第2讲 匀变速直线运动速度和时间,位移与时间关系
教学重点:匀变速直线运动速度和时间,位移与时间关系的理解与掌握
教学难点:匀变速直线运动速度和时间,位移与时间关系的相关计算和图像的认识
看到这个实验装置,想到了什么?
测量速度实验装置
选取纸带上的点时,为了便于测量,忽略纸带上较为密集的点,如下图,在0点时,速度为V0(注意0点的速度为0),列出数据表格
计数点序号 1 2 3 4 5
计数点对应的时刻(s) 0.10 0.40
各计数点间的距离(cm) X1=2 X2=3 X3=4 X4=5 X5=6
通过各计数点的速度(cm/s)
做出V-t图像
通过作图可以发现小车在重物牵引下运动的V-t图像是一条倾斜的 线,对应的小车做什么运动呢?
一、匀变速直线运动
1、如右图,每过一个相等的时间间隔△t,速度的增加量是
的。也就是速度变化量/时间变化量是 (不变/改变)的,速度变化量/时间变化量表示的实际上是 a,那么我们把加速度不变的运动称作 。
2、在匀变速直线运动中,速度随着时间均匀增长的运动称作匀加速直线运动。也就是加速度不变,a与v同向,物体做 运动。
3、在匀变速直线运动中,速度随着时间均匀减小的运动称作匀 速直线运动。也就是 不变,a与v 向,物体做 运动。
左图中,直线的斜率表示 ,斜率为 (正值/负值),所以加速度与速度方向 ,物体做
二、速度时间关系式
做匀变速直线运动,我们假定汽车的初始速度为V0,运动开始的时刻记为0时刻,则由0时刻到t时刻的时间间隔△t为t,t时刻的速度V与0时刻的速度V0的差值为速度 ,则加速度a= ,进行变换后得到
速度-时间关系式 v= 。v末速度;v0初速度。
解析:(1)首先将36km/h换成国际单位m/s,则36km/h= m/s,然后确定0时刻的速度,本题中为 ,第三步,确定加速度正负,若做加速运动,则a取 (正值/负值),若做减速运动,则a取 (正值/负值),本题中刹车前的加速度为 ,刹车后的加速度为 ,第四步,套用公式V=V0+at,第五步,进行计算。
解:
2、瞬时加速度
在相同的时间间隔内,物体的速度 不同,也就是说曲线上每一点的斜率是不相同的,斜率不同加速度也就不同,曲线上每一点的斜率我们将它叫做瞬时
位移-时间关系式
思考:在V-t图像中匀速直线运动的位移为直线与时间轴、速度轴围成的 ,那么在V-t图像中匀变速直线运动的位移又能否用面积表示呢?
答案是可以的,左图中的V-t图像表示的是初速度为 ,加速度为a的匀 速直线运动,其运动到t时刻的速度为V,该物体在t时刻运动的位移可以用图中梯形面积表示,即,又V= ,代入可得X=
位移时间关系式x= ,如果初速度为0,则关系式为x=
思考:还是上述匀速直线运动,如果0时刻时,物体位置在X0处,初始速度为V0,t时刻时物体位置在X处,那么在t时间间隔内,物体的位移为 ,按公式也可写作X-X0=
练习:上述图像中,t1到t2时刻的位移表达式为:x=
四、匀加速运动x-t图像
初速度为0的匀加速直线运动位移-时间运动的表达式
在数学上y=ax2的图像为一条抛物线,所以初速度为0的匀加速直线运动位移-时间运动的图像如下图 (甲/乙)
直线甲位移随时间均匀增加,直线甲的斜率表示的是 ,大小为 ,速度不随时间的增长而增长,表示物体在做匀速直线运动
曲线乙位移随时间的增加类似于抛物线的一段,曲线的切线斜率是逐渐变
(大/小)的,斜率表示速度,说明物体在运动过程中速度随时间也是增长的,求出图乙的加速度为 ,在t=2s时,甲乙相遇,此时甲的速度为 ,乙的速度为
练习:
1.(5分)汽车沿一平直马路以20m/s的速度匀速行驶,刹车后的加速度的大小为5m/s2,则汽车在刹车后5s钟内前进的距离为( )
A.162.5m B.40m C.50m D.37.5m
2.(5分)某质点P从静止开始以加速度a1做匀加速直线运动,经t(s)立即以反向的加速度a2做匀减速直线运动,又经t(s)后恰好回到出发点,则加速度关系为( )
A.a1=a2 B.2a1=a2 C.3a1=a2 D.4a1=a2
3.(5分)物体以12m/s初速度在水平冰面上做匀减速直线运动,它的加速度大小是0.8m/s2,经20s物体发生的位移是( )
A.80m B.90m C.100m D.110m
4.(5分)关于匀变速直线运动的说法中不正确的是( )
A.速度均匀变化的直线运动
B.加速度均匀变化的直线运动
C.速度变化率恒定的直线运动
D.加速度恒定的直线运动
5.(6分)质点从静止开始做匀加速直线运动,经6s速度达到12m/s,然后匀速运动10s,接着经3s匀减速运动到静止.求质点前6s内的加速度大小?质点在第18s末的瞬时速度大小?
6.(6分)某辆汽车刹车时能产生的最大加速度值为10m/s2,司机发现前方有危险时,0.7S后才能作出反应并开始制动,这个时间称为反应时间.若汽车以20m/s的速度行驶,问停车距离为多少?