）
（2）速度公式既适用于做匀加速直线运动的物体，也适用于做匀减速直线运动的物体．（）
（3）物体的初速度越大，运动时间越长，则物体的末速度一定越大．（）
刹车问题的求解技巧
车辆刹车时可看做匀减速直线运动直至速度变为零，所以刹车时车辆只在“刹车时间”内做匀变速运动．刹车时间取决于初速度和加速度的大小．所以处理该类问题时应注意以下两点：
（1）明确车辆的刹车时间（车辆末速度变为零时所用的时间），通常可由t＝计算得出．并判断要研究的时长大于刹车时间还是小于刹车时间．
（2）若要研究的时长小于刹车时间，则汽车在要研究的时间段内的实际运动时间等于时长．反之，实际运动时间等于刹车时间．
【案例展示】 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．
4．飞机着陆以6m/s2的加速度做匀减速直线运动，若其着陆速度为60m/s，求飞机着陆后12s后的速度．
1．下列有关匀变速直线运动的认识，其中观点正确的是（）
A．物体在一条直线上运动，若在相等
的时间内通过的位移相等，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
2．关于直线运动，下列说法中正确的是（）
A．匀速直线运动的速度是恒定的，不随时间而改变
B．匀变速直线运动的瞬时速度随时间而改变
C．速度随时间不断增加的运动，叫匀加速直线运动
D．速度随着时间均匀减小的运动，通常叫做匀减速直线运动
3．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．相同时间内速率的变化相同D．相同路程内速度的变化相同
4．（双选）物体做匀加速直线运动，已知第1s末的速度是6m/s，第2s末的速度是
8m/s，则下面结论正确的是（）
A．物体零时刻速度是3m/s
B．物体的加速度是2m/s2
C．任何1s内的速度变化都是2m/s
D．每1s初的速度比前1s末的速度大2m/s
5．甲、乙、丙三个物体做匀变速直线运动，通过A点时，物体甲的速度是6m/s，加速度是1m/s2；物体乙的速度是2m/s，加速度是6m/s2；物体丙的速度是－4m/s，加速度是2m/s2，则下列说法中正确的是（）
A．通
过A点，物体甲最快，乙最
慢
B．通过A点前1s时，物体
丙最快，乙最慢
C．通过A点后1s时，物体乙最快，丙最慢
D．以上说法都不正确
6．一小球在斜面上由静止开始匀加速滚下，进入水平面后又做匀减速运动，直至停止．下图所示的速率—时间图象中可以反映小球这一运动过程的是（）
7.甲、乙两质点在同一直线上运动，它们的vt图象如图所示，由图象可知（）
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同，方向相反
C．在t2时刻，甲和乙的速度方向相同，加速度方向相反
D．在t2时刻，甲和乙的速度不相同，加速度方向相同
8．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，则两者的初速度大小分别为多大？
两者加速度大小分别为多大？
9．一辆公共汽车由静止出发做匀加速直线运动，加速度大小为2m/s2，6s后改做匀速直线运动，快到下一站时关闭发动机做匀减速直线运动，再经过12s停止，求：
（1）汽车匀速行驶的速度；
（2）汽车关闭发动机后的加速度．
10．如图所示，美国“肯尼迪”号航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统．已知“F－15”型战斗机在跑道上加速时产
生的最大加速度为5.0m/s2，起飞的最小速度是50m/s，弹射系统能够使飞机所具有的最大速度为30m/s，则飞机起飞时在跑道上至少加速多长时间才能起飞？
11．火车沿平直铁轨匀加速前进，通过某一路标时的速度为10.8km/h，1min后变成54km/h，又需经多长时间，火车的速度才能达到64.8km/h?
12．卡车原来以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶，因为路口出现红灯，司机从较远的地方就开始刹车，使卡
车匀减速前进，当车减速到2
m/s时，交通灯转为绿灯，司机当即放开刹车，并且只用了减速过程一半的时间就加速到原来的速度，从开始刹车到恢复原速用了12s．求：
（1）减速与加速过程中的加速度；
（2）开始刹车后2s末及10s末的瞬时速度．
第三课时
匀变速直线运动的位移与时间的关系
1．知道匀速直线运动的位移与v-t图象中矩形面积的对应关系．
2．了解位移公式的推导方法，感受利用极限思想解决物理问题的科学思维方法．
3
．理解匀变速直线运动的位移与时间的关系式．会应用此关系式对匀变速直线运动问题进行分析和计算．
4．知道什么是x-t图象，能应用x-t图象分析物体的运动．
一、匀速直线运动的位移
1．位移公式：
x＝．
2．由v-t图象求位移：
对于匀速直线运动，物体的位移在数值上等于v-t图线与对应的时间轴所包围的矩形的．
►想一想
v-t图象中图线与时间轴所围的矩形的面积有时在时间轴上方，有时在时间轴下方，这时物体的位移有何不同？
二、匀变速直线运动的位移
1．由v-t图象求位移
（1）推导．
①把物体的运动分成几个小段，如图甲，每段位移≈每段起始
时刻速度×每段的时
间＝对应矩形
面积．
所以，整个过程的位移≈各个小矩形面积．
②把运动过程分为更多的小段，如图乙，各小矩形的，可以更精确地表示物体在整个过程的位移．
③把整个过程分得
非常非常细，如图丙，小矩形合在一起成了一个梯形，
（）就代表物体在相应时间间隔内的位移．
（2）结论：
做匀变速直线运动的物
体的位移对应着vt图象中的的面积．
2．位移与时间关系式：
x＝．
►判
一判
（1）位移公式的推导过程中采用了近似处理，推导结果是不严密的．（）
（2）初速度越大，时间越长，匀变速直线运动物体的位移一定越大．（）
（3）匀变速直线运动的位移与初速度、加速度、时间三个因素有关．（）
三、用图象表示位移
1．定义：
以为横坐标，以为纵坐标，描述位移随时间变化情况的图象．
2．静止物体的x-t图象：
的直线
．
3．匀速直线运动的x-t图象：
一条的直线．
1．一物体由静止开始做匀加速直线运动，在时间t内通过位移x，则它从出发开始通过所用的时间为（）
A.B.C.D.t
2．某物体运动的速度图象如图所示．根据图象可知（
）
A．0～2s内的加速度为1m/s2
B．0～5s内的位移为10m
C．第1s末与第3s末的速度方向相同
D．第1s末与第5s末加速度方向相同
3．一个做匀加速直线运动的物体，初速度v0＝2.0m/s，它在第3s内通过的位移是4.5m，则它的加速度为（）
A．0.5m/s2B．1.0m/s2C．1.5m/s2D．2.0m/s2
4．若一质点从t＝0开始由原点出发沿直线运动，其速度—时间图象如图所示，则该质点（）
A．t
＝1s时离原点最远B．t＝2s时离原点最远
C．t＝3s时回到原点D．t＝4
s时回到原点
5．如图所示是某物体做直线运动的vt图象，由图象可得到的正确结果是（）
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．物体在加速过程的位移比减速过程的位移大
6．一辆汽车以20m/s的速度沿平直路面行驶，当汽车以5m/s2的加速度刹车时，则刹车2s内与刹车6s内的位移之比为（B）
A．1∶1B．3∶4
C．3∶1D．4∶3
7．如图所示是两个物体A和B由同一地点出发沿同一直线向同一方向运动的速度—时间图象．由图象可知，A、B出发的情况为（）
A．A、B同时开始运动
B．A、B的初速度均为零
C．开始时A的速度变化比B快
D．开始一段时间内，A在B前面
8．某物体以v0＝1.2m/s的初速度做匀加速直线运动，在第5s内物体的位移为2.1m．求物体的加速度和8s内的位移．
9．汽车以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶，刹车后经2s速度变为6m/s，求：
（1）刹车后2s内前进的距离及刹车过程中的加速度；
（2）刹车后前进9m所用的时间；
（3）刹车后8s内前进的距离．
10．汽车以15m/s的速度匀速行驶，司机发现前方有危险，在0.8s后才能作出反应，实施制动，这个时间称为反应时间．若汽车刹车时能产生的最大加速度为5m/s2，从汽车司机发现前方有危险到刹车后汽车完全停下来，汽车所通过的距离叫刹车距离．求：
（1）在反应时间内汽车行驶的距离；
（2）刹车后汽车行驶的距离．
第四课时 匀变速直线运动的速度与位移的关系
1．理解匀变速直线运动的速度与位移的关系．
2．掌握匀变速直线运动的位移、速度、加速度和时间之间的相互关系，会用公式求解匀变速直线运动的问题．
3.掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题
1．匀速直线运动的位移与速度的关系
公式：
x＝．
任何直线运动的位移可用公式x＝vt计算，但要注意式中的v应表示为时间t内的速度．
2．匀变速直线运动的位移与速度的关系
（1）公式：
v2－v＝．
（2）推导．
速度公式v＝．
位移公式x＝．
由以上两式可得：
v2－v＝．
►想一想
如果你是机场跑道设计师，若已知飞机的加速度为a，起飞速度为v，你应该如何来设计飞机跑道
的长度？
1．物体从长为L的光滑斜面顶端开始下滑，滑到底端的速率为v.如果物体以v0＝的初速度从斜面底端沿斜面上滑，上滑时的加速度与下滑时的加速度大小相同，则可以达到的最大距离为（）
A.B.C.D.L
2．物体的初速度为v0，以加速度a做匀加速直线运动，如果要使物体速度增加到初速度的n倍，则物体发生的位移为（）
A.B.C.D.
3．如图所示，物体A在斜面上由静止匀加速滑下x1后，又匀减速地在水平面上滑过x2后停下，测得x2＝2x1，则物体在斜面上的加速度a1与在水平面上的加速度a2的大小关系为（）
A．a1＝a2B．a1＝2a2
C．a1＝a2D．a1＝4a2
4．某物体做初速度为零的匀加速直线运动，当其运动速度等于其末速度的时，剩余的路程占其全程的（）
A.B.C.D.
5．物体由静止做匀加速直线运动，第3s内通过的位移是3m，则（）
A．第3s内平均速度是3m/sB．物体的加速度是1.2m/s2
C．前3s内的位移是6mD．3s末的速度是3.6m/s
6．一质点从A点由静止开始以加速度a运动，到达B点的速度是v，又以2a的加速度运动，到达C点的速度为2v，则AB∶BC等于（）
A．1∶3B．2∶3C．1∶4D．3∶4
7．小球由静止开始运动，在第1s内通过的位移为1m，在第2s内通过的位移为2m，在第3s内通过的位移为3m，在第4s内通过的位移为4m，下列描述正确的是（）
A．小球在这4s内的平均速度是2.5m/s
B．小球在3s末的瞬时速度是3m/s
C．小球在前3s内的平均速度是3m/s
D．小球在做匀加速直线运动
8．一质点做匀减速直线运动，第5s末速度为v，第9s末速度为－v，则质点在运动过程中（）
A．第7s末的速度为零
B．5s内和9s内位移大小相等，方向相反
C．第8s末速度为－2v
D．5s内和9s内位移相等
9．时速0～100公里的加速时间是汽车基本的技术数据之一，它反映该车型加速性能的好坏，成为最能评定汽车性能的指标之一．一般以0～100km/h加速时间是否超过10秒来衡量汽车加速性能的优劣．据报道，一辆新款国产汽车能在8秒内把汽车从静止加速到100km/h，则供汽车加速的平直公路长度至少为多大？
10．一辆汽车以72km/h行驶，现因故紧急刹车并最终停止运动．已知汽车刹车过程加速度的大小为5m/s2，则从开始刹车经过5s，汽车通过的距离是多少？
第五课时 自由落体运动
1．理解自由落体运动概念，了解物体做自由落体运动的条件．
2．理解自由落体运动的加速度，知道它的大小方向．
3．掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题．
一、自由落体运动
1．定义：
物体只在作用下从开始下落的运动．
2．特点
（1）受力特点：
只受作用．
（2）运动特点：
初速度为．
3．运动性质：
初速度为的直线运动．
►判一判
（1）在空气中自由释放的物体做自由落体运动．（）
（2）物体在真空中一定做自由落体运动．（）
（3）自由释放的物体只在重力作用下一定做自由落体运动．（）
二、自由落体加速度
1．定义：
在同一地点，一切物体自由下落的加速度都．这个加速度叫自由落体加速度，也叫，通常用g表示．
2．方向.
3．大小
（1）变化规律：
在地球的不同地方，g的大小一般不同，g值随地理纬度的增大而逐渐．赤道上的g值．南北两极的g值．
（2）一般取值：
物理计算中，可以取g＝9.8m/s2或g＝10m/s2.
►想一
想
自由落体加速度的方向总是竖直向下，是否可以理解为自由落体加速度方向总是垂直地面向下？
三、自由落体运动规律
1．自由落体运动
它是初速度为零的运动，所以运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动．
2．自由落体运动的基本公式
（1）速度公式：
v＝．
（2）位移公式：
h＝．
（3）位移速度关系式：
v2＝．
1．下列关于自由落体运动的叙述中，错误的是（
）
A．两个质量不等、高度不同但同时自由下落的物体，下落过程中任何时刻的速度、加速度一定相同
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