高中人教版 (2019)3 位置变化快慢的描述——速度课文配套课件ppt

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二、测量纸带的平均速度和瞬时速度1.下图是打点计时器打出的一条纸带,若Δx=5 cm,在D、G这两个点的时间间隔中,纸带运动的平均速度是　　　　 m/s。 2.上图中,可以用包含E点的DG间或DF间的平均速度来代表E点的瞬时速度,　　　　　间的平均速度更接近E点的瞬时速度。 
三、练习使用打点计时器1.实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、纸带、　　　　　　、导线、复写纸片、低压交变电源(频率是50 Hz,电火花计时器使用220 V交变电源,频率也为50 Hz)。 
2.实验步骤(1)把电磁打点计时器固定在桌子上,纸带穿过　　　　　　,把复写纸套在定位轴上,并且压在纸带上面。 (2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到低压交变电源上。(3)接通电源开关,用手水平拉动纸带,使它在水平方向运动,纸带上就打下一系列点。随后立即　　　　电源。 (4)取下纸带,从能看得清的某个点(起始点)开始,往后数出若干个点,如果共有n个点,那么n个点的间隔数为n-1,则纸带的运动时间Δt=　　　　　 s。 (5)用　　　　　　测量出从起始点到第n个点间的距离Δx。 (6)利用公式v= 计算出纸带在这段时间内的　　　　　　　。 (7)用刻度尺测量　　　　　　　　　　的两点间的距离,计算出平均速度,用来替代该点的瞬时速度。 
(n-1)×0.02
3.实验注意事项(1)实验前,应将打点计时器固定好,以免拉动纸带时晃动,并要先轻轻试拉纸带,应无明显的阻滞现象。(2)使用打点计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带。(3)手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集。(4)使用电火花计时器时,应注意把纸带正确穿好,墨粉纸盘位于纸带上方;使用电磁打点计时器时,应让纸带穿过限位孔,压在复写纸下面。(5)使用电磁打点计时器时,如打出点较轻或是短线,应调整振针距复写纸的高度。(6)打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后应立即关闭电源。
4.误差分析(1)利用平均速度来代替运动物体在某计数点的瞬时速度会带来系统误差。为减小误差,应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。(2)分段测量计数点间的位移会带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成,即一次测出各计数点到起始计数点的距离,再分别计算出各计数点间的位移。读数时应估读到毫米的下一位。(3)作图时,描点、连线存在偶然误差,为减小误差,应选取合适的坐标单位,利用坐标纸作图。
四、用v-t图像描述物体的速度1.以　　　　为纵轴,　　　　为横轴建立直角坐标系。 2.根据不同时刻的　　　 　值,在坐标系中描点。 3.用　　 　　把这些点连接起来,即得到v-t图像。 
易错辨析(1)两种打点计时器使用的电源都是220 V的交变电源。(　　)(2)使用50 Hz的交变电源,则两种打点计时器打点的时间间隔都是0.02 s。(　　)(3)使用打点计时器打点时,应先接通电源,待计时器稳定后再拉动纸带。(　　)(4)纸带上两较近点间的平均速度可以近似代表这两点间某点的瞬时速度。(　　)
电火花计时器使用220 V交变电源,电磁打点计时器使用约为8 V的交变电源。
探究点一　根据纸带求解物体的运动速度
1.根据纸带的数据求平均速度如图所示,将打好点的纸带从能够看清的某个点开始,往后数出若干个点,比如共数出n个点,用刻度尺测出第1个点到第n个点的距离Δx,并算出这n个点的时间间隔,则平均速度 ,其中T=0.02 s。
2.粗略计算瞬时速度当一段位移Δx对应的时间Δt很小时,我们可用这段时间内的平均速度来表示Δt中某一时刻的瞬时速度。如图所示, 可以大致表示C点的瞬时速度,即vC= ,A、B两点离C点越近,算出的平均速度越接近于C点的瞬时速度。然而A、B两点距离过小时,测量误差会增大,所以应根据实际情况选取这两个点。
【例1】 (2023山东菏泽高一月考)在练习使用打点计时器的实验中,小西同学选出的纸带部分如图甲所示,A、B、C、D、E为纸带上标出的连续5个相邻计时点,打点计时器接在频率为50 Hz的电源上,则A、E两计时点间的时间tAE=　　　　 s,距离sAE=　　　　 cm。
小安所选纸带部分如图乙所示,A、B、C、D、E、F、G为在纸带上所选的计数点,相邻两计数点间还有四个点未画出,电源频率仍为50 Hz,则相邻两计数点间的时间间隔为　　　　 s,根据D、G两点间的位移Δx和所用时间Δt,可以算出纸带在这两点间的平均速度 ,用这个平均速度就可以代表纸带在打下E点时的瞬时速度,则由此方法求得打下E点时的瞬时速度v=　　　　 m/s。 
解析 题图甲中A、E两计时点间的时间tAE=4×0.02 s=0.08 s,距离sAE=9.30 cm。题图乙中相邻两计数点间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s,打下E点时的瞬时速度
方法技巧　1.确定时间:确定时间时注意相邻计数点间计时点个数及打点周期。2.确定位移:确定位移时注意起始点和终止点。3.计算某点的瞬时速度时,用包含该点的较短时间内的平均速度来代替瞬时速度。
对点演练1.(2023河北高碑店高一月考)某同学在用打点计时器测速度的实验中,得到如图所示的纸带,该同学所用电源的频率为40 Hz。在纸带上从A点开始依次取了B、C、D、E、F、G六个计数点,且每两个计数点间均有3个点未画出,其中x1=7.05 cm,x2=14.73 cm,x3=23.06 cm,x4=32.01 cm,x5=41.62 cm, x6=51.88 cm。
(1)相邻两个计数点间的时间间隔为　　　　 s。  (2)小车经过AF段的平均速度是　　　　　 m/s(结果保留两位小数)。 (3)根据C、E两点间的位移和所用时间,求得小车经过D点的瞬时速度是　　　　 m/s(结果保留两位小数)。 
1.v-t图像反映了物体的速度随时间变化的规律。根据v-t图像可以读出物体在某时刻的速度或物体的某一速度所对应的时刻。2.判断运动方向。根据速度的正、负判断运动方向,速度为正,表示物体沿正方向运动;速度为负,表示物体沿负方向运动。
【例2】 如图所示是一条利用打点计时器打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个计时点未画出,测得各计数点到0点的距离如图所示。打点计时器所用电源的频率为50 Hz,求出各计数点的瞬时速度并画出v-t图像。
解析 用平均速度代替中间时刻瞬时速度的办法求解各点瞬时速度, v1=0.195 m/s,v2=0.40 m/s,v3=0.61 m/s,v4=0.69 m/s,v5=0.70 m/s,0点和6点的速度不能求出。建立直角坐标系,横轴表示时间,纵轴表示速度,然后描点,用平滑曲线将描下的点连成线,v-t图像如图所示。答案 见解析
对点演练2.(多选)(2023黑龙江高一期中)一物体做直线运动的速度—时间图像如图所示,在整个运动过程中,下列说法正确的是(　　)A.BC段和CD段的运动方向相反B.CD段和DE段的运动方向相反C.物体在D点速度为零,此后运动方向改变D.AB段物体静止
解析 物体在BC段和CD段的速度均为正值,运动方向相同,选项A错误;物体在D点速度为零,此后速度为负值,运动方向改变,即CD段和DE段的运动方向相反,选项B、C正确;由题图可知,AB段物体的速度为v=5 m/s,故AB段物体做匀速运动,选项D错误。
1.(v-t图像)(多选)某同学在用打点计时器测速度的实验中,根据纸带数据所得出的v-t图像如图所示,对其物理意义叙述正确的是(　　)A.在0~6 s内,物体以2 cm/s的速度做匀速直线运动B.在0~0.12 s内物体的平均速度为2 cm/sC.在0.12~0.16 s内,物体的速度由2 cm/s增加到4 cm/sD.从8 s初开始,物体以8 cm/s的速度做匀速直线运动
解析 在0~6×0.02 s内,即0.12 s内,物体以2 cm/s的速度做匀速直线运动,故A错误;由上分析可知,在0~0.12 s内物体做匀速直线运动,那么其平均速度为2 cm/s,故B正确;由图像可知,在0.12~0.16 s内,物体的速度由2 cm/s增加到4 cm/s,故C正确;从8×0.02 s,即0.16 s初开始,物体以8 cm/s的速度做匀速直线运动,故D错误。
2.(根据纸带求解物体的运动速度)(2023山东淄博高一月考)(1)用打点计时器测定物体的速度,当电源的频率低于50 Hz时,如果仍按50 Hz的时间间隔打点来计算,则测出的速度值将比物体真实的速度值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。 (2)(多选)打点计时器所用电源的频率是50 Hz,其相邻计时点间的时间间隔是T,若纸带上共打出N个点,纸带上共记录的时间为t,则(　　)A.T=0.1 s B.T=0.02 s C.t=(N-1)T D.t=NT(3)(多选)我们可以从打点计时器打出的纸带上直接得到的物理量是(　　)A.时间间隔B.位移C.瞬时速度D.平均速度
解析 (1)当电源频率为50 Hz时,打点计时器每隔0.02 s打一次点。当电源频率低于50 Hz时,其打点周期大于0.02 s,若仍按0.02 s计算,由v= 可知,测出的速度值将比真实的速度值偏大。(2)打点计时器打点的时间间隔T= =0.02 s,纸带上共打出N个点,则总的时间间隔是(N-1)个,所以时间t=(N-1)T,故B、C正确,A、D错误。(3)打点计时器是每隔0.02 s打下一个点,所以数点就知道时间间隔,故A正确;用刻度尺直接测量两点之间的距离即可得出位移,故B正确;瞬时速度需要根据计算较短时间内的平均速度得出,故C错误;平均速度需要运用物理公式计算得出,故D错误。
3.(根据纸带求解物体的运动速度)(2023湖北十堰高一月考)物体运动时打点计时器打出的一条纸带如图所示,图中相邻的点间还有四个点未标出,已知打点计时器接50 Hz的交流电源。(1)ae段的平均速度为　　　　 m/s。 (2)d点对应的瞬时速度约为　　　　 m/s。