第一章勻變速直線運動【概念解析與練習(xí)】

1、第一章 勻變速直線運動本章學(xué)習(xí)提要1自然界中物質(zhì)的運動形式是多種多樣的，我們把物體空間位置隨時間發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做機械運動。描述物體運動的物理量有位移和路程、速度、平均速度和加速度等，理解這些物理量的物理意義是研究物體運動規(guī)律及其他物理規(guī)律的起點。2本章的重點是研究物體做勻變速直線運動的規(guī)律。要注重學(xué)習(xí)分析問題和歸納、綜合運用知識的方法。在“學(xué)習(xí)包自由落體運動”中，通過自主學(xué)習(xí)初步學(xué)會科學(xué)探究的方法。3通過質(zhì)點概念的建立，知道在物理學(xué)中建立理想模型是必要的科學(xué)方法；通過對速度、加速度等物理量定義的學(xué)習(xí)，知道物理量定義常用“比”來表達。4本章學(xué)習(xí)開始運用數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）進行實驗研究，將運

2、用DIS測定位移和速度；測定加速度。5感悟勻變速直線運動規(guī)律在社會生活中的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。A 質(zhì)點 位移和時間一、學(xué)習(xí)要求通過本節(jié)的學(xué)習(xí)應(yīng)知道什么是質(zhì)點；怎樣用坐標(biāo)系表示質(zhì)點的位置和位移；位移與路程的區(qū)別；矢量與標(biāo)量的區(qū)別等，還要懂得在什么情況下物體可以看作質(zhì)點，會計算位移和路程，了解“全球定位系統(tǒng)現(xiàn)實生活中的重要作用”。二、要點辨析1什么情況下可把物體看作質(zhì)點？在兩種情況下，可以把物體看作一個質(zhì)點：一是物體運動時，物體上所有點的運動都相同，可以把它看作一個質(zhì)點。如我們研究列車在平直軌道上行駛，各節(jié)車廂的運動情況是一樣的，因而可以把整個列車看作質(zhì)點來考察，而不必去考慮各節(jié)車廂、各個部分的情

3、況。二是在研究兩個物體相對運動時，如果兩者間的距離遠比物體本身的大小大得多，可將物體看作質(zhì)例如研究人造衛(wèi)星繞地球運動時，可以把衛(wèi)星看成質(zhì)點，但在研究衛(wèi)星本身的自轉(zhuǎn)運動時，就不能把衛(wèi)星看成質(zhì)點?？梢?，并不是物體要小到像一個點時，才能把它看作質(zhì)點。2位移與路程有什么區(qū)別？位移是質(zhì)點位置的變化，它的大小是起點至終點的距離，方向由起點指向終點，是一個矢量。路程是質(zhì)點運動軌跡的長度，它只有大小沒有方向，是一個標(biāo)量，在單方向的直線運動中，位移的大小才等于路程，一般情況下路程都大于位移。三、例題分析【例1】一列火車長200m，在以下兩種情況下，能不能把火車看作質(zhì)點？（1）計算從上海行駛到北京約1400km路

4、程所需的時間。（2）計算通過長300m的鐵橋所需的時間?！窘獯稹浚?）當(dāng)計算火車從上海駛到北京約1400km路程所需時間時，火車的長度只是全路程的幾千分之一，屬于次要因素，可以忽略。這時可以把火車看作質(zhì)點。（2）當(dāng)計算火車通過長為300m的鐵橋所需的時間時，由于從車頭上橋到車尾離橋都屬于火車過橋的過程。所以火車過橋的實際路程是500m，這時火車的長度是重要因素，不能忽略，因此不能將火車看作質(zhì)點了?！纠?】如圖所示，坐標(biāo)系中質(zhì)點從A經(jīng)O至B，質(zhì)點的位移和路程分別為多少？【解答】sA18cm，sB10cm。sssBsA（1018）cm8cm，即位移大小為8cm，沿s軸的負方向。路程s（1810）c

5、m28cm。四、基本訓(xùn)練A組1 什么是質(zhì)點？在什么情況下可以將物體看作質(zhì)點？自行車是否可以看作質(zhì)點？2 關(guān)于質(zhì)點，以下說法中正確的是（ ）。（A）體積很小的物體可以看作質(zhì)點（B）物體抽象為質(zhì)點后。物體自身的大小和質(zhì)量都可以忽略不計（C）在某些情況下，月球可以看作一個質(zhì)點；在某些情況下，小汽車卻不能看作質(zhì)點（D）研究乒乓球旋轉(zhuǎn)時，可以把它看作質(zhì)點3 如圖所示的圓形大花壇，其道路半徑為r，甲、乙兩人均從A抵達B，甲沿直徑走，乙繞半圓弧走，他們的位移和路程各是多少？4 如圖所示，兩批登山運動員從大本營A出發(fā)，分別沿兩條不同路徑（如圖上虛線所示）到達頂峰B，所經(jīng)過的_不同，但_是相同的。（均選填“位移

6、”或“路程”）。在圖上畫出登山運動員從大本營到山頂頂峰的位移矢量。5 如圖所示，游泳池中有一個人沿直線游泳。他以A為起點，先經(jīng)過B點，后至池對岸C點后返回至D點。各段距離在圖上已標(biāo)明。（1）以A為原點建立向右為正方向的坐標(biāo)系。（2）在坐標(biāo)系中標(biāo)明B、D的位置。（3）求出此人從B運動至D的位移。（4）計算此人從B經(jīng)C至D的路程。6 用時間軸可以表示不同的時刻和經(jīng)過的時間。如圖所示，圖中A點代表的時刻為_，A、B兩點間代表的時間間隔為_。圖中C、D兩點間代表的時間間隔為_。7 某人向東行走6km，再向北行走10km，又向南行走2km，他行走的路程為_km，位移大小為_km，位移方向為_。8 某人看

7、見月亮從云層中穿出來時所取的參照物是（ ）。（A）正在地面上行駛的車（B）身旁的樹木（C）云層（D）此人自己B組9 關(guān)于位移和路程的關(guān)系，下列說法正確的是（ ）。（A）位移大小有可能大于它的路程（B）位移大小一定不等于它的路程（C）物體通過一段路程，位移可能為零（D）物體沿直線向某一方向運動，那么通過的路程就是位移10 上海至臺北飛機直航的位移是多少？從上海經(jīng)香港再飛往臺北，路程又是多少？（通過查閱相關(guān)資料解答） 勻速直線運動的圖像一、學(xué)習(xí)要求本節(jié)學(xué)習(xí)要理解勻速直線運動的規(guī)律，要理解s-t圖的物理意義，能通過圖像求勻速直線運動的速度，從圖線的斜率判斷速度的大小，學(xué)習(xí)勻速直線運動的v-t圖，要理

8、解該圖像的物理意義，知道圖線與t軸間所圍的“面積”的數(shù)值就等于位移的大小。感悟圖像在描述物理規(guī)律時的形象、直觀、簡潔美。二、要點辨析1s-t圖s-t圖簡稱位移圖像，它顯示物體位移和時間的關(guān)系。要注意位移圖像不是物體運動的軌跡圖像。如圖1-6所示的s-t圖中，ab線段表示物體在04s內(nèi)任一時刻離開原點的位移，而不表示物體沿ab線段運動。從圖中可以看出04s內(nèi)，物體離開原點的位移沒有變，都是4m，顯然這物體是靜止在離開原點4m的地方，圖中的Oc直線表示另一物體運動的位移和時間成正比，說明該物體在做勻速直線運動，顯然Oc也不是物體運動的軌跡圖像。Oc的斜率就等于物體運動的速度大小，即tanv，可見越

9、大，物體運動的速度越大；越小，物體運動的速度越??；0時，即直線平行予t軸（如直線ab一樣），物體運動的速度為零，即物體靜止。在用圖線的斜率表示速度的大小時，在同一幅圖中比較才有意義。若是兩幅圖，位移標(biāo)度相同，時間標(biāo)度取得不一樣，如圖1-7所示，它們的傾角不同，21，但兩者卻有相同的速度所以這時不能說直線OP的傾角越大，速度也一定越大。教材中所講的自動記錄儀，筆尖A在上下運動，B是勻速移動的方格坐標(biāo)紙，圖中的曲線C是筆在坐標(biāo)紙上劃的墨線，這墨線也不是筆尖A的運動軌跡，A的運動軌跡應(yīng)是上下的一條直線。同學(xué)們可以觀察計算機打印機打印頭的運動，體驗上述所講的情景。2v-t圖v-t圖簡稱速度圖像，它顯示

10、出物體在不同時刻速度的大小。如圖1-8中的ab線段表示物體在04s內(nèi)的運動速度始終保持4m/s，顯然這物體是在做勻速直線運動，圖中的cd線段也表示另一物體在做勻速直線運動，但它的速度保持4m/s，顯然它的運動方向與規(guī)定的正方向相反。從v-t圖中還可以求出物體運動的位移，圖中表示速度圖線ab或速度圖線cd和橫軸間所圍的面積數(shù)值就等于04s內(nèi)位移的數(shù)值。不但勻速直線運動的速度圖線有此性質(zhì)，以后我們學(xué)到的其他運動的速度圖線也有這種性質(zhì)。三、例題分析【例1】一位同學(xué)操縱一輛玩具遙控小汽車，在操場中以4m/s的速度向前運動，5s后遇到一障礙物，花了2s在原地調(diào)頭，然后沿原路勻速返回，4s后恰回到原出發(fā)點

11、，試畫出玩具小汽車在這段時間內(nèi)的v-t圖和s-t圖?！痉治觥恳嫵鲞b控小汽車的v-t圖和s-t圖，先要分析清楚該小車在各個時間段里的運動情況，以小汽車開始運動時間作為計時起點，并以出發(fā)點為原點，在前t15s的程中，它的運動速度v14m/s，其位移s1v1t14×5m20m.在第67s時，它的速度v20，位移不變，在返回出發(fā)點的時間t24s的過程中，小汽車做勻速運動，并恰好回到原出發(fā)點，則它的運動速度大小v2m/s5m/s，方向與v1的方向相反，根據(jù)以上分析，我們就可畫出小汽車的v-t圖和s-t圖?！窘獯稹拷⒅苯亲鴺?biāo)系，并選取恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度。圖1-9為遙控小汽車的v-t圖；圖1-10為遙

12、控小汽車的s-t圖?！纠?】甲、乙兩人約好去圖書館查資料，甲從離圖書館較遠的宿舍出發(fā)，乙從離圖書館較近的教室出發(fā)，且三處位于一條平直大路沿線。甲、乙兩人同時同向出發(fā)勻速前進，甲騎自行車，速度較大，乙步行，速度較小，途中甲追上并超過乙后，停下休息一會，等乙超過一段時間后再繼續(xù)前進，最后兩人同時到達圖書館。請你把整個過程在位移-時間圖像中定性描述出來?！窘獯稹吭O(shè)坐標(biāo)上原點O（與A重合）為宿舍，B點為教室，C點為圖書館，然后根據(jù)題意，定性作出圖線如圖所示。四、基本訓(xùn)練A組1 下列哪個物體在1min內(nèi)的運動最接近于勻速直線運動？按接近程度排一個序_。A人在樓道內(nèi)散步B大樓跟著地球一起運動C自動扶梯上的

13、人隨扶梯運動2 一質(zhì)點的s-t圖如圖所示，根據(jù)這個圖像可以得知質(zhì)點在前5s內(nèi)做運動速度為_，質(zhì)點在前4s內(nèi)的位移為_，質(zhì)點在第4s內(nèi)的位移為_，通過5m位移所需的時間_。3 一質(zhì)點的v-t圖如圖1-13所示，根據(jù)這個圖像，可以得知質(zhì)點在前4s內(nèi)做_運動，速度為_。質(zhì)點在前3s內(nèi)的位移為_，質(zhì)點在第3s內(nèi)的位移為_。4 圖1-14是一物體運動的s-t圖，根據(jù)圖像可知：（1）在020s這段時間內(nèi)，物體以_m/s的速度做勻速直線運動。（2）在2030s這段時間內(nèi)，物體運動的路程是_m。（3）在3060s這段時間內(nèi)物體運動的方向為_，路程為_m。（4）在整個運動過程中物體經(jīng)過的路程為_m，離出發(fā)點的最

14、大距離為_m。5 甲、乙兩物體在同一直線上運動，運動情況如圖1-15所示。下列說法中正確的是（ ）（A）經(jīng)過2.5s時間，甲、乙兩物體相遇（B）經(jīng)過5s時間，甲物體達到乙物體的出發(fā)點（C）甲、乙兩物體速度大小相等，方向相反（D）接近10s時，乙物體的速度接近零B組6 物理規(guī)律的描述往往有三種基本形式，即_、_、_，在寓言龜兔賽跑故事中，除本身富含的哲理外，從物理學(xué)的角度，也可用上述三種基本方法來描述龜、兔的運動情況，試用這三種方法分別描述龜、兔的運動情況。7 如圖1-16（a）所示，A、B兩質(zhì)點同時開始向右做勻速直線運動，A質(zhì)點的速度vA2m/s，B質(zhì)點的速度vB1m/s，開始時兩質(zhì)點相距MN

15、4m。（1）在圖1-16（b）中作出兩質(zhì)點的s-t圖。（2）根據(jù)圖像回答何時兩質(zhì)點相遇。8 如圖1-17所示，在一個內(nèi)壁寬度為10cm的固定鋼盒中，有一個小鋼珠不停地來回做直線運動。設(shè)碰壁的時間極短而不計，碰壁后速度大小不變，且運動過程中鋼珠速度的大小是不變的（摩擦不計）。鋼珠從A壁出發(fā)，每秒碰壁5次，試畫出1s內(nèi)它的s-t圖。9 看圖像講故事，如圖1-18所示是甲、乙、丙三者的s-t圖，他們有共同的終點，根據(jù)圖像自編一個故事，使故事能符合圖像中各條圖線所表示的運動規(guī)律。10 一個小球的運動的v-t圖如圖1-19所示。（1）請畫出前5s小球運動的s-t圖。（2）求出第5s末小球運動的位移。C

16、快慢變化的運動 平均速度與瞬時速度一、學(xué)習(xí)要求知道什么是變速直線運動，理解平均速度。在學(xué)習(xí)中感受用等效替代方法對變速直線運動快慢的描述。通過學(xué)習(xí)，理解瞬時速度的概念，知道某一位置（或某一時刻）的瞬時速度，實質(zhì)上是無限逼近該位置（或該時刻）的一段位移（或時間）內(nèi)的平均速度，感悟平均速度和瞬時速度在社會生活中的實際意義。二、要點辨析1平均速度和瞬時速度物體在運動中，經(jīng)過a、b兩點間位移sab所用的時間為t，那么在a、b兩點或者說時間t內(nèi)的平均速度可。這個平均速度只適用于a、b兩點間運動的全過程，不適用于在a、b兩點間的某一段位移運動，當(dāng)然也不適用于a、b兩點以外位移內(nèi)的運動。如果物體做勻速直線運動

17、，那么任一階段位移內(nèi)運動的平均速度就是勻速直線運動的速度。變速直線運動物體的瞬時速度，是指運動物體在某一時刻的速度，或經(jīng)過某一值置時的速度。變速直線運動某位置的瞬時速度就是無限逼近該位置附近的一段位移內(nèi)的平均速度，可以理解為非常接近該位置的a、b兩點間的平均速度。當(dāng)a、b兩點間的位移接近于零，也就是a和b趨于一點時，a、b兩點間的平均速度就是a點的瞬時速度。2等效替代法等效替代是物理學(xué)中最常用的研究方法之一。所謂等效替代，是指如果一個較為復(fù)雜的物理現(xiàn)象跟另一個簡單的物理現(xiàn)象的結(jié)果相同，這時我們可用新的簡單的物理模型代替原先要討論的模型，并能保證在一定的條件下，其作用效果、物理現(xiàn)象和規(guī)律均不變。

18、我們曾經(jīng)在學(xué)習(xí)串、并聯(lián)電路時，就是按串、并聯(lián)的規(guī)律計算等效電阻后進行電路變換的。高中階段中，我們將會學(xué)習(xí)到更多的等效變換的物理方法?！捌骄俣取斌w現(xiàn)了等效替代的思想，變速直線運動的平均速度就是用一個等效的勻速直線運動的速度來粗略地描述它運動的快慢。“瞬時速度”也體現(xiàn)了等效替代的思想，當(dāng)無限逼近某點時測得的平均速度，也就可以看作是該點的瞬時速度。三、例題分析【例1】在公路的每個路段都有交通管理部門設(shè)置的限速標(biāo)志，這是告誡駕駛員在這一路段駕駛車輛時（ ）。（A）必須以這一規(guī)定速度行駛（B）平均速度不得超過這一規(guī)定數(shù)值（C）瞬時速度不得超過這一規(guī)定數(shù)值（D）汽車上的速度計指示值，有時還是可超過這一規(guī)

19、定值的【解答】公路上限速標(biāo)志所示的速度應(yīng)是指汽車在這一路段行駛時，任何時刻不能超過的速度值。所以應(yīng)是指汽車的瞬時值，由于速度計指示的是汽車的瞬時值，所以駕駛室里的速度計指示值是不能超過這一限速值的，本題應(yīng)選C?！纠?】一輛汽車在平直公路上做變速直線運動，前一半位移的平均速度v116m/s，后一半位移的平均速度v224m/s，這輛汽車在全程的平均速度是多少？【分析】物體在某兩點運動過程中的平均速度，是這兩點間的位移s和所用時間t之比，即，這個速度不能表示這段位移以內(nèi)某一段的速度，也不能表示這段位移以外某一段的速度。所以汽車在整個位移過程中，前一半位移和后一半位移的平均速度v116m/s和v224

20、m/s，都不能表示為這段位移的平均速度，也不能把這兩個平均速度相加再除以2?！窘獯稹科囋谡麄€一段位移s的平均速度，應(yīng)該等于汽車的位移s與通過這段位移所用時間t之比。通過前一半位移所用時間t1s，通過后一半位移所用時間t2s，則通過整個位移s所用時間tt1t2，所以整個位移過程的平均速度19.2m/s。四、基本訓(xùn)練A組1 京滬鐵路線長約1463km，列車從上海到北京運行時間是10h，列車的平均速率為多大？2 天文學(xué)中常用“光年（l.y.）”做距離的單位。1 l.y.等于光在一年中傳播的路程，1 l.y.相當(dāng)于多少米？離太陽最近的恒星是比鄰星（半人馬），離我們4.0×1013km，它的

21、光要經(jīng)過多長時間才能到達地球？3 下面所說的速度中，哪些是平均速度？哪些是瞬時速度？（1）返回地面的太空艙以8 m/s的速度落入太平洋中。（ ）（2）經(jīng)提速后列車的速度達到80km/h。（ ）（3）一架失事飛機撞向山坡時的速度達100m/s。（ ）。（4）由于堵車，在隧道內(nèi)的車速僅為1.2m/s，比人步行還慢。（ ）4 下列說法中正確的是（ ）。（A）子彈在射出槍口時的平均速度為750m/s（B）臺風(fēng)中心以20km/h的瞬時速度向西北方向移動（C）運動員以15m/s的瞬時速度完成最后10m的沖刺（D）排球著地時的瞬時速度是20m/s5 短跑運動員在100m競賽中，測得起跑時速度為9.8m/s，

22、10 s末到達終點時的速度為10.4m/s，這運動員在全程內(nèi)的平均速度是（ ）。（A）9.8m/s（B）10.1m/s（C）10.4m/s（D）10m/s6 近幾年上海新建了很多高速公路，在高速公路入口處不遠，可以看到一塊標(biāo)志牌，標(biāo)志牌上圈著一個數(shù)字，如圖1-20所示。請問這個數(shù)字表示（ ）。（A）駛?cè)氪硕胃咚俟返钠嚻骄俣炔坏贸^100km/h（B）駛?cè)氪硕胃咚俟返钠囁矔r速度不得超過100km/h（C）駛?cè)氪硕胃咚俟返钠嚻骄俣炔坏贸^100m/s（D）駛?cè)敫咚俟返钠嚱?jīng)過這塊標(biāo)志牌時的速度不得超過100km/h7 如圖1-21所示是一輛汽車運動的s-t圖，線段OA、AB和BC

23、所表示的運動中，速度大小分別為_、_、_，OB段運動過程中的平均速度為_，OC段運動過程中的平均速度為_。前2.5h內(nèi)的平均速度為_。B組8 成語“白駒過隙”從字面上看就是飛奔的白馬經(jīng)過很狹窄的縫隙，它形容的是什么？試用物理概念解釋這個成語的含義。9 做直線運動的質(zhì)點，在經(jīng)過一段位移s的運動過程中，前一半時間內(nèi)速度為v1，后一半時間內(nèi)速度為v2，則質(zhì)點在通過這一段位移為s的運動過程中的平均速度為（ ）。（A）（B）（C）（D）10 在一居民住宅樓的電梯內(nèi)，一位上樓乘客觀察到顯示器指示的樓層456789（即從4出現(xiàn)起至9出現(xiàn)為止）共用去時間約5s，試估計電梯的平均速度為（ ）。（A）1m/s（B

24、）3m/s（C）5m/s（D）7m/s11 圖1-22所示頻閃照片中記錄了運動員在各時刻的位置，共有24個時間間隔，每兩次閃光間隙為0.2s。運動員重心在地面上的投影的平均速度為多大？在14號、24號位置的瞬時速度估計為多大？（照片上每毫米相當(dāng)于10cm）D 現(xiàn)代實驗技術(shù)數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）一、學(xué)習(xí)要求通過學(xué)習(xí)，學(xué)生要知道數(shù)字化信息系統(tǒng)（DIS）的系統(tǒng)框圖，知道DIS實驗與傳統(tǒng)實驗方法的不同之處。初步明確DIS的操作要求，會應(yīng)用位移傳感器，會用DIS得到直線運動的s-t圖和v-t圖。實驗中能運用DIS測量位移和速度，了解信息技術(shù)在物理量的測量與現(xiàn)代社會中的重要作用。二、要點辨析1數(shù)字化信息

25、系統(tǒng)（DIS）實驗DIS是我們對數(shù)字化信息系統(tǒng)的簡稱，它是運用現(xiàn)代信息技術(shù)進行學(xué)習(xí)的一種方法。數(shù)字化信息技術(shù)給物理量的測量帶來了革命性的變化，它不但簡單方便，而且能得到實時結(jié)果。DIS的系統(tǒng)框圖如下：研究對象傳感器數(shù)據(jù)采集器計算機在以后的物理學(xué)習(xí)中，我們將多次用到DIS進行實驗。2應(yīng)用DIS研究變速直線運動的位移和速度本實驗中，需用到位移傳感器。位移傳感器由發(fā)射器和接收器構(gòu)成。發(fā)射器與小車固定在一起，接收器固定在軌道的一端并與數(shù)據(jù)采集器相連。發(fā)射器按一定的時間間隔發(fā)射超聲波，同時發(fā)射紅外線信號。接收器接收到紅外線信號時開始計時，接收到超聲波信號時停止計時。由于紅外線傳播速度為光速，近距離內(nèi)傳播

26、時間忽略，這樣就把超聲波信弓從發(fā)射器發(fā)射到接收器接收所需時間測定出來，將這個時間乘以聲速，就得到發(fā)射器和接收器之間的距離。做實驗時，發(fā)射器與接收器之間不應(yīng)有其他障礙物阻礙超聲波及紅外線的傳播，教材中用閃電和雷聲作類比，有助于學(xué)生對其工作原理的理解。用DIS測量運動物體的位移和速度，由三個實驗組成：研究變速直線運動的s-t圖，測變速直線運動的平均速度。測變速直線運動的瞬時速度，教材在該實驗前的“練習(xí)使用DIS”內(nèi)容是為了同學(xué)們能熟悉DIS，并對位移傳感器的功能有一個感性的認(rèn)識。實驗研究的對象是做變速直線運動的小車，如果要使小車在軌道上做不同加速度的變速直線運動，需要多次調(diào)節(jié)軌道的傾斜度，這其中的

27、原理，我們將在第二章“力和物體的平衡”的學(xué)習(xí)過程中領(lǐng)會。三、例題分析【例1】圖1-23（a）是研究小車運動時的s-t圖的實驗裝置。（1）發(fā)射器和接收器組成_傳感器。（2）這組傳感器測量的物理量是_。（3）圖1-23（b）是實驗測得的s-t圖，請畫出它的v-t圖?！窘獯稹浚?）位移，（2）位移，（3）v-t圖如圖1-24所示【例2】指出圖1-25的s-t圖中指定區(qū)域內(nèi)小車的運動狀態(tài)。12區(qū)域：_，34區(qū)域：_，56區(qū)域：_?！窘獯稹?2區(qū)域：靜止在軌道的初始位置。34區(qū)域：做勻速直線運動。56區(qū)域：靜止在距離軌道的初始位置約0.7m處。四、基本訓(xùn)練A組1 DIS的主要組成部分，分別是_、_以及_

28、三部分。2 DIS實驗中“DIS”的中文意思是_，其英文全名是_。它可以用于測量_、_、_等物理量。3 按照“練習(xí)使用DIS”的實驗要求，把圖1-26中DIS位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機用線相連。4 在用DIS研究變速直線運動的實驗中，得到的圖像反映了什么關(guān)系？怎樣通過圖像得出某一時間內(nèi)的位移？怎樣求平均速度？在測定中要注意哪些問題？5 請寫出DIS實驗系統(tǒng)的測量系統(tǒng)框圖。6 如圖1-27所示為運用DIS研究運動小車的s-t圖的實驗裝置，請將各實驗裝置名稱寫在下面空格_。_。_。位移傳感器的發(fā)射器應(yīng)安裝在_（填器材名稱）。7 請你用卷尺和DIS兩種方法，測量實驗室的面積，并對兩種方法的繁易程

29、度、測量精度及數(shù)據(jù)處理等測量過程作出評價。B組8 用DIS研究運動物體的s-t圖。得到如圖1-28所示的圖像，從圖中可知小車運動的方向是_（選填“靠近”或“遠離”）位移傳感器的接收器。S-t圖上2.53.0s間的一段水平直線表示_，從圖上可以看出，1.0s時小車離初始計時點距離為_m。9 某同學(xué)在做“用DIS測變速直線運動的平均速度”實驗時得到了如圖1-29所示的s-t圖，若在圖線上取了若干點，并得到這些點的坐標(biāo)，A（0.30s，0.12m）、B（0.8s，0.47m）、C（1.60s，0.52m）、D（1.85s，0.63m）、E（2.05s，0.77m）、F（2.20s，0.94m）。（1

30、）試求出AB段、CD段、CE段、CF段的平均速度。（2）AB段和CF段各是什么運動？它們有何差異？你的判斷依據(jù)是什么？（3）在求出的CD段、CE段、CF段的平均速度中，哪一個值最接近C點的瞬時速度？要精確測出C點的瞬時速度，你還有什么方法？10 在用DIS測瞬時速度的實驗中，下列器材中必需的是（）A計算機B數(shù)據(jù)采集器C力學(xué)導(dǎo)軌D小車E配重片F(xiàn)擋光片G力傳感器H聲傳感器I壓強傳感器J光電門傳感器K溫度傳感器L輕質(zhì)彈簧M滑輪N鉤碼五、學(xué)生實驗【實驗一】用DIS測定位移和速度（一）練習(xí)使用DIS1實驗?zāi)康氖煜IS的使用方法。2實驗器材DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等）、刻度尺。3實驗步驟實

31、驗裝置如圖1-30所示。供參考的實驗步驟如下：（1）連接數(shù)據(jù)采集器與計算機。（2）將位移傳感器的接收器接入數(shù)據(jù)采集器。（3）開啟電源（包括位移傳感器的發(fā)射器電源），運行DIS應(yīng)用軟件。（4）點擊DIS實驗條目上的“練習(xí)使用DIS位移傳感器”，軟件界面如圖1-31所示。（5）將位移傳感器的發(fā)射器與接收器正對放置，點擊“開始記錄”，觀察計算機界面上的數(shù)據(jù)變化，并與刻度尺的測量結(jié)果進行比較。（6）改變接收器和發(fā)射器的相對距離，測量其可測的最大和最小距離，并將實驗結(jié)果填入表格內(nèi)。4實驗記錄位移傳感器的測量范圍最大距離smax/cm最小距離smin/cm5問題討論（1）用刻度尺和位移傳感器測量距離有什么

32、不同和相同的地方？（2）你還了解哪些現(xiàn)代測量工具替代傳統(tǒng)的測量工具的實例？（可通過有關(guān)資料或網(wǎng)站查詢）（二）用DIS測定位移1實驗?zāi)康挠肈IS測定位移，并研究變速直線運動物體的s-t圖。2實驗器材DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等）、軌道、小車。3實驗步驟（1）實驗裝置如圖1-32所示，將位移傳感器的發(fā)射器固定在小車上，接收器固定在軌道右端（軌道稍傾斜，使小車能做勻速直線運動），將接收器與數(shù)據(jù)采集器相連。（2）開啟電源，運行DIS應(yīng)用軟件，點擊實驗條目中的“測量運動物體的位移和速度”，軟件界面如圖1-33所示。（3）點擊“開始記錄”，放開小車使其運動。計算機界面的表格內(nèi)，將出現(xiàn)小車的位移

33、隨時間變化的取樣點數(shù)據(jù)，同時在s-t圖中將出現(xiàn)對應(yīng)的數(shù)據(jù)點。從點的走向可大致看出小車位移隨時間變化的規(guī)律。（4）點擊“數(shù)據(jù)點連線”，得出位移隨時間變化的曲線。（5）改變軌道的傾角，重復(fù)實驗，觀察不同形狀的圖線與小車運動狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)系。小車在做變速直線運動時，對應(yīng)的圖線是怎樣的？4問題討論（1）圖像能直觀地反映相關(guān)物理量的關(guān)系，舉例說明圖像在生活、生產(chǎn)、科研等方面的應(yīng)用。（2）用手工繪制s-t圖和用計算機繪制有什么異同之處？（3）如果小車在軌道上某一位置靜止，它的s-t圖應(yīng)該如圖1-34中的圖_所示。（三）用DIS測變速直線運動的平均速度1實驗?zāi)康臏y量變速直線運動物體的平均速度。2實驗器材DIS

34、（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等）、軌道、小車。3實驗步驟（1）實驗裝置如圖1-35所示。按照前述學(xué)生實驗的步驟，使載有位移傳感器發(fā)射器的小車做變速直線運動，獲得如圖1-36所示的s-t圖界面。（2）點擊“選擇區(qū)域”，取A、D兩點，圖中直角三角形水平邊為兩點的時間間隔t，豎直邊為兩點位移的變化量s，其斜邊的斜率即為平均速度值（圖1-37），實驗界面下方速度窗口中將顯示該速度的值。4處理實驗數(shù)據(jù)先后將類似于圖1-38的實驗界面圖中“AD”“AC”“AB”選定為研究區(qū)域，觀察實驗界面下方速度窗口中顯示的數(shù)值，并將數(shù)值填入表格內(nèi)。研究區(qū)域速度v/m·s-1ADACAB5實驗結(jié)論_6問題討

35、論為什么說A點的瞬時速度可以從無限逼近A點的平均速度獲得？（四）用DIS測變速直線運動的瞬時速度1實驗?zāi)康臏y定變速直線運動的瞬時速度。2實驗器材DIS（光電門傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等）、軌道、小車、擋光片。3實驗步驟（1）實驗裝置如圖1-39所示，將光電門傳感器固定在軌道側(cè)面，墊高軌道的一端，使固定有擋光片的小車能夠順利通過并能擋光。（2）開啟電源，運行DIS應(yīng)用軟件，點擊實驗條目中的“用DIS測定瞬時速度”，軟件界面如圖1-40所示。（3）點擊“開始記錄”，依次將與軟件中s對應(yīng)的擋光片固定在小車上，讓小車從軌道的同一位置由靜止開始下滑，分別記錄下四次擋光的時間，DIS實時計算出小車通過光

36、電門時的平均速度。4實驗記錄將上述數(shù)據(jù)填入下面的表格中：次數(shù)擋光片寬度s/m通過光電門時間t/s速度v/m·s-112345實驗結(jié)論_6問題討論實驗（三）“用DIS測變速直線運動的平均速度”和實驗（四）“用DIS測變速直線運動的瞬時速度”，在原理和方法上有什么異同點？E 速度變化的快慢 加速度一、學(xué)習(xí)要求在學(xué)習(xí)瞬時速度概念的基礎(chǔ)上，運用類比方法得到加速度的概念，進而用DIS實驗測定沿軌道下滑小車的加速度，從一些物體起動快慢的不同中體會加速度的實際意義。通過學(xué)習(xí)要理解加速度的概念，知道加速度與速度及速度變化的區(qū)別，知道加速度的方向即速度增量的方向。感悟加速度在實際生活中的重要意義。二、

37、要點辨析1關(guān)于加速度加速度是描述物體速度變化快慢的物理量。速度的變化量v與發(fā)生這一變化所需時間t的比叫做加速度a，即a。上式中v1是初速，v2是末速，發(fā)生這個速度變化所用時間t2t1。加速度是矢量，加速度方向，即速度增加量v的方向，不一定是速度方向。在直線運動中，一般以初速v1的方向為正方向。當(dāng)v2v1時，a0，加速度與速度方向一致，物體運動速度在不斷增加，當(dāng)v2v1時，a0，加速度與速度方向相反，物體運動速度在不斷減小。當(dāng)一個物體速度很大時，其加速度不一定很大。例如磁浮列車，經(jīng)過加速以很大的速度勻速行駛時，其加速度為零。物體速度很小時，其加速度不一定很小。例如飛機起飛時，速度較小，加速度很大

38、。當(dāng)一個物體速度的變化量v很大時，其加速度也不一定很大，這是因為加速度a，當(dāng)v很大時，若發(fā)生這個速度變化v所用時間t也很大，a就不大；當(dāng)t很小時，則a就會很大。如果一個物體的加速度a很大，則經(jīng)過相同時間t，因為速度的變化量va·t，v也會很大。綜上所述，加速度大，說明速度變化快，并不說明物體速度一定很大；加速度小，說明速度變化慢，也不說明物體速度一定很小。假如物體做變加速直線運動，加速度與速度方向相同，加速度a在變小，其速度仍然變大，只是單位時間里增大的速度在變小。假如加速度寫速度方向相反，加速度a在變大，其速度仍然變小，只是單位時間里減少的速度在變大。2關(guān)于類比法類比法又叫類比推理

39、，是科學(xué)研究方法之一。類比是根據(jù)兩個或兩類對象某些屬性的類同或相似，從而導(dǎo)出它們其他屬性也類同或相似的推理，由此建立新概念，說明新現(xiàn)象，解決實際問題。速度是描述質(zhì)點運動快慢的物理量，它等于質(zhì)點位移s跟發(fā)生這一位移所用時間t之比v。加速度是描述物體速度變化快慢的物理量，它等于速度的變化量v與發(fā)生這一變化所需時間t的比，即a。速度與加速度的定義在形式上何其相似，實際上我們在引進加速度概念時就用了“類比法”的科學(xué)研究方法。三、例題分析【例1】下列說法中正確的是（ ）。（A）加速度大，則速度也越大（B）速度變化量越大，加速度也越大（C）物體的速度變化越快，則加速度越大（D）加速度方向與速度方向一定相同

40、【解答】選項中A說的是a與v，B說的是a與v，C說的是a與，而D中的關(guān)鍵詞是“一定”，a與v的方向可以相同也可以不同。根據(jù)上述要點辨析分析，本題答案應(yīng)選C?！纠?】足球以v110m/s的速度水平地撞擊門框后以v28m/s的速度反向彈回，球與門框的接觸時間為0.1s，則足球在水平方向的平均加速度為多大？加速度的方向呢？【解答】加速度是矢量，根據(jù)加速度以a，加速度a的水平方向即為v的方向。解題時，應(yīng)先確定速度的正方向。若以速度v110m/s的方向為正方向，則速度v28m/s的方向應(yīng)為負方向，應(yīng)取負值。代入公式得am/s2180m/s2。加速度a為負值，表明其方向與規(guī)定的正方向v1的方向相反。所以，

41、足球加速度的大小為180m/s2，其方向應(yīng)與足球水平反彈方向一致。四、基本訓(xùn)練A組1 描述物體運動速度變化_的物理量叫做加速度。它的單位讀作_。加速度的大小取決于速度變化_，而與速度的_無關(guān)。2 加速度的方向取決于_的方向，而與_方向無關(guān)。當(dāng)a0，表示速度_（選填“增大”“減小”或“不變”）；當(dāng)a0，表示速度_（選填“增大”“減小”或“不變”）。3 試說明勻速直線運動中加速度為多大？為什么？4 利用課本“點擊”欄中的數(shù)據(jù)，估計萬噸貨輪起航和火箭發(fā)射過程中，10s內(nèi)速度的變化各是多少。5 用加速度概念可以描述（ ）。（A）物體運動的快慢（B）物體增加的速度（C）物體速度變化的大?。―）物體速度變

42、化的快慢6 “長征三號”運載火箭，剛開始點火升空時的加速度可達14m/s2，所以火箭開始升空時的速度就很大，這一說法對嗎？為什么？7 圖1-41中三條圖線分別表示什么性質(zhì)的運動？和又有什么不同？B組8 關(guān)于速度和加速度，下列哪些情況是可能存在的？請舉實例說明。（1）物體的速度很大，加速度很小。（2）物體的速度等于零，加速度不等于零。（3）物體的速度不變，加速度不等于零。（4）物體的速度變化很大，加速度很小。（5）物體速度變化很慢，加速度卻很大。（6）物體速度向右，加速度向左。9 物理學(xué)中的物理量，在對它定義時，經(jīng)常用“比”來表達。例如：本節(jié)學(xué)習(xí)的物理量加速度就是用速度的變化量v與發(fā)生這一變化所

43、需的時間t的比來定義的?；仡櫼幌拢诔踔泻透咭灰褜W(xué)過的物理量中，哪些是可以用“比”來定義的？10 一個向右運動的質(zhì)點初速度5m/s，經(jīng)過2s后速度變?yōu)?m/s。用矢量作圖法找出加速度的方向，并求加速度的大小。11 簡要寫出用DIS光電門傳感器測一輛電動小汽車起步加速度的實驗方法，列出器材、連接線路、數(shù)據(jù)采集、計算式等。五、學(xué)生實驗【實驗二】用DIS測定加速度1實驗?zāi)康臏y定沿軌道下滑小車的加速度。2實驗器材DIS（位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機等）、軌道、小車。3實驗步驟（1）實驗裝置如圖1-42所示，將位移傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連。（2）開啟電源，運行DIS應(yīng)用軟件，點擊實驗條目中的“用DIS測

44、定加速度”，軟件界面如圖1-43所示。（3）獲得v-t圖后進行數(shù)據(jù)處理的參考建議：由圖144可知，小車在軌道上運動這段時間的v-t圖是一段傾斜直線，反映了均勻變化的規(guī)律。移動光標(biāo)鍵，在圖像上取相距較遠的兩點A（t1，v1）與B（t2，v2），求出它們連線的斜率，即可求得加速度（圖1-45）：a4多次測量得出a的平均值，從而得出結(jié)論：_。5問題討論實驗中“選擇區(qū)域”的位置和范圍的差異為什么會影響加速度的值？F 勻加速直線運動一、學(xué)習(xí)要求閱讀伽利略斜面實驗的故事，學(xué)習(xí)科學(xué)家對科學(xué)真理執(zhí)著追求的精神和嚴(yán)格的科學(xué)態(tài)度。理解勻變速直線運動的概念，理解勻變速直線運動速度圖像的物理意義，學(xué)會用微元累加的方法

45、通過圖像導(dǎo)出位移與時間的關(guān)系式，掌握初速為零的勻加速直線運動的速度公式vtat，位移公式sat2及瞬時速度、加速度、位移的關(guān)系公式vt。初步學(xué)會用初速為零的勻加速直線運動規(guī)律解決簡單的實際問題。懂得這種運動在社會生活中的實際意義。二、要點辨析1初速為零的勻加速直線運動的基本規(guī)律勻變速直線運動的特征是加速度大小和方向均不隨時間變化的運動，即以是一個恒量。勻變速直線運動可分為兩類：勻加速直線運動和勻減速直線運動，初速為零的勻加速直線運動，它的瞬時速度公式和位移公式如下：vtat，sat2。由以上兩式推導(dǎo)出速度隨位移變化的公式：vt。利用上述公式，還可導(dǎo)出初速為零的勻加速直線運動的平均速度公式：還有

46、位移s與平均速度及瞬時速度vt的關(guān)系式：stt。描述初速為零的勻加速直線運動，還可以用圖像。根據(jù)初速為零的勻加速直線運動位移公式sat2，它的s-t圖應(yīng)是一條過原點O的拋物線，如圖1-46所示（高一必修課不作要求），圖像的斜率表示速度，根據(jù)初速為零的勻加速直線運動的速度vtat，它的v-t圖應(yīng)是一條過原點O的直線，如圖1-47所示，圖像的斜率表示加速度，斜率越大表示加速度越大，如果畫出它的a-t圖，因為加速度不變，所以應(yīng)是一根與t軸平行的直線，如圖1-48所示。2初速為零的勻加速直線運動規(guī)律的一些推論質(zhì)點在t，2t，3t，nt時刻的速度之比為s1s2s3sn12232：n2質(zhì)點連續(xù)相等時間內(nèi)位

47、移之比為ssssN1352n1質(zhì)點在連續(xù)相等的位移段內(nèi)，連續(xù)各段所用的時間之比為ttttN1（1）（）（）。3運動學(xué)問題的解題步驟本節(jié)學(xué)習(xí)初速為零的勻加速直線運動的位移、速度和加速度之間的關(guān)系，公式比較多，同學(xué)們在解題時，切忌亂套公式，造成種種差錯。我們應(yīng)養(yǎng)成良好的分析實際運動過程的習(xí)慣，確定物體的運動性質(zhì)，建立清晰的解決該類問題的一般思路，看清題意，在頭腦中建立物體運動的圖景，并盡可能地畫出物體運動的軌跡草圖，幫助分析。明確研究對象和運動過程。解題中求出加速度往往是解題關(guān)鍵。如果題目中涉及的是多個物體、多段運動，則要明確各物體及各段運動的加速度、運動時間、位移及初、末速度之間的關(guān)系。列出相應(yīng)

48、的公式，尋找已知量和未知量的關(guān)系。有的習(xí)題可一題多解，能用多種方法解題，我們應(yīng)尋找較為簡便的方法求解。上述三條只是總的解題思路，在各種不同的問題中還有一些靈活的處理技巧，這需要通過練習(xí)來不斷地領(lǐng)會和積累，三、例題分析【例1】一輛小客車從靜止出發(fā)做勻加速直線運動，第4s末的速度為8m/s，求它在第4s內(nèi)的位移大小。要求用幾種不同的方法求解?！痉治觥扛鶕?jù)題意，先畫出小客車運動的示意圖，如圖1-49所示。小客車的加速度am/s22m/s2。于是可根據(jù)位移公式和圖像等各種方法來解題。圖1-49【解答】方法一：分別求出物體在前4s內(nèi)和前3s內(nèi)的位移s4和s3，再相減即得第4s內(nèi)位移ss4s3at42at

49、32（×2×42×2×32）m7m。方法二：求出物體在第1s內(nèi)的位移，然后根據(jù)做初速為零的勻加速直線運動的物體，在連續(xù)相等的時間t內(nèi)所通過的位移之比：ssss1357這個特點，求出第4s內(nèi)位移s。S1at12×2×12m1m，s7s17m。方法三：利用如圖1-50速度圖像中圖線與橫坐標(biāo)軸所圍面積即為位移大小，求出圖中斜影線梯彤的面積，就是第4s內(nèi)的位移s，即v3at32×3m/s6m/s，s×1m7m。圖1-50【例2】出租車上安裝有速度表，計價器里安裝有里程表和時間表。出租車載客后，從10時10分55秒開始做勻加

50、速直線運動，到10時11分05秒時，速度表顯示54 km/h，問：（1）這時出租車離出發(fā)點距離為多少千米？（2）若出租車?yán)^續(xù)駛上高速公路，且速度表顯示108km/h時開始做勻速直線運動，則時間表顯示10時12分35秒時，計價器里程表示數(shù)為多少千米？【分析】根據(jù)題意，出租車載客后，做初速為零的勻加速直線運動，根據(jù)條件可求出出租車的加速度a；然后可求出出租車速度表顯示54km/h和108km/h時，出租車已經(jīng)駛過的位移s1和s2。當(dāng)出租車做勻速運動以后，它的位移s3可運用勻速運動公式求出，最后求得計價器里程表示數(shù)。畫出出租車運動的示意圖，如圖1-51所示。圖1-51【解答】（1）先將速度單位換算成

51、m/s。v154km/h15m/s，v2108km/h =30m/s。根據(jù)速度公式，得到am/s1.5m/s2。再根據(jù)位移公式，得到s1at2×1.5×102m75m0.075km。這時汽車距載客處0.075km。（2）根據(jù)v222as2式，得到s2m300m，這時汽車從靜止載客開始，已經(jīng)經(jīng)歷的時間t2，可根據(jù)位移公式s2at22求得，t2s20s，這時出租車時間表應(yīng)顯示10時11分15秒；出租車?yán)^續(xù)勻速運動，它勻速運動時間t3應(yīng)為80s。通過位移s3v2t330×80m2400m。所以10時12分35秒時，計價器里程表應(yīng)顯示s（3002400）m2700m2.7

52、km。四、基本訓(xùn)練A組1 勻變速直線運動是速度_的運動。是加速度_的運動。初速度為零的勻加速直線運動，位移與_成正比。2 豎直向上發(fā)射的火箭，剛開始升空時的加速度約為20m/s2，若火箭做勻加速直線運動，加速3s后火箭的速度為多大？火箭離發(fā)射處高度為多大？3 登山運動員登山時，發(fā)現(xiàn)山坡上距他1000m處出現(xiàn)雪崩，根據(jù)山的坡度可估計出雪塊下滑的加速度約為5m/s2，他有多少時間逃離現(xiàn)場？4 自行車從靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)10s后速度變?yōu)?m/s，則這段時間內(nèi)速度的變化是_m/s，加速度是_m/s2，位移是_m。5 小球由靜止出發(fā)，從斜面頂端沿斜面做勻加速運動4s，接著在光滑水平面上做勻速運動5s，通過的總路程為5.6m，則小車在斜面上運動的加速度是_m/s2，斜面的長度是_m。6 物體由靜止開始做勻加速直線運動，位移為s時速度為v，當(dāng)速度為3v時，位移為（ ）。（A）9s（B）6s（C）3s（D）s7 如圖1-52所