2016-2017学年高中物理 第2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2章匀变速直线运动的研究,第1节匀变速直线运动的规律,填一填,练一练,一、匀变速直线运动的特点(见课本第3132页)1.定义:物理学中,称物体加速度保持不变的直线运动为匀变速直线运动。2.特点:做匀变速直线运动的物体,其加速度的大小和方向都不改变。3.分类:当加速度与速度同向时,物体做匀加速直线运动;当加速度与速度反向时,物体做匀减速直线运动。二、匀变速直线运动的速度变化规律(见课本第3234页)1.速度公式:vt=v0+at。2.对速度公式的理解:设v0的方向为正方向,当a0时,a与v0方向相同,物体的速度增加,即为匀加速直线运动;当a0时,a与v0方向相反,物体的速度减小,即为匀减速直线运动;当v0=0时,公式可简化为vt=at,此时vt与a的方向总是相同的。,填一填,练一练,3.匀变速直线运动的v-t图象:,填一填,练一练,三、匀变速直线运动的位移规律(见课本第3435页)1.位移公式:s=v0t+at2。2.位移时间图象(s-t图象):以横轴表示时间、纵轴表示位移,根据实际数据取单位、定标度、描点,用平滑线连接各点便得s-t图象。对于匀变速直线运动来说,位移是时间的二次函数,其图象是一条二次函数的曲线。四、匀变速直线运动的速度位移公式(见课本第36页),填一填,练一练,一个物体在水平直线上做匀加速直线运动,初速度为3m/s,经过4s它的位移为24m,则这个物体运动的加速度等于()A.1.5m/s2B.2m/s2C.4m/s2D.0.75m/s2解析:根据s=v0t+at2,代入数据24m=3m/s4s+a(4s)2,解得a=1.5m/s2,选项A正确。答案:A,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,匀变速直线运动的速度变化规律由中航洪都集团自主研制的“L-15猎鹰”新型高级教练机(如图所示)在某海航展上进行了精彩的飞行表演。设“L-15猎鹰”教练机的速度达到95m/s时即可升空,假定“猎鹰”教练机从静止滑跑时以3.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,则从启动到起飞共滑行多长时间?,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,1.公式vt=v0+at中各符号的含义(1)v0、vt分别表示物体的初、末速度。(2)a为物体的加速度,且a为恒量。2.公式的矢量性公式中的v0、vt、a为矢量,应用公式解题时,一般取v0的方向为正方向,a、vt与v0的方向相同时取正值,与v0的方向相反时取负值。3.公式的适用条件仅适用于匀变速直线运动。4.公式vt=v0+at的特殊形式(1)当a=0时,vt=v0(匀速直线运动)。(2)当v0=0时,vt=at(由静止开始的匀加速直线运动)。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,5.使用速度公式要注意的问题(1)速度公式vt=v0+at的适用条件是匀变速直线运动,所以应用公式时首先对运动性质和运动过程进行判断和分析。(2)对匀减速直线运动的两种处理方法:方法一是将a直接用负值代入,速度公式vt=v0+at不变;方法二是将a用其大小代入,速度公式变形为vt=v0-at。(3)注意物体实际运动时间。特别对于做匀减速直线运动的物体,应注意物体速度减为零之后能否加速返回,若不能返回,应注意题中所给时间与物体所能运动的最长时间的关系。刹车类问题不能反向加速,当速度减为零时运动过程结束。(4)如果一个物体的运动包含几个阶段,就应当分段分析,明确物体在各个阶段的运动规律。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,【例题1】导学号93960019汽车以45km/h的速度匀速行驶,则:(1)若汽车以0.6m/s2的加速度加速,则10s后速度能达到多少?(2)若汽车刹车以0.6m/s2的加速度减速,则10s后速度能达到多少?(3)若汽车刹车以3m/s2的加速度减速,则10s后速度为多少?解析:(1)初速度v0=45km/h=12.5m/s,加速度a=0.6m/s2,时间t=10s,10s后汽车的速度为vt=v0+at=(12.5+0.610)m/s=18.5m/s。(2)汽车匀减速运动,a=-0.6m/s2,减速到停止的时间所以10s后汽车的速度为vt=v0+at=(12.5-0.610)m/s=6.5m/s。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,(3)汽车刹车所用时间所以10s后汽车已经刹车完毕,则10s后汽车速度为零。答案:(1)18.5m/s(2)6.5m/s(3)0,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,变式训练1一质点从静止开始以1m/s2的加速度做匀加速直线运动,经5s后做匀速直线运动,匀速直线运动的时间为4s,最后2s时间内质点做匀减速直线运动直到静止,则质点匀速直线运动时的速度是多大?匀减速直线运动时的加速度多大?解析:质点的运动过程包括加速匀速减速三个阶段,画出运动过程的示意图如图所示,图中AB段为加速,BC段为匀速,CD段为减速,匀速运动的速度既为AB段的末速度,也为CD段的初速度。由运动学公式可知vB=v0+at=0+15m/s=5m/svC=vB=5m/s,将vt=v0+at应用于CD段vD=0,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,负号表示a与v0方向相反。答案:5m/s2.5m/s2,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,匀变速直线运动的位移变化规律美国麻省理工学院的科学家宣称,采用最新科技的火箭,未来从地球到火星的旅行只需要39天。假设火箭从地球出发后的一段位移s内做匀加速直线运动,火箭的加速度是a,则火箭运动的时间为多少?,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.对位移公式s=v0t+at2的理解(1)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。(2)因为位移公式是关于t的一元二次函数,故s-t图象是一条抛物线(一部分)。但它不表明质点运动的轨迹为曲线。(3)对于初速度为零(v0=0)的匀变速直线运动,位移公式为s=at2,即位移s与时间t的二次方成正比。(4)s=v0t+at2是矢量式,应用时s、v0、a都要根据选定的正方向带上“+”“-”号。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,(2)位移与平均速度的关系。如图是匀变速直线运动的v-t图象,由梯形的面积表示位移,(3)物理意义:可以把匀变速直线运动看成是以平均速度运动的匀速直线运动。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题2】导学号93960020一辆汽车刹车前速度为90km/h,刹车时获得的加速度大小为10m/s2,求:(1)汽车开始刹车后10s内滑行的距离s0。(2)从开始刹车到汽车位移为30m所经历的时间t。(3)汽车静止前1s内滑行的距离s。解析:(1)先算出汽车刹车经历的总时间。由题意可知,初速度v0=90km/h=25m/s,末速度vt=0根据vt=v0+at0及a=-10m/s2得汽车刹车后经过2.5s停下来,因此汽车刹车后10s内的位移等于刹车后2.5s内的位移,可用以下两种解法求解。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解得t1=2s,t2=3s。t2表示汽车经t1后继续前进到达最远点后,再反向加速运动重新到达位移为30m处时所经历的时间,由于汽车刹车是单向运动,很显然,t2不合题意,应舍去。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,(3)把汽车减速到速度为零的过程可反过来看做初速度为零的匀加速运动,求出汽车以10m/s2的加速度从静止开始运动经过1s的位移,即答案:(1)31.25m(2)2s(3)5m,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练2一物体做匀减速直线运动,初速度大小为v0=5m/s,加速度大小为a=0.5m/s2,求:(1)物体在3s内的位移大小;(2)物体在第3s内的位移大小。解析:(1)3s内的位移(2)同理2s内物体的位移因此,第3s内的位移s=s3-s2=12.75m-9m=3.75m。答案:(1)12.75m(2)3.75m,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,v-t图象的理解如图所示的图象,是否是匀变速直线运动?为什么?,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.匀速直线运动的v-t图象(1)形状:由于匀速直线运动的速度保持不变,所以其v-t图象是一条平行于时间轴的直线,如图甲所示。(2)运动速度:从图象中可以直接读出速度的大小和方向。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,2.匀变速直线运动的v-t图象如图乙所示,匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线。乙(1)直线a反映了速度随着时间是均匀增加的,为匀加速直线运动的图象。(2)直线b反映了速度随着时间是均匀减小的,为匀减速直线运动的图象。(3)直线c反映了速度随着时间先均匀减小,后均匀增加,由于加速度不变,整个运动过程也是匀变速直线运动。,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,3.v-t图象的应用通过v-t图象,可以明确以下信息:,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题3】导学号93960021(多选)如图为一质点做直线运动的速度时间图象,下列说法中正确的是()A.整个过程中,CE段的加速度最大B.在18s末,质点的运动方向发生了变化C.整个过程中,D点对应的位置离出发点最远D.BC段表示的运动所通过的位移是34m,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:根据v-t图象的斜率表示加速度可知,整个过程中,CE段的加速度最大,选项A正确;在18s末,质点的加速度方向发生了变化,但运动方向(速度方向)不变,选项B错误;根据v-t图象与时间轴所围成的面积表示位移可知,整个过程中,D点对应的位置离出发点最远,选项C正确;BC段表示的运动所通过的位移是(5+12)m=34m,选项D正确。答案:ACD,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练3(多选)一物体自t=0时开始做直线运动,其速度时间图象如图所示。下列选项正确的是()A.在06s内,物体离出发点最远为30mB.在06s内,物体经过的路程为40mC.在04s内,物体的平均速度为7.5m/sD.在56s内,物体做匀减速直线运动解析:结合v-t图象知t=5s时离出发点最远为35m,A错误;在06s内路程为40m,B正确;在04s内,物体的位移是30m,由=7.5m/s,C正确;在56s内速度与加速度方向同向,应做匀加速直线运动,D错误。答案:BC,探究一,探究二,探究三,问题导引,名师精讲,典例剖析,12345,1.一物体做匀变速直线运动,下列说法中正确的是()A.物体的末速度一定与时间成正比B.物体的位移一定与时间的二次方成正比C.物体的速度在一定时间内发生的变化与这段时间成正比D.若为匀加速运动,速度和位移都随时间增加;若为匀减速运动,速度和位移都随时间减小解析:根据vt=v0+at和s=v0t+at2知选项A、B错误;由加速度公式知选项C正确;当物体做匀减速运动时,速度减小但位移可以增大,选项D错误。答案:C,12345,2.(多选)下列选项图为四个物体在同一条直线上运动的图象,那么由图象可以看出,做匀变速直线运动的是()解析:v-t图象的斜率表示物体的加速度,选项A中图线平行于时间轴,斜率为零,加速度为零,所以做匀速直线运动。选项B中图线斜率不变,加速度不变,是匀变速直线运动,且由图象可以看出,物体的速度随时间均匀减小,所以是匀减速直线运动。选项C中图线斜率不变,加速度不变,做匀加速直线运动。选项D中图线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直线运动。答案:BC,12345,3.汽车以20m/s的速度做匀速直线运动,刹车的加速度大小为5m/s2,那么刹车后4s内与刹车后6s内汽车通过的位移之比为()A.11B.23C.43D.49解析:汽车刹车后速度减为零所用时间,