高中物理 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 教师备课参考 核心素养养成目标 物理观念1 认识匀变速直线运动的特点 2 知道匀变速直线运动的规律 并能应用解决实际问题 3 认识匀变速直线运动的v t图象 掌握其物理意义并会应用 科学思维与科学探究1 通过实验探究匀变速直线运动的规律 体会实验在发现自然规律的作用 进一步掌握科学抽象理想化模型的方法 让学生将生活实际与物理概念相联系 2 让学生体会用公式法和图象法研究匀变速直线运动 科学态度与责任通过匀变速直线运动的研究 体会物理规律与生活的联系 教学重难点 教学重点匀变速直线运动的速度 位移与时间的关系及速度位移公式的理解及应用 教学难点匀变速直线运动v t图象的物理意义及其应用 感悟解题规律 探寻基本知识 测评学习效果 探寻基本知识 树立物理观念 知识点一 匀变速直线运动 情境导学 你坐在沿直线行驶的汽车中 能看到 汽车启动时 速度计的指针顺时针方向转动 刹车时 速度计的指针逆时针方向转动 那么 如何根据此现象判断汽车的运动是不是匀变速直线运动呢 如果汽车做的是匀减速直线运动 加速度如何变化 答案 若速度计的指针随时间均匀变化 则汽车做的是匀变速直线运动 若速度计的指针随时间变化不均匀 则汽车做的不是匀变速直线运动 加速度不变 知识梳理 1 定义 物体保持不变的直线运动 2 特点 加速度恒定 3 分类 1 匀加速直线运动 加速度与速度的直线运动 2 匀减速直线运动 加速度与速度的直线运动 思考判断 1 匀变速直线运动的加速度不变 2 速度逐渐增大的直线运动是匀加速直线运动 3 匀变速直线运动的速度一定是均匀增大的 加速度 同向 反向 知识点二 匀变速直线运动的速度变化规律 情境导学 一个做直线运动的物体的v t图象如图所示 1 物体运动的速度变化有什么特点 2 物体运动的加速度有什么特点 3 表示物体在做什么样的运动 4 在t1时刻物体的加速度为零吗 答案 1 速度变化均匀 2 加速度恒定不变 3 匀变速直线运动 4 加速度不为零 知识梳理 1 速度公式vt 当初速度为零时 公式为vt 2 图象描述 v t图象 匀变速直线运动的v t图象是一条直线 而且直线的就是匀变速直线运动的加速度 直线与时间轴围成的梯形的面积在数值上等于匀变速直线运动的 如图所示 v0 at 斜率 at 位移 思考判断 1 速度公式v v0 at既适用于匀加速直线运动 也适用于匀减速直线运动 2 加速度为负时 末速度一定小于初速度 3 加速度越大 物体的末速度一定越大 知识点三 匀变速直线运动的位移变化规律 情境导学 一列火车以2m s的初速度 0 5m s2的加速度做匀加速直线运动 问 1 火车在第5s内的位移是多少 2 火车在第2个4s内的位移是多少 答案 1 火车在第4s末的速度为v4 v0 at1 4m s火车在第5s末的速度为v5 v0 at2 4 5m s所以火车在第5s内的位移是s2 t3 4 25m 2 火车在第8s末的速度为v8 v0 at4 6m s火车在第2个4s内的位移是s3 t5 20m 知识梳理 1 公式表示 1 位移公式 s 3 速度位移公式 2 图象描述 s t图象 对于匀变速直线运动 位移是时间的二次函数 其图象是一条二次函数的曲线 如图所示 思考判断 1 位移公式s v0t at2仅适用于匀加速直线运动 2 匀变速直线运动的加速度越大 相同时间内位移越大 3 直线运动的s t图象一定是直线 要点一 感悟解题规律 培养科学思维 匀变速直线运动的速度及位移变化规律的应用 1 速度公式公式vt v0 at是矢量式 一般规定v0方向为正方向 其他量如果和v0方向相同则取正 和v0方向相反则取负 2 位移公式公式s v0t at2应用时注意的问题 因为v0 a s均为矢量 使用公式时应先规定正方向 一般以v0的方向为正方向 若a与v0同向 则a取正值 若a与v0反向 则a取负值 若位移计算结果为正值 说明这段时间内位移的方向为正 若位移计算结果为负值 说明这段时间内位移的方向为负 典例1 2016 辽宁铁岭高一检测 一辆卡车初速度为v0 10m s 以a 2m s2的加速度行驶 求 1 卡车在3s末的速度大小v 2 卡车在6s内的位移 3 卡车在第6s内的位移s 思路探究 第6s 是多长时间 第6s内 的位移是6s内的总位移吗 答案 第6s内 是指1s的时间 其位移为第六个1s内的位移 不是6s内的总位移 解析 1 卡车在3s末的速度为v3 v0 at3 10 2 3 m s 16m s 规律方法利用匀变速直线运动公式求解问题的技巧 1 正确判断物体的运动性质抓住一段运动过程 寻找s v0 vt a t五个物理量中的已知量 相关量与待求量 2 解题的基本步骤 答案 1 16m s 2 96m 3 21m 教师备用 例1 1 以15m s速度行驶的列车开始加速下坡 在坡路上的加速度等于0 2m s2 经过10s到达坡底 求坡路的长度和列车到达坡底时的速度 解析 坡的长度s v0t at2 15 10 0 2 102 m 160m 到达坡底的速度vt v0 at 15 0 2 10 m s 17m s 答案 160m17m s 针对训练1 1 2017 江西省新余市高一段考 一物体从静止开始做匀加速直线运动 加速度大小为a 当速度为v时 物体开始做减速运动 加速度大小为0 5a 1 物体从开始运动到最后停下来的总时间是多少 2 物体从开始运动到最后停下来发生的总位移是多少 3 物体从开始运动到停下来的平均速度多大 要点二 速度位移公式的理解及应用 3 公式的矢量性公式中v0 vt a s都是矢量 应用时必须选取统一的正方向 一般选v0方向为正方向 1 物体做加速运动时 a取正值 做减速运动时 a取负值 2 s 0 说明物体通过的位移方向与初速度方向相同 s 0 说明位移的方向与初速度的方向相反 4 两种特殊形式 典例2 2017 内蒙古巴彦淖尔市高一检测 列车关闭发动机进站 做匀减速直线运动 当滑行300m时 速度减为一半 又滑行20s停下 求 1 关闭发动机时列车的速度 2 列车滑行的总位移 答案 1 20m s 2 400m 规律方法公式 2as的应用 1 当物体做匀变速直线运动时 如果不涉及时间一般用速度位移公式较方便 2 刹车问题由于末速度为零 应用此公式往往较方便 教师备用 例2 1 一货车严重超载后的总质量为49t 以54km h的速率匀速行驶 发现红灯时司机刹车 货车立即做匀减速直线运动 加速度的大小为2 5m s2 不超载时则为5m s2 1 若前方无阻挡 问从刹车到停下来此货车在超载及不超载时分别前进多远 解析 1 设货车刹车距离为s 根据匀变速直线运动的速度与位移的关系式得s 代入数据 得超载时s1 45m不超载时s2 22 5m 答案 1 45m22 5m 2 若超载货车刹车时正前方25m处停着总质量为1t的轿车 两车将发生碰撞 求相撞时货车的速度大小 答案 2 10m s 针对训练2 1 2017 漯河高中高一月考 某航母跑道长160m 飞机发动机产生的最大加速度为5m s2 起飞需要的最低速度为50m s 飞机在航母跑道上起飞的过程可以简化为匀加速直线运动 若航母沿飞机起飞方向以某一速度匀速航行 为使飞机安全起飞 航母匀速运动的最小速度为 a 10m sb 15m sc 20m sd 30m s a 解析 设航母匀速运动的最小速度为v1 飞机起飞速度为v2 对于航母则有s1 v1t 对于飞机则有v2 v1 at 飞机起飞时的位移为 2as2 两者相对位移等于航母的跑道长 故有s2 s1 160m 联立解得v1 10m s 故a正确 要点三 v t图象的理解及应用 1 截距 图线与纵轴的截距表示物体在起始时刻的速度 图线与横轴的截距表示物体的速度为零的时刻 2 交点 两条图线的交点表示两物体的速度相同 3 斜率 图线的斜率表示加速度 斜率的正负表示加速度的方向 若斜率为正 则加速度与正方向相同 若斜率为负 则加速度与正方向相反 4 面积 图线与时间轴所围图形的面积表示物体位移的大小 5 拐点 图线的拐点 折点 表示加速度的方向改变 速度可能出现极值 典例3 多选 如图所示是某质点运动的速度图象 由图象得到的正确结论是 a 0 1s内的平均速度是1m sb 0 2s内的位移大小是3mc 0 1s内的加速度小于2 4s内的加速度d 0 1s内的运动方向与2 4s内的运动方向相同 abd 运动过程图示 质点运动示意图 规律方法v t图象中运动方向的判断速度方向是否发生变化 要看图线是否处在t轴的两侧 v t图线在同一侧时 速度方向不发生变化 教师备用 例3 1 2017 河北省定州中学高一周练 甲 乙两车同时从同一地点沿同一方向做直线运动 其v t图象如图所示 则 a 甲 乙两车的初速度均为零b 甲车的加速度大于乙车的加速度c 甲车的速度始终小于乙车的速度d 甲车的位移始终小于乙车的位移 解析 由图可知 乙的初速度不为零 故a错误 甲车的图象的斜率一直大于乙的斜率 故甲车的加速度大于乙车的加速度 故b正确 交点表示两车的速度相同 在此点之前甲的速度小于乙车 此点之后 甲的速度大于乙车 故c错误 图象与时间轴围成的面积表示物体的位移 由此可知 甲的位移先小于乙车 然后甲会追上乙车并超过 故d错误 b 针对训练3 1 2017 泉州高一检测 一个物体的速度 时间图象如图所示 则 a 物体在3s内速度的最大值为4m sb 物体的速度方向在2s末时改变c 物体3s内的位移为8md 物体3s内的位移为12m 解析 在v t图中纵坐标代表物体的速度 由题图可知在t 2s时物体的速度最大为4m s 所以物体在3s内速度的最大值为4m s 故选项a正确 由题图看出 0 3s时间内物体的速度一直为正 说明速度一直沿正方向运动 速度方向没有改变 故选项b错误 根据图线与时间轴围成的面积表示位移 可得物体在3s内的位移大小为s 4 3m 6m 故选项c d错误 a 测评学习效果 演练当堂技法 1 2017 吉林省长春外国语学校高一测试 多选 关于匀变速直线运动的说法 正确的是 a 某段时间内的平均速度等于这段时间内的初速度和末速度之和的一半b 在任意相等的时间内位移的变化相等c 在任意相等的时间内速度的变化相等d 一段时间内的平均速度 等于这段时间中点的瞬时速度 acd 解析 在匀变速直线运动中 任意相等时间内的速度变化量相等 c对 匀变速直线运动中 平均速度等于中间时刻的瞬时速度 等于初速度与末速度的和的一半 故a d对 匀变速直线运动中 加速运动中 任意相等时间内的位移变化量逐渐增加 减速运动中 任意相等的时间内的位移的变化量逐渐减小 故b错 c 3 2017 济南五校高一联考 多选 一架战斗机完成任务后以30m s的速度着陆后做加速度大小为5m s2的匀减速直线运动 下列判断正确的是 a 4s末战斗机速度为10m sb 4s末战斗机速度为50m sc 8s末战斗机位移为80md 8s末战斗机位移为90m ad 4 2017 郑州高一期末 汽车以20