2014年秋高中物理 2.4 匀变速直线运动的位移与速度的关系学案(新人教版必修1)

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名称 2014年秋高中物理 2.4 匀变速直线运动的位移与速度的关系学案(新人教版必修1)
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文件大小 54.3KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2014-09-30 13:41:52

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文档简介

匀变速直线运动的位移与速度的关系
【三维目标】
1、掌握匀变速直线运动的速度-位移公式。
2、会推导公式。
3、灵活选择合适的公式解决实际问题。
【学习重点】
1、匀变速直线运动的速度-位移关系的推导。
2、灵活应用匀变速直线运动的速度公式,位移公式以及速度-位移公式解决实际问题。
【学习难点】
1、运用匀变速直线运动的速度公式,位移公式推导出有用的结论。
2、灵活运用所学运动学公式解决实际问题。
【知识回顾】
在本章的前几节,我们共同学习了匀变速直线运动的速度与时间的关系,位移与时间的关系。现在请同学写出:
做匀变速直线运动的物体,
1、 其速度公式为 ____ _______
2、其平均速度公式为______
3、 其位移公式为
【自主学习】
匀变速直线运动的位移与速度的关系
上两节学习了匀变速直线运动的速度-时间关系与位移-时间关系。如果把两式中的时间t消去,会得到什么呢?请同学试试看。
【合作探究】
1、射击时,火药在枪简内燃烧.燃气膨胀, ( http: / / www.21cnjy.com )推动弹头加速运动.我们把子弹在枪筒中的运动看作匀加速直线运动,假设子弹的加速度是a=5Xl05m/s2,枪筒长;x=0.64m,你能计算射出枪口时的速度.
反思:这个问题中,已知条件和所求结果都不涉及 ,它只是一个中间量。能不能根据和,直接得到位移x与速度v的关系呢?
总结:
公式中包含五个物理量,它们分别为:初速度 v0 和加速度 a ,运动时间 t ,位移 x 和末速度 v ,在解题过程中选用公式的基本方法为:
1.如果题目中无位移 x ,也不让求位移,一般选用 公式;
2.如果题中无末速度 v ,也不让求末速度,一般选用 公式;
3.如果题中无运动时间 t ,也不让求运动时间,一般选用 公式;
注 :匀变速运动中的各公式均是矢量式,注意各量的符号。
思考与讨论:
质点以初速度为v0做匀加速直线运动,若末速度为v,则质点运动过程中,到达位移中点时的速度为多大?
3、在连续相等的时间(T)内的位移之差为一恒定值,即:(又称匀变速直线运动的判别式)
推证: 设物体以初速v0、加速度a做匀加速直线运动,
自计时起时间T内的位移:
在第2个T内的位移
即进一步推证可得
【能力提升题】一物体作匀加速直线运动,通过一段位移所用的时间为,紧接着通过下一段位移所用时间为。则物体运动的加速度为
A. B. C. D.
解析:物体作匀加速直线运动在前一段所用的时间为,平均速度为,即为时刻的瞬时速度;物体在后一段所用的时间为,平均速度为,即为时刻的瞬时速度。速度由变化到的时间为,所以加速度
,A正确。答案:A
【能力提升题】已知O、A、B、C为同一直线 ( http: / / www.21cnjy.com )上的四点.AB间的距离为l1,BC间的距离为l2,一物体自O点由静止出发,沿此直线做匀加速运动,依次经过A、B、C三点,已知物体通过AB段与BC段所用的时间相等.求O与A的距离.
解析 设物体的加速度为a,到达A点的速度为v0,通过AB段和BC段所用的时间为t,则有 ①

联立①②式得 ③

设O与A的距离为l ,则有 ⑤
联立③④⑤式得
【能力提升题】要求摩托车由静止开始在尽量短 ( http: / / www.21cnjy.com )的时间内走完一段直道,然后驶入一段半圆形的弯道,但在弯道上行驶时车速不能太快,以免因离心作用而偏出车道.求摩托车在直道上行驶所用的最短时间.有关数据见表格.
启动加速度a1 4 m/s2
制动加速度a2 8 m/s2
直道最大速度v1 40 m/s
弯道最大速度v2 20 m/s
直道长度 s 218 m
某同学是这样解的:要使摩托车所用时间最短,应先由静止加速到最大速度v1=40 m/s,然后再减速到
v2=20 m/s,t1==…;t2==…;t=t1+t2
你认为这位同学的解法是否合理 若合理,请完成计算;若不合理,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果.
答案 不合理 11 s
解析 上述解法不合理,因为加速时间t1=,减速时间t2=,所以加速距离s1=,减速距离s2=,又因s1+s2>s,故解法不合理.
摩托车先以a1=4 m/s2加速到最大速度vm,又以加速度a2=8 m/s2减速到v 2=20 m/s,恰完成直道s=218 m的距离,这样用时最短.则:加速距离s1=,减速距离s2=
所以:
代入数据得:vm =36 m/s
加速时间t1=
减速时间t2=
故最短时间t=t1+t2=9 s+2 s=11 s
高手支招
对一般的匀变速直线运动涉及的物理量有5个,即vo、vt、t、a、x。一般来说,已知其中的三个物理量就可以求出其余的一个或二个物理量。
(1)不涉及位移x时:
(2)不涉及末速度vt时:
(3)不涉及时间t时:
对于以上三种关系式,只有两个是独立的,在做题时,应正确分析题意,寻找题目给的物理量,选取适当的运动规律解决问题。
【同步演练】:
1、某型号的舰载飞机在航空 ( http: / / www.21cnjy.com )母舰的跑道上加速时,发动机产生的最大加速度为5m/s2,所需的起飞速度为50m/s,跑道长100m。通过计算判断,飞机能否靠自身的发动机从舰上起飞?为了使飞机在开始滑行时就有一定的初速度,航空母舰装有弹射装置。对于该型号的舰载飞机,弹射系统必须使它具有多大的初速度?
2、汽车从甲地由静止出发,沿直线运动到 ( http: / / www.21cnjy.com )丙地,乙地在甲丙两地的中点,汽车从甲地匀加速直线运动到乙地,经过乙的速度为60km/h,接着又从乙地匀加速到丙地,到丙地时的速度为120km/h,求汽车从甲地到丙地的平均速度。
3、一个做匀加速直线运动的物体,初速度=2.0m/s,它在第3秒内通过的位移为4.5m,则它的加速度为多少?
4、一质点做初速度为零的匀加速直线运动,若在第3秒末至第5秒末的位移为40m,则质点在前4秒的位移为多少?
5、观察者站在列车第一节车厢前端一 ( http: / / www.21cnjy.com )侧的地面上,列车由静止开始匀加速直线运动,测得第一节车厢通过他用了5秒,列车全部通过他用了20秒,则列车一共有几节车厢?(车厢等长且不计车厢间距)
( http: / / www.21cnjy.com )3、1m/s2 第3秒位移4.5m/s,据公式有则
4、40m/s 由可得,由公式有
5、16 方法一:根据初速度为零的匀加速直线运动连续相等位移的时间之比为(一节车厢的时间为t0=5秒,则n节总时间为=20 n=16
方法二、连续相等的时间内位移之比为 ( http: / / www.21cnjy.com )1:3:5……:(2n-1),20内共有4个5秒,则连续四个5秒的位移之比为1:3:5:7,则有7+5+3+1=16个单位车厢长度。
方法三:一节车厢长度,20秒内总长度,有