2.1 速度变化规律 课件（共26张PPT） 2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）必修第一册第2章 匀变速直线运动

(共26张PPT)
第二章 匀变速直线运动
第1节 速度变化规律
问题:速度的变化是否有规律,如何探索
运动的物体速度的常在变化
01 匀变速直线运动的特点
t/s 0 1 2 3 4 5 6
v/(m·s-1) 0 2 4 6 8 10 12
情景:汽车从开始沿直线运动的加速过程
汽车在不同的时间段内速度变化快慢相同吗？
1s—2s：a1===2m/s2
2s—3s：a2===2m/s2
3s—4s：a3===2m/s2
同理：4s—5s：a4=2m/s2
5s—6s：a5=2m/s2
1s—3s：a1—3===2m/s2
同理：2s—4s：a2—4=2m/s2
3s—5s：a3—5=2m/s2
4s—6s：a6—4=2m/s2
1s—4s：a1—4=2m/s2
1s—5s：a1—5=2m/s2 ……
通过计算每个阶段的加速度，我们发现汽车的速度在匀速增加；汽车在不同的阶段内加速度不变，速度变化快慢是相同的。
结论:小车在匀加速行驶的过程中,速度不断增加,加速度保持不变.物理学中,称加速度保持不变的直线运动为匀加速直线运动.
1．定义：物体的加速度保持不变的直线运动称为匀变速直线运动。
2．特点：物体在直线运动过程中，加速度的大小和方向都不变，即加速度为一恒量。
3．分类
(1)匀加速直线运动：加速度与速度同向，速度增加 。
(2)匀减速直线运动：加速度与速度反向，速度减小。
4.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。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）近似视为匀变速直线运动。
例题： (多选)在中若汽车在平直的高速公路上行驶。已知在某段时间内这辆汽车的加速度方向与速度方向相同，则在这段时间内，该汽车 (　 　)
A.一定做加速直线运动
B.不一定做匀加速直线运动
C.可能做匀变速直线运动
D.一定做匀变速直线运动
ABC
思考：知道匀变速直线运动过程中的加速度和初速度后，该如何求在某一时刻的速度？
例：汽车以2 m/s的初速度，做加速度1 m/s2的匀加速直线运动，问2 s时汽车的速度达到多少？
由公式a=得到，vt =v0 + a·t
所以2 s后，汽车的速度vt=v0+at=2 m/s+1 m/s2×2 s=4 m/s
末速度
加速度
时间
初速度
02 匀变速直线运动的速度-时间关系
1.速度公式：
2.含义
vt =v0 + a·t
初速度
时间
时刻t的瞬时速度
加速度
做匀变速直线运动的物体，在t时刻的速度vt等于物体在开始时刻的速度v0加上在整个过程中速度的变化量at。
3. 以初速度v0的方向为正方向
（3）若v0=0时，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。
（1）当a＞0时，a与v0的方向相同，物体做匀加速直线运动；
（2）当a＜0时，a与v0的方向相反，物体做匀减速直线运动；
例题：一辆汽车以54km/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/s2，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=4 s，a =-3 m/s2
根据匀变速直线运动的速度公式得
vt= v0 + at
= 15 m/s +（-3 m/s2）x4 s
=3 m/s
所以，汽车刹车后4s末的速度是3m/s。
根据匀变速直线运动的速度公式得
vt= v0 + at
= 15 m/s +（-4 m/s2）x4 s
= -1 m/s
vt = -1 m/s说明汽车反向运动不合实际, 即汽车在刹车4s前已经停下,所以刹车4s末时速度为0 。
思考：若汽车刹车时的加速度大小为4m/s2，刹车后4s末的速度又是多少？
刹车问题的求解方法：
（1）先求出刹车时间t刹=。（a＜0）
（2）若t＞t刹，车已停止，v=0；
若t＜t刹，在利用vt=v0＋at计算，求出末速度vt。
汽车以a=2m/s2做匀加速直线运动时，
我们可以用公式vt= v0 + at描述汽车速度随时间变化的规律
那么我们还可以用什么方式更直观的描述汽车速度随时间变化的规律呢？
图像法
02 匀变速直线运动的速度-时间图像
t/s 0 1 2 3 4 5 6
v/（m·s-1） 0 2 4 6 8 10 12
t/s
v/(m/s)
o
1
2
3
4
5
6
2
4
6
8
10
12
速度随时间而均匀增加
匀加速直
线运动
1.以速度v为纵轴，时间t为横轴，建立直角坐标系。
2.根据表格中的数据在坐标系中描点。
3.用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图线，即v－t图像。如图所示。
从v—t图像上我们可以得到哪些信息？
t/s
v/(m/s)
o
1
2
3
4
5
6
2
4
6
8
10
12
（1）某一时刻得速度
（2）达到某一速度所需要的时间
（3）物体做变速运动的加速度
图像的斜率代表加速度
t/s
a/(m/s2)
o
1
2
3
4
5
6
1
2
3
匀变速直线运动的a-t图像是一条平行于时间轴的直线
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。
对图像的几点说明（以右图为例）
（1）截距：
（2）斜率
（3）交点：
纵截距表示初速度，横截距表示速度为零的时刻
斜率表示加速度，斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向
交点表示改时刻两物体具有相同的速度
（4）如果某时间段内v— t图像一段在t轴上方，另一段在t轴下方，但仍是直线，只是说明运动方向发生了改变，但加速度是恒定的，全过程可以看成统一的匀变速直线运动，如图乙中的c所示。
应用v－t图像的三点注意事项
(1)正确认识v－t图像，从图像中读出需要的信息是解题的关键。其中图线斜率k＞0，加速度为正，图线斜率k＜0，加速度为负。
(2)物体的速度变为负值，表示物体运动方向发生了变化，负号不表示速度的大小。
(3)v－t图线为直线且跨过t轴，可分段分析也可全过程分析；v－t图线是折线一般采用分段分析。
1.某小汽车从静止开始，以a1=1.6m/s2的加速度沿直线匀加速行驶了t1=4s后，又以a2=1.2m/s2的加速度沿直线匀减速行驶了t2=3s，然后做匀速直线运动，则此小汽车做匀速直线运动的速度大小是（　　）
A．2.8m/s B．8m/s C．6.4m/s D．10m/s
A
2.（多选）质点作直线运动的v-t图像如图所示，则下列说法正确的是（ ）
A.4s ~ 6s内物体做匀变速直线运动
B.2~4s内物体做匀减速直线运动
C.3s末物体的速度为零，且改变运动方向
D.2s末物体的速度大小为4m/s，且改变运动方向
AC
3.甲、乙两物体在同一直线上做匀变速直线运动的速度－时间图像如图所示。由此可知（　　）
A．甲和乙的初速度方向相同，大小之比为3∶1
B．在t＝4s时，两者的瞬时速度大小相等
C．甲和乙的加速度方向相同，大小之比为3∶1
D．甲和乙的加速度方向相反，大小之比为2∶1
A
4.汽车在平直路面紧急刹车时，加速度的大小是4 m/s2
(1)如果必须在4 s内停下来，汽车的行驶速度最高不能超过多少？
(2)如果汽车以最高允许速度行驶，刹车时加速度的大小仍是4 m/s2，分别求汽车刹车3 s、5 s时汽车的速度多大？
解：（1）刹车后汽车做匀减速直线运动，加速度方向与初速度方向相反，以初速度方向为正方向。
由题意知a=-4 m/s2，t=4 s，vt=0
根据vt =v0 + a·t
得v0= vt - a·t=[0-（-4）×4] m/s=16 m/s
所以汽车得速度不能超过16 m/s
（2）由题意知v0=16 m/s，a=4 m/s2 ，t1=3 s，t2=5 s；
根据vt =v0 + a·t
得vt1=[16+（-4）×3] m/s=4 m/s；
vt2=[16+（-4）×5] m/s=-4 m/s
vt2=-4 m/s说明汽车反向运动不合实际，即汽车在刹车5s前已经停下，所以刹车5 s时车速度为0.
匀变速直线运动
定义：将物体加速度保持不变的直线运动称为匀变速直线运动。
特点：加速度的大小和方向不变
分类：匀加速直线运动、匀减速直线运动
匀变速直线运动的速度-时间关系
公式：vt =v0 + a·t
当a＞0时，物体做匀加速直线运动
当a＜0时，物体做匀减速直线运动
匀变速直线运动的速度-时间关系