高中物理人教版 (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

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二、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．
【情境思考】甲、乙两物体的v-t图像分别如图中A、B所示(两图线均为与t轴平行的直线)．试判断甲、乙两物体的运动情况．
提示：两物体均做匀速直线运动，甲沿规定的正方向运动，速度大小为10 m/s，乙沿规定正方向的反方向运动，速度大小为5 m/s，两者的运动方向相反．
1　系统误差与偶然误差(1)系统误差①概念：由仪器结构缺陷、实验方法不完善等造成的误差．②特点：测量结果总是偏大或总是偏小．③减小方法：a.完善测量原理；b.使用精确度更高的仪器等．(2)偶然误差①概念：由于各种偶然因素造成的误差．②特点：测量结果时而偏大，时而偏小；多次重复测量同一物理量时，偏大或偏小的概率大致相等．③减小方法：多次测量取平均值．
2　x-t图像与v-t图像的比较如图所示，两图像是相似的，x-t图像表示物体做匀速直线运动；v-t图像表示物体做速度越来越大的变速直线运动．
目标一　测量平均速度和瞬时速度【归纳】1．实验器材电磁打点计时器(或电火花计时器)、8 V交变电源(电火花计时器使用220 V交变电源)、复写纸(或墨粉纸盘)、导线若干、刻度尺、纸带、坐标纸．2．实验步骤(1)使用打点计时器获得3～5条纸带．(2)选择一条点迹清晰便于分析的纸带，测出纸带从打第1个点到打第n个点的运动时间Δt.(3)用刻度尺测量第1个点到第n个点间的位移Δx.
3．数据处理(1)测量平均速度若电源频率为50 Hz，每隔0.1 s(或更短)计算一次平均速度．①在图中选取纸带上一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1，2，3，…标出这些计数点；②测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表1中；③计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；④根据Δx和Δt计算纸带在相邻计数点间的平均速度v.
表1　手拉纸带的位移和平均速度
(2)测量瞬时速度每隔0.06 s计算一次速度①选取一条点迹清晰便于分析的纸带；②从纸带起始点0算起，后面每3个点取一个计数点；③测量各计数点到起始点0的距离x，记录在表2中；④计算两相邻计数点间的位移Δx，同时记录对应的时间Δt；
【典例】例 1 在研究物体做速度越来越大的直线运动的实验中，得到了一条与物体相连的清晰纸带，如图1所示，图中相邻两计数点之间还有四个计时点未画出．已知打点计时器的打点周期是0.02 s，试根据纸带求解以下问题(计算结果均保留三位有效数字)．
(1)纸带的哪一端与物体相连？(2)相邻计数点间的时间间隔是多少？(3)BD段对应的物体的平均速度是多大？(4)打C点时，物体的瞬时速度是多大？(5)求出A、B、D、E点的速度，在图2所示的坐标纸上画出v-t图像．(6)根据图像判断物体的速度随时间做怎样的变化．
目标二　速度—时间图像【导思】某物体做直线运动的v-t图像如图所示，请回答以下问题：(1)0～1 s内物体是静止还是运动？如果运动，速度是多大？(2)1～2 s内物体的速度是增大还是减小？速度方向是正还是负？(3)2～3 s内物体的速度是增大还是减小？速度方向是正还是负？
提示：(1)由v-­t图像可知，0～1 s物体做匀速直线运动，速度为2 m/s.(2)1～2 s内物体速度是减小的，由于图像在时间轴上方，故速度方向为正．(3)2～3 s内物体的速度是增大的，由于图像在时间轴下方，故速度方向为负．
【归纳】v-t图像的应用(1)由图像能看出物体在每一时刻对应的瞬时速度，瞬时速度为正，说明物体沿选定的正方向运动，如图中的1、4、5图线；瞬时速度为负，说明物体沿与选定的正方向相反的方向运动，如图中的2、3图线．
(2)根据图线形状判断物体的运动性质：若图线平行于t轴，则表示物体做匀速直线运动，如图中所示的1、2图线；若图线不平行于t轴，则表示物体做变速运动，图线5对应的物体做减速运动，图线3、4对应的物体做加速运动．(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，交点表示两物体在该点对应时刻的瞬时速度相同，都等于该点对应的瞬时速度．
【典例】例 2 物体沿直线运动，如图所示为速度均匀变化的v-t图像．根据图像作出的以下判断正确的是(　　)①物体始终沿正方向运动；②物体先沿负方向运动，在t＝2 s后物体开始沿正方向运动；③在t＝2 s前物体位于出发点负方向上，在t＝2 s后位于出发点正方向上；④在t＝2 s时，物体距出发点最远．A．①② B．②④C．②③ D．③④
解析：由v­t图像知，物体的运动情况是先沿负方向做减速运动，开始的速度大小为v0＝20 m/s，t＝2 s时，速度减小到0，然后又沿正方向(返回)运动，速度由0均匀增加，t＝4 s时的速度为20 m/s，所以①错误，②正确．t＝2 s前物体的速度虽然在减小，但仍由出发点沿负方向运动，在t＝2 s时到达负方向的最大位置处，距出发点最远，故③错误，④正确．
例 3 [2023·江苏江阴高一上测试](多选)如图所示的位移—时间(x-t)图像和速度—时间(v-t)图像中给出四条图线，甲、乙、丙、丁代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况，则下列说法不正确的是(　　)A．t1时刻甲、乙的速度刚好相等B．0～t1时间内，甲车通过的位移等于乙车通过的位移C．0～t2时间内，丙、丁两车在t2时刻相遇D．0～t2时间内，丙的平均速度小于丁的平均速度
1. (多选)做直线运动的物体，其v-t图像如图所示，下列判断正确的是(　　)A．物体在1 s末改变运动方向B．物体在前3 s内运动方向不变C．物体在3 s末运动方向改变D．物体在2 s时的速度大小为2 m/s
解析：前3 s内物体的速度方向均为正，运动方向没有改变，A错误，B正确；由题图可知物体在3 s末后瞬间速度为负，则说明物体改变了运动方向，C正确；从题图中可以看出，物体在2 s时的速度大小为2 m/s，D正确．
3．[2023·浙江湖州高一上期末]将一条纸带穿过打点计时器限位孔、接通电源后，手拉纸带的一端使其做直线运动，纸带上打点情况如图所示，将其中的几个点标记为“1”“2”“3”“4”“5”“6”，若打点计时器使用的交流电源频率为50 Hz，则(　　)A．手拿的是纸带的右端B．打点计时器以打下“1”到打下“6”过程中，纸带先加速后减速C.打点计时器从打下“1”到打下“6”过程中的总时间是0.12 sD．打下“1”到打下“4”过程的平均速度比打下“3”到打下“4”过程的平均速度大
4．在“用打点计时器测速度”的实验中，一条记录小车运动情况的纸带如图1所示，在其上取A、B、C、D、E 5个计数点，每相邻两个计数点之间还有4个点没有在图中画出．(1)由纸带上的数据计算vB＝________ m/s，vC＝__________ m/s，vD＝__________ m/s.(此题计算结果均保留三位有效数字)