2020版新教材高中物理2.2位移變化規(guī)律課件魯科版必修1.pptx

第2節(jié) 位移變化規(guī)律,一、勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移-時(shí)間關(guān)系 1.位移在v-t圖像中的表示：,(1)勻速運(yùn)動(dòng)：如圖所示，在勻速直線 運(yùn)動(dòng)中，v-t圖像與t軸所圍矩形“面 積”表示_。,位移,(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)： 微元法推導(dǎo)。 a.把物體的運(yùn)動(dòng)分成幾個(gè)小段，如圖甲，每段位移 每段起始時(shí)刻速度每段的時(shí)間=對(duì)應(yīng)矩形面積。所 以，整個(gè)過(guò)程的位移各個(gè)小矩形面積_。,之和,b.把運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為更多的小段，如圖乙，各小矩形的 _可以更精確地表示物體在整個(gè)過(guò)程的位移。,面積之和,c.把整個(gè)過(guò)程分得非常非常細(xì)，如圖丙，小矩形合在 一起成了一個(gè)梯形，_就代表物體在相應(yīng)時(shí) 間間隔內(nèi)的位移。,梯形的面積,結(jié)論：做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的位移對(duì)應(yīng)著v-t圖 像中的_所包圍的梯形面積。,圖線與對(duì)應(yīng)的時(shí)間軸,2.位移公式的推導(dǎo)過(guò)程：,3.位移時(shí)間圖像(s -t圖像)： (1)畫法：以橫軸表示_、縱軸表示_，根據(jù)實(shí) 際數(shù)據(jù)選單位、定標(biāo)度、描點(diǎn)，用平滑曲線連接各點(diǎn) 便得到s -t圖像。,時(shí)間,位移,(2)圖像性質(zhì)：對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，位移是時(shí)間 的_，其圖像是一條二次函數(shù)的部分曲線，如 圖。,二次函數(shù),二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移-速度關(guān)系,一 公式s=v0t+ at2的應(yīng)用 1.各物理量的意義：公式中s表示時(shí)間t內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的位移，單位是m；v0表示初速度，單位是m/s；a表示加速度，單位是m/s2；t表示運(yùn)動(dòng)時(shí)間，單位是s。,2.適用條件：公式反映了位移隨時(shí)間的變化規(guī)律，公式僅適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移的求解。 3.符號(hào)規(guī)定：公式中s、v0、a都是矢量，應(yīng)用時(shí)必須選取統(tǒng)一的正方向，一般選取初速度v0的方向?yàn)檎较颉?(1)若a與v0同向，a取正值，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)若a與v0反向，a取負(fù)值，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。 (3)若位移的計(jì)算結(jié)果為正值，說(shuō)明這段時(shí)間內(nèi)位移的 方向與規(guī)定的正方向相同。 (4)若位移的計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，說(shuō)明這段時(shí)間內(nèi)位移的 方向與規(guī)定的正方向相反。 4.若v0=0，則s= at2，位移與時(shí)間的二次方成正比。,【思考討論】 利用公式s=v0t+ at2求出的位移大小等于物體運(yùn)動(dòng)的 路程嗎？ (科學(xué)思維) 提示：不一定，當(dāng)物體勻減速運(yùn)動(dòng)到速度為零再反向 以等大的加速度勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移的大小小于路 程。,【典例示范】 (2019福州高一檢測(cè))一輛卡車初速度為v0=10 m/s，以a= 2 m/s2的加速度行駛，求： 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào) (1)卡車在3 s末的速度大小v3。 (2)卡車在6 s內(nèi)的位移大小s6。 (3)卡車在第6 s內(nèi)的位移大小s。,【解題探究】 (1)3 s末是時(shí)刻還是時(shí)間？ 提示：3 s末是一個(gè)瞬時(shí)，是時(shí)刻。 (2)“第6 s內(nèi)”是多長(zhǎng)時(shí)間？“第6 s內(nèi)”的位移是6 s內(nèi)的總位移嗎？ 提示：“第6 s內(nèi)”是指1 s的時(shí)間，其位移為第六個(gè)1 s內(nèi)的位移，不是6 s內(nèi)的總位移。,【解析】(1)卡車在3 s末的速度為v3=v0+at3=(10+2 3) m/s=16 m/s。 (2)卡車在6 s內(nèi)的位移為s6=v0t6+ =(106+ 236) m=96 m。 (3)卡車在第6 s內(nèi)的位移為s=s6-s5=s6-(v0t5+ ) =96 m-(105+ 225) m=21 m。,答案：(1)16 m/s (2)96 m (3)21 m,【誤區(qū)警示】應(yīng)用位移公式的兩點(diǎn)注意 (1)公式s=v0t+ at2僅適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 (2)應(yīng)用位移公式解題時(shí)常選初速度的方向?yàn)檎较颍?物體若加速則加速度為正值，減速則加速度為負(fù)值。,【素養(yǎng)訓(xùn)練】 1.(多選)(2019廈門高一檢測(cè))物體從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第3 s內(nèi)通過(guò)的位移是3 m，則 ( ) A.前3 s的位移是6 m B.3 s末的速度是3.6 m/s C.3 s內(nèi)的平均速度是2 m/s D.第5 s內(nèi)的平均速度是5.4 m/s,【解析】選B、D。由位移公式s= at2知，第3 s內(nèi)的 位移為 a32 m- a22 m=3 m，故加速度a= 1.2 m/s2，所以前3 s的位移s= 1.232 m=5.4 m， A錯(cuò)誤；第3 s末的速度v=at=1.23 m/s=3.6 m/s， B正確；3 s內(nèi)的平均速度 =1.8 m/s，C 錯(cuò)誤；第5 s內(nèi)的平均速度等于第4.5 s末的瞬時(shí)速度， 故v=at=1.24.5 m/s=5.4 m/s，D正確。,2.從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的汽車，經(jīng)過(guò)t= 10 s，走過(guò)位移s=30 m。求： (1)汽車運(yùn)動(dòng)的加速度大小。 (2)汽車10 s末的速度。,【解析】(1)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式得， s= at2，代入數(shù)據(jù)解得a= =0.6 m/s2。 (2)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度公式得汽車10 s末的速 度v=at=6 m/s。 答案：(1)0.6 m/s2 (2)6 m/s,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.以10 m/s的速度行駛的列車，在下坡路上的加速度為0.2 m/s2，經(jīng)過(guò)30 s到達(dá)坡底。求： (1)到達(dá)坡底的速度。 (2)坡路的長(zhǎng)度。,【解析】(1)根據(jù)速度公式，得列車到達(dá)坡底的速度為 vt=v0+at=10 m/s+0.230 m/s=16 m/s (2)根據(jù)位移公式得坡路的長(zhǎng)度為s=v0t+ at2=10 30 m+ 0.2302 m=390 m 答案：(1)16 m/s (2)390 m,2.一輛汽車在平直公路上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，公路邊每隔15 m有一棵樹，如圖所示，汽車通過(guò)A、B兩相鄰的樹用了3 s，通過(guò)B、C兩相鄰的樹用了2 s，求汽車運(yùn)動(dòng)的加速度大小和通過(guò)樹B時(shí)的速度大小。,【解析】設(shè)汽車經(jīng)過(guò)樹A時(shí)速度為vA，加速度為a。 對(duì)AB段運(yùn)動(dòng)，由s=v0t+ at2有： 15 m=vA3 s+ a(3 s)2 同理，對(duì)AC段運(yùn)動(dòng)，有：30 m=vA5 s+ a(5 s)2 兩式聯(lián)立解得：vA=3.5 m/s，a=1 m/s2 再由速度公式vt=v0+at得：,vB=3.5 m/s+1 m/s23 s=6.5 m/s 答案：1 m/s2 6.5 m/s,二 用v-t圖像求位移 1.勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移： (1)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體在時(shí)間t內(nèi)的位移s=vt。,(2)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，其v-t圖像是一條平行于時(shí)間軸的直線，其位移在數(shù)值上等于v-t圖線與對(duì)應(yīng)的時(shí)間軸所包圍的矩形的面積。如圖所示。,2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移： (1)如圖所示，圖線與時(shí)間軸所圍的梯形的面積就代表 物體在時(shí)間t內(nèi)的位移，梯形的上底為v0，下底為v， 對(duì)應(yīng)的時(shí)間為t，則有：s= (v0+v)t。,(2)因?yàn)閠時(shí)刻的速度v=v0+at，所以位移與時(shí)間的關(guān)系 為s= (v0+v0+at)t=v0t+ at2。,【典例示范】 (多選)(2019龍巖高一檢測(cè))某物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖所示，根據(jù)圖像可知，該物體 ( ) 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào),A.在0到2 s末的時(shí)間內(nèi)，加速度為1 m/s2 B.在0到5 s末的時(shí)間內(nèi)，位移為10 m C.在0到6 s末的時(shí)間內(nèi)，位移為7.5 m D.在0到6 s末的時(shí)間內(nèi)，位移為6.5 m,【解題探究】 (1)v-t圖像中可利用圖像斜率求_。 (2)v-t圖像中可利用面積求_。,加速度,位移,【解析】選A、D 。在0到2 s末的時(shí)間內(nèi)物體做勻加速 直線運(yùn)動(dòng)，加速度a= m/s2=1 m/s2，故A正確； 05 s內(nèi)物體的位移等于梯形面積s1= 22 m+2 2 m+ 12 m=7 m，故B錯(cuò)誤；在56 s內(nèi)物體 的位移等于t軸下面三角形面積s2=-( 11) m= -0.5 m，故06 s內(nèi)物體的位移s=s1+s2=6.5 m，D正 確，C錯(cuò)誤。,【誤區(qū)警示】分析v-t圖像的兩大誤區(qū) (1)把v-t圖像和s-t圖像混淆不清。例如：把v-t圖像中兩條直線的交點(diǎn)誤認(rèn)為相遇，在s-t圖像中根據(jù)直線向上傾斜、向下傾斜判斷運(yùn)動(dòng)方向等等。,(2)把v-t圖像誤認(rèn)為是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。v-t圖像與坐標(biāo)軸圍成的圖形的“面積”在橫軸上方為“正”，在橫軸下方為“負(fù)”；這“面積”的代數(shù)和表示對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移，這“面積”的絕對(duì)值之和表示對(duì)應(yīng)時(shí)間內(nèi)的路程。,【素養(yǎng)訓(xùn)練】 1.(多選)甲、乙兩個(gè)物體在同一地點(diǎn)，沿同一方向做直線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖像如圖所示，關(guān)于6 s內(nèi)甲、乙的運(yùn)動(dòng)說(shuō)法正確的是 ( ),A.兩物體相遇的時(shí)間是2 s和6 s B.01 s內(nèi)甲在乙前面，14 s內(nèi)乙在甲前面 C.兩個(gè)物體相距最遠(yuǎn)的時(shí)刻是4 s末 D.4 s時(shí)乙的加速度為-1 m/s2,【解析】選A、C、D。在2 s和6 s時(shí)，甲、乙兩物體圖 線與時(shí)間軸圍成的面積相等，則位移相等，兩物體相 遇，故A正確；01 s內(nèi)甲的位移大于乙，則甲在乙前 面，12 s內(nèi)甲仍在乙的前面，第2 s時(shí)兩者相遇； 24內(nèi)乙在甲前面，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在02 s內(nèi)，兩物體 的距離先增大后減小，在1 s時(shí)，速度相等，相距最 遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)距離s1= 12 m=1 m，在26 s內(nèi)，兩,物體之間的距離先增大后減小，在4 s時(shí)，速度相等， 相距最遠(yuǎn)，最遠(yuǎn)距離s2= 22 m=2 m，知4 s末 相距最遠(yuǎn)，故C正確；4 s時(shí)乙的加速度為a= m/s2=-1 m/s2，選項(xiàng)D正確。,2.(多選)(2019三明高一檢測(cè))甲、乙兩個(gè)物體沿同一直線運(yùn)動(dòng)，它們的速度圖像如圖所示。由圖像可知 ( ),A.甲運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為-1 m/s2 B.乙運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為4 m/s2 C.從開(kāi)始計(jì)時(shí)到甲、乙速度相同的過(guò)程中，甲的位移為250 m，乙的位移為50 m D.甲、乙沿相反方向運(yùn)動(dòng),【解析】選A、B、C。在v-t圖像中，圖線的斜率表示 物體運(yùn)動(dòng)的加速度，故a甲=-1 m/s2，故A正確；a乙= m/s2=4 m/s2，故B正確；圖線與坐標(biāo)軸圍成的面 積表示物體運(yùn)動(dòng)的位移，速度相同時(shí)，s甲= (20+ 30)10 m=250 m，s乙= 520 m=50 m，故C正確； 甲、乙兩物體的速度都為正值，故運(yùn)動(dòng)方向相同，故D 錯(cuò)誤。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.甲、乙兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)同地向同一方向做直線運(yùn)動(dòng)，它們的v -t圖像如圖所示，則 ( ),A.甲、乙運(yùn)動(dòng)方向相反 B.2 s末乙追上甲 C.前4 s內(nèi)乙的平均速度大于甲的平均速度 D.乙追上甲時(shí)距出發(fā)點(diǎn)40 m遠(yuǎn),【解析】選D。甲、乙速度方向相同，二者運(yùn)動(dòng)方向相 同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；2 s末兩質(zhì)點(diǎn)的速度相等，但甲質(zhì)點(diǎn) 的位移s甲=20 m，乙質(zhì)點(diǎn)的位移s乙= m/s2 s= 10 m，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在前4 s內(nèi)，甲的平均速度v甲= 10 m/s，乙的平均速度v乙= m/s=10 m/s，選項(xiàng)C 錯(cuò)誤；乙與甲的位移相等時(shí)，乙追上甲，此時(shí)兩者發(fā) 生的位移均為s=40 m，選項(xiàng)D正確。,2.如圖所示，A、B分別是甲、乙兩小球從同一地點(diǎn)沿 同一直線運(yùn)動(dòng)的v -t圖像，根據(jù)圖像可以判斷 ( ),A.甲、乙兩小球做初速度方向相反的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小相同，方向相反 B.兩小球在t=8 s時(shí)相距最遠(yuǎn) C.兩小球在t=2 s時(shí)速度相同 D.兩小球在t=8 s時(shí)相遇,【解析】選D。甲、乙兩球的初速度方向相反，加速度 與其初速度方向相反，甲小球的加速度為a甲=-10 m/s2， 乙小球的加速度為a乙= m/s2，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在t=8 s 內(nèi)，甲小球的位移s甲=0，8 s時(shí)回到了初始位置，乙小 球的位移s乙=0，也在8 s 時(shí)回到了初始位置，因此， 在8 s時(shí)兩小球相遇，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；在t=,2 s時(shí)，兩小球的速度大小相等，但方向相反，兩小球速度不相同，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。,三 位移、速度關(guān)系的應(yīng)用 1.適用條件： 公式 =2as表述的是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位 移的關(guān)系，適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)。,2.意義：公式 =2as反映了初速度v0、末速度vt、 加速度a、位移s之間的關(guān)系，當(dāng)其中三個(gè)物理量已知 時(shí)，可求另一個(gè)未知量。 3.公式的矢量性： 公式中v0、vt、a、s都是矢量，應(yīng)用時(shí)必須選取統(tǒng)一的 正方向，一般選v0方向?yàn)檎较颉?(1)物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a取正值，做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，a取負(fù)值。 (2)s0，說(shuō)明物體通過(guò)的位移方向與初速度方向相同；s0，說(shuō)明位移的方向與初速度的方向相反。,4.兩種特殊形式： (1)當(dāng)v0=0時(shí)， =2as。(初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)) (2)當(dāng)vt=0時(shí)，- =2as。(末速度為零的勻減速直線 運(yùn)動(dòng)),【思考討論】 情境： 如圖所示，狙擊步槍射擊時(shí)，若把子彈在槍筒中的運(yùn)動(dòng)看作是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)槍筒長(zhǎng)s，子彈的加速度為a。,討論：(1)根據(jù)速度公式和位移公式求子彈射出槍口時(shí) 的速度。 (科學(xué)思維) 提示：由s= at2，vt=at得vt= 。,(2)在上面問(wèn)題中，已知條件和所求的結(jié)果都不涉及時(shí) 間t，它只是一個(gè)中間量，能否將兩個(gè)公式聯(lián)立，消去 t，只用一個(gè)關(guān)系式表示位移s與速度vt的關(guān)系呢？ (科學(xué)思維) 提示：vt=v0+at，把t= 代入 s=v0t+ at2得 =2as。,【典例示范】 如圖是殲-15戰(zhàn)機(jī)在“遼寧”號(hào)航母甲 板上起飛的情形。假設(shè)“遼寧”號(hào)起飛甲板的長(zhǎng)度為 200 m，降落甲板的長(zhǎng)度為90 m，殲-15戰(zhàn)機(jī)起飛的最 小速度為80 m/s，戰(zhàn)機(jī)在航母上的平均加速度為 15 m/s2。如果戰(zhàn)機(jī)從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，戰(zhàn) 機(jī)在航母上能否正常起飛？ 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號(hào),【解析】戰(zhàn)機(jī)初速度為零，由位移與速度關(guān)系式得戰(zhàn) 機(jī)滑離甲板時(shí)的速度v= m/s=20 m/s 由于20 m/s80 m/s 所以戰(zhàn)機(jī)不能正常起飛。 答案：戰(zhàn)機(jī)不能正常起飛。,【規(guī)律方法】 公式 =2as的應(yīng)用技巧 (1)當(dāng)物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果不涉及時(shí)間一般用速度位移公式較方便。 (2)剎車問(wèn)題由于末速度為零，應(yīng)用此公式往往較方便。,【母題追問(wèn)】 1.在【典例示范】中，戰(zhàn)機(jī)如果要在甲板上正常起飛，航母和戰(zhàn)機(jī)要有一定的初速度，航母的初速度是多少？戰(zhàn)機(jī)在航母上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是多少？ (科學(xué)思維),【解析】由位移與速度關(guān)系式v2- =2as可得：v0= =20 m/s，即航母以 20 m/s的速度航行。 由速度公式v=v0+at可得運(yùn)動(dòng)時(shí)間 t= =4 s。 答案：20 m/s 4 s,2.在【典例示范】中，戰(zhàn)機(jī)在航母甲板上降落時(shí)的速度達(dá)到60 m/s，為了使戰(zhàn)機(jī)安全降落，航母上裝有阻攔索，可以使戰(zhàn)機(jī)在短距離內(nèi)停止運(yùn)動(dòng)。如果航母靜止，降落時(shí)在甲板上滑行的距離為90 m。戰(zhàn)機(jī)要安全降落，阻攔索對(duì)戰(zhàn)機(jī)產(chǎn)生的加速度大小是多少？ (科學(xué)思