3.匀变速直线运动的位移与时间的关系-高一上学期物理必修一课件人教版

3.匀变速直线运动的位移与时间的关系课程标准素养目标1.匀变速直线运动的位移以及速度和位移的关系。(物理观念)2.通过v-t图像分析匀变速直线运动的位移,极限法的运用;灵活运用速度和位移公式。(科学思维)3.掌握追及和相遇问题的处理方法,增强将物理知识应用于实际生活的意识。(科学态度与责任)【教学建议】

1.匀变速直线运动位移公式和图像的应用:任务建议匀变速直线运动的位移通过对汽车在水平面内的运动分析,了解如何利用v-t图像和公式计算位移用图像表示位移通过对斑马奔跑产生的位移随时间变化的分析得出v-t图像的特点和物理意义

2.速度和位移的关系:任务建议匀变速直线运动速度与位移关系的理解对汽车通过路口的运动分析“得出速度与位移的关系式”并加以理解和应用综合应用运动学公式解决实际问题通过对航空母舰上战斗机起飞和降落的运动分析学会应用运动学公式解决实际问题【情境导引】

电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进杀伤性武器,与传统大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同,电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力,其作用的距离要长得多,可大大提高弹丸的速度和射程。

问题导引:

(1)为什么作用距离能影响弹丸的速度和射程呢?

(2)弹丸的速度与作用距离有什么关系呢?一、位移和时间关系1.匀速直线运动的位移:(1)做匀速直线运动的物体在时间t内的位移x=__。(2)做匀速直线运动的物体,其v-t图像是一条平行于时间轴的直线,其位移在数值上等于v-t图线与t轴所包围的矩形的_____。vt面积

面积梯形的面积

匀加速v0t匀速

2ax2axv0+at

2ax

【结论生成】1.v-t图像中的位移:匀变速直线运动的v-t图线与横轴t所围面积的数值等于物体在该段时间内的位移的大小。(1)当“面积”在t轴上方时,位移取正值,这表示物体的位移与规定的正方向相同。(2)当“面积”在t轴下方时,位移取负值,这表示物体的位移与规定的正方向相反。

运动情况取值若物体做匀加速直线运动a与v0同向,a取正值(v0方向为正方向)若物体做匀减速直线运动a与v0反向,a取负值(v0方向为正方向)若位移的计算结果为正值说明位移的方向与规定的正方向相同若位移的计算结果为负值说明位移的方向与规定的正方向相反

【典例示范】一辆汽车在平直公路上以v0=72km/h的速度行驶,司机突然发现前方s=48m处有障碍物,经Δt=0.4s后开始刹车,最后刚好在障碍物前停下。已知汽车在刹车过程中做匀变速直线运动,求:(1)刹车过程中汽车的加速度大小;(2)汽车在刹车过程中所用的时间。

【探究训练】1.核潜艇是战略核威慑手段之一,我国自主研制的“094A”核潜艇在世界上处于比较领先的地位。在某次实战训练中潜艇遇到情况需要紧急下潜,假设在某段时间内“094A”潜艇的位移随时间的变化规律为x=8t-t2(m),则下列说法正确的是(

)A.潜艇的加速度大小为1m/s2 B.潜艇的初速度为8m/sC.潜艇第1s内的位移为5m D.潜艇在2s末的速度为0√

2.一列长为400m的火车在通过一座大桥时做匀减速直线运动,火车通过桥头和桥尾的时间分别是10s和20s,火车完全通过大桥的总时间为40s,其过程简化如图所示,则下列说法正确的是(

)A.火车头经过桥尾时的速度大小为28m/sB.火车头经过桥头时的速度大小为40m/sC.火车的加速度大小为0.5m/s2D.大桥的长度为1040m√

√√主题二

用图像表示位移【生活情境】斑马奔跑的速度快而持久,每小时可奔跑60~80千米。假设斑马沿直线轨道奔跑,图中描述了它相对出发点的位移随时间变化的情况。【问题探究】试结合上述情景,讨论下列问题:(1)情景中,斑马最远距离出发点多少米?提示:根据图像可得,斑马最远距离出发点90m。(2)情景中,斑马各阶段的运动状态是怎样的?提示:斑马在前2.5min内以0.6m/s(v=0.6m/s)的速度做匀速直线运动,在2.5min到3min斑马停在距出发点90m的位置。【结论生成】1.x-t图像的物理意义:x-t图像反映了物体的位移随时间的变化关系,图像上的某一点表示运动物体在某时刻所处的位置或相对于坐标原点的位移。2.x-t图像的应用:位移大小初、末位置的纵坐标差的绝对值方向末位置与初位置的纵坐标差的正负值,正值表示位移沿正方向,负值表示位移沿负方向速度大小斜率的绝对值方向斜率的正负,斜率为正,表示物体向正方向运动;斜率为负,表示物体向负方向运动运动开始位置图线起点纵坐标运动开始时刻图线起点横坐标两图线交点的含义表示两物体同时在同一位置(相遇)

【典例示范】(多选)如图所示,A、B两物体从同一地点开始运动,由A、B两物体的位移—时间图像可知,下列说法正确的是(

)A.A、B两物体同时从同一位置向同一方向运动B.A、B两物体自同一位置向同一方向运动,B比A晚出发2sC.A、B两物体速度大小均为10m/sD.A、B两物体在A出发后4s、距出发点20m处相遇√√

√√

2.(多选)(2025·济南高一检测)甲、乙两物体从同一点开始沿同一直线运动,甲的位移—时间(x-t)图像和乙的速度—时间(v-t)图像如图所示。下列说法中正确的是(

)A.甲在6s末回到出发点,乙距出发点的最大距离为4mB.2s到4s内乙做匀变速直线运动C.第3s内甲、乙两物体运动方向相反D.甲在第二个2s内的位移大小为8m√√√

【结论生成】1.公式的适用条件:公式表述的是匀变速直线运动的速度与位移的关系,适用于匀变速直线运动。2.公式的矢量性:公式中v0、v、a、x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。

√

√

√主题运动学公式实际问题中的综合应用【生活情境】情景1:如图是中国空军歼-15战机在航母甲板上起飞的情形。假设起飞甲板的长度为200m,降落甲板的长度为90m,歼-15战机起飞的最小速度为80m/s,飞机在航母上的平均加速度为15m/s2。

情景2:如图所示,歼-15在航母甲板上降落时的速度达到60m/s,为了使飞机安全降落,航母上装有阻拦索,可以使飞机在短距离内停止运动。

2.用匀变速直线运动规律解题的步骤:(1)认真审题,弄清题意和物体的运动过程,必要的时候画出物体运动过程的示意图。(2)明确已知物理量和要求的物理量。(3)规定正方向(一般取初速度的方向为正方向),从而确定已知量和未知量的正、负号,对于无法确定方向的未知量,可以先假设此量方向为正方向。(4)选择恰当的公式求解。(5)判断结果是否合乎题意,根据正负号确定所求物理量的方向。【典例示范】学校对升旗手的要求是国歌响起时开始升旗,当国歌结束时国旗恰好升到旗杆顶端。已知国歌从响起到结束的时间是48s,国旗上升的高度是17.6m。若国旗先向上做匀加速运动,时间持续4s,然后做匀速运动,最后做匀减速运动,减速时间也为4s,国旗到达旗杆顶端时的速度恰好为零。则国旗匀加速运动时加速度为(

)A.0.2m/s2 B.0.4m/s2C.0.3m/s2 D.0.1m/s2√

[规律方法]运动学问题常见的四种解题方法(1)公式法:有些题根据题目条件选择恰当的公式即可。但对匀减速运动要注意两点,①加速度在代入公式时一定是负值;②题目所给的时间不一定是匀减速运动的时间,要判断是否为匀减速的时间后才能用。(2)图像法:借助v-t,x-t图像解决问题。(3)逆向分析法:将匀减速运动看作反方向的匀加速运动。(4)变换参照系法:在运动学问题中,相对运动问题是比较难的部分,若采用变换参照系法处理此类问题,可起到化难为易的效果。【探究训练】1.如图所示,一汽车装备了具有“自动刹车系统”功能的城市安全系统,当车速v≤10m/s且与前方静止的障碍物之间的距离接近安全距离时,如果司机未采取制动措施,系统就会立即启动“自动刹车系统”,使汽车避免与障碍物相撞。在上述条件下,若该车在某路况下的“自动刹车系统”的加速度取4~6m/s2之间的某一值,刹车过程看成匀变速直线运动,则“自动刹车”的可能距离为(

)A.25m

B.20m

C.15m