人教版2019高中物理必修一2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系(共33张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版2019高中物理必修一2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系(共33张PPT) |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-06 00:00:00 | ||
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文档简介
(共33张PPT)
2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系
思考：
运用我们学习过的知识求以下两图的位移
v
t
0
v
t
0
v
t
0
新课引入：
图示为哪种运动？
匀速直线运动
该运动位移计算公式为？
从图形上来看，位移恰好对应于什么？
匀速直线运动v-t图线下方矩形面积
新课引入：
通过思考我们发现，在匀速直线运动中，我们所得位移就是速度图线与横轴所围矩形面积
位移？与所围面积有关？
0
t
v
一、匀变速直线运动的位移
图中5个小矩形的面积之和近似得表示物体在整个运动过程中的位移。
明显发现部分位移少算了！
0
t
v
思想：将匀变速直线运动化为过干个匀速直线运动
为了精确，我们可以把运动过程分为更多的小段，小矩形越窄，面积之和越接近物体的位移。
一、匀变速直线运动的位移
如果我们分割的非常细
微元法
v/(m·s-1)
O
t
t/s
v/(m·s-1)
O
t
t/s
vo
把整个过程先微分以后再累加来解决问题的方法。
C
一、匀变速直线运动的位移
从而得出，匀变速直线运动物体位移的大小即为梯形的面积
代入速度公式
则有
位移公式
v/(m·s-1)
O
t
t/s
vo
A
B
思路推广：在v-t图像中，速度图线与横轴所围面积的大小即为位移的大小
一、匀变速直线运动的位移
思考：以下两图位移如何表示？
一、匀变速直线运动的位移
①不管图线的形状如何，在v-t图像中，速度图线与坐标轴所围的面积大小都表示相应位移的大小。面积在t轴上方表示位移为正，下方表示位移为负。
②因为υ0、α、x均为矢量，使用公式时应先规定正方向,一般情况初速度方向为正方向。若物体做匀加速运动,a取正值;若物体做匀减速运动,则a取负值。
③若 则
④代入数据时,各物理量的单位要统一用国际单位制
总结：
一、匀变速直线运动的位移
应用速度位移公式解题的基本思路及注意事项
逆 向 思 维
末速度为0的匀减速
初速度为0的匀加速
常见例子：
汽车刹车、
子弹射入木块、
物体斜面上滑到最高点
例1：航空母舰的舰载机既要在航母上起飞，也要在航母上降落。
（1）某舰载机起飞时，采用弹射装置使飞机获得10m/s的速度后，由机上发动机使飞机获得25m/s2的加速度在航母跑道上匀加速前进，2.4s后离舰升空。飞机匀加速滑行的距离是多少？
一、匀变速直线运动的位移
答案：96m
（2）飞机在航母上降落时，需用阻拦索使飞机迅速停下来。若某次飞机着舰时的速度为80m/s，飞机钩住阻拦索后经过2.5s停下来。将这段运动视为匀减速直线运动，此过程中飞机加速度的大小及滑行的距离各是多少？
一、匀变速直线运动的位移
答案：
一、匀变速直线运动的位移
例2：以36km/h的速度行驶的列车开始下坡，在坡路上的加速度等于0.2m/s2，经过30s到达坡底。求坡路的长度和列车到达坡底时的速度。
答案：390 m
二、速度与位移的关系
如果只有物体的初速度、末速度、加速度，能否用位移公式解决？
能，但不简便
位移公式：
速度公式：
联立求解，消去时间t
位移公式：
速度公式：
二、速度与位移的关系
这就是匀变速直线运动的速度与位移的关系式。如果在所研究的问题中，已知量和未知量都不涉及时间，利用这个公式求解，往往会更简便。
二、速度与位移的关系
缺“t”公式
衍生：
求位移： 求加速度：
例3.动车铁轨旁两相邻里程碑之间的距离是1km。某同学乘坐动车时，通过观察里程碑和车厢内电子屏上显示的动车速度来估算动车减速进站时的加速度大小。当他身边的窗户经过某一里程碑时，屏幕显示的动车速度是126 km/h。动车又前进了3个里程碑时，速度变为54 km/h。把动车进站过程视为匀减速直线运动，那么动车进站的加速度是多少？它还要行驶多远才能停下来？
二、速度与位移的关系
二、速度与位移的关系
例4.神舟五号载人飞船的返回舱距地面10km时开始启动降落伞装置，速度减至10m/s，并以这个速度在大气中降落。在距地面1.2m时，返回舱的四台缓冲发动机开始向下喷气，舱体再次减速。设最后减速过程中返回舱做匀减速直线运动，并且到达地面时恰好速度为0，求最后减速阶段的加速度。
A
B
匀速直线运动：
匀变速直线运动：
x、t、v
v0、v、a、t、x
位移、时间、速度
初速度、末速度、加速度、时间、位移
v0
v
a
t
x
v
t
位移公式：
速度公式：
v0
v
a
t
x
v
t
v=v0+at
x=v0t+ at2
v2-v02=2ax
x=vt- at2
x=
t
缺x
缺v
缺v0
缺t
缺a
三、匀变速直线运动其他规律
a
对前半段：
对后半段：
中间位移的速度
三、匀变速直线运动其他规律
a
对前半段：
对后半段：
中间时刻的速度
三、匀变速直线运动其他规律
思考： 与 如何比较大小？
v0
t
v
t
v
0
vx/2
vt/2
匀变速直线运动中，无论是匀加速还是匀减速均有：vx/2 > vt/2
v=v0+at
x=v0t+ at2
v2-v02=2ax
x=vt- at2
x=
t
缺x
缺v
缺v0
缺t
缺a
中间时刻速度
中间位移速度
1.如图所示，是A、B两质点运动的xt图像，则下列说法错误的是（ ）
A．A质点以20m/s的速度匀速运动
B．A、B两质点在4s末相遇
C．B质点先沿正方向做直线运动，后沿负方向做直线运动
D．B质点最初4s做加速运动，后4s做减速运动
当堂训练
2．两辆游戏赛车a、b在两条平行的直车道上行驶．t=0时两车都在同一计时线处，此时比赛开始．它们在四次比赛中的图如图所示．哪些v-t图对应的比赛中，有一辆赛车追上了另一辆（ ）
当堂训练
A. B. C. D.
当堂训练
3.（多选）一辆小汽车在水平地面上以20m/s的速度做匀速直线运动，某时刻该汽车以5m/s2的加速度开始刹车，则（ ）
A．2s末小汽车的速度为10m/s
B．6s内小汽车的位移为30m
C．4s内的平均速度为10m/s
D．第3s内小汽车的位移是7.5m
4.在某次一级方程式赛车会上，某车手驾车沿直线赛道匀加速依次通过A、B、C三点，已知由A到B，由B到C的时间分别为t1＝2s，t2＝3s，AB的距离x1＝20m，BC距离x2＝60m，赛车在此赛道的最大速度为Vm＝38m/s，求：
（1）赛车匀加速的加速度以及通过A点时的速度；
（2）赛车通过C点后还能加速的距离。
A
B
C
2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系
思考：
运用我们学习过的知识求以下两图的位移
v
t
0
v
t
0
v
t
0
新课引入：
图示为哪种运动？
匀速直线运动
该运动位移计算公式为？
从图形上来看，位移恰好对应于什么？
匀速直线运动v-t图线下方矩形面积
新课引入：
通过思考我们发现，在匀速直线运动中，我们所得位移就是速度图线与横轴所围矩形面积
位移？与所围面积有关？
0
t
v
一、匀变速直线运动的位移
图中5个小矩形的面积之和近似得表示物体在整个运动过程中的位移。
明显发现部分位移少算了！
0
t
v
思想：将匀变速直线运动化为过干个匀速直线运动
为了精确，我们可以把运动过程分为更多的小段，小矩形越窄，面积之和越接近物体的位移。
一、匀变速直线运动的位移
如果我们分割的非常细
微元法
v/(m·s-1)
O
t
t/s
v/(m·s-1)
O
t
t/s
vo
把整个过程先微分以后再累加来解决问题的方法。
C
一、匀变速直线运动的位移
从而得出，匀变速直线运动物体位移的大小即为梯形的面积
代入速度公式
则有
位移公式
v/(m·s-1)
O
t
t/s
vo
A
B
思路推广：在v-t图像中，速度图线与横轴所围面积的大小即为位移的大小
一、匀变速直线运动的位移
思考：以下两图位移如何表示？
一、匀变速直线运动的位移
①不管图线的形状如何，在v-t图像中，速度图线与坐标轴所围的面积大小都表示相应位移的大小。面积在t轴上方表示位移为正，下方表示位移为负。
②因为υ0、α、x均为矢量，使用公式时应先规定正方向,一般情况初速度方向为正方向。若物体做匀加速运动,a取正值;若物体做匀减速运动,则a取负值。
③若 则
④代入数据时,各物理量的单位要统一用国际单位制
总结：
一、匀变速直线运动的位移
应用速度位移公式解题的基本思路及注意事项
逆 向 思 维
末速度为0的匀减速
初速度为0的匀加速
常见例子：
汽车刹车、
子弹射入木块、
物体斜面上滑到最高点
例1：航空母舰的舰载机既要在航母上起飞，也要在航母上降落。
（1）某舰载机起飞时，采用弹射装置使飞机获得10m/s的速度后，由机上发动机使飞机获得25m/s2的加速度在航母跑道上匀加速前进，2.4s后离舰升空。飞机匀加速滑行的距离是多少？
一、匀变速直线运动的位移
答案：96m
（2）飞机在航母上降落时，需用阻拦索使飞机迅速停下来。若某次飞机着舰时的速度为80m/s，飞机钩住阻拦索后经过2.5s停下来。将这段运动视为匀减速直线运动，此过程中飞机加速度的大小及滑行的距离各是多少？
一、匀变速直线运动的位移
答案：
一、匀变速直线运动的位移
例2：以36km/h的速度行驶的列车开始下坡，在坡路上的加速度等于0.2m/s2，经过30s到达坡底。求坡路的长度和列车到达坡底时的速度。
答案：390 m
二、速度与位移的关系
如果只有物体的初速度、末速度、加速度，能否用位移公式解决？
能，但不简便
位移公式：
速度公式：
联立求解，消去时间t
位移公式：
速度公式：
二、速度与位移的关系
这就是匀变速直线运动的速度与位移的关系式。如果在所研究的问题中，已知量和未知量都不涉及时间，利用这个公式求解，往往会更简便。
二、速度与位移的关系
缺“t”公式
衍生：
求位移： 求加速度：
例3.动车铁轨旁两相邻里程碑之间的距离是1km。某同学乘坐动车时，通过观察里程碑和车厢内电子屏上显示的动车速度来估算动车减速进站时的加速度大小。当他身边的窗户经过某一里程碑时，屏幕显示的动车速度是126 km/h。动车又前进了3个里程碑时，速度变为54 km/h。把动车进站过程视为匀减速直线运动，那么动车进站的加速度是多少？它还要行驶多远才能停下来？
二、速度与位移的关系
二、速度与位移的关系
例4.神舟五号载人飞船的返回舱距地面10km时开始启动降落伞装置，速度减至10m/s，并以这个速度在大气中降落。在距地面1.2m时，返回舱的四台缓冲发动机开始向下喷气，舱体再次减速。设最后减速过程中返回舱做匀减速直线运动，并且到达地面时恰好速度为0，求最后减速阶段的加速度。
A
B
匀速直线运动：
匀变速直线运动：
x、t、v
v0、v、a、t、x
位移、时间、速度
初速度、末速度、加速度、时间、位移
v0
v
a
t
x
v
t
位移公式：
速度公式：
v0
v
a
t
x
v
t
v=v0+at
x=v0t+ at2
v2-v02=2ax
x=vt- at2
x=
t
缺x
缺v
缺v0
缺t
缺a
三、匀变速直线运动其他规律
a
对前半段：
对后半段：
中间位移的速度
三、匀变速直线运动其他规律
a
对前半段：
对后半段：
中间时刻的速度
三、匀变速直线运动其他规律
思考： 与 如何比较大小？
v0
t
v
t
v
0
vx/2
vt/2
匀变速直线运动中，无论是匀加速还是匀减速均有：vx/2 > vt/2
v=v0+at
x=v0t+ at2
v2-v02=2ax
x=vt- at2
x=
t
缺x
缺v
缺v0
缺t
缺a
中间时刻速度
中间位移速度
1.如图所示，是A、B两质点运动的xt图像，则下列说法错误的是（ ）
A．A质点以20m/s的速度匀速运动
B．A、B两质点在4s末相遇
C．B质点先沿正方向做直线运动，后沿负方向做直线运动
D．B质点最初4s做加速运动，后4s做减速运动
当堂训练
2．两辆游戏赛车a、b在两条平行的直车道上行驶．t=0时两车都在同一计时线处，此时比赛开始．它们在四次比赛中的图如图所示．哪些v-t图对应的比赛中，有一辆赛车追上了另一辆（ ）
当堂训练
A. B. C. D.
当堂训练
3.（多选）一辆小汽车在水平地面上以20m/s的速度做匀速直线运动，某时刻该汽车以5m/s2的加速度开始刹车，则（ ）
A．2s末小汽车的速度为10m/s
B．6s内小汽车的位移为30m
C．4s内的平均速度为10m/s
D．第3s内小汽车的位移是7.5m
4.在某次一级方程式赛车会上，某车手驾车沿直线赛道匀加速依次通过A、B、C三点，已知由A到B，由B到C的时间分别为t1＝2s，t2＝3s，AB的距离x1＝20m，BC距离x2＝60m，赛车在此赛道的最大速度为Vm＝38m/s，求：
（1）赛车匀加速的加速度以及通过A点时的速度；
（2）赛车通过C点后还能加速的距离。
A
B
C