高中物理 第二章 研究匀变速直线运动的规律章末整合课件 沪科版必修1.ppt

章末整合 网络建构 研究匀变速直线运动的规律 匀速直线运动匀变速直线运动实验探究匀变速直线运动v t图像科学方法 定义 物体做直线运动 相等时间内通过的位移都相等速度 v 0 恒定位移 s vt 匀速直线运动 特点 a 0 匀变速直线运动 定义 沿一条直线 且加速度不变的运动特点 加速度恒定 速度随时间均匀变化公式分类 匀加速直线运动 v0与a方向相同匀减速直线运动 v0与a方向相反 特例 自由落体运动 v0 0a g 实验探究 表示速度随时间的变化是一条倾斜的直线应用 匀变速直线运动v t图像 1 确定某时刻的速度 2 求位移 面积 3 判断运动性质 静止 匀速 匀变速 非匀变速 4 判断运动方向 正方向 负方向 5 比较加速度的大小 科学研究过程 对现象的观察 提出假设 运用逻辑得出结论 实验检验推论 对假说修正 推广伽利略科学思想方法的核心 把实验和逻辑推理 包括数学推演 和谐地结合起来 科学方法 专题归纳 匀变速直线运动的规律与应用 应用匀变速直线运动的规律解决问题的基本思路和方法首先要明确有几个物体在运动 它们做何种形式的运动 是匀速直线运动还是匀变速直线运动 若是匀变速直线运动 是加速还是减速 初速度怎样等 其次 要对整个运动过程有全面的了解 分清经历了几个不同的过程 这样就可避免解题时的盲目性 要做到这一点 审题是关键 要求我们在解题之前 必须仔细分析题目叙述的条件 其中包括搞清一些隐含的条件 更重要的是要透彻了解位移 速度 加速度等物理概念 熟记运动学公式 并明确各公式的物理意义和适用范围 下面是解决运动学问题的一般步骤 1 确定研究对象 2 明确运动的性质 3 分析运动过程 复杂问题要画出示意图 4 由运动学公式列方程求解 5 分析所得结果 舍去不合理的部分 例1 自由落下的物体 在落地前的最后1秒钟内下落25m 问此物体是从离地面多高的地方开始下落的 设g 10m s2 解析 本题有多种解法解法一 设下落总时间 t 1 s 运动示意图如右图所示 bc为最后1秒内的位移 解法三 vb gtvc g t 1 s 25m 由vc2 vb2 2gs得 g2 t 1 2 g2t2 2g 25解得 t 2s 答案 45m 解题的基本方法 1 公式解析法我们研究的匀变速直线运动涉及位移s 初速度v0 末速度v 时间t和加速度a等五个物理量 除t外都是矢量 在研究具体问题时 我们结合问题所描述的物理情境 灵活应用匀变速直线运动公式 并对结果的合理性 科学性进行探究 需要注意的是在应用公式时要选择正方向 并注意矢量的正负号表示方向而不是大小 2 逆向思维法对于做匀减速直线运动的物体 可采用逆向思维 把做匀减速直线运动的物体反过来看成做匀加速直线运动 特别是末速为零的情况 看成从静止开始反向做匀加速运动 根据初速度为零的匀加速直线运动的有关公式求解非常方便 3 比例式法运用初速度为零的匀变速直线运动的比例关系解题 使问题简单易求 比例关系如下 t为相等时间间隔 1 1t末 2t末 3t末 nt末瞬时速度之比为v1 v2 v3 vn 1 2 3 n 2 1t内 2t内 3t内 nt内的位移之比为s1 s2 s3 sn 12 22 32 n2 3 第1个t内 第二个t内 第三个t内 第n个t内位移之比为s s s sn 1 3 5 2n 1 4 通过连续相等的位移所用时间之比为 4 对称法往复的匀减速直线运动的一个重要特点是运动的对称性 如竖直上抛运动落回原处的速度等于初速度值 上升的时间等于下落的时间 并且在运动中两次经过同一点时速度大小相等 经该点上升时间等于自最高点落回该点的时间 这就是运动在时间和空间上的对称性 利用对称性求解不仅仅是求解物理问题的一种思维途径 也是一种重要的物理思想的体现 5 图像法直线运动的规律可用代数式进行描述 也可以用图像的形式来描述 研究运动图像要从以下几点来认识其物理意义 1 从图像识别物体运动的性质 2 图像截距 即图像与两坐标轴的交点坐标 的意义 3 图像斜率 即图像与横轴夹角的正切值 的意义 4 图像与坐标轴所围面积的物理意义 5 图像上任一点的物理意义 例2 物体以一定的初速度冲上固定的光滑斜面 到达斜面最高点c时速度恰好为零 如图2 1所示 已知物体运动到距斜面最低点a为斜面长度3 4处的b点时 所用时间为t 求物体从b滑到c所用的时间 图2 1 解析 方法一 逆向思维法 反演法 方法二 比例法对于初速度为零的匀变速直线运动 在连续相等的时间里通过的位移之比为x1 x2 x3 xn 1 3 5 2n 1 通过xab的时间为t 故通过xbc的时间tbc t 方法三 中间时刻速度法可以看出vb正好等于ac段的平均速度 因此b点是中间时刻的位置 因此有tbc t 方法四 图像法且s aoc 4s bdc od toc t tbc所以4 1 t tbc 2 tbc2 得tbc t 答案 t 两种图像的比较 1 s t图像 1 两图线相交说明两物体相遇 其交点的横坐标表示相遇的时刻 纵坐标表示相遇处对参考点的位移 2 图线是直线 表示物体做匀速直线运动或静止 图像是曲线则表示物体做变速运动 3 图线与横轴交叉 表示物体从参考点的一边运动到另一边 4 图线平行于t轴 说明斜率为零 即物体的速度为零 表示物体静止 图线斜率为正值 表示物体沿与规定正方向相同的方向运动 图线斜率为负值 表示物体沿与规定正方向相反的方向运动 2 v t图像 1 两图线相交说明两物体在交点时的速度相等 其交点的横坐标表示两物体达到速度相等时的时刻 纵坐标表示两物体达到速度相等时的速度 2 图线是直线表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动 图线是曲线表示物体做变加速运动 3 图线与横轴交叉 表示物体运动的速度反向 4 图线平行于横轴 说明斜率为零 即物体a 0 表示物体做匀速直线运动 图线的斜率为正值 表示物体的加速度与规定的正方向相同 图线的斜率为负值 表示物体的加速度与规定的正方向相反 5 图线与横轴t所围成的面积的数值等于物体在该段时间内的位移 例3 物体从静止开始做直线运动 v t图像如图2 2所示 则该物体 a 在第8s末相对于起点的位移最大b 在第4s末相对于起点的位移最大 图2 2 c 在第2s末到第4s末这段时间内的加速度最大d 在第4s末和第8s末在同一位置上 解析 由v t图像知 在0 6s内速度方向为正 物体一直沿正方向运动 在t 6s末 v t图像与时间轴所围面积最大 即在6s末物体相对于起点的位移最大 故a b均错误 在4s 8s这段时间内 v t图像的斜率最大 即在这段时间内加速度最大 c错误 在第4s末和第8s末 物体的位移相同 在数值上均等于0 4s内v t图像所围的面积 即在4s末和8s末 物体位于同一位置上 d正确 答案 d 处理纸带的问题 用打点计时器研究物体的运动规律是中学物理常用的方法 要探究物体运动规律 就要分析打出的纸带 纸带分析时要做的工作一般有 1 判定物体是否做匀变速运动根据相邻两相等时t内的位移差 s at2判断 如果物体做匀变速直线运动 即a恒定 则 s为一恒量 这一结论反过来也成立 即如果所打纸带在任意两个相邻相等时间内位移差相等 则说明物体做匀变速直线运动 2 逐差法求加速度 这样求平均值的结果仍是由两段t内的位移sn 1和s1决定 偶然误差相同 怎样就能把纸带上各段位移都利用起来呢 如果纸带上测得连续6个相同时间t内的位移s1 s2 s3 s6 如图2 3所示 s4 s1 s4 s3 s3 s2 s2 s1 3at2 s5 s2 s5 s4 s4 s3 s3 s2 3at2 s6 s3 s6 s5 s5 s4 s4 s3 3at2 图2 3 就把各段位移都利用上了 有效地减小了仅由两次位移测量带来的偶然误差 这种方法被称为逐差法 例4 如图2 4所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时 从若干纸带中选取的一条纸带的一部分 他每隔4个点取一个计数点 图上注明了他对各个计数点间距离的测量结果 1 为了验证小车的运动是匀变速运动 请进行下列计算 填入表内 单位 cm 电源频率为50hz 图2 4 各位移差与平均值最多相差 cm 即各位移差与平均值最多相差 由此可得出结论 小车在 的位移之差 在 范围内相等 所以小车的运动是 解析 1 s2 s1 1 60cm s3 s2 1 55cm s4 s3 1 62cm s5 s4 1 53cm s6 s5 1 61cm s 1 58cm 各位移差与平均值最多相差0 05cm 即各位移差与平均值最多相差3 2 由此可得出结论 小车在任意两个连续相等的时间内的位移之差 在误差允许范围内相等 所以小车的运动是匀加速直线运动 答案 1 1 601 551 621 531 611 580 053 2任意两个连续相等的时间内误差允许匀加速直线运动 2 1 591 571 591 58 1 追及 相遇常见情况及特征 追及与相遇 2 追及 相遇问题的解题思路 1 根据对两物体运动过程的分析 画出两物体运动的示意图 2 根据两物体的运动性质 分别列出物体的位移方程 注意要将两物体运动时间的关系反映在方程中 3 由运动示意图找出两物体位移间的关联方程 这是关键 4 联立方程求解 并对结果进行简单分析 例5 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