高中物理 3.1 勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律課件 魯科版必修1.ppt

第1節(jié)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律 溫故知新 1 為了傳遞信息 周朝形成了郵驛制度 宋朝增設(shè)了 急遞鋪 設(shè)金牌 銀牌 銅牌三種 金牌 一晝夜行250km 每到一個驛站換人換馬接力傳遞 金牌 的平均速度 a 與成年人步行的速度相當(dāng)b 與人騎自行車的速度相當(dāng)c 與高速公路上汽車的速度相當(dāng)d 與磁懸浮列車的速度相當(dāng)答案 b 精彩回眸 2 加速度是描述物體 的物理量 它是 與發(fā)生這一變化 的比值 即a 1 勻變速直線運(yùn)動的特點 1 勻變速直線運(yùn)動的定義 物體 保持不變的直線運(yùn)動 2 勻加速直線運(yùn)動 加速度方向與速度方向相同 物體的速度隨時間 的直線運(yùn)動 3 勻減速直線運(yùn)動 加速度方向與速度方向相反 物體的速度隨時間 的直線運(yùn)動 新知梳理 加速度 均勻增加 均勻減小 2 勻變速直線運(yùn)動的速度變化規(guī)律 1 勻變速直線運(yùn)動的速度與時間的關(guān)系式是 vt 其中 at表示整個運(yùn)動過程中 v0表示物體的 2 直線運(yùn)動的v t圖象 勻速直線運(yùn)動的v t圖象是一條平行于 的直線 如圖3 1 1所示 2 直線運(yùn)動的v t圖象 勻速直線運(yùn)動的v t圖象是一條平行于時間軸的直線 如圖3 1 1所示 v0 at 速度變化量 初速度 時間軸 勻變速直線運(yùn)動的v t圖象是一條 的直線 如圖3 1 2所示 a表示勻加速直線運(yùn)動 b表示勻減速直線運(yùn)動 v t圖象的傾斜程度 即 表示物體的加速度 圖3 1 2 圖3 1 1 傾斜 斜率 3 勻變速直線運(yùn)動的位移變化規(guī)律 1 位移公式 s 2 公式為矢量式 它對勻減速運(yùn)動也成立 取初速度方向為正方向 當(dāng)物體做加速運(yùn)動時 a取正值 當(dāng)物體做減速運(yùn)動時 a取負(fù)值 3 推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動的位移公式可用 法 4 利用勻變速運(yùn)動的v t圖象求位移大小 v t圖象與橫軸t所圍面積的數(shù)值等于物體在該段時間內(nèi)的 任何直線運(yùn)動的位移都和v t圖象中相應(yīng)時間段內(nèi)圖象與時間軸圍成的 相等 微積分 位移 面積 5 勻變速直線運(yùn)動的位移與速度的關(guān)系 關(guān)系式 2as 其中v0和vt分別是初 末時刻的速度 s是這段時間內(nèi)的位移 該式是矢量式 在使用時應(yīng)先規(guī)定正方向 以便確定a s的正負(fù) vt2 v02 勻變速直線 合作探究 1 基本公式的特點 勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律 圖3 1 3 3 逐差相等設(shè)在任意連續(xù)相等時間間隔t內(nèi)的位移分別為s1 s2 s3 則s2 s1 s3 s2 sn sn 1 at2 即 s at2 任意兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移之差是一個恒量 該結(jié)論常作為判斷一個運(yùn)動是否是勻變速直線運(yùn)動的依據(jù) 3 對初速度為零的勻加速直線運(yùn)動 t為單位時間 1 1t末 2t末 3t末 的速度之比 v1 v2 v3 vn 1 2 3 n 2 1t內(nèi) 2t內(nèi) 3t內(nèi) 的位移之比 s1 s2 s3 sn 1 22 32 n2 3 第一個t內(nèi) 第二個t內(nèi) 第三個t內(nèi) 的位移之比 s s s sn 1 3 5 2n 1 4 末速度為零的勻減速直線運(yùn)動對于末速度為零的勻減速直線運(yùn)動 可以按逆過程分析 視為反向初速度為零的勻加速直線運(yùn)動 1 下列有關(guān)對勻變速直線運(yùn)動的認(rèn)識 其中觀點正確的是 a 物體在一條直線上運(yùn)動 若在相等的時間內(nèi)通過的位移相等 則物體的運(yùn)動就是勻變速直線運(yùn)動b 加速度大小不變的運(yùn)動就是勻變速直線運(yùn)動c 勻變速直線運(yùn)動是速度變化量為零的運(yùn)動d 勻變速直線運(yùn)動的加速度是一個恒量 解析 勻變速直線運(yùn)動的速度大小時刻在發(fā)生變化 在相等的時間里通過的位移一定不會相等 a錯誤 勻變速直線運(yùn)動的加速度大小和方向都不能變化 b錯誤 c的說法也是錯誤的 正確答案為d 答案 d 1 幾種變速直線運(yùn)動的v t圖象 1 初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的v t圖象是一條過原點的傾斜直線 2 初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動的v t圖象是一條在v軸上有截距的傾斜的直線 3 做變加速運(yùn)動的v t圖象是一條曲線 在v t圖象中 直線的斜率等于物體的加速度 曲線上各點的斜率等于該時刻物體的加速度 對v t圖象的理解 2 關(guān)于v t圖象交點的理解 1 兩條圖線相交 表明該時刻兩物體具有相同的速度 2 圖線與t軸相交 表明該時刻物體的速度為零 圖線跨過t軸表示運(yùn)動方向改變 3 圖線與v軸的交點 表示物體的初速度 特別提醒 1 v t圖象反映速度隨時間變化的規(guī)律 并不表示物體運(yùn)動的軌跡 2 在v t圖象中兩條圖線相交 只表示速度相等 并不表示物體相遇 3 由于v t圖象中只能表示正 負(fù)兩個方向 所以它只能描述直線運(yùn)動 無法描述曲線運(yùn)動 2 如圖3 1 4所示 請回答 1 圖線 分別表示物體做什么運(yùn)動 2 物體3s內(nèi)速度的改變量是多少 方向與速度方向有什么關(guān)系 3 物體5s內(nèi)速度的改變量是多少 方向與其速度方向有何關(guān)系 4 物體的運(yùn)動加速度分別為多少 方向如何 5 兩圖象的交點a的意義 圖3 1 4 答案 1 做勻加速直線運(yùn)動 做勻減速直線運(yùn)動 2 物體3s內(nèi)速度的改變量是9m s 方向與速度方向相同 3 物體5s內(nèi)速度的改變量是9m s 方向與其速度方向相反 4 物體的運(yùn)動加速度分別為3m s2 1 8m s2 物體加速度與速度方向相同 物體加速度與速度方向相反 5 兩圖象交點表示速度相同 剎車類交通工具的勻減速直線運(yùn)動的處理 2 處理方法首先計算速度減到零所需時間 然后再與題中所給的時間比較 看在所給的時間內(nèi)是否早已停止 如果是 則不能用題目所給的時間計算 這就是所謂的 時間過量 問題 如果沒有停止 則可以應(yīng)用題目所給的時間直接求解 特別提醒 1 求解剎車類問題時 應(yīng)先求剎車時間 然后分析判斷 切忌不進(jìn)行分析直接套用公式 造成錯解 2 有些做勻減速運(yùn)動的物體速度減為零后并不處于靜止?fàn)顟B(tài) 如沿光滑斜面向上滾動的小球的運(yùn)動 這種情況下小球的速度減為零后 小球還要反向運(yùn)動 這與汽車剎車求解方法不同 3 汽車在平直路面緊急剎車時 加速度的大小是6m s2 如果必須在2s內(nèi)停下來 汽車的行駛速度最高不能超過多少 如果汽車以最高允許速度行駛 必須在1 5s內(nèi)停下來 汽車在剎車的過程中加速度至少多大 解析 1 由題意知a 6m s2 t 2s v 0m s 由v v0 at得v0 v at 0m s 6m s2 2s 12m s 43 2km h所以汽車的速度不能超過43 2km h 答案 1 43 2km h 2 8m s2 典例精析 典例1 如圖3 1 5所示為同時 同地出發(fā)的甲 乙 丙三個物體的速度 時間圖象 下列說法正確的是 a 甲 乙 丙三物體的平均速度相等b 甲 丙兩物體做曲線運(yùn)動 乙做直線運(yùn)動c 甲物體先加速后減速 丙物體一直做加速運(yùn)動d 甲 丙兩物體都做加速運(yùn)動 且甲物體的加速度一直減小 丙物體的加速度一直增大 勻變速直線運(yùn)動的圖象問題 圖3 1 5 思路分析 解答本題的關(guān)鍵是要全面理解速度 時間圖象的物理意義 解析 速度 時間圖象只能表示正 負(fù)兩個方向 只能表示物體做直線運(yùn)動的情況 故甲 乙 丙三個物體的運(yùn)動軌跡都為直線 選項b錯誤 速度度 時間圖線與時間軸所夾的 面積 表示物體的位移的大小 由題圖可以看出 甲的位移最大 乙的位移其次 丙的位移最小 故三物體的平均速度不相等 甲的最大 選項a錯誤 由所學(xué)知識知道 如果物體做勻變速運(yùn)動 物體運(yùn)動的速度 時間圖象的斜率表示物體運(yùn)動的加速度 據(jù)此我們 可以外延為 若物體不做勻變速運(yùn)動 表示物體運(yùn)動的速度圖線為曲線 如圖中甲 丙所示 則曲線上每一點的切線的斜率即為該點的瞬時加速度 從圖中可以看出甲物體的圖線的斜率逐漸減小 所以甲做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動 同理可判定丙物體做加速度逐漸增大的加速運(yùn)動 故選項c錯誤 d正確 答案 d 反思領(lǐng)悟 速度 時間圖象表示速度隨時間變化的規(guī)律 是對速度公式的直觀體現(xiàn) 在分析圖象問題時 要特別注意圖象的截距 斜率 面積 交點等所包含的物理意義 在解題中 我們?nèi)裟軐λ俣?時間圖象靈活運(yùn)用 就能簡化解題過程 起到化繁為簡 事半功倍之效 a b是做勻變速直線運(yùn)動的兩個物體的v t圖象 如圖3 1 6所示 1 a b各做什么運(yùn)動 求其加速度 2 兩圖線的交點的意義是什么 3 求1s末a b的速度 4 求6s末a b的速度 圖3 1 6 2 兩圖線的交點表示此時刻兩個物體的速度相等 3 1s末a物體的速度大小為3m s 和初速度方向相同 b物體的速度大小為6m s 和初速度方向相同 4 6s末a物體的速度大小為8m s 和初速度方向相同 b物體的速度大小為4m s 和初速度方向相反 答案 見解析 典例2 一列長l 100m的火車正以v0 30m s的速度勻速行駛 當(dāng)它到達(dá)車頭離前方山洞口s 2500m處時開始減速 并一直保持大小為a 0 1m s2的加速度做勻減速運(yùn)動 已知山洞長d 95m 求火車通過山洞的時間 思路分析 解答本題的關(guān)鍵是能根據(jù)題意確定火車通過山洞這段時間的運(yùn)動性質(zhì) 找出已知量 并選對公式進(jìn)行求解 勻變速直線運(yùn)動的公式應(yīng)用 即t22 600t2 53900 0 解得t2 110s 舍去大值 故火車通過山洞的時間t t2 t1 10s 答案 10s 反思領(lǐng)悟 研究勻變速直線運(yùn)動共涉及初速度v0 末速度vt 加速度a 位移s和時間t這五個物理量 一般來說 只要已知其中的三個量 就可以求出另外兩個物理量 求解運(yùn)動學(xué)問題時 往往方法比較多 當(dāng)選擇不同公式解決問題時 會有不同的解法 但不同方法處理的難易程度不同 圖3 1 7為2008年11月6日 由中航洪都集團(tuán)自主研制的 l 15獵鷹 新型高級教練機(jī)在第七屆珠海航展上進(jìn)行了精彩的飛行表演 設(shè) 獵鷹 教練機(jī)的速度達(dá)到95m s時即可升空 假定 獵鷹 教練機(jī)從靜止滑行時以3 5m s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動 則 1 獵鷹 教練機(jī)從啟動到起飛共滑行多長時間 2 要使 獵鷹 教練機(jī)安全起飛 至少需要多長的跑道 圖3 1 7 答案 1 27 1s 2 1289 3m 關(guān)于 雙向可逆 類勻變速運(yùn)動問題 典例3 如圖3 1 8所示 小球以v0 6m s的速度從中間滑上足夠長的光滑斜面 已知小球在斜面上運(yùn)動時的加速度大小為2m s2 問經(jīng)過多長時間小球速度大小為3m s 小球在光滑斜面上運(yùn)動時 加速度的大小和方向均不變 圖3 1 8 綜上可知 若小球在上升過程中速度達(dá)到3m s 則經(jīng)歷的時間為1 5s 若在下降過程中速度達(dá)到3m s 則經(jīng)歷的時間為t1 t2 t2 4 5s 方法二上滑過程達(dá)3m s時 同上 若在下滑過程中達(dá)到3m s 以沿斜面向上為正方向 則有v0 6m s a 2m s2 vt 3m s 由vt v0 at得t 4 5s 答案 1 5s或4 5s 反思領(lǐng)悟 做勻減速直線運(yùn)動的物體 當(dāng)速度減為零后 有些就保持靜止?fàn)顟B(tài) 如汽車剎車問題 有些卻可以繼續(xù) 減速 即反向加速 甚至其加速度的大小和方向都保持不變 這時物體的運(yùn)動就具有可逆性 如豎直向上拋出的小球 沖上光滑斜面的物體等 勻變速直線運(yùn)動的速度公式的適用條件就是加速度恒定 因此對這類 雙向可逆 類勻變速運(yùn)動的問題 既可以分階段處理 也可以全過程列式求解 但都應(yīng)注意各矢量的方向 正負(fù)號 一物體做勻變速直線運(yùn)動 初速度為2m s 加速度大小為1m s2 則經(jīng)1s后 其末速度 a 一定為3m sb 一定為1m sc 可能為1m sd 不可能為1m s解析 由v v0 at 得v 2m s 1 1m s 即末速度可能為3m s 也可能為1m s 利用v v0 at進(jìn)行計算時要注意區(qū)別a是正還是負(fù) 即物體是做勻加速直線運(yùn)動還是做勻減速直線運(yùn)動 答案 c 勻變速直線運(yùn)動問題常用