人教版 (2019)必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度教课内容ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度教课内容ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了目标体系构建，素养目标，课前预习反馈，知识点1，中间时刻，知识点2，××√，课内互动探究，探究，情景导入等内容，欢迎下载使用。

3．位置变化快慢的描述——速度
第2课时　测量纸带的平均速度和瞬时速度、速度—时间图像
【课程标准】1．会使用打点计时器测量平均速度和瞬时速度。2．理解v－t图像的含义，能用实验数据绘制v－t图像，并会根据v－t图像分析物体运动的速度随时间的变化。
　　　测量纸带的平均速度和瞬时速度1．根据纸带计算平均速度用刻度尺测出n个点之间的间距Δx，n个点之间的时间Δt＝(n－1)×0.02 s。则平均速度v＝______。
　　　速度—时间图像1．速度—时间图像的意义：直观表示物体运动的速度随________变化的规律。
2．速度—时间图像的获得：用________表示时间t，________表示速度v，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，然后用________的曲线把这些点连接起来，即得到v－t图像。如图所示：
『判一判』(1)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。(　　)(2)作速度—时间图像时，先描点，再将各点用折线连接起来。(　　)
(3)v－t图像表示物体的运动轨迹。(　　)(4)v－t图像形状是曲线的表示物体做曲线运动。(　　)(5)v－t图像能反映不同时刻物体的瞬时速度的大小和方向。(　　)
『选一选』当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹。下列关于纸带上点迹的说法错误的是(　　)A．点迹记录了物体运动的时间B．点迹记录了物体在某段时间内的位移C．纸带上点迹的分布情况反映了物体的质量和形状D．纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况
解析：打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间，故A正确；同时也记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移，故B正确；点迹的分布情况反映了物体的运动情况，而不能反映物体的质量和形状，故C错误，D正确。
『想一想』如图所示，当两条图线相交时，其交点的含义表示什么？解析：在速度—时间图像中，图线的交点表示此时两物体的速度相同。
如图所示，在测量B点的瞬时速度时，AC和OD都可以求出，哪个更接近真实值？ 提示：AC两点更接近B点，用时更短，算出的平均值更接近B点的瞬时速度。
测量纸带的平均速度和瞬时速度
一、知识储备1．读数规则在下图中，根据刻度尺的刻度可以读出点A的位置xA。从图中看出，使用分度值为1 mm的尺，并且估读到毫米数的下一位，得到xA＝13.3 mm。其中的末位数3是估读的、不可靠的，xA的真实值在13 mm和14 mm之间。但是这个不可靠的数字3还是有用的，仍要写出来，因为它表示点A在13 mm和14 mm两条刻度线之间，靠近中点但离13 mm刻度线稍近一些的位置。
读数的基本规则就是测量仪器最小刻度以上的数值是可靠的。最小刻度以下的是不可靠的，需要估读，并且只需估读到最小刻度的下一位数字。
2．有效数字这种带有一位不可靠数字的近似数字叫作有效数字(significant figure)。例如，13.3 mm是三位有效数字，改写成1.33 cm或0.013 3 m仍然是三位有效数字。有效数字位数：一个数字从左边第一个非零数往右算有几位数就是几位有效数字，如0.010 00是四位有效数字，左边的两个零不算，右边的三个零都是有效数字。有效数字只有最末一位数是不可靠的。特别大或特别小的数字都要用科学计数法。如月地距离为3.84×108 m是三位有效数字。钨原子的半径为1.37×10－10 m也是三位有效数字。
二、实验思路1．实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、学生电源(电火花计时器使用220 V、50 Hz交流电源)、刻度尺、纸带、复写纸、导线、坐标纸。2．实验步骤(1)把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，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8 V的低压交流电源上。
3．数据处理(1)选取一条点迹清晰便于分析的纸带。(2)把纸带上能看得清的某个点作为起始点O，以后的点分别标上A、B、C、D…作为“计数点”，如图所示，依次测出O到A、A到B、B到C…之间的距离x1、x2、x3…
4．实验时应注意的事项(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的，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。(7)对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)。读数时应估读到毫米的下一位。
　　　　　在测定速度的实验中，使用打点计时器(用频率为50 Hz的交流电)测小车的速度，实验得到的一条纸带如图所示，0，1，2，3，4是选用的计数点，每相邻两计数点间还有3个打出的点没有在图上标出．图中还画出了实验时将毫米刻度尺靠在纸带上进行测量的情况，读出图中所给的测量点的读数分别是_____________、_______________、____________和______________。1，3两点间的平均速度是_________ m/s，1，4两点间的平均速度是_________m/s，2点的速度更接近于_________m/s。
解析：由毫米刻度尺可读出0，1，3，4点的读数分别是10.00 cm，12.60 cm，22.60 cm，30.00 cm。由题意知各计数点间的时间间隔Δt＝4×0.02 s＝0.08 s，由读数可得1，3两点和1，4两点间的位移大小分别是Δx1＝22.60 cm－12.60 cm＝10.00 cm，Δx2＝30.00 cm－12.60 cm＝17.40 cm，
思维升华：(1)利用平均速度来代替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x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O的距离，再分别计算出各计数点间的距离。
1．如图所示，对打出的一条纸带进行研究，从O点开始每5个点取一个计数点(中间4个点未画出)，计数点分别为A、B、C、D、E，已给出了相关数据，回答下列问题。OA＝12.6 mm，OB＝33.2 mm，OC＝61.8 mm，OD＝98.4 mm(1)图中每相邻的两个计数点之间的时间是________s。(2)B点的瞬时速度是________m/s。(保留两位小数)
百米赛跑时运动员的速度自始至终不变吗？如果有变化，你估计是怎样变化的？某位运动员百米赛跑的成绩是10.57 s，按照你的估计画出他在这段时间的v－t图像的草图。如果是没有受过训练的同
利用v－t图像描述物体的运动
学跑百米，他的v－t图像的形状可能有什么不同？
提示：运动员是从静止开始运动的，其速度在较短时间内就能达到一个比较大的数值，然后一段时间内速度大小虽有波动，但变化不大，直至完成百米赛跑。其v－t图像可由图甲表示。如果是没有受过训练的同学跑百米，其速度的最大值较小，另外也不能较长时间维持比较大的速度，其v－t图像可用图乙表示。
1．v－t图像：用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系。根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v－t图像。
2．v－t图像的应用(1)由图像能看出每一时刻对应的瞬时速度，判断速度大小的变化及其方向。(2)根据图线斜率判断物体的运动性质，斜率的绝对值越大，表示速度变化越快。如图所示，①做匀速运动，②③都做变速运动，但运动方向相反，②的速度变化更快。
(3)截距：v－t图像的纵轴截距表示初始时刻物体的瞬时速度，横轴截距表示物体速度为零的时刻。(4)图线交点：两条图线相交，交点表示两物体此时的瞬时速度相同。
　　　　　图1用打点计时器测小车瞬时速度时得到的一条纸带的一部分，从0点开始按照打点的先后依次标为0，1，2，3，4，5，6…现在量得0、1间的距离x1＝5.18 cm，1、2间的距离x2＝4.40 cm，2、3间的距离x3＝3.62 cm，3、4间的距离x4＝2.78 cm，4、5间的距离x5＝2.00 cm，5、6间的距离x6＝1.22 cm。(每0.02 s打一次点)
(1)在实验中，使用打点计时器时应先____________再____________ (填“释放纸带”或“启动电源”)。(2)根据上面的记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时小车的速度值并填在表中。
(3)根据(2)中表格，在图2中画出小车的速度—时间图像，并说明小车速度变化的特点。
(3)描点并连线得小车的速度—时间图像，如图所示，由图像可知，小车速度逐渐减小。
思维升华：作图像的规范要求(1)明确坐标轴的意义并选取合理标度，既要把数据标注在图像上，又要匀称直观。(2)图像中的点要用平行于坐标轴的虚线形象直观地表示出其位置。(3)如果图像是直线，要求尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧。(4)如果图像是曲线，物体在各个时刻都有速度，速度随时间是连续变化的，观察描出的点的分布特点，然后用平滑的曲线表示出速度随时间变化的规律，这一过程称为“拟合”。
2．(2022·翁牛特旗乌丹高一月考)如图所示，用闪光灯照相的方法记录某同学的运动情况，若设定向右的方向为正方向，则下列图像能大体描述该同学运动情况的是(　　)
解析：由题图可以看出，该同学向左运动，故速度始终为负，在运动过程中，相邻位置间的距离先逐渐减小后逐渐增大，而频闪照相每次拍照的时间间隔相同，所以可知此人的速度先减小后增大，能大致反映该同学运动情况的速度－时间图像的是选项A中的图像。
利用纸带求速度　　　　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，求出各计数点的瞬时速度并画出v－t图像。
解析：1点是0和2间时间的中间时刻，求出0和2间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度，同理2、3、4、5点的瞬时速度也可求出。0和6两个点的瞬时速度不便求出。然后画出图线，注意相邻计数点间的时间间隔T＝0.1 s。各段时间的平均速度作为中间时刻的瞬时速度分别为：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。
再以O点为坐标原点建立直角坐标系，横坐标表示时间，纵坐标表示速度，在直角坐标系中描点，然后连线得到v－t图像如图所示。
核心素养　科学思维数据处理的规范要求1．处理纸带时，一定要分清计时点和计数点，搞清计数点之间的时间间隔T。2．明确坐标轴的意义并选取合适标度，既要把数据标注在坐标系中，又要匀称直观，合理分布，大小适中。3．如果坐标系中的数据点大致落在一条直线上，作图线时应使尽可能多的点落在直线上，不在直线上的点应均匀分布在直线两侧；如果图线是曲线，要用平滑的曲线连接各点。
1．(多选)(2022·江西吉安市高一期末)甲、乙两个物体在同一条直线上运动，它们的速度—时间图像分别如图中直线a、b所示，在t1时刻(　 　)A．它们的运动方向相同B．甲一定在乙的后面C．甲的速度比乙的速度大D．乙的速度比甲的速度大
解析：图线在横轴上方，速度均为正值，表示物体的运动方向均沿正方向，运动方向相同，A正确；由于在初始时刻甲、乙的位置关系未知，所以无法判断在t1时刻甲、乙的位置关系，B错误；在t1时刻b图线对应的坐标值大，故乙的速度比甲的速度大，C错误，D正确。
2．(多选)某同学出门乘坐私家车去某地游玩，私家车出发加速，飞速地奔驰着，到站减速。如果将私家车的行驶进行简化，v－t图像如图所示，则下列说法正确的是(　 　)
A．图像OA段表示私家车的速度均匀增大B．图像AB段表示私家车静止C．在0～3 s内与6～9 s内私家车的运动方向相同D．在6～12 s内私家车的运动方向发生变化
解析：图像OA段表示私家车的速度在增大，但是速度增大的快慢程度不同，故A错误；图像AB段表示私家车做匀速直线运动，故B错误；在0～3 s内与6～9 s内速度均为正值，则私家车的运动方向相同，故C正确；根据图像可知，6～9 s内私家车向正方向运动，9～12 s内私家车向反方向运动，故D正确。
3．如图甲、乙所示为两个质点运动的速度—时间图像，回答下面的问题：
(1)甲质点做________运动，乙质点做________(选填“加速”“减速”或“静止”)运动。(2)甲质点的初速度为_____m/s，乙质点的初速度为_____m/s。(3)甲、乙两质点运动的方向________(选填“相同”或“不相同”)。
解析：(1)甲图中速度越来越大，乙图中速度越来越小，分别是加速运动和减速运动。(2)根据初始时刻的纵坐标可知它们的初速度分别等于1 m/s、3 m/s。(3)它们的速度都为正值，说明它们的运动方向都与规定的正方向相同。
4．用电火花计时器(或电磁打点计时器)打出了一条纸带，已知计时器打点的时间间隔为0.02 s，按打点先后顺序每5个点取1个计数点，得到了O、A、B、C、D几个计数点，如图所示，则相邻两个计数点之间的时间间隔为_______s。用刻度尺量得OA＝1.50 cm，AB＝1.90 cm，BC＝2.30 cm，CD＝2.70 cm。由此可知，纸带运动速度________(选填“增加”“减小”或“不变”)，打C点时纸带的速度大小为________ m/s。
5．如图所示的四条纸带是某同学练习使用打点计时器得到的纸带(纸带的左端先通过打点计时器)。从点迹的分布情况可以判断：纸带__________是匀速通过打点计时器的，纸带______是越走越快的，纸带______是开始越走越快，后来又越走越慢的。若所用电源的频率是50 Hz，图中D纸带，从A点通过计时器到B点通过计时器，历时________ s，位移为________m，这段时间内纸带运动的平均速度是________ m/s，BC段的平均速度是_________m/s，AD段的平均速度是________ m/s。(保留两位小数)
解析：速度是单位时间内物体所通过的位移。纸带上每相邻两点间的时间间隔相等，因此物体匀速运动时，相邻两点间的距离相等，所以A、C纸带是匀速通过打点计时器的；B纸带相邻两点间距离越来越大，则速度越来越大，因此B纸带是越来越快地通过打点计时器的；D纸带相邻两点间的距离先变大，后变小，说明速度先变大后变小，因此D纸带是开始越来越快，后来又越来越慢的。