【高中物理】2023-2024学年人教版必修第一册 匀变速直线运动的位移与时间的关系 课件

DIERZHANG第二章3匀变速直线运动的位移与时间的

关系1.掌握匀变速直线运动的位移与时间的关系式，会用公式x＝v0t＋

at2解决匀变速直线运动的问题(重点)。2.掌握匀变速直线运动的速度与位移的关系式并会应用公式v2－v02＝2ax解决匀变速直线运动的问题(难点)。

学习目标

内容索引一、匀变速直线运动的位移二、速度与位移的关系课时对点练三、刹车中的位移问题一匀变速直线运动的位移1.物体做匀速直线运动，其v-t图像与t轴围成的矩形面积有什么意义？答案做匀速直线运动的物体在时间t内的位移大小对应着v-t图线与t轴围成的矩形面积，即v-t图像与t轴围成的矩形面积表示物体的位移大小。2.如图是某物体以初速度v0做匀变速直线运动的v-t图像。答案位移为图中矩形面积之和，如图所示。(1)如图甲所示，把物体的运动分成5段，每一段时间内，看成匀速直线运动，试着在图中画出这5小段的位移之和。答案图乙更接近整个过程中的位移。(2)如图乙所示，如果把过程分割为更多的小段，和甲图相比，哪种情形更接近整个过程的位移？答案可以。(3)依次类推，如果把过程分割成无数个小段，能否用梯形的面积代表物体在这段时间的位移？(4)梯形面积为多少？试结合v＝v0＋at推导出位移x与时间t的关系。1.匀变速直线运动位移与时间的关系式：x＝_________当v0＝0时，x＝_____(由静止开始的匀加速直线运动)，此时x∝t2。2.适用范围：仅适用于_______直线运动。3.公式的矢量性：公式中x、v0、a都是_____，应用时必须选取正方向。一般选___的方向为正方向。当物体做匀加速直线运动时，a取___值。当物体做匀减速直线运动时，a取___值，计算结果中，位移x的正、负表示其_____。梳理与总结匀变速矢量v0正负方向4.各物理量的单位都要使用国际单位制单位。说明：(1)推导匀变速直线运动的位移大小等于图像下方的面积时用到了微元法。(2)任意形状的v-t图像与时间轴所围成的面积都等于物体的位移大小。例1

以36km/h的速度行驶的列车开始下坡，在下坡路上的加速度等于0.2m/s2，经过30s到达坡底，求坡路的长度和列车到达坡底时的速度大小。答案390m

16m/s设坡路的长度为x，列车到达坡底时的速度大小为v，初速度v0＝36km/h＝10m/s，加速度a＝0.2m/s2，时间t＝30s，根据v＝v0＋at，得v＝10m/s＋0.2m/s2×30s＝16m/s。

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0.5m/s2，求：(1)物体在前3s内的位移大小；例2答案12.75m取初速度方向为正方向v0＝5m/s，a＝－0.5m/s2(2)物体在第3s内的位移大小。答案3.75m同理，前2s内物体的位移因此第3s内物体的位移x＝x3－x2＝12.75m－9m＝3.75m。应用位移与时间的关系式解题的步骤：(1)规定正方向(一般以初速度的方向为正方向)。(2)根据规定的正方向确定已知量的正、负，并用带有正、负号的数值表示。(3)根据位移与时间的关系式或其变形公式列式、求解。(4)根据计算结果说明所求量的大小和方向。总结提升二速度与位移的关系答案由v＝v0＋at得v2－v02＝2ax。1.匀变速直线运动速度与位移的关系式：_______＝2ax。2.适用范围：仅适用于___________运动。3.公式的矢量性：公式中v0、v、a、x都是矢量，应用解题时一定要先设定正方向，一般取v0方向为正方向。(1)若是加速运动，a取___值，若是减速运动，a取___值。(2)若计算结果x＞0，表明位移的方向与初速度方向_____，x＜0表明位移的方向与初速度方向_____。(3)若计算结果v＞0，表明速度的方向与初速度方向_____，v＜0表明速度的方向与初速度方向_____。梳理与总结v2－v02匀变速直线正负相同相反相同相反

某型号航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统，已知某型号的飞机在平直跑道上加速时可产生的最大加速度为5.0m/s2，当飞机的速度达到50m/s时才能离开航空母舰起飞，设航空母舰始终处于静止状态。问：(1)若某舰上不装弹射系统，要求该型号飞机仍能在此舰上正常起飞，该舰身至少为多长？例3不装弹射系统时，飞机从静止开始做匀加速直线运动，由公式v2＝2ax可知该舰身长至少为x1＝

＝250m。答案250m(2)若要求该飞机滑行160m后起飞，弹射系统必须使飞机具有多大的初速度？设弹射系统使飞机具有的初速度为v0，由速度与位移的关系式v2－v02＝2ax答案30m/s如果在所研究的问题中，已知量和未知量都不涉及时间t，利用公式v2－v02＝2ax解题，往往会更方便。总结提升三刹车中的位移问题一汽车在水平路面上匀速行驶，速度v0＝10m/s，突然前方出现紧急情况，司机以5m/s2的加速度刹车，求汽车开始刹车后1s内和3s内的位移。答案首先根据v＝v0＋at0因t2＝3s>t0刹车类问题的分析思路：汽车刹车、飞机降落后在跑道上滑行等都可简化为单方向的匀减速直线运动，当速度减小到零后，就停止运动，在计算这类运动的位移时，应先计算出速度减小到零所用的时间t0。(1)如果t0<t，加速度的大小为a，则不能用题目所给的时间t求解位移，此时运动的最长时间为(2)如果t0>t，说明经过时间t运动还没有停止，则应用题目所给的时间t直接求解位移。梳理与总结

以18m/s的速度行驶的汽车，制动后做匀减速直线运动，在3s内前进36m(3s时汽车未停止)。求汽车的加速度及制动后5s内发生的位移大小。例4答案4m/s2，与初速度方向相反40.5m初速度v0＝18m/s，时间t＝3s，位移x＝36m故汽车在制动后5s内的位移与4.5s内的位移相等，此过程可以看作反向的初速度为零的匀加速直线运动刹车类问题末速度为零时，可以将汽车匀减速到零的运动看成是反向的初速度为零的匀加速运动，从而使问题的解答更简便。总结提升四课时对点练考点一匀变速直线运动的位移1.(2023·宿迁市泗阳县实验高级中学高一期末)一质点做初速度为2m/s，加速度为4m/s2的匀加速直线运动，在0～2s内质点的位移大小为A.10mB.12mC.14m

D.16m12345678910111213基础对点练√142.某质点从静止开始做匀加速直线运动，已知第1s内通过的位移是2m，则质点运动的加速度为A.2m/sB.2m/s2

C.4m/sD.4m/s2√12345678910111213143.(2023·日照市高一上月考)一个物体由静止开始做匀加速直线运动，第1s末的速度为3m/s，则物体在第2s内的位移是A.3mB.4.5mC.9mD.13.5m√12345678910111213根据v1＝at114则第2s内的位移为4.(2023·盐城市高一期末)某汽车沿直线刹车时的位移x与时间t的关系式为x＝12t－2t2，式中位移x的单位是m，时间t的单位是s，则该汽车在刹车过程中A.加速度大小是2m/s2B.初速度是2m/sC.任意1s内的速度变化量都是2m/sD.前4s内的位移大小是18m12345678910111213√1412345678910111213由x＝12t－2t2可知，汽车的初速度为v0＝12m/s，加速度大小是a＝4m/s2，A、B错误；任意1s内的速度变化量大小为Δv＝a·Δt＝4×1m/s＝4m/s，C错误；刹车时间为t0＝

＝3s，前4s内的位移大小等于前3s内位移的大小x4＝12t3－2t32＝18m，D正确。145.一质点由静止开始做匀加速直线运动，它在第10s内的位移为19m，则其加速度大小为A.1.9m/s2

B.2.0m/s2C.9.5m/s2

D.3.0m/s212345678910111213√14质点做初速度为零的匀加速直线运动，根据位移与时间关系式，有1234567891011121314故第10s内的位移x＝x1－x2＝19m，代入数据解得a＝2.0m/s2，故选项B正确。考点二速度与位移的关系6.(2022·江苏高一学业考试)一辆摩托车在平直的公路上匀加速行驶，经过路旁两相邻电线杆时的速度分别是5m/s和15m/s，已知相邻电线杆之间的距离是20m。则摩托车的加速度大小是A.5m/s2 B.0.5m/s2C.10m/s2 D.2.5m/s212345678910111213√147.如图所示，一小车从A点由静止开始做匀加速直线运动，若到达B点时速度为v，到达C点时速度为2v，则xAB∶xBC等于A.1∶1 B.1∶2C.1∶3 D.1∶4√12345678910111213148.(2023·温州市高一期中)2022年6月17日，我国的第三艘航母“福建舰”正式下水。“福建舰”配备了世界最先进的电磁弹射器，能够牵引某型号的飞机在100m内起飞，若该飞机从静止开始做匀加速直线运动，起飞速度为288km/h，则其加速度至少为A.4m/s2 B.16m/s2C.32m/s2 D.64m/s212345678910111213√149.(2023·江苏高二学业考试)汽车在水平公路上运动时速度大小为108km/h，司机突然以5m/s2的加速度刹车，则刹车后8s内汽车滑行的距离为A.50mB.70mC.90mD.110m12345678910111213√14能力综合练10.汽车以20m/s的速度做匀速直线运动，某时刻关闭发动机而做匀减速直线运动，加速度大小为5m/s2，则它关闭发动机后通过37.5m所需时间为A.3s B.4s C.5s D.6s12345678910111213√1411.文明是现代城市的象征，道路交通文明有序，其中“礼让行人，文明驾车”已深入人心。某司机发现前方有行人正通过人行横道时，立即刹车做匀减速直线运动，恰好在停车线处停止运动。汽车经4s停止，若在最后1s内的位移为2m，则汽车的初速度是A.8m/s B.16m/sC.20m/s D.32m/s√1234567891011121314123456789101112131412.(2022·佳木斯市高一开学考试)如图所示，高山滑雪运动员在斜坡上由静止开始匀加速滑行距离x1，又在水平面上匀减速滑行距离x2后停下，测得x2＝2x1，运动员经过两平面交接处速率不变，则运动员在斜坡上滑行的加速度a1与在水平面上滑行的加速度a2的大小关系为A.a1＝a2 B.a1＝4a2C.2a1＝a2 D.a1＝2a2√123456789101112131413.(2023·江苏高二学业考试)无人机是一种由无线电遥控设备或自身程序控制装置操纵的无人驾驶飞行器，如图所示。若某次无人机在一次测试中由静止匀加速飞行了100km时，速度达到180km/h，则下列说法正确的是A.此次无人机飞行所需时间约为1.1sB.加速度的大小为164m/s2C.当无人机飞行距离为50m时，速度达到90km/hD.当飞行时间为200s时，飞行速度为9km/h12345678910111213√1412345678910111213根据题意，设无人机的加速度为ax＝100km＝1×105m，v＝180km/h＝50m/s，v0＝0