2.1 速度变化规律 课件 (共42张PPT) 高一物理鲁科版必修第一册

(共42张PPT)
第2章 匀变速直线运动
第1节 速度变化规律
在物理学中，将物体速度发生变化的运动称为变速运动。做变速运动的物体，其速度变化是否存在规律 一般来说，做变速运动的物体速度变化情况非常复杂。我们先从最简单的变速运动开始，讨论匀变速直线运动的速度变化规律。
1.匀变速直线运动的特点
什么是匀变速直线运动 我们以一辆从静止开始沿直线运动的汽车为例(图2-1)。若在某段路程中，每隔1s测一个速度值，所得数据见表 2-1。
表2-1 汽车沿直线运动时速度随时间变化的数据
将表 2-1中两个时刻对应的速度值代入加速度定义式，可得该车加速行驶时的加速度例如，分别将2s和3s 这两个时刻所对应的速度值代人加速度定义式，得
若继续将汽车任意两个时刻所对应的速度值代人加速度定义式，皆可得到相同的加速度值，则可认为该车在行驶时，加速度保持不变物理学中，将物体加速度保持不变的直线运动称为匀变速直线运动。
匀变速直线运动是一种简单且特殊的变速直线运动，是一种物理模型。物体在做匀变速直线运动过程中，加速度的大小和方向都不改变。
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。为了便于研究，人们通常将某些物体的运动(或其中的一段运动)近似视为变速直线运动。
2.匀变速直线运动的速度一时间关系
当物体做直线运动时，根据加速度的定文式可得
这个公式描述了做匀变速直线运动的物体速度随时间变化的规律，通常称为匀变速直线运动的速度公式。
公式中， vt为物体在时刻t的速度，为初速度。
通常v0的方向为正方向，当a>0时，a与v0的方向相同，物体做匀加速直线运动:当a<0时a与v0的方向相反，物体做匀减速直线运动。若v0 =0，速度公式变为vt =at， vt与a总是同向，物体做匀加速直线运动。
例题
辆汽车以54 km/h的速度在平直公路上行驶，司机看见前方路口红灯亮时立即刹车若汽车刹车时的加速度大小为3m/s 2 ，则刹车后4s末的速度是多少
分析
刹车后，汽车的运动可视为匀减速直线运动，加速度方向与速度方向相反(图2-2)可将已知量代入速度公式求解。
解
选定初速度方向为正方向，由题意可知v0 = 54 km/h = 15 m/s, t= 4s，a = -3 m/s 2
根据匀变速直线运动的速度公式得
vt = v0 +at
=15 m/s +(-3 m/s 2)×4s
=3 m/s
所以，汽车刹车后4s末的速度是3 m/s。
讨论
vt >0说明汽车未停下，计算结果合理
迁移
求解物理问题时，不能盲目将数据代入公式，应关注问题的物理情境。上题中，若求汽车刹车后6s末的速度，结果又如何 请算一算，并说明理由。
我们不仅可用公式描述做匀变速直线运动的物体速度随时间变化的规律，还可用图像直观地描述这一变化规律。
仍以图2-1所示的汽车运动为例，选汽车行驶的时间t为横坐标，汽车的速度为纵坐标，在坐标纸上描出相应的点，将各点用平滑曲线连接，便得到如图2-3 所示的图像。
该图像描述了汽车匀加速直线行驶时速度与时间的关系，通常称为速度一时间图像(o-t图像)。匀变速直线运动的-t图像是一条倾斜的直线。
根据v-t图像，我们可直观了解物体运动速度随时间变化的规律，可较准确地判断基时刻物体的运动速度或物体达到某速度所需要的时间，还可求出物体的加速度。
由图2-3可知汽车加速直线行驶时不同时刻对应的速度，
还可求出汽车的加速度：
a= = m/s2=2 m/s2
如果选时间t为横坐标、加速度a 为纵坐标，可得到加速度随时间变化的图像，通常称为a-t图像。做匀加速直线运动的汽车，在任意时刻加速度都不变，其a-t图像为平行于时间轴的直线(图2-4)。
物理聊吧
(1)图2-5给出了A、B、C三辆车的u-t图像，在不计算的情况下，你能推断出这三辆车加速度的大小排序吗 分别估算这三辆车的加速度，看看结果与你的判断是否--致，并与同学交换看法。
(2)图2-6(a)和(b)分别表示的是什么运动 初速度是否为0 是加速还是减速 请说说你判断的理由。
节练习
1.某轿车在紧急别车时加速度大小为6 /s2。如果必须在5s内停下来，该轿车的行驶速度最大不能超过多少
轿车行驶的最大速度为
v=at=30m/s
2.在交通信号灯绿灯亮起时，一辆汽车由静止出发，以2.5/s2的加速度做匀加速运动。要使它的速度达到12m/s，需要多长时间
根据匀变速直线运动的规律vt=v0+at可知:
t== s=4.8s
答:需要4.8s。根据匀变速运动速度与时间的关系分析解答。
3.一架以145m/s的速度飞行的超音速飞机，以23.1 m/s2的加速度沿直线匀加速飞行20s后，速度达到多大 此时飞机速度是声音速度的多少倍 （取声音在空气中的传播速度为331 m/s）
已知v0=145m/s,a=23.1m/s 2,t = 20s
解得：
v=v0 +at =607m/s，
已知声速v’=331m/s,
所以k= ≈1.83.
此时飞机的速度是声速的1.83倍
4.一辆摩托车沿直线运动时，速度随时间突化的数据见下表。摩托车在0~15s和15-30 s 两段时间内近似视为做匀变速直线运动。
t/s 0 5 10 15 20 25 30
v/（m·s-2） 0 10 20 30 20 10 0
(1)求摩托车在第一个10s内的加速度。
a= = m/s 2 = 2m/s 2
方向与运动方向相同。
(2)请根据表中救据画出摩托车运动的v-t 图像。
(3)根据画出的v-t图像求出第一个 10s内的加速度，并与(1)中的计算结果进行比较。
v-t图象的斜率表示加速度，摩托车第一个10s内的加速度为:a’=k= =2m/s 2方向与运动方向相同，与(1)中计算的结果比较可得:两个结果相同。
(4)摩托车在15-30s内的加速度。
摩托车在15~30s内的加速度为：
a = = = -2m/s 2 ，负号表示加速度方向与运动方向相反
5.请对比观察如图所示的两个不同物体运动的S-t图像和v-t图像，分析并指出图(a)(b)中的OA、AB、BC、CD各段图线分别表示物体做怎样的运动。
(a)图中，0A段表示物体以速度v1=向正方向做匀速直线运动，4B段表示物体静止，BC段表示物体以速度v2=向负方向做匀速直线运动，CD表示物体以速度v2=向负方向做速直线运动;
(b)图中，OA段表示物体以加速度a1=向正方向做匀加速直线运动，AB段表示物体以速度u向正方向做匀速直线运动，BC段表示物体以加速度a2=，向正方向做匀减速直线运动，CD段表示物体以加速度a2=向负方向做匀加速直线运动
6.某物休在水平方向做直线运动的 v-t图像如图所示。请根据图像画出物体运动过程的示意图，并求出各运动阶段的加速度。