第2节匀变速直线运动的速度与时间的关系..ppt

第2节匀变速直线运动的速度与时间的关系,(教师参考)一、教学目标知识与技能1.理解匀变速直线运动v-t图像的物理意义.会根据图像分析解决问题2.掌握匀变速直线运动的速度与时间的关系公式,能进行有关的计算过程与方法1.引导学生研究图像,寻找规律得出匀变速直线运动的概念2.引导学生用数学公式表达物理规律并给出各符号的具体含义情感态度与价值观1.培养学生用物理语言表达物理规律的意识,激发探索与创新欲望2.培养学生透过现象看本质、用不同方法表达同一规律的科学意识二、教学重点难点教学重点匀变速直线运动的速度公式及v-t图像,教学难点应用速度公式和速度图像解决实际问题三、重难点突破方略匀变速直线运动的速度与时间关系的突破方略【思考讨论1】(1)在v-t图像中能看出哪些信息呢?(2)匀速直线运动的v-t图像如图所示.请同学们思考讨论图像的特点,尝试描述这两个直线运动.,(3)这两个图像是在同一个坐标系中吗?你能断定这两个图像中所表示的运动方向相反吗?学生:(1)从速度时间图像中能看出质点在各个不同时刻速度的大小和方向.(2)在不同的时刻,这两个直线运动的速度值等于零时刻的速度值,即10m/s.(甲)图说明质点在做匀速直线运动,速度方向与规定正方向相同,(乙)图说明质点在做匀速直线运动,速度方向与规定的正方向相反.(3)这两个图像不在同一个坐标系中.因为两个不同的坐标系规定的正方向可能不同,所以不能断定这两个图像中所表示的运动方向相反.【思考讨论2】请同学们思考讨论如图所示的v-t图像的特点,尝试描述它的运动情况.学生:它是初速度为零的加速直线运动.,【思考讨论3】,【教师总结】质点沿着一条直线运动,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动,它的v-t图像是一条倾斜的直线.,自主学习,课堂探究,达标测评,自主学习课前预习感悟新知,(教师参考)情境链接一许多机场的候机楼内,都有一种旅客自动输送带(如图所示),它能以恒定的速度输送站在上面的旅客,如果旅客A站在带上后,又匀加速向前跑动,那么他相对于站在输送带外面的旅客B来说是做什么样的运动呢?信息在输送带上旅客的速度相对于外面旅客B的速度为输送带的速度与奔跑速度之和,且有加速度.,情境链接二磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力来推动的列车.由于其轨道的磁力使之悬浮在空中,行走时不需接触地面,因此只受来自空气的阻力.磁悬浮列车的最高速度可达每小时500千米以上.在我国的上海,2003年元旦,磁悬浮列车正式投入商业运行.列车加速时是匀变速直线运动吗?信息不一定.,教材梳理,一、匀变速直线运动阅读教材第34页“匀变速直线运动”部分,知道什么是匀变速直线运动.1.定义:沿着一条直线,且不变的运动.2.匀加速直线运动:加速度方向与速度方向相同,物体的速度随着时间.的直线运动.3.匀减速直线运动:加速度方向与速度方向相反,物体的速度随着时间.的直线运动.,加速度,均匀增加,均匀减小,想一想加速度大小不变的直线运动一定是匀变速直线运动吗?为什么?答案:不一定.因为加速度是矢量,加速度大小不变,其方向可能变化.只有加速度大小和方向均不变的直线运动才是匀变速直线运动.,二、速度与时间的关系阅读教材第3435页“速度与时间的关系式”部分,理解匀变速直线运动的v-t图像的特点;初步理解匀变速直线运动的速度与时间的关系式v=v0+at.1.直线运动的v-t图像(1)匀速直线运动的v-t图像:是一条平行于的直线,如图(甲)所示.,时间轴,(2)匀变速直线运动的v-t图像:是一条的直线,如图(乙)所示,a表示直线运动,b表示直线运动.,倾斜,匀加速,匀减速,2.速度与时间的关系式(1)速度公式:v=.(2)对公式的理解:做直线运动的物体,在t时刻的速度v,等于物体在开始时刻的,再加上在整个过程中速度的.,v0+at,速度v0,变化量at,想一想教材第35页图2.2-5中表示物体的速度如何变化?在t=t时,速度的变化量v和v总是相等吗?物体在做匀变速运动吗?答案:图中显示物体的速度是增加的,在t=t时,v不等于v,物体的运动不是匀加速直线运动,而是加速度减小的变加速直线运动.,自主检测,1.关于匀变速直线运动,下列说法正确的是()A.是加速度不变、速度随时间均匀变化的直线运动B.是速度不变、加速度变化的直线运动C.是速度随时间均匀变化、加速度也随时间均匀变化的直线运动D.当加速度不断减小时,其速度也不断减小,A,解析:匀变速直线运动是速度均匀变化,而加速度不变的直线运动,选项A正确.,(教师备用),2.对于公式v=v0+at,下列说法正确的是()A.适用于任何变速运动B.只适用于匀加速直线运动C.适用于任何匀变速直线运动D.v0和v只能是正值,不可能为负值,解析:速度公式v=v0+at适用于所有的匀变速直线运动,包括匀加速直线运动和匀减速直线运动,不适用于非匀变速运动,选项A,B错误,C正确;公式中的三个矢量v0,v及a均可能是正值或负值,选项D错误.,C,3.图示为四个物体在一条直线上运动的v-t图像,由图像可以看出,做匀加速直线运动的是(),解析:v-t图像的斜率就是物体的加速度,A中图像平行于时间轴,斜率为零,加速度为零,所以做匀速直线运动.B图像斜率不变,加速度不变,做匀减速直线运动.C图像斜率不变,加速度不变,做匀加速直线运动.D图像的切线斜率越来越大,表示物体做加速度越来越大的变加速运动.,C,4.2014年,歼-31隐身战机在某机场进行了首次热身飞行表演.设该战机的速度达到98m/s时即可升空,假定战机从静止开始以3.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,则该战机从开动到起飞需滑行多长时间?,答案:28s,课堂探究核心导学要点探究,要点一,速度公式的理解及应用,【问题导引】1.设一个物体做匀变速直线运动,运动开始时刻(t=0)的速度为v0(初速度),加速度为a,则t时刻物体的瞬时速度是多少?,2.物体的初速度越大,加速度越大,运动时间越长,物体的末速度一定越大吗?答案:不一定.当物体做匀减速运动时,末速度可能反而越小.,(教师备用)【要点归纳】对速度公式v=v0+at的进一步理解(1)公式的矢量性公式中的v0,v,a均为矢量,应用公式解题时,首先要规定正方向,一般取v0的方向为正方向,a,v与v0的方向相同时取正值,与v0的方向相反时取负值.计算时将各量的数值和正负号一并代入计算.a与v0同向时物体做匀加速直线运动,a与v0方向相反时,物体做匀减速直线运动.(2)公式的适用条件公式v=v0+at只适用于匀变速直线运动.(3)公式的特殊形式当a=0时,v=v0(匀速直线运动).当v0=0时,v=at(由静止开始的匀加速直线运动).,【例1】如图所示,小球以v0=6m/s的速度从中间滑上足够长的光滑斜面.已知小球在斜面上运动时的加速度大小为2m/s2,问小球速度大小为3m/s时需多长时间?(小球在光滑斜面上运动时,加速度的大小和方向均不变),思维导图,法二上滑过程达到3m/s时,同上.若在下滑过程中达到3m/s,以沿斜面向上为正方向,则有v0=6m/s,a=-2m/s2,v=-3m/s,由v=v0+at得t=4.5s.,答案:1.5s或4.5s,规律方法多过程运动的分析方法(1)画出物体运动的草图(v-t图像或轨迹),弄清楚每一过程的运动规律,确定各过程的已知量和未知量.(2)列出每个过程的已知量与未知量之间的关系式,注意前后两过程的衔接点.,(教师备用)变式1:如果把光滑斜面改成粗糙水平面,其余条件都不变,结果与例1中的还一样吗?为什么?答案:不一样,因为改成水平面后,小球减速到零之后不会再反向加速.变式2:如果是汽车刹车问题,结果与例1相似还是与变式1相似?答案:与变式1相似.例1-1:一物体从静止开始以2m/s2的加速度做匀加速直线运动,经5s后做匀速直线运动,最后2s的时间内物体做匀减速直线运动直至静止.求:(1)物体做匀速直线运动的速度的大小;,解析:解题关键是画出如下的示意图:设图中AB为匀加速直线运动,BC为匀速直线运动,CD为匀减速直线运动,匀速运动阶段的速度为AB段的末速度,也为CD段的初速度.(1)由速度、时间的关系式得vB=a1t1=25m/s=10m/svC=vB=10m/s即做匀速直线运动的速度为10m/s.,答案:(1)10m/s,(2)物体做匀减速直线运动时的加速度.,答案:(2)-5m/s2,加速度方向与物体运动方向相反,针对训练1:火车沿平直铁轨匀加速前进,通过某一路标时的速度为10.8km/h,1min后变成了54km/h,又需经多少时间,火车的速度才能达到64.8km/h?,答案:15s,要点二,速度时间图像的理解和应用,【问题导引】1.如图所示是小朋友某次蹦床跳起后的图像,已知t1-0=t2-t1,分析下列问题:(1)她所做的运动是匀变速运动吗?(2)她跳起时的速度有多大?(3)你能从图像(乙)中知道在哪段时间内是上升的,哪段时间内是下降的吗?(4)从图像(乙)中你能否看出,作图时选的是上升过程还是下降过程的速度方向为正方向?,答案:(1)图像(乙)是倾斜直线,加速度不变,因此是匀变速直线运动.(2)纵轴的截距即为起跳时的速度,即其大小为v0.(3)0t1时间内,做匀减速直线运动,是上升过程;t1t2时间内,速度反向且逐渐增大,是下降过程.(4)开始为上升过程,速度越来越小,到最高点时速度为0,所以图中是以上升过程的速度方向为正方向.,2.一个做直线运动的物体的v-t图像如图所示,在t1时刻物体的加速度为零吗?,答案:在t1时刻物体的速度为零,但此时v-t图像的斜率不为零,故此时物体的加速度不为零.,【要点归纳】由v-t图像获得的信息(1)纵截距:表示物体的初速度.(2)横截距:表示物体在开始计时后过一段时间才开始运动,或物体经过一定时间速度变为零.,(3)与横轴的交点:表示速度方向改变的时刻,如图(甲)中直线c的t1时刻和图(乙)中的t2时刻.,(4)图线折点:表示加速度改变的时刻,如图(乙)中的t1时刻.(5)两图线的交点:表示该时刻两物体具有相同的速度.(6)直线的斜率:大小等于加速度的大小;斜率的正负表示加速度的方向.,【例2】(2016苏州高一检测)如图所示为某质点的v-t图像,则下列说法中正确的是()A.在06s内,质点做匀变速直线运动B.在610s内,质点处于静止状态C.在4s末,质点向相反方向运动D.在t=12s末,质点的加速度为-1m/s2,思路探究(1)如何判断v-t图像中物体速度大小和方向的变化情况?答案:图像纵坐标的变化规律反映了速度的变化规律,纵坐标的正负表示速度的方向,纵坐标大小的变化表示速度大小的变化.(2)如何判断v-t图像中物体加速度的变化情况?答案:图像的斜率大小表示加速度的大小,正负表示加速度的方向.,D,解析:质点在04s内做加速度为1.5m/s2的匀加速直线运动,在46s内做加速度为-1m/s2的匀减速直线运动,在610s内以4m/s的速度做匀速运动,在1014s内做加速度为-1m/s2的匀减速直线运动.综上所述只有选项D正确.,(教师备用)例2-1:甲、乙两物体从同一位置出发沿同一直线运动的v-t图像如图所示,下列判断正确的是()A.甲做匀速直线运动,乙做匀变速直线运动B.两物体两次相遇的时刻分别在1s末和4s末C.乙在前2s内做匀加速直线运动,2s后做匀减速直线运动D.2s后,甲、乙两物体的速度方向相反,C,解析:甲以2m/s的速度做匀速直线运动,乙在02s内做匀加速直线运动,a1=2m/s2,26s内做匀减速直线运动,a2=-1m/s2.1s末和4s末二者只是速度相同,并未相遇.6s内甲、乙两物体速度方向一直相同.选项C正确.,针对训练2:(2016甘肃白银会宁一中期中)(多选)如图为某运动物体的速度时间图像,下列说法中正确的是()A.物体以某初速度开始运动,在02s内加速运动,24s内静止,46s内减速运动B.物体在02s内的加速度是2.5m/s2,24s内加速度为零,46s内加速度是-10m/s2C.物体在4.5s时的速度为5m/sD.物体在06s内始终向同一方向运动,BC,要点三,刹车类问题,【问题导引】1.汽车在遇到紧急情况时会进行刹车,若汽车行驶速度为15m/s,刹车时的加速度为5m/s2,则:(1)汽车经几秒停止?(2)若用速度时间公式计算刹车5s的速度时,时间能否代入5s进行计算?为什么?(3)在遇到刹车类问题时应首先关注哪个量?答案:(1)汽车经3s停止.(2)不能代入5s而应该代入3s进行计算,因为汽车刹车完成后即静止,不再反向加速.(3)应首先计算刹车的时间.2.取物体初速度的方向为正方向,而物体做减速运动,若求出速度v的值为负值,说明什么问题?汽车刹车会不会出现这种情况?答案:速度为负值,说明此时物体的速度方向与初速度方向相反,即物体减速到零后又反向加速运动了.汽车刹车速度减为零后不会反向运动.,【要点归纳】解决刹车类问题的基本思路,【例3】汽车以45km/h的速度匀速行驶.(1)若汽车以0.6m/s2的加速度加速,则10s末速度能达到多少?(2)若汽车刹车以0.6m/s2的加速度减速,则10s末速度能达到多少?(3)若汽车刹车以3m/s2的加速度减速,则10s末速度为多少?,思维导图,答案:(1)18.5m/s(2)6.5m/s(3)0,误区警示处理刹车应注意的问题,(1)明确车辆的刹车时间(车辆末速度变为零时所用的时间).通常可由t=计算得出.并判断要研究的时长大于刹车时间还是小于刹车时间.,(2)若要研究的时长小于刹车时间,则汽车在要研究的时间段内的实际运动时间等于时长;反之,实际运动时间等于刹车时间.(3)常见错误:误以为汽车在给定的时间内一直做匀减速直线运动,简单套用速度公式v=v0+at,得出的速度出现负值.,(教师备用)例3-1:(2016石家庄高一检测)汽车在平直路面紧急刹车时,加速度的大小是6m/s2,如果必须在2s内停下来,汽车的行驶速度最高不能超过多少?如果汽车以最高允许速度行驶,必须在1.5s内停下来,汽车在刹车的过程中加速度至少多大?,解析:以初速度方向为正方向,汽车的加速度a=-6m/s2运动时间t=2s,末速度v=0由公式v=v0+at代入数值得v0=12m/s.仍以初速度方向为正方向汽车的初速度v0=12m/s运动时间t=1.5s,末速度v=0由公式v=v0+at代入数值得a=-8m/s2.,答案:12m/s8m/s2,针对训练3:(2016日照一中高一检测)一汽车在平直的公路上以20m/s的速度匀速行驶,前面有情况需紧急刹车,刹车的加速度大小是8m/s2,刹车后可视为匀减速直线运动,求刹车3s后汽车的速度大小.,答案:0,(教师参考)【教材探究】P35“说一说”中,怎样理解图2.2-5所反映的运动规律?,达标测评随堂演练检测效果,1.(2016衡阳市第八中学期中)(多选)若汽车的加速度方向与速度方向一致,当加速度减小时,则下列说法正确的是()A.汽车的速度也减小B.汽车的速度仍在增大C.当加速度减小到零时,汽车静止D.当加速度减小到零时,汽车的速度达到最大,BD,解析:一