必修1 第二章 勻變速直線運動研究

1、第一課時第一課時 勻變速直線運動的規(guī)律勻變速直線運動的規(guī)律1定義：在任意相等的時間內(nèi)速度的定義：在任意相等的時間內(nèi)速度的變化量相等的直線運動變化量相等的直線運動2特點：軌跡是直線，加速度特點：軌跡是直線，加速度a恒恒定當定當a與與v0方向相同時，物體做勻加速方向相同時，物體做勻加速直線運動；反之，物體做勻減速直線運直線運動；反之，物體做勻減速直線運動動勻變速直線運動勻變速直線運動勻變速直線運動的規(guī)律勻變速直線運動的規(guī)律1基本規(guī)律基本規(guī)律(1)速度時間關(guān)系：速度時間關(guān)系：vv0at(2)位移時間關(guān)系：位移時間關(guān)系：xv0tat22重要推論重要推論(1)速度位移關(guān)系：速度位移關(guān)系：v2v022ax

2、(2)平均速度：平均速度： v (v+v0)/2vt/2(3)做勻變速直線運動的物體在連續(xù)相等的時間做勻變速直線運動的物體在連續(xù)相等的時間間隔的位移之差：間隔的位移之差：xxn1xnaT2用勻變速直線運動規(guī)律解題的一般思路用勻變速直線運動規(guī)律解題的一般思路a.對研究對象進行運動情況分析，畫出運動過對研究對象進行運動情況分析，畫出運動過程示意圖，明確已知、未知條件程示意圖，明確已知、未知條件b.選擇合適的運動學規(guī)律，選取正方向，將相選擇合適的運動學規(guī)律，選取正方向，將相關(guān)物理量帶正、負號代入公式求解關(guān)物理量帶正、負號代入公式求解勻變速直線運動的規(guī)律勻變速直線運動的規(guī)律【例【例1 1】 (2014

3、(2014年湖南學業(yè)水平考試年湖南學業(yè)水平考試) )甲、乙甲、乙兩個物體做勻加速直線運動，已知相同的時兩個物體做勻加速直線運動，已知相同的時間內(nèi)，甲的位移較大，由此可以確定間內(nèi)，甲的位移較大，由此可以確定( () )A A甲的初速度一定較大甲的初速度一定較大 B B甲的末速度一定較大甲的末速度一定較大C C甲的平均速度一定較大甲的平均速度一定較大 D D甲的加速度一定較大甲的加速度一定較大C C【跟蹤訓練【跟蹤訓練11】 在平直公路上，以速度在平直公路上，以速度v012m/s勻速前進的汽車，遇緊急情況剎車后，勻速前進的汽車，遇緊急情況剎車后，輪胎停止轉(zhuǎn)動在地面上滑行，經(jīng)過時間輪胎停止轉(zhuǎn)動在地面

4、上滑行，經(jīng)過時間t1.5s汽車停止求：汽車停止求：(1)剎車時汽車加速度剎車時汽車加速度a的大?。坏拇笮?；(2)開始剎車后，汽車在開始剎車后，汽車在2s內(nèi)發(fā)生的位移內(nèi)發(fā)生的位移x.【解析】以初速度方向為正，【解析】以初速度方向為正，(1)根據(jù)根據(jù)vv0at代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得012a1.5，a8m/s2.(2)汽車剎車后只要汽車剎車后只要1.5s就停止運動故就停止運動故2s內(nèi)內(nèi)的位移就是的位移就是1.5s內(nèi)的位移，也是汽車從開始內(nèi)的位移，也是汽車從開始剎車到停止運動的整個位移剎車到停止運動的整個位移x v t (v+v0) t /2 601.5m9m.【例【例2】 一物體做勻加速直線運動，一物

5、體做勻加速直線運動，初速度為初速度為v05m/s，加速度為，加速度為a0.5m/s2，求：，求：(1)物體在物體在3s內(nèi)的位移；內(nèi)的位移；(2)物體在第物體在第3s內(nèi)的位移內(nèi)的位移【解析】計算物體運動的位移，應該認清是哪一段【解析】計算物體運動的位移，應該認清是哪一段時間內(nèi)的位移，第一小題所求位移的時間間隔是時間內(nèi)的位移，第一小題所求位移的時間間隔是3s，第二小題所求位移的時間間隔是第二小題所求位移的時間間隔是1s，即，即2s末到末到3s末末的位移；因為物體做勻加速直線運動，可以運用勻的位移；因為物體做勻加速直線運動，可以運用勻加速直線運動的公式來計算加速直線運動的公式來計算(1)用位移公式求

6、解用位移公式求解3s內(nèi)物體的位移：內(nèi)物體的位移：x3v0t3at32/253m0.532/2m17.25m【解析】【解析】 (2)(方法一方法一)由由(1)知知x317.25m，又，又2s內(nèi)物體的位移：內(nèi)物體的位移：x2v0t2at22/252m0.522/2m11m因此，第因此，第3s內(nèi)的位移：內(nèi)的位移：x x3 x2 17.25m11m6.25m(方法二方法二)用平均速度求解：用平均速度求解：2s末的速度：末的速度：v2v0at25m/s0.52m/s6m/s3s末的速度：末的速度：v3v0at35m/s0.53m/s6.5m/s因此，第因此，第3s內(nèi)的平均速度：內(nèi)的平均速度：v(v2v3

7、)/26.25m/s第第3s內(nèi)的位移：內(nèi)的位移：xvt6.251m6.25m 【跟蹤訓練【跟蹤訓練21】 汽車以汽車以10m/s的速度在平的速度在平直公路上勻速行駛，剎車后經(jīng)直公路上勻速行駛，剎車后經(jīng)2s速度變?yōu)樗俣茸優(yōu)?m/s，求：，求：(1)剎車后剎車后2s內(nèi)前進的距離及剎車過程中的加內(nèi)前進的距離及剎車過程中的加速度；速度；(2)剎車后前進剎車后前進9m所用的時間所用的時間【解析】【解析】 (1)根據(jù)公式根據(jù)公式vv0at，代入數(shù)據(jù)：，代入數(shù)據(jù)：610a2，求得：，求得：a2m/s2，則加速度大小為則加速度大小為2m/s2，方向與初速度方向相反，方向與初速度方向相反根據(jù)公式：根據(jù)公式：xv

8、0tat2/2，得：，得：x16m(2)x1v0t1at12/2代入數(shù)據(jù)代入數(shù)據(jù)910t1(2)t12/2，得：得：t11s或或t19s(舍舍)第二課時第二課時 運動的圖象運動的圖象1 1橫坐標表示時間，縱坐標表示速度圖線橫坐標表示時間，縱坐標表示速度圖線表示速度隨時間的變化關(guān)系表示速度隨時間的變化關(guān)系2 2斜率表示加速度的大小和方向切線的斜斜率表示加速度的大小和方向切線的斜率表示某時刻物體加速度的大小和方向率表示某時刻物體加速度的大小和方向3 3圖線與坐標軸圍成的面積表示位移的大小圖線與坐標軸圍成的面積表示位移的大小和方向和方向( (橫軸上方為正，下方為負橫軸上方為正，下方為負) )4 4橫

9、、縱截距的含義橫、縱截距的含義速度時間圖象的信息點速度時間圖象的信息點1 1橫坐標表示時間，縱坐標表示位移圖線橫坐標表示時間，縱坐標表示位移圖線表示物體的位移隨時間的變化關(guān)系，不表示表示物體的位移隨時間的變化關(guān)系，不表示軌跡軌跡2 2斜率表示速度的大小和方向切線的斜率斜率表示速度的大小和方向切線的斜率表示某時刻物體速度的大小和方向表示某時刻物體速度的大小和方向3 3橫截距表示物體出發(fā)的時刻，縱截距表示橫截距表示物體出發(fā)的時刻，縱截距表示零時刻物體的出發(fā)位置零時刻物體的出發(fā)位置位移時間圖象的信息點位移時間圖象的信息點1 1實驗器材實驗器材附有定滑輪的長木板；附有定滑輪的長木板；小車；小車；帶小帶

10、小鉤的細線；鉤的細線；小鉤碼若干；小鉤碼若干；打點計時器；打點計時器；紙帶；紙帶；毫米刻度尺；毫米刻度尺；學生低壓交流學生低壓交流電源；電源；導線導線實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律2 2實驗步驟：實驗步驟：(1)(1)把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪把一端附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在遠離伸出桌面，把打點計時器固定在遠離( (填填“遠離遠離”或或“靠近靠近”)”)滑輪的一端，連接好電路滑輪的一端，連接好電路(2)(2)把一條細繩拴在小車上

11、，使細繩跨過滑輪，下面掛上把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下面掛上合適的鉤碼，把小車停在靠近打點計時器處，先接通合適的鉤碼，把小車停在靠近打點計時器處，先接通電源，然后再釋放紙帶，讓小車拖著紙帶運動，電源，然后再釋放紙帶，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一列小點，打完一條紙帶立打點計時器就在紙帶上打下一列小點，打完一條紙帶立即關(guān)閉電源，再取下紙帶即關(guān)閉電源，再取下紙帶(3)(3)換上新紙帶，重復實驗換上新紙帶，重復實驗3 3次次實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律3 3數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理(1)(1)瞬時速度的測量：利用勻變速直線運動的平瞬時速度的

12、測量：利用勻變速直線運動的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，求出某時刻的均速度等于中間時刻的瞬時速度，求出某時刻的瞬時速度瞬時速度(2)(2)作出速度作出速度時間圖象：以速度為縱軸，時間圖象：以速度為縱軸，時間為橫軸，采用描點法，作出速度時間圖時間為橫軸，采用描點法，作出速度時間圖象圖線傾斜程度越大，表示物體的加速度越象圖線傾斜程度越大，表示物體的加速度越大大實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律4一個重要推論：做勻變速直線運動一個重要推論：做勻變速直線運動的物體，如果在各個連續(xù)相等的時間的物體，如果在各個連續(xù)相等的時間t內(nèi)的位移分別為內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3

13、xn，加，加速度為速度為a，則，則xx2x1x3x2xnxn1at2.實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律【例【例3】物體做直線運動的物體做直線運動的vt圖象如圖所示，則該物圖象如圖所示，則該物體在前體在前2秒內(nèi)的運動情況是秒內(nèi)的運動情況是()A第第1秒內(nèi)做勻加速直線運動，第秒內(nèi)做勻加速直線運動，第2秒內(nèi)做勻速直線秒內(nèi)做勻速直線運動運動B第第1秒內(nèi)做勻速直線運動，第秒內(nèi)做勻速直線運動，第2秒內(nèi)靜止秒內(nèi)靜止C初速度大小為初速度大小為2m/sD第第1秒內(nèi)加速度大小為秒內(nèi)加速度大小為0.5m/s2A A【跟蹤訓練【跟蹤訓練3 31 1】 (2016(2016年湖南學業(yè)

14、水平考試年湖南學業(yè)水平考試) )物體做物體做直線運動的速度直線運動的速度時間圖象如圖所示，設(shè)向右為時間圖象如圖所示，設(shè)向右為 正方正方向關(guān)于物體的運動情況，下列說法正確的是向關(guān)于物體的運動情況，下列說法正確的是( )( )A A第第1s1s內(nèi)向右運動，第內(nèi)向右運動，第2s2s內(nèi)向左運動內(nèi)向左運動B B第第1s1s內(nèi)加速度大小為內(nèi)加速度大小為0.25m/s0.25m/s2 2C C第第1s1s內(nèi)位移大小為內(nèi)位移大小為4m4mD D第第1s1s內(nèi)做勻加速直線運動，第內(nèi)做勻加速直線運動，第2s2s內(nèi)做勻減速直線運內(nèi)做勻減速直線運動動D D【例【例4 4】 (2013(2013年湖南學業(yè)水平考試年湖南

15、學業(yè)水平考試) )下列圖下列圖象中，描述質(zhì)點做勻速直線運動的是象中，描述質(zhì)點做勻速直線運動的是( () )A A【跟蹤訓練【跟蹤訓練41】 (2015年湖南學業(yè)水平考試年湖南學業(yè)水平考試)在同一平直在同一平直公路上有公路上有A、B兩輛汽車，它們的兩輛汽車，它們的vt圖象分別為圖象分別為a、b，如，如圖所示，圖所示，a線平行于時間軸，線平行于時間軸，b線為過原點的傾斜直線，根線為過原點的傾斜直線，根據(jù)圖象可知據(jù)圖象可知( )A.A車靜止，車靜止，B車做勻速直線運動車做勻速直線運動B.A車靜止，車靜止，B車做勻加速直線運動車做勻加速直線運動C.A車做勻速直線運動，車做勻速直線運動，B車做勻加速直線

16、運動車做勻加速直線運動D.A車做勻速直線運動，車做勻速直線運動，B車做勻速直線運動車做勻速直線運動C C【例【例5】 某課外興趣小組在探究小車的速度隨時間變化規(guī)某課外興趣小組在探究小車的速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，得到如下圖所示的實驗紙帶，實驗中打點計律的實驗中，得到如下圖所示的實驗紙帶，實驗中打點計時器交流電的頻率為時器交流電的頻率為50Hz，紙帶前面的幾個點較模糊，紙帶前面的幾個點較模糊，因此從因此從A點開始每打五個點取一個計數(shù)點，其中點開始每打五個點取一個計數(shù)點，其中B、C、D、E點的對應速度點的對應速度vB_m/s，vC_m/s，vD_m/s，vE_m/s，由此推得，由此推得F點的速點

17、的速度度vF_m/s.小車從小車從B運動到運動到C的加速度的加速度a1m/s2，從，從C運動到運動到D的加速度的加速度a2_m/s2，從，從D運動到運動到E的加速度的加速度a3_m/s2.【解析】【解析】 由題意可知，每兩個計數(shù)點之間的時間間隔為由題意可知，每兩個計數(shù)點之間的時間間隔為T0.025s0.1s.B點的速度為點的速度為A、C兩點間的平均速度：兩點間的平均速度：vBxAC/2T(6.451.40)/(20.1)cm/s25.25cm/sC點的速度為點的速度為B、D兩點間的平均速度：兩點間的平均速度：vCxBD/2T(10.103.55)/(20.1)cm/s32.75cm/s同理可得

18、：同理可得：vD40.25cm/s；vE47.75cm/s從從B、C、D、E四點的位置關(guān)系和速度的關(guān)系，我們可以提出自己的假設(shè)：速度是四點的位置關(guān)系和速度的關(guān)系，我們可以提出自己的假設(shè)：速度是越來越大，大小之間是否存在一定的規(guī)律？對數(shù)據(jù)進行處理，發(fā)現(xiàn)相鄰相等時間內(nèi)越來越大，大小之間是否存在一定的規(guī)律？對數(shù)據(jù)進行處理，發(fā)現(xiàn)相鄰相等時間內(nèi)的速度之差相等的速度之差相等vCvB32.75cm/s25.25cm/s7.50cm/svDvC40.25cm/s32.75cm/s7.50cm/svEvD47.75cm/s40.25cm/s7.50cm/s因此因此F點的速度為點的速度為vF55.25cm/s由加

19、速度的定義：由加速度的定義：av/t可知小車從可知小車從B運動到運動到C的加速度的加速度a1(vCvB)/T(32.7525.25)/0.1m/s20.75m/s2同理可得：小車從同理可得：小車從C運動到運動到D的加速度的加速度a20.75m/s2小車從小車從D運動到運動到E的加速度的加速度a30.75m/s2，所以小車做加速度大小不變的直線運動，所以小車做加速度大小不變的直線運動【跟蹤訓練【跟蹤訓練51】 某人用打點計時器做某人用打點計時器做“探究小車速度隨時探究小車速度隨時間變化的規(guī)律間變化的規(guī)律”的實驗，利用打出的一條紙帶畫出了小車速的實驗，利用打出的一條紙帶畫出了小車速度隨時間變化的圖

20、象，如圖所示，下列說法正確的是度隨時間變化的圖象，如圖所示，下列說法正確的是( )A當電源頻率為當電源頻率為50Hz時，打點計時器每隔時，打點計時器每隔0.05s打一個點打一個點B小車做勻速直線運動小車做勻速直線運動C小車在小車在t0.02s時的速度大小是時的速度大小是0.04m/sD小車的加速度大小為小車的加速度大小為0.04m/s2C C第三課時自由落體運動第三課時自由落體運動1.物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫做物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動自由落體運動2.自由落體運動的特點：物體僅受重力作用；初速自由落體運動的特點：物體僅受重力作用；初速度度v00，加速

21、度，加速度ag，即初速度為零、加速度為，即初速度為零、加速度為g的勻加速直線運動的勻加速直線運動理解自由落體運動的特點及其規(guī)律理解自由落體運動的特點及其規(guī)律3.物體自由下落的加速度叫做自由落體加速度，也物體自由下落的加速度叫做自由落體加速度，也叫重力加速度，通常用符號叫重力加速度，通常用符號g表示重力加速度表示重力加速度g的的方向總是豎直向下；方向總是豎直向下；g的大小隨地點的不同而略有變的大小隨地點的不同而略有變化，在地球表面上赤道處重力加速度最小，南、北化，在地球表面上赤道處重力加速度最小，南、北兩極處重力加速度最大；兩極處重力加速度最大；g的大小還隨高度的變化而的大小還隨高度的變化而變化

22、，高度越大，變化，高度越大，g值越小值越小.但在地球表面附近但在地球表面附近g值的值的差異并不是太大，在通常計算中，地面附近的差異并不是太大，在通常計算中，地面附近的g取取9.8m/s2，在粗略的計算中，在粗略的計算中，g還可以取還可以取10m/s2.理解自由落體運動的特點及其規(guī)律理解自由落體運動的特點及其規(guī)律4自由落體運動是勻變速直線運動在自由落體運動是勻變速直線運動在v00、ag時的一個特例，因此其運動規(guī)律可由勻變速直線運時的一個特例，因此其運動規(guī)律可由勻變速直線運動的一般規(guī)律來推導動的一般規(guī)律來推導速度公式：速度公式：vgt位移公式：位移公式：hgt2/2速度與位移的關(guān)系式：速度與位移的

23、關(guān)系式：v22gh在應用自由落體運動的規(guī)律解題時，通常選取豎直在應用自由落體運動的規(guī)律解題時，通常選取豎直向下方向為正方向向下方向為正方向理解自由落體運動的特點及其規(guī)律理解自由落體運動的特點及其規(guī)律很早就有人研究過自由落體運動的性質(zhì)，比較典型的有古希很早就有人研究過自由落體運動的性質(zhì)，比較典型的有古希臘的哲學家亞里士多德和意大利物理學家伽利略臘的哲學家亞里士多德和意大利物理學家伽利略亞里士多德的研究方法：觀察與思考亞里士多德的研究方法：觀察與思考物體下落的快慢由重物體下落的快慢由重力大小決定伽利略的研究方法：巧妙的推理力大小決定伽利略的研究方法：巧妙的推理提出假說提出假說數(shù)學推理數(shù)學推理實驗檢

24、驗實驗檢驗合理外推合理外推伽利略對自由落體的研究，開創(chuàng)了研究自然規(guī)律的科學方法：伽利略對自由落體的研究，開創(chuàng)了研究自然規(guī)律的科學方法：抽象思維、數(shù)學推導和科學實驗相結(jié)合愛因斯坦在物理抽象思維、數(shù)學推導和科學實驗相結(jié)合愛因斯坦在物理學的進化中這樣評論：學的進化中這樣評論：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及所應用的科學伽利略的發(fā)現(xiàn)以及所應用的科學的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學真正的開端物理學真正的開端”了解伽利略的科學思想和科學研究方法了解伽利略的科學思想和科學研究方法 【例【例6】 一個長約一個長約1.5m的玻璃筒，一端封閉，另的玻璃筒，一端封閉，另一端有開關(guān)，在筒內(nèi)放有質(zhì)量不同的一片小羽毛和一端有開關(guān)，在筒內(nèi)放有質(zhì)量不同的一片小羽毛和一塊小銅片先把玻璃筒內(nèi)抽成真空并豎直放置，一塊小銅片先把玻璃筒內(nèi)抽成真空并豎直放置，再把玻璃倒立過來，小羽毛、小銅片同時從玻璃筒再把玻璃倒立過來，小羽毛、小銅片同時從玻璃筒頂端由靜止開始下落，那么頂端由靜止開始下落，那么()A小銅片先到達筒底端小銅片先到達筒底端 B小羽毛先到達底端小羽毛先到達底端C小羽毛、小銅片同時到達筒底端小羽毛、小銅片同時到達筒底端 D哪個先到達筒底端都有可能哪個先到達筒底端都有可能C C【解析】【解析】 做自由落體運動的物體