第二章 匀变速直线运动的研究导学案.docx

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第二章匀变速直线运动的研究导学案

第二章匀变速直线运动的研究导学案

2.1实验：

探究小车速度随时间变化的规律

学习目标：

1、巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法．

2、通过实验探究，体会如何从实验研究中获取数据，学会利用图象处理实验数据的科学方法．

3、知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律．

学习重点：

1、利用纸带进行数据处理和测量瞬时速度的方法

2、运用图象法研究速度随时间变化的规律．

课时安排：

实验课（2课时）

学习过程：

【课前自学】请同学们阅读教材，回答下列问题

1、一小车在重物牵引下发生了运动，如果能够知道小车在各时刻的瞬时速度，那么我们可以判断小车运动的规律.若小车速度递增,则小车做运动，若小车速度递减,则小车做运动。

【课堂探究】

2、如何才能测出小车运动过程中各个时刻的瞬时速度？

我们可将小车与纸带相连，让通过打点计时器，借助纸带可研究小车的运动。

使研究点为这段时间的中间时刻点，则此段的平均速度为该点的速度。

注:

要想探究一个物体随时间变化的规律，必须知道物体在一系列不同时刻的速度．直接测量瞬时速度是比较困难的，我们可以借助打点计时器连接的纸带先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析、计算得到各个时刻的瞬时速度．

3、我们要实验测量在重物牵引作用下运动的小车在各个时刻的速度，可采用如下实验操作步骤。

将小车通过细绳与钩码相连，然后纸带穿过与相连。

接通，释放钩码，让小车在钩码作用下开始运动，从而在纸带上打下一系列点，然后关闭电源，取下纸带。

改变个数，重复几次，打出几条纸带。

选取合适的纸带，进行测量，从而求出各点的速度。

注：

实验注意问题

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，再释放小车，当小车停止运动时应及时关闭电源

、需防止钩码落地和小车与滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它

、钩码个数适当，以免a过大而点太少。

应以50cm的纸带取得20~40个连续点为佳

4、如何选取纸带及测量数据？

（提示：

测量数据很重要！

不要忘了）

从几条纸带中选取一条的纸带进行研究。

为了便于测量，舍去开头一些过于密集点，从某一合适点开始作为计时起点，每隔几个点取一计数点，然后用刻度尺测出各计数点间的间距。

（P31）

5、如何用描点法做速度—时间图象（v—t图）：

以速度v为轴，时间t为轴，建立直角坐标系，根据所计算出的v、t数据，在直角坐标系中描出各点，然后通过、

，找出这些点的分布规律。

（P32）

【课堂练习】

6、（必做）如图所示是探究小车在重物牵引下运动规律的实验中打点计时器打出的一段纸带，A、B、C、D、E、F是从所打点中选取的几个计数点，每相邻的两个计数点间有四个点没有画出（想想相邻两个计数点的时间间隔为多大？

）。

刻度尺的单位为cm。

所用交流电源的频率为50Hz，则根据图中数据可得B点的速度为m/s，C点的速度为m/s，D点的速度为m/s,，E点的速度为m/s。

并用描点法做速度—时间图象。

小结：

由速度—时间图象（v-t图）可知哪些信息？

（）

A、小车是运动还是静止。

B、小车是做加速运动还是减速运动。

C、小车在由B点到E点的平均加速度大小（需知道vB到vC速度变化量及时间间隔）

你还能由上面的图像想到哪些信息呢？

7、（必做）根据打点计时器打出的纸带，我们可以不利用公式就能直接得到的物理量是（）

A．时间间隔B．位移C．加速度D．平均速度

8、（必做）如图所示，是某质点做直线运动的v—t图象，请回答下列问题：

（1）尽可能详细地描述质点分别在AB、BC、CD段的运动；

（2）质点在2s末的速度为多少?

AB段运动是

BC段运动是

CD段运动是

2s末的速度为m/s

【实验数据】我们选取相隔s的若干计数点进行测量

位置编号

0

1

2

3

4

5

6

时间t/s

0

v1/（m•s-1）

v2/（m•s-1）

根据上面的数据在下面的坐标图中做出小车的v-t图像

【课堂小结】

本节主要通过实验的全过程（动手、收集数据、初步分析计算数据（算瞬时速度）、用图像法处理数据）让大家温习用打点计时器测瞬时速度的同时，学会使用图像法处理数据。

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图象物理意义及特点，会根据图象分析解决问题。

2．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．

3．培养学生识别、分析图象和用物理语言表达相关过程的能力．

学习重点

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．

第一课时

学习过程：

【课前自学】请同学们阅读教材，回答下列问题

1、如图所示，上节我们得到小车的速度图象是一条倾斜的直线，①则速度图象中的一点表示什么含义？

。

②表明小车的速度随时间是怎样变化的？

。

③小车做的是什么性质的运动？

。

2.物体沿一直线且加速度保持不变的运动叫。

在匀变速直线运动中,若物体的速度随时间均匀增加,这种运动叫。

若物体的速度随时间均匀减小,这种运动叫。

（P34）

【课堂探究】

3、匀变速直线运动速度与时间的关系的公式如何推导?

（P34）

思考:

匀变速直线运动速度公式v=v0+a t尽管是在物体做加速运动的情况下得出的，那么对减速的情况是否同样适用？

4.、汽车以36km/h的速度匀速行驶，现以0.6m/s2的加速度做匀加速直线运动，求10s后的速度是多少？

（1m/s=3.6km/h）

5、如图是一个物体运动的v—t图。

它的速度如何变化？

在相等的时间间隔内，速度的变化量总是相等吗？

物体在做匀加速运动吗？

想一想，如果一个物体的v-t图像如右图所示（图中时间间隔相同），则运动情况又是如何？

【课堂练习】

6、（必做）某汽车在紧急刹车时的加速度的大小是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？

（注意加速度的方向！

）

7、（必做）讨论如图所示v-t图象，说出物体在这1分钟内各阶段的运动情况.（速度变化及加速度）

0s~10s运动情况为：

10s~40s运动情况为：

40s~60s运动情况为：

8、（必做）A、B两物体在同一直线上同时由同一位置开始运动，其速度图象如图所示，求

、A、B两物体的加速度各为多少？

aA=

m/s2

aB=

m/s2

、图象中相交点的意义如何？

【课堂小结】

第二课时

【课前自学】请同学们阅读教材，回答下列问题

1、讨论：

比较速度v、匀变速直线运动中的速度改变Δv和加速度a.

v

Δv

a

定义式

意义

方向

国际单位

2、如图所示，为一质点沿一直线运动的v-t图象，说出物体在这0—20s内各阶段的运动情况.（速度变化及加速度）

①、0~10s内向方向做v0=的

运动，a=。

②、0~10s内向方向做v0=的运

动，a=。

【课堂探究】

匀减速运动的研究

3、汽车以36km/h的速度匀速行驶，若汽车以0.6m/s2的加速度刹车，则10s和20s后的速度减为多少？

【课堂练习】

4、（必做）初速度为0的匀加速直线运动物体在时刻t、2t、3t、……nt的速度之比为多少？

时间

t

2t

3t

……

nt

速度

V1=

V2=

V2=

……

Vn=

V1：

V2：

V3…：

Vn=

5、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？

6、（选作）一个物体从静止开始做匀加速直线运动，5s末的速度为1m/s，则10s末的速度为多大？

（用公式法和图象法两种方法求解）

7、（选作）物体由静止开始做加速度为1m/s2的匀加速直线运动，4s后加速度大小变为0.5m/s2，仍与原来相同。

请做出它在8s内的v-t图像。

【课堂小结】

2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系

学习目标：

1．掌握位移公：

及其应用。

2．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。

3．通过近似推导位移公式的过程，体验微元法的特点和技巧，能把瞬时速度的求法与此比较。

学习难点

1、微元法推导位移时间关系式．

2、匀变速直线运动的位移与时间的关系

及其灵活应用．

第一课时

学习过程：

【课前自学】请同学们阅读教材，回答下列问题

1、一物体以速度v做匀速直线运动,求经时间t所发生的位移.并画出匀速直线运动的速度一时间图象．观察有什么特点?

（P37）

【课堂探究】

匀变速直线运动的位移

[思考与讨论]学生阅读教材第37页思考与讨论栏目，

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

2、能否根据表中的数据，用最简便的方法估算实验中小车从位置0到位置5的位移?

3、怎样提高估算精度？

4、匀变速直线运动的位移与时间关系怎样？

（公式推导）

思考：

以上公式是在匀加速直线运动的情景下导出的，是否也同样适用于匀减速直线运动？

如何处理？

5、以36km/h速度行驶的列车开始下坡，在坡路上的加速度等于0.2m/s2，经过30s到达坡底，求坡路的长度和列车达坡底时的速度。

【课堂练习】

6、A、A¹两个物体在做匀速直线运动，速度分别为v、v¹（v¹＞v），从计时开始到时刻t的位移分别为x、x¹。

⑴写出两个物体的位移与时间的关系式。

⑵在同一个坐标系中分别作出两个物体的速度-时间图像的草图。

⑶在同一个坐标系中分别作出两个物体的位移-时间图像的草图。

7、一辆汽车以1m/s2的加速度行驶了12s，驶过了180m,求汽车开始加速时的速度是多少？

8、以18m/s的速度行驶的汽车，制动后做匀减速直线运动，在3s内前进36m，求汽车的加速度的大小和方向。

（3s内车未停下）

第二课时

【课前自学】请同学们阅读教材，回答下列问题

1、位移与时间的关系也可用图象表示，这种图象叫位移—时间图象，即x—-t图象。

如图甲所示为一物体运动的x—t图，试分析出物体0至4s内各段运动情况。

若有一v—t图像如图乙所示，则运动情况怎样？

t/s

图甲：

0~1s：

做运动，v=

1~3s：

做运动，v=

3~4s：

做运动，v=

图乙：

0~1s：

做运动，a=

1~3s：

做运动，a=

3~4s：

做运动，a=

【课堂探究】

2、证明:

一物体做匀变速直线运动，在一段时间t内，中间时刻的瞬时速度v等于这段时间的平均速度，即

式中X为这段时间内的位移，v0、vt分别为这段时间初、末时刻的瞬时速度。

（采用公式法和图像法）

3、证明:

一物体做匀变速直线运动，任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差是一个恒量，即x2-x1=x3-x2…=Δx=aT2

4、试画出匀变速直线运动

的x-t图象。

并思考：

为什么画出来的x-t图象不是直线？

【课堂练习】

5、一质点沿一直线运动，t＝0时，位于坐标原点，如图为质点做直线运动的速度一时间图象。

由图可知：

（1）该质点的位移随时间变化的关系式是:

x＝。

（2）从t＝0到t＝20s内质点的位移是；通过的路程是。

6、在平直公路上，一汽车的速度为15m/s，从某时刻开始刹车，在阻力作用下，汽车以2m/s2的加速度运动，问刹车后10s末车离开始刹车点多远?

（想一想汽车刹车需要多长时间）

7、试证明：

初速为零的匀加速运动，从运动开始计时起，在连续相等的各段时间内通过的位移之比为x1：

x2：

x3：

…：

xn=1：

3：

5:

…:

（2n-1）（n=1、2、3…）

【课堂小结】

2．4匀变速直线运动的位移与速度的关系

学习目标：

1、理解匀变速直线运动的位移与速度的关系。

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，会用公式解匀变速直线运动的问题。

学习重点：

1、位移与速度的关系式的推导。

v2-v02=2ax.

2、运用公式解决具体问题。

学习过程：

【课前自学】请同学们阅读教材，回答下列问题

1、一个物体做匀变速直线运动，则物体的速度、位移随时间变化规律如何？

（1）速度规律v=若v0=0，则v=

（2）位移规律x=若v0=0，则x=

2、一物体做匀加速直线运动，加速度为4m/s2，某时刻速度是8m/s，经过一段位移时，速度为20m/s，求这段位移是多大？

（想想应该先求哪个物理量）

【课堂探究】

3、在上述问题中，并不知道时间t这个物理量，因此要分步解决，能不能用一个不含时间的新的公式直接解决呢？

（写出推导过程）

讨论1：

与原来使用的方法相比，你觉得哪种方法更方便？

4、射击时，火药在枪筒中燃烧推动弹头做加速运动，如果把子弹在枪筒中的运动近似看做匀加速直线运动，子弹的加速度a=5×105m/s2,枪筒长x=0.64m,求子弹射出枪口时的速度。

【课堂练习】

5、一只小球从A点由静止开始做匀变速直线运动，到达B点时的速度为v，到达C点的速度是2v，则xAB：

xBC是多少？

6、某汽车在某路面上急刹车时产生的加速度大小为5m/s2，如果要求它在这种路面上行驶时在22.5m内停下来，它的行驶速度不能超过多少m/s？

a=5m/s2

a=5m/s2

讨论2：

为什么汽车要限速？

当发生交通事故时，交警可如何判断司机是否超速行驶的？

（汽车由于受到刹车系统设计的影响，所提供的刹车加速度有一定大小限制）

7、神州五号载人飞船距离地面10km时开始启动降落伞装置，速度减至10m/s，并以这个速度在大气中降落。

在距地面1.2m时，返回舱的4台缓冲发动机开始向下喷气，舱体再次减速。

设最后减速阶段返回舱做匀减速运动，并且到达地面时恰好速度为0，求最后减速阶段的加速度。

8、某型号的舰载飞机在航空母舰的跑道上加速时，发动机产生的最大加速度为5m/s2，所需的起飞速度为50m/s，跑道长100m。

通过计算判断，飞机能否靠自身的发动机从舰上起飞？

为使飞机在开始滑行时就有一定的初速度，舰上装有弹射装置，对于该型号的舰载飞机，弹射系统必须使它具有多大的初速度？

【课堂小结】

2．5自由落体运动

学习目标：

1．能用打点计时器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。

2．理解自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动．

3．知道自由落体的加速度大小及方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同．

4．能够运用自由落体规解决实际问题．

学习重点

1．自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程．

2．掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题．

课时安排：

新授课（2课时）

第一课时

学习过程：

【课前自学】请同学们阅读教材，回答下列问题

1、知识回顾:

、匀变速直线运动中速度与时间的关系式。

、匀变速直线运动中位移与时间的关系式。

、匀变速直线运动中位移与速度的关系式。

2、准备两张纸片（同种材料，质量不同），进行下列实验并观察实验情况：

（1）两张纸平摊，同一高度，同时静止释放。

哪个先落地？

（2）把质量小的纸捏成纸团，同一高度，同时静止释放。

哪个先落地？

（3）第二次实验和第一次实验结论相同吗？

重的物体一定比轻的物体下落的快吗？

那么究竟是什么原因造成的呢？

3、演示牛顿管实验并注意实验结论。

4、在没有空气的的空间中或空气阻力可以忽略，此时物体只受重力，物体只在重力作用下，从开始下落的运动叫___________________。

（P43）

【课堂探究】

探究自由落体运动是否为匀加速直线运动。

5、课本P44页实验：

将电火花计时器呈竖直方向固定在铁架台上，让纸带穿过计时器，纸带下方固定在重锤上，先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器下放，然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点，得到一条纸带，如图所示：

经测量可得：

x1=2.84cm，x2=3.23cm，x3=3.62cm，x4=4.01cm，x5=4.40cm，x6=4.79cm。

x2－x1=x3－x2=x4－x3=x5－x4=x6－x5=△x=aT2=，经计算可得自由落体运动的加速度大小为。

总结：

自由落体运动是一个初速度为，加速度大小、方向不变的

运动。

且自由落体运动的加速度的大小与有关。

纬度越高，自由落体运动的加速度g的值会。

但是在计算中，我们一般取值g=________或g=________。

故：

自由落体运动的速度与时间的关系为v=。

自由落体运动的位移度与时间的关系为x=。

自由落体运动的位移与速度的关系为。

练习：

一个物体从20m高的地方下落,到达地面时的速度是多大？

落到地面用了多长时间?

（取g=10m/s2）

【课堂练习】

6、关于自由落体运动，下列说法正确的是（）

A．物体竖直向下的运动一定是自由落体运动。

B．自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动。

C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动。

D．当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，物体自由下落可视为自由落体运动。

7、关于重力加速度的说法中正确的是（）

A．重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢。

B．重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的大小。

C．重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的快慢。

D．轻物体和重物体的重力加速度不同，所以重的物体先落地。

8、甲、乙两物体的质量之比为1：

4，不考虑空气的阻力作用，它们在同一高度处同时下落，则下面说法正确的是（）

A.、甲比乙先着地B、乙比甲先着地

C、甲和乙同时落地D、甲比乙的加速度大

【课堂小结】自由落体运动的规律

（1）在地球上同一地点，一切物体的重力加速度都相同。

（2）在地球上不同的地方，重力加速度往往是不同的。

（3）在通常的计算中，可以把g取作9.8m/s2，在粗略的计算中，还可以把g取作10m/s2

（速度与时间关系）

（4）公式化

（位移与时间关系）

g取9.8m/s2

（位移与速度关系）

注意式中的x是指下落的高度

第二课时

【课前自学】请同学们阅读教材，回答下列问题

1、自由落体运动的速度与时间的关系为。

自由落体运动的位移度与时间的关系为。

自由落体运动的位移与速度的关系为。

2、一个物体做自由落体运动，第2s末的速度为；5s内的位移为。

【课堂探究】

3、测一测你的反应时间：

见课本P45页：

请一位同学用两个手指捏住直尺的顶端，你用一只手在直尺下方做捏住直尺的准备，但手不能碰到直尺，记下这时手指在直尺的位置。

当看到那位同学放开直尺时，你立即捏住直尺。

测出直尺降落的高度，根据自由落体运动的知识，求出你的反应时间。

4、课本P45页：

频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段.在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置.如图是小球自由下落时的频闪照片示意图,频闪仪每隔0.04s闪光一次.如果要通过这幅照片测出自由落体运动加速度,可釆用哪几种方法?

照片中的数字是小球落下的距离,单位是厘米.

方法1：