第一章運動的描述3.位置變化快慢的描述——速度第2課時測量紙帶的平均速度和瞬時速度、速度—時間圖像●目標(biāo)重點展示素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)重點物理觀念理解速度—時間圖像，能通過v－t圖像描述物體的運動。(1)由v－t圖像分析物體的運動。(2)x－t圖像和v－t圖像的轉(zhuǎn)化。(3)由紙帶求平均速度和瞬時速度?？茖W(xué)思維通過實驗，體會由極限思想求瞬時速度的方法?？茖W(xué)探究由打點計時器打出的紙帶上的點，探究物體運動的規(guī)律。素養(yǎng)能力提升課后知能作業(yè)探究點2探究點1探究點1

實驗：測量紙帶的平均速度和瞬時速度●基礎(chǔ)梳理1．實驗原理(1)根據(jù)紙帶計算平均速度用刻度尺測出n個點之間的間距Δx，n個點之間的時間Δt＝(n－1)×

0.02s。則平均速度v＝______。(2)根據(jù)打點計時器計算瞬時速度

[理解]中間時刻[理解]合理選點計算瞬時速度D、F兩點離E點越近，算出的平均速度就越接近E點的瞬時速度，然而D、F兩點間的距離過小會導(dǎo)致測量誤差增大，應(yīng)根據(jù)實際情況選取這兩個點。2．實驗器材電磁打點計時器(或電火花計時器)、學(xué)生電源(電火花計時器使用220V、50Hz交流電源)、_________、紙帶、復(fù)寫紙、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙。3．實驗步驟(1)把電磁打點計時器固定在桌子上，紙帶穿過限位孔，把復(fù)寫紙?zhí)自诙ㄎ惠S上，并且壓在_______上面。(2)把電磁打點計時器的兩個接線柱接到________的低壓交流電源上?？潭瘸呒垘?V(3)接通電源開關(guān)，用手水平拉動紙帶，使它在水平方向上運動，紙帶上就打下一系列點。(4)取下紙帶，從能看得清的某個點開始，往后數(shù)出若干個點，如果共有n個點，那么n個點的間隔數(shù)為n－1個，則紙帶的運動時間Δt＝__________________。(5)用刻度尺測量出從開始計數(shù)的點到最后的點間的距離Δx。(6)利用公式v＝______計算出紙帶在這段時間內(nèi)的平均速度。(n－1)×0.02s4．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)選取一條點跡清晰便于分析的紙帶。(2)把紙帶上能看得清的某個點作為起始點O，以后的點分別標(biāo)上A、B、C、D…作為“計數(shù)點”，如圖所示，依次測出O到A、A到B、B到C…之間的距離x1、x2、x3…

[思考][思考]計時點和計數(shù)點有什么不同？5．實驗時應(yīng)注意的事項(1)實驗前，應(yīng)將打點計時器固定好，以免拉動紙帶時晃動，并要先輕輕試?yán)垘В瑧?yīng)無明顯的阻滯現(xiàn)象。(2)使用計時器打點時，應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后，再拉動紙帶。(3)手拉動紙帶時速度應(yīng)快一些，以防點跡太密集。(4)使用電火花計時器時，應(yīng)注意把紙帶正確穿好，墨粉紙盤位于紙帶上方，使用電磁打點計時器時，應(yīng)讓紙帶穿過限位孔，壓在復(fù)寫紙下面。(5)使用電磁打點計時器時，如打出點較輕或是短線，應(yīng)調(diào)整振針距復(fù)寫紙的高度。(6)打點計時器不能連續(xù)工作太長時間，打點之后應(yīng)立即關(guān)閉電源。(7)對紙帶進行測量時，不要分段測量各段的位移，正確的做法是一次測量完畢(可先統(tǒng)一測量出各個測量點到起始測量點O之間的距離)。讀數(shù)時應(yīng)估讀到毫米的下一位。

[思考][思考]如何拉動紙帶誤差較?。縖判斷正誤](1)紙帶上兩較近點間的平均速度可以近似代表這兩點間某點的瞬時速度。(

)(2)用毫米刻度尺讀數(shù)時，要估讀到毫米的下一位。(

)(3)使用打點計時器時，應(yīng)先拉動紙帶，再接通電源。(

)√√×類型一：實驗原理和數(shù)據(jù)處理例1：在測定速度的實驗中，使用打點計時器(用頻率為50Hz的交流電)測小車的速度，實驗得到的一條紙帶如圖所示，0,1,2,3,4是選用的計數(shù)點，每相鄰兩計數(shù)點間還有3個打出的點沒有在圖上標(biāo)出。圖中還畫出了實驗時將毫米刻度尺靠在紙帶上進行測量的情況，讀出圖中所給的測量點的讀數(shù)分別是____________、____________、____________和____________。1,3兩點間的平均速度是_________m/s，1,4兩點間的平均速度是_________m/s,2點的速度更接近于_________m/s。10.00cm12.60cm22.60cm30.00cm0.6250.7250.625解析：由毫米刻度尺可讀出0,1,3,4點的讀數(shù)分別是10.00cm,12.60cm，22.60cm，30.00cm。由題意知各計數(shù)點間的時間間隔Δt＝4×0.02s＝0.08s，由讀數(shù)可得1,3兩點和1,4兩點間的位移大小分別是Δx1＝22.60cm－12.60cm＝10.00cm，Δx2＝30.00cm－12.60cm＝17.40cm，1,3兩點更接近于2點，故2點的瞬時速度更接近于1,3兩點間的平均速度0.625m/s。類型二：實驗操作例2：用打點計時器可測量紙帶運動的時間和位移。下面是沒有按操作順序?qū)懙牟煌暾膶嶒灢襟E，按照你對實驗的理解，在各步驟空白處填上適當(dāng)?shù)膬?nèi)容，然后按實際操作的合理順序，將各步驟的字母代號按順序?qū)懺诳瞻滋帯?1)在電磁打點計時器的兩接線柱上分別接上導(dǎo)線，導(dǎo)線的另一端分別接在低壓_______(選填“交流”或“直流”)電源的兩個接線柱上。(2)把電磁打點計時器固定在桌子上，讓紙帶穿過_________，并壓在_________下面。交流限位孔復(fù)寫紙(3)用刻度尺測量從計時開始點到最后一個點間的距離Δx。(4)切斷電源，取下紙帶，如果共有n個清晰的點，則這段紙帶記錄的時間Δt＝_____________________。(5)接通電源，再用手水平地拉動紙帶，在紙帶上打下一系列小點。實驗步驟的合理順序是______________________。(n－1)×0.02s(2)(1)(5)(4)(3)(6)解析：(1)電磁打點計時器應(yīng)使用低壓交流電源。(2)應(yīng)將紙帶穿過電磁打點計時器的限位孔，并壓在復(fù)寫紙的下方。(4)紙帶上記錄的時間Δt＝(n－1)×0.02s。合理的實驗步驟為(2)(1)(5)(4)(3)(6)。探究點2

速度—時間圖像●基礎(chǔ)梳理1．速度—時間圖像的獲得(1)以_________為縱軸，_________為橫軸建立直角坐標(biāo)系。(2)根據(jù)不同時刻的瞬時速度值，在坐標(biāo)系中描點。(3)用平滑曲線把這些點連接起來，即得到v－t圖像，如圖所示。速度v時間t

2．速度—時間圖像的意義：直觀表示物體運動的速度隨_______變化的規(guī)律。

[注意]時間[注意]v－t圖像中合理選取單位長度確定坐標(biāo)系橫軸和縱軸的單位長度時，要根據(jù)數(shù)據(jù)的最大值、最小值合理選取，使v－t圖像能充滿坐標(biāo)系大部分空間。[判斷正誤](1)作速度—時間圖像時，先描點，再將各點用折線連接起來。(

)(2)v－t圖像表示物體的運動軌跡。(

)(3)v－t圖像形狀是曲線的表示物體做曲線運動。(

)(4)v－t圖像能反映不同時刻物體的瞬時速度的大小和方向。(

)×××√●重難解讀v－t圖像的應(yīng)用1．由圖像判斷不同時刻對應(yīng)的瞬時速度(1)瞬時速度為正，說明物體沿選定的正方向運動，如圖中的圖線1、4、5；(2)瞬時速度為負(fù)，說明物體沿與選定的正方向相反的方向運動，如圖中的圖線2、3；(3)若圖線經(jīng)過t軸，說明物體的運動方向發(fā)生變化，如圖中的圖線6。2．根據(jù)圖線斜率判斷物體的運動性質(zhì)(1)若圖線平行于t軸，則表示物體做勻速直線運動，如圖中所示的圖線1、2；(2)若圖線不平行于t軸，則表示物體做變速運動，如圖中的圖線3、4、5、6，且圖線3、4、5對應(yīng)的物體做加速運動，圖線6對應(yīng)的物體先做減速運動后做反向加速運動。3．截距：v－t圖像的縱軸截距表示初始時刻物體的瞬時速度，橫軸截距表示物體速度為零的時刻。4．圖線交點：兩條圖線相交,交點表示兩物體此時的瞬時速度相同。

[思考][思考]某物體的v－t圖像如圖所示，試分析物體的運動情況。類型一：通過紙帶描繪物體的運動圖像例3：如圖甲所示是一條打點計時器打出的紙帶，電源頻率為50Hz,0,1,2,3,4,5,6是七個計數(shù)點，每相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出，各計數(shù)點到0的距離如圖所示。(1)求出2、4計數(shù)點的瞬時速度并填入表格。(2)在圖乙直角坐標(biāo)系中畫出物體運動的速度—時間圖像。____________速度v1v2v3v4v5數(shù)值/(m·s－1)0.20___________0.61___________0.700.400.69見解析圖(2)根據(jù)(1)表格中v1、v2、…、v5對應(yīng)時刻分別為0.1s、0.2s、…、0.5s，將各對應(yīng)數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中描點，然后通過各點作平滑的曲線就得到v－t圖像，如圖所示。

[規(guī)律方法][規(guī)律方法]作圖像的規(guī)范要求(1)明確坐標(biāo)軸的意義并選取合適標(biāo)度，既要把數(shù)據(jù)標(biāo)注在圖像上，又要勻稱直觀。(2)圖像中的點要用平行于坐標(biāo)軸的虛線形象直觀地表示出其位置。(3)如果圖像是直線，要求盡可能多的點落在直線上，不在直線上的點應(yīng)均勻分布在直線兩側(cè)。(4)如果圖像是曲線，物體在各個時刻都有速度，速度隨時間是連續(xù)變化的，觀察描出的點的分布特點，然后用平滑的曲線表示出速度隨時間變化的規(guī)律，這一過程稱為“擬合”。類型二：v－t圖像的應(yīng)用例4：在節(jié)假日期間，你可能到公園或游樂場玩過蹦床，如右圖是一名同學(xué)某次從蹦床上跳起后的v－t圖像，已知t2＝2t1，結(jié)合你的體會和經(jīng)歷，分析下列問題：(1)該同學(xué)的速度大小是如何變化的？(2)該同學(xué)在哪段時間是上升的，在哪段時間是下降的？(3)從圖像中可以看出，是選上升過程的速度方向為正方向，還是選下降過程的速度方向為正方向？(4)該同學(xué)在t2時刻回到蹦床上了嗎？解析：(1)在0～t1時間內(nèi)速度由v0逐漸減小到零，在t1～t2時間內(nèi)速度由零反向增大到v0。(2)速度由v0減小到零的過程是上升過程，所對應(yīng)的時間為0～t1；速度由零增大到v0的過程是下降過程，所對應(yīng)的時間為t1～t2。(3)從圖像中可以看出，上升過程速度為正，下降過程速度為負(fù)，因此，是選上升過程的速度方向為正方向。(4)由于上升過程與下降過程的v－t圖像是對稱的，故t2時刻該同學(xué)剛好回到蹦床上。答案：見解析跟蹤訓(xùn)練：某物體做直線運動的v－t圖像如圖所示，則關(guān)于物體在前8s內(nèi)的運動，下列說法正確的是(

)A．物體在第4s末改變運動方向B．第4s末的速度大于第8s末的速度C．第6s末物體離出發(fā)點最遠D．第8s末物體離出發(fā)點最遠解析：由圖知，0～6s內(nèi)物體的速度為正值，則物體在第4s末運動方向沒有發(fā)生改變，故A錯誤；由圖可知，第4s末的速度大小等于第8s末的速度大小，故B錯誤；在前6s速度一直為正，6s后速度反向，故在第6s末時離出發(fā)點最遠，故C正確，D錯誤。故選C。類型三：x－t圖像和v－t圖像的轉(zhuǎn)化例5：某駕校學(xué)員在教練的指導(dǎo)下沿直線路段練習(xí)駕駛技術(shù)，汽車的位置x與時間t的關(guān)系如圖所示，則汽車行駛速度v與時間t的關(guān)系圖像可能正確的是(

)解析：x－t圖像中圖線的斜率表示速度，由題中x－t圖像可知，0～t1時間內(nèi)，汽車速度逐漸增大，t1～t2時間內(nèi)，汽車做勻速運動，t2～t3時間內(nèi)，汽車速度逐漸減小，故A正確。素養(yǎng)能力提升拓展整合·啟智培優(yōu)例6：用如圖所示的計時裝置可以近似測出氣墊導(dǎo)軌上滑塊的瞬時速度。已知固定在滑塊上的遮光條的寬度為4mm，遮光條經(jīng)過光電門的遮光時間為0.04s。(1)則滑塊經(jīng)過光電門位置時的速度大小為________________。A．換用寬度更窄的遮光條B．換用寬度更寬的遮光條C．提高測量遮光條寬度的精確度D．使滑塊的釋放點更靠近光電門0.1m/sA課后知能作業(yè)基礎(chǔ)鞏固練知識點一測量紙帶的平均速度和瞬時速度1．如圖所示，圖1是電磁打點計時器的示意圖，圖2是該打點計時器在某次實驗中打出的紙帶，則以下說法中正確的是(

)A．該打點計時器應(yīng)接在直流電源上B．紙帶上兩點間的時間間隔為0.02sC．當(dāng)打點計時器正常工作時，紙帶上點跡越密的地方表示紙帶的運動速度越大2．(多選)小張用同一個打點計時器在固定頻率下，測量小車?yán)瓌蛹垘Ъ?、乙、丙、丁的運動速度，每次小車都是自右向左運動，四段紙帶的長度都相同，如圖，則下列敘述正確的是(

)A．紙帶甲打點均勻，表示小車的運動可能是勻速的B．紙帶乙顯示的平均速度一定大于紙帶甲顯示的平均速度C．紙帶丙表示的小車的運動可能是先快后慢D．紙帶丁表示的小車的運動可能是先慢后快解析：紙帶甲中相鄰的計時點的距離相等，所以表示車子的運動是勻速的，故A正確；四段紙帶的長度都相同，其中紙帶乙花費的時間最少，所以紙帶乙表示小車的平均速度最大，則紙帶乙顯示的平均速度一定大于紙帶甲顯示的平均速度，故B正確；紙帶丙相鄰的計時點的距離增大，所以表示的小車的運動速度增大，故C錯誤；紙帶丁相鄰的計時點的距離減小，所以表示的小車的運動速度減小，故D錯誤。故選AB。3．某興趣小組的同學(xué)在“用打點計時器測速度”的實驗中，打出的一條紙帶如圖所示，圖中直尺的單位為cm，點O為紙帶上記錄到的第一個點，點A、B、C、D、…、H依次表示點O以后連續(xù)的各點。(1)打點計時器使用____________(填“50Hz交變”或“直流”)電源，每隔T＝____________打一個點，若每兩個計數(shù)點之間有四個計時點，則相鄰計數(shù)點間的時間間隔為________s。50Hz交變0.02s0.1(2)使用打點計時器時應(yīng)先___________，后___________。(填“拉動紙帶”或“接通電源”)(3)打點計時器打下的G點到O點的距離xGO＝_________m，打下G點時紙帶的速度可用表達式vG＝____進行計算，用上式計算出打下G點時紙帶的速度vG＝________m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。接通電源拉動紙帶0.08701.26解析：(1)打點計時器使用的是交流電源，若電源頻率為50Hz，則每隔T＝0.02s打一個點，若每兩個計數(shù)點之間有四個計時點，則相鄰計數(shù)點間的時間間隔為0.1s。(2)使用打點計時器時應(yīng)先接通電源，后拉動紙帶。知識點二用光電門測速度4．a(chǎn)、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、b間通過時，光電計時器就可以顯示物體的擋光時間?，F(xiàn)利用圖乙所示裝置測量速度，圖乙中MN是水平桌面，PQ是長1m左右的木板，Q是木板與桌面的接觸點，1和2是固定在木板上適當(dāng)位置的兩個光電門，與光電門連接的光電計時器沒有畫出。此外，在木板頂端的P點還懸掛著一個鉛錘。讓滑塊d從木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為5.0×10－2s和2.0×10－2s，滑塊d的寬度為0.5cm。則滑塊通過光電門1的速度v1＝_______m/s，滑塊通過光電門2的速度v2＝______m/s。0.10.25知識點三速度—時間圖像5．(多選)下列四個圖像中表示物體做加速運動的是(

)解析：只要物體速度增大，物體就做加速運動，與運動方向無關(guān)，故選BD。6.(多選)做直線運動的物體，其v－t圖像如圖所示，下列判斷正確的是(

)A．物體在1s末改變運動方向B．物體在前3s內(nèi)運動方向不變C．物體在3s末運動方向改變D．物體在2s時的速度大小為2m/s解析：由題圖可知前3s內(nèi)物體的速度方向均為正，運動方向沒有改變，A錯誤，B正確；物體在t＝3s后速度為負(fù)，說明物體改變了運動方向，C正確；物體在2s時的速度大小為2m/s，D正確。故選BCD。7．有一質(zhì)點，從坐標(biāo)原點O自t＝0時刻開始沿x軸運動，其v－t圖像如圖所示?，F(xiàn)有下列說法，其中正確的是(

)A．t＝0.5s時質(zhì)點離O點最遠B．t＝1.0s時質(zhì)點離O點最遠C．t＝1.0s時質(zhì)點回到O點D．t＝0.5s時質(zhì)點開始向正方向運動解析：在前1s內(nèi)質(zhì)點沿負(fù)方向運動，在后1s內(nèi)沿正方向運動，兩段時間內(nèi)位移大小相等，所以t＝1s時離原點最遠，t＝2s時，回到出發(fā)點。t＝0.5s時質(zhì)點向負(fù)方向運動。綜上分析B正確，A、C、D錯誤。故選B。8.(多選)A、B兩個物體的速度—時間圖像如圖所示，則下列說法正確的是(

)A．A、B兩物體的運動方向一定相反B．0～4s內(nèi)，A的速度一直小于B的速度C．t＝4s時，A、B兩物體的速度相同D．t＝4s時，A、B兩物體的速度大小相等、方向相反解析：由題圖可知，兩物體的速度均沿正方向，運動方向相同，故A錯誤；0～4s內(nèi)，A的速度一直小于B的速度，故B正確；t＝4s時，兩圖線相交，表示A、B兩物體的速度相同，故C正確，D錯誤。故選BC。綜合提升練9．(多選)A、B兩質(zhì)點分別在