鲁科版_必修1_第1节 匀变速直线运动的规律课件37张PPT

第二讲　匀变速直线运动的规律
匀变速直线运动
1.概念：沿一条直线且 不变的运动。
2.分类：
(1)匀加速直线运动：a与v方向 。
(2)匀减速直线运动：a与v方向 。
知识排查
加速度
相同
相反
匀变速直线运动的推论
aT2
(m－n)
初速度为零的匀变速直线运动的重要推论
1∶2∶3∶…∶n
12∶22∶32∶…∶n2
1∶3∶5∶…∶(2N－1)
1.条件：物体只受 ，从静止开始下落。
2.基本规律
(1)速度公式： 。

(2)位移公式： 。
(3)速度位移关系式： 。
3.伽利略对自由落体运动的研究
伽利略对自由落体运动的研究方法是逻辑推理―→猜想与假设―→实验验证―→
。这种方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来。
自由落体运动
重力
v＝gt
v2＝2gh
合理外推
1.思考判断
(1)匀变速直线运动是加速度均匀变化的直线运动。(　　)
(2)匀变速直线运动是速度均匀变化的直线运动。(　　)
(3)匀加速直线运动1T末、2T末、3T末的瞬时速度之比为1∶2∶3。(　　)
(4)做自由落体运动的物体，下落的高度与时间成正比。(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×
小题速练
2.一物体做初速度为零的匀加速直线运动，将其运动时间顺次分成1∶2∶3的三段，则每段时间内的位移之比为(　　)
A.1∶3∶5　　　　 B.1∶4∶9
C.1∶8∶27 D.1∶16∶81
答案　C
3.[人教版必修1·P40·T3改编]以18 m/s 的速度行驶的汽车，制动后做匀减速运动，在3 s内前进36 m，则汽车在5 s内的位移为(　　)
A.50 m　 B.45 m　 C.40.5 m　 D.40 m
答案　C
匀变速直线运动规律的基本应用
1.运动学公式中符号的规定
一般规定初速度的方向为正方向，与初速度同向的物理量取正值，反向的物理量取负值。若v0＝0，一般以a的方向为正方向。
2.解决运动学问题的基本思路
【典例】　如图2所示，冰壶以速度v垂直进入四个宽为l的矩形区域沿虚线做匀减速直线运动，且刚要离开第四个矩形区域的E点时速度恰好为零，冰壶通过前三个矩形的时间为t，试通过所学知识分析并计算冰壶通过第四个矩形区域所用的时间是多少？(可选用多种方法)
图2
解析　法一　一般公式法
根据位移公式和速度公式，由A到E，有
式中，t1为冰壶通过四个矩形区域所用的时间，a为其加速度的大小
所以冰壶通过第四个矩形区域所用的时间为t′＝t1－t＝t。
法二　逆向思维法
冰壶通过矩形区域做匀减速直线运动，可看做冰壶从E点开始做初速度为零的匀加速直线运动，
式中，t1为冰壶通过四个矩形区域所用的时间，a为其加速度的大小
所以冰壶通过第四个矩形区域所用的时间为t′＝t1－t＝t。
法三　图象法
冰壶做匀减速直线运动的速度—时间图象如图所示。冰壶由A到E的位移与由D到E的位移之比为4∶1，由于相似三角形的面积之比等于对应边长的平方之比，则tOE∶tOD＝2∶1，故tDE＝tOD＝t，即冰壶通过第四个矩形区域所用的时间为t′＝t。
答案　t
解答匀变速直线运动问题常用方法如下
1.(2018·连云港模拟)一个物体做匀加速直线运动，它在第3 s 内的位移为5 m，则下列说法正确的是(　　)
A.物体在第3 s末的速度一定是6 m/s
B.物体的加速度一定是2 m/s2
C.物体在前5 s内的位移一定是25 m
D.物体在第5 s内的位移一定是9 m
答案　C
答案　C
自由落体运动和竖直上抛运动
1.应用自由落体运动规律解题时的两点注意
(1)可充分利用自由落体运动初速度为零的特点、比例关系及推论等规律解题。
(2)物体由静止开始的自由下落过程才是自由落体运动，从中间截取的一段运动过程不是自由落体运动，而是竖直下抛运动，应该用初速度不为零的匀变速直线运动规律去解决问题。
1.(多选)一物体从离地面45 m高处做自由落体运动(g取10 m/s2)，则下列说法正确的是(　　)
A.物体运动3 s后落地
B.物体落地时的速度大小为30 m/s
C.物体在落地前最后1 s内的位移为25 m
D.物体在整个下落过程中的平均速度为20 m/s
答案　ABC
2.某校一课外活动小组自制一枚火箭，设火箭从地面发射后，始终在垂直于地面的方向上运动。火箭点火后可认为做匀加速直线运动，经过4 s到达离地面40 m高处时燃料恰好用完，若不计空气阻力，取g＝10 m/s2，求：
(1)燃料恰好用完时火箭的速度；
(2)火箭上升离地面的最大高度；
(3)火箭从发射到残骸落回地面过程的总时间。
解析　设燃料用完时火箭的速度为v1，所用时间为t1。
火箭的上升运动分为两个过程，第一个过程做匀加速直线运动，第二个过程做竖直上抛运动至最高点。
所以火箭上升离地面的最大高度h＝h1＋h2＝40 m＋20 m＝60 m。
“形异质同”类问题——比较思维能力的培养
什么是“形异质同”和“形同质异”
题目做得多了，会遇到一类遵循的物理规律相同，但提供的物理情景新颖、信息陌生、物理过程独特的问题，对这类问题同学们往往感觉难度大，无从下手。其实这类问题看似陌生，实则与我们平时练习的题目同根同源，只不过是命题人巧加“改头换面”而已，这类问题我们称之为形异质同。
另外，平时做题时还会遇到一类物理情景比较熟悉，物理过程似曾相识的问题，对于这类问题，又往往因审题不严、惯性思维，不注意题中所给条件的细微区别，而解答失误。这类问题我们称之为形同质异。
下面列举两类匀变速直线运动中的“形异质同”问题。
类型一　水平刹车与沿粗糙斜面上滑
1.一辆汽车在平直公路上做刹车实验，t＝0时刻起开始刹车，刹车过程的位移大小x与速度大小v的关系为x＝10－0.1v2(m)，下列分析正确的是(　　)
A.刹车过程汽车的加速度大小为0.2 m/s2
B.刹车过程持续的时间为2 s
C.t＝0时刻汽车的速度大小为5 m/s
D.刹车全过程的位移大小为5 m
答案　B
2.(2017·南昌调研)(多选)如图8所示，木板与水平地面间的夹角θ＝30°，可视为质点的一小木块恰好能沿着木板匀速下滑。若让该小木块从木板的底端以初速度v0＝10 m/s沿木板向上运动，取g＝10 m/s2。则以下结论正确的是(　　)
图8
答案　AD
(1)汽车在水平路面上的刹车问题中，当汽车速度为零后，汽车将停止运动。
(2)物体沿粗糙斜面上滑至最高点后，若有mgsin θ≤μmgcos θ，则物体的运动规律与汽车在水平路面上的刹车问题类似。
类型二　竖直上抛运动与沿光滑斜面上滑
3.在某一高度以v0＝20 m/s的初速度竖直上抛一个小球(不计空气阻力)，当小球速度大小为10 m/s时，以下判断正确的是(g取10 m/s2)(　　)
A.小球在这段时间内的平均速度大小一定为15 m/s，方向向上
B.小球在这段时间内的平均速度大小一定为5 m/s，方向向下
C.小球在这段时间内的平均速度大小一定为5 m/s，方向向上
D.小球的位移大小一定是15 m
答案　D
4.(多选)如图9所示，在光滑足够长的斜面上，有一物体以10 m/s的初速度沿斜面向上运动，物体的加速度大小始终为 5 m/s2，方向沿斜面向下，当物体的位移大小为7.5 m时，下列说法正确的是(　　)
图9
解析　当物体的位置在出发点的上方时，
即t2－4t＋3＝0，所以t1＝3 s或t2＝1 s
由v＝v0＋at得v＝±5 m/s
当物体的位置在出发点的下方时，
答案　ABC
竖直上抛运动和物体沿光滑斜面上滑的运动规律类似，物体均先匀减速运动再反向匀加速运动，且加速度大小和方向均相同。