1、匀变速直线运动的研究【学习目标】物理观念经历直线运动的实验过程科学思维体会图像法在研究物理问题中的重要性科学探究探究小车速度随时间变化的规律科学态度与责任初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用【学习重点】1.对运动的速度随时间变化规律的探究。2.图像法研究速度随时间变化的规律。【学习难点】1.各点平均速度的计算。2.对实验数据的处理、规律的探究。【学习过程】一、基础导学（一）匀变速直线运动1定义：速度随时间_的直线运动叫作匀变速直线运动。2匀变速直线运动中，_保持不变。3_运动和_运动，统称匀变速直线运动。（二）研究小车的运动1实验目的：研究小车速度随时间变化的规律，测
2、量小车在不同时刻的平均速度。2实验器材：打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源。3实验思路：如图所示，把一端带有滑轮的长铝板平放在实验桌上，铝板上放一个可以左右移动的小车，小车一端连接穿过打点计时器的纸带，另一端连接绕过滑轮系有钩码的细绳小车在钩码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。4进行实验（1）按照图固定好实验器材，并连接好电路；（2）把小车停在靠近打点计时器的位置；（3）启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动。打点计时器在纸带上打下一行小点；（4）关闭电源，取下纸带；（5）增减所挂的槽码（或在小车
3、上放置重物），更换纸带，再做两次实验。5数据记录及数据分析（1）数据测量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、4、，如图所示。依次测出01、02、03、04、的距离x1、x2、x3、x4、，填入表中。位置123456长度1、2、3、4、各点的瞬时速度分别为：、。将计算得出的各点的速度填入表中。位置编号0123456时间00.10.20.30.40.50.6（2）数据分析以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系。根据表中的v、t数据，在坐标系中描点作出图像。观察所得到的直线，分析小车的速度随时间的变化规律。6实
4、验结论：小车速度随时间均匀增加。三、启迪思维，突破重点数据处理及分析典例示范例1：在研究物体速度随时间变化规律的实验中，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点间的时间间隔。（1）根据_可计算各点的瞬时速度，可得_，_，_。（2）在下图所示坐标系中画出小车的图线，并根据图线求出a_。（3）分析小车运动速度随时间变化的规律。解析：（1）在时间间隔较小时，与某点相邻的前后两点间的平均速度等于该点的瞬时速度。D点的瞬时速度C点的瞬时速度B点的瞬时速度。（2）由上述数据画出小车的图线如图所示，由图线的斜率可求得它的加速度。（3）小车运动的图像是一条倾斜向上
5、的直线，说明速度随时间均匀增加。答案：（1）与该点相邻的前后两点间的平均速度等于该点的瞬时速度3.902.641.38（2）如右图所示：（3）速度随时间均匀增加训练1：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下：计数点序号123456计数点对应的时刻（s）0.100.200.300.400.500.60通过计数点的速度（）44.062.081.0100.0119.0138.0为了计算加速度，合理的方法是（ ）A根据任意两计数点的速度用公式算出加速度B根据实验数据画出图像，量出其倾角，由公式求出加速度C根据实验数据画出图像，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间
6、用公式算出加速度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知识链接：图像法处理数据时注意两点。（1）坐标轴单位长度的选取要合适，使图像分布在坐标平面的中央面积上。（2）如果作出的图像是一条直线，则直线的斜率表示加速度的大小。在数学中，横、纵坐标所取标度大小相同，某直线的斜率等于直线与横轴夹角的正切值。而在物理学中，根据实验数据画出图像当横纵坐标取不同的标度时，图像的倾角就会不同。四、达标检测1在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细线、钩码、导线及开关外，在下面的仪器和器材中，必须使用的有（ ）A天平
7、B电压可调的直流电源C秒表D电压合适的交流电源（2）实验过程中，下列做法正确的是（ ）A先接通电源，再使纸带运动B先使纸带运动，再接通电源C将接好纸带的小车停在靠近滑轮处D将接好纸带的小车停在距离滑轮和打点计时器相等的位置（3）如图所示为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两个计数点间都有4个点未画出，按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共7个计数点，测出16各点到O的距离如图所示（单位：cm）由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小_。2一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置编号.如图甲所示，1位置恰
8、为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻，摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同。（1）小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度如表所示，将表中的数据补充完整。计数点序号12345速度_（2）在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度时间图像（保留描点痕迹）（3）由图像可知小车运动的规律：速度随时间_。【参考答案】三、训练1.选C。解析：方法A偶然误差较大。方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大。只有利用实验数据画出对应的图像，才可充分利用各次测量数据，减少偶然误差。由于在物理图像中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图像，方法B是错误的。正确的方法是
9、根据图像找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式算出加速度，即方法C。四、1解析：（1）使用打点计时器时需要用电压合适的交流电源；处理纸带时需要用刻度尺，而天平与秒表均不需要，故D正确，A、B、C错误。（2）实验操作时，用将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再释放纸带，故A正确，B、C、D错误。（3）根据某段时间内平均速度近似等于中间时刻的瞬时速度，则有：。答案：（1）D（2）A（3）0.412解析：（1）因为，且，所以因为，则因为，则（2）其图像如图所示：（3）小车运动的图像是一条斜向上的直线，表示小车的速度随时间均匀增加。答案：（1）0.120.24（2）图见解析（3）均匀增加