高中物理 第3章 第1节 匀变速直线运动的规律课件 鲁科版必修1.ppt

第3章匀变速直线运动的研究 第1节匀变速直线运动的规律 目标导航1 知道匀变速直线运动的特点 2 理解匀变速直线运动的速度变化规律 重点 3 理解匀变速直线运动的位移变化规律 重点 4 会用速度 时间图象描述匀变速直线运动 5 运用匀变速直线运动的规律解决简单的实际问题 重点 难点 1 匀变速直线运动的特点 1 定义 物理学中 称物体 保持不变的直线运动为匀变速直线运动 2 特点 物体在直线运动过程中 的 和 都不改变 3 分类 当加速度与速度同向时 物体做 直线运动 当加速度与速度反向时 直线运动 加速度 加速度 大小 方向 匀加速 匀减速 想一想1 如图所示 汽车正在高速公路上前进 某同学在车内观测到经过相等的距离汽车速度增加相等 问汽车是否做匀加速直线运动 提示 汽车加速行驶 经过相等的距离所用时间越来越短 即对应于相等的速度变化 时间变短 加速度变大 故汽车不是做匀加速直线运动 2 匀变速直线运动的速度变化规律 1 匀变速直线运动的速度与时间的关系式是 vt 其中 at表示整个运动过程中 v0表示物体的 2 匀变速直线运动的v t图象 v0 at 速度变化量 初速度 速度 初速度v0 加速度 加速度 想一想2 在匀变速直线运动的v t图象中 若部分图线在时间轴的下方 如图所示 那么 物体的运动具有什么特征 提示 图线在时间轴下方 速度为负值 表明物体的运动方向与正方向相反 整个过程中物体的速度方向发生了改变 时间 位移 二次 二次 学案导引1 利用匀变速直线运动的三个基本公式解题时 如何选取正方向 2 运用三个基本公式解题时 所设的正方向不同 对结果有何影响 1 匀变速直线运动的速度变化规律 1 表达式 vt v0 at由加速度的定义式a vt v0 t可推导出速度随时间变化的关系式为vt v0 at 式中v0为开始计时时的瞬时速度 称为初速度 vt是经时间t后的瞬时速度 称为末速度 a为加速度 2 速度公式vt v0 at的物理意义 公式反映了匀变速直线运动中速度随时间变化的规律 该公式仅适用匀变速直线运动 公式中的v0 vt a都是矢量 在直线运动中 规定正方向后 通常以v0的方向为正方向 都可以用带正 负号的代数量表示 特别提醒 1 vt v0 at是匀变速直线运动速度公式的一般表达形式 只要知道初速度v0和加速度a 就可以计算出各个时刻的瞬时速度 2 对于做匀减速直线运动的物体 应注意物体速度减小为零之后能否加速返回 如果不能返回 应注意题中所给时间与物体能运动的最长时间t vt v0 a的关系 2 公式的矢量性 在取初速度v0的方向为正方向的前提下 对于匀加速直线运动a取正值 匀减速直线运动a取负值 计算的结果s 0 说明位移的方向与初速度方向相同 s 0 说明位移的方向与初速度方向相反 3 物理意义 位移公式说明匀变速直线运动的位移与时间是二次函数关系 式中的v0是初速度 时间t应是物体实际运动的时间 一辆汽车以20m s的速度在平直公路上做匀速直线运动 由于在正前方出现了险情 司机采取紧急刹车 加速度的大小是4m s2 求 1 汽车经过3s后速度的大小 2 汽车刹车后前进32m所用的时间 答案 1 8m s 2 2s 规律方法 匀变速直线运动问题的解题思路 明确研究对象 建立运动模型 规定坐标方向 列出运动方程 分析题意时 要弄清物理量中哪些是未知的 哪些是已知的 然后根据匀变速直线运动的公式或关系式列出方程 正确求解 其中 加速度是解决一般问题的关键 变式训练1 汽车以大小为20m s的速度做匀速直线运动 刹车后 获得的加速度的大小为5m s2 那么刹车后2s内与刹车后6s内汽车通过的路程之比为 a 1 1b 3 1c 4 3d 3 4 学案导引1 在s t图象中能判断物体运动的初始位置 从v t图象中也能判断物体运动的初始位置吗 2 利用v t图象如何判断物体做加速运动还是减速运动 3 物体运动的位移能否从v t图象直接得出 1 v t图象中时间轴 t轴 的上方表示物体沿正方向运动 时间轴 t轴 的下方表示物体沿负方向运动 所以v t图象只能描述物体做直线运动情况 当物体运动的v t图象与时间轴相交时 表明该时刻的速度为零 图线跨过时间轴表示运动方向改变 2 v t图象上每一点的切线斜率表示该点的加速度 斜率的大小表示加速度的大小 斜率的正 负表示加速度的方向 3 v t图象中 速度图线与时间轴所夹的 面积 表示物体的位移 时间轴上方的 面积 为正 时间轴下方的 面积 为负 运动物体的总位移等于正 负面积之和 4 在v t图象中 两图线的交点表示两物体在该时刻的速度相同 5 在v t图象中 倾斜直线表示物体做匀变速直线运动 平行于时间轴的直线表示物体做匀速直线运动 和时间轴重合的直线表示物体静止 特别提醒 1 v t图象反映的是速度随时间的变化规律 分析时不可与s t图象混淆 2 v t图象只能描述直线运动 不能描述曲线运动 某物体做直线运动的v t图象如图所示 通过图象回答下列问题 1 物体在oa ab bc阶段各做什么运动 加速度是多大 2 物体在2s末和7s末的瞬时速度是多大 3 物体的最大位移是多少 全过程的位移为多少 第7s内的位移是多少 解题指导 在用v t图象求解物体的位移和路程时应注意以下两点 1 速度图象的斜率即为匀变速直线运动的加速度 2 速度图象和t轴所围成的面积数值等于物体位移的大小 答案 见精讲精析 变式训练2 2012 福建厦门六中高一期中 一个质点做变速直线运动的v t图象如图所示 下列说法中正确的是 第1s内与第5s内的速度方向相反 第3s内质点处于静止状态 oa ab bc段的加速度大小abc aoa aab oa段的加速度与速度方向相同而bc段的加速度与速度方向相反 a b c d 解析 选b 速度的方向在v t图象中显示为图线在横轴的上方还是下方 大小表现为图线的纵坐标 显然 图象对应的5s内 质点的运动方向一直不变 且除两端点外速度一直不为0 错误 加速度在v t图象上表现为图线的斜率 所以 正确 学案导引1 在匀变速直线运动中 某段时间中间时刻的速度与该段时间初 末速度之和的一半有什么关系 2 匀变速直线运动中 某段时间中间时刻的速度与该段时间位移的中点速度哪个大 3 若某物体在第1s 第2s 第3s 第ns的位移分别为1m 2m 3m nm 则物体是做匀变速直线运动吗 3 逐差相等设在任意连续相等时间间隔t内的位移分别为s1 s2 s3 则s2 s1 s3 s2 sn sn 1 at2 即 s at2 任意两个连续相等的时间内的位移之差是一个恒量 该结论常作为判断一个运动是否是匀变速直线运动的依据 2 对初速度为零的匀加速直线运动 t为单位时间 1 1t末 2t末 3t末 nt末的速度之比 v1 v2 v3 vn 1 2 3 n 特别提醒 1 以上讨论只适用于匀变速直线运动 其他性质的运动不能套用 2 在直线运动中 只有任意相邻连续相等时间间隔内的位移之差等于恒量 才是匀变速直线运动 汽车刹车后做匀减速直线运动 经过3s停止运动 那么汽车在先后连续相等的三个1s内通过的位移之比s1 s2 s3为 a 1 2 3b 5 3 1c 1 4 9d 3 2 1 思路点拨 可通过研究刹车过程的逆过程来使分析简化 精讲精析 刹车过程的逆过程是初速度为零的匀加速直线运动 根据初速度为零的匀加速直线运动的特点 该逆过程在三个连续1s内的位移之比为1 3 5 所以刹车过程在连续相等的三个1s内的位移之比为5 3 1 答案 b 变式训练3 火车紧急刹车后经7s停止 设火车做匀减速直线运动 它在最后1s的位移是2m 则火车在刹车过程中通过的位移和开始刹车时的速度各是多少 解析 逆着火车的行驶方向看 可将火车的减速刹车过程 看做是初速度为零的匀加速直线运动 答案 98m28m s 匀变速运动的追及与相遇问题 经典案例 10分 一辆值勤的警车停在公路边 当警员发现从他旁边以v 8m s的速度匀速行驶的货车有违章行为时 决定前去追赶 经2 5s 警车发动起来 以加速度a 2m s2做匀加速运动 试问 1 警车要多长时间才能追上违章的货车 2 在警车追上货车之前 两车间的最大距离是多大 审题指导 解此题的关键是两点 1 追上时两车位移相等 2 有最大距离时两车速度相等 答案 1 10s 2 36m 名师点评 1 追及 相遇问题是重要题型 解决此类问题要注意应用数学知