【課件】勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間的關(guān)系+課件高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

3勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究導(dǎo)入新課導(dǎo)入新課

在高速公路上，可以看到路旁或地面上有限速標(biāo)志，路旁還有車(chē)距確認(rèn)標(biāo)志。限速及保持一定的車(chē)距都是為了防止發(fā)生交通事故。因?yàn)槠?chē)速度越大，剎車(chē)過(guò)程中滑行的距離就越長(zhǎng)，行駛的汽車(chē)之間車(chē)距越小，就越容易發(fā)生追尾相撞事故。你知道車(chē)速的大小與剎車(chē)時(shí)間、剎車(chē)距離以及車(chē)距到底有什么關(guān)系嗎？交流討論圖線與時(shí)間軸所圍的面積在數(shù)值上等于物體在這段時(shí)間內(nèi)的位移一、勻變速直線的位移問(wèn)題1：請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的v-t圖象，根據(jù)位移計(jì)算公式x=vt，觀察圖象的什么特征可以表示物體運(yùn)動(dòng)的位移？Ot/svv/(m·s-1)如果時(shí)間間隔減小，則能得到了小車(chē)在更多位置的瞬時(shí)速度，再用相同的方法計(jì)算出的位移會(huì)更接近物體的實(shí)際位移。材料1：在“探究小車(chē)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的測(cè)量記錄中，某同學(xué)得到了小車(chē)在0，1，2，3，4，5幾個(gè)位置的瞬時(shí)速度。如下表：位置編號(hào)012345時(shí)間t／s00.10.20.30.40.5速度v／(m·s-1)0.380.630.881.111.381.62問(wèn)題2：能否根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，用最簡(jiǎn)便的方法估算實(shí)驗(yàn)中小車(chē)從位置0到位置5的位移？要想提高估算的精確程度，想想你有什么好的方法？一、勻變速直線的位移x=0.38×0.1+0.63×0.1+0.88×0.1+1.11×0.1+1.38×0.1=6m材料2：分割和逼近的方法在物理學(xué)研究中有著廣泛的應(yīng)用。早在公元263年，魏晉時(shí)的數(shù)學(xué)家劉徽首創(chuàng)了“割圓術(shù)”。請(qǐng)你觀察圖所示的兩個(gè)圓的內(nèi)接正多邊形，體會(huì)圓內(nèi)正多邊形的邊數(shù)越多，其周長(zhǎng)和面積就越接近圓的周長(zhǎng)和面積。在“割圓術(shù)”中，蘊(yùn)含了那些物理思想一、勻變速直線的位移問(wèn)題3：我們可以采用這種思想方法研究勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖象。一物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖象如圖所示。請(qǐng)你模仿劉徽“割圓術(shù)”的做法，來(lái)“分割”v-t圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積，論證說(shuō)明該面積在數(shù)值上也等于勻變速運(yùn)動(dòng)物體的位移。一、勻變速直線的位移將時(shí)間無(wú)限分割，無(wú)數(shù)矩形面積之和即梯形面積，即根據(jù)微分與極限思想可知，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)物體在0（此時(shí)速度為v0）到t（此時(shí)速度為v）這段時(shí)間的位移就等于圖線與時(shí)間軸所圍的面積。一、勻變速直線的位移問(wèn)題4：請(qǐng)根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象與位移的關(guān)系，推導(dǎo)出在時(shí)間t內(nèi)物體的位移？一、勻變速直線的位移問(wèn)題5：請(qǐng)你根據(jù)上問(wèn)中推導(dǎo)出的關(guān)系式，推導(dǎo)在時(shí)間t內(nèi)物體的平均速度，并結(jié)合圖像分析勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度有怎樣的特點(diǎn)？一、勻變速直線的位移問(wèn)題6：請(qǐng)你將

代入問(wèn)題4中推導(dǎo)出的關(guān)系式，

推導(dǎo)在時(shí)間t內(nèi)物體的位移？一、勻變速直線的位移1、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與v-t圖象v-t圖象的圖線與時(shí)間軸所圍的面積在數(shù)值上等于物體在這段時(shí)間內(nèi)的位移。位移是矢量，有大小也有方向。在v-t圖象中，當(dāng)表示位移的面積在時(shí)間軸上方時(shí)，位移取正值，這表示物體的位移與規(guī)定的正方向相同；當(dāng)表示位移的面積在時(shí)間軸下方時(shí)，位移取負(fù)值，這表示物體的位移與規(guī)定的正方向相反。如圖所示，在0～t1內(nèi)的位移x1取正值；在t1～t2內(nèi)的位移x2取負(fù)值；物體在0～t2內(nèi)的總位移x取等于x1和x2的代數(shù)和，即x=x1－|x2|。梳理深化一、勻變速直線的位移2、矢量性：一般取v0的方向?yàn)檎较?，若物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，a與v0同向，a取正值若物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，a與v0反向，a取負(fù)值一、勻變速直線的位移3、做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，在一段時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，也等于該段時(shí)間的初、末速度的平均值。選擇原則：給出一段總時(shí)間和位移，將平均速度轉(zhuǎn)化為瞬時(shí)速度一、勻變速直線的位移例1、某一做直線運(yùn)動(dòng)的物體的v-t圖像如圖所示，根據(jù)圖像求：①物體距出發(fā)點(diǎn)的最大距離②前4s內(nèi)物體的位移大?、矍?s內(nèi)通過(guò)的路程鞏固提升一、勻變速直線的位移練習(xí)1、航空母艦是大規(guī)模戰(zhàn)爭(zhēng)中的重要武器，靈活起降的飛機(jī)是它主要的攻擊力之一民航客機(jī)起飛時(shí)要在2.5min內(nèi)使飛機(jī)從靜止加速到44m/s，而艦載飛機(jī)借助助推設(shè)備，在2s內(nèi)就可把飛機(jī)從靜止加速到83m/s，設(shè)起飛時(shí)飛機(jī)在跑道上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，供民航客機(jī)起飛的跑道的長(zhǎng)度約是航空母艦的甲板跑道長(zhǎng)度的（）A．800倍B．80倍C．400倍D．40倍D一、勻變速直線的位移練習(xí)2、一輛汽車(chē)以72km/h的速度正在平直公路上勻速行駛，突然發(fā)現(xiàn)前方50m處有需要緊急停車(chē)的危險(xiǎn)信號(hào)，司機(jī)立即采取剎車(chē)措施。已知該車(chē)在剎車(chē)過(guò)程中加速度的大小為5m/s2，則從剎車(chē)開(kāi)始經(jīng)過(guò)5s汽車(chē)前進(jìn)的距離是多少？此時(shí)是否已經(jīng)進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域？一、勻變速直線的位移解析：由勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式知，汽車(chē)速度為零時(shí)所需時(shí)間，故汽車(chē)運(yùn)動(dòng)4s時(shí)，速度為零，由速度位移公式知，，沒(méi)有進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。問(wèn)題1：汽車(chē)在平直公路上以72km/h的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)前面有情況而剎車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為5m/s2,則從開(kāi)始制動(dòng)到完全停止，汽車(chē)行駛的距離是多少？你能不求時(shí)間就計(jì)算出結(jié)果嗎？交流討論由知由知二、速度與位移的關(guān)系問(wèn)題2：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移有怎樣的關(guān)系？應(yīng)用速度與位移的關(guān)系式分析勻變速直線運(yùn)動(dòng)有何優(yōu)勢(shì)？因公式不涉及物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，故在不要求計(jì)算時(shí)間時(shí)，應(yīng)用該式分析勻變速直線運(yùn)動(dòng)較簡(jiǎn)便，特別對(duì)于由靜止開(kāi)始的勻加速直線運(yùn)動(dòng)求達(dá)到某速度時(shí)的位移和剎車(chē)問(wèn)題中的剎車(chē)距離。二、速度與位移的關(guān)系問(wèn)題3：回顧所學(xué)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式，思考每個(gè)公式中涉及幾個(gè)量？所有的公式共涉及幾個(gè)量？要想能求解至少需要幾個(gè)量？無(wú)a無(wú)v初速度v0和加速度a，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，位移x和末速度v無(wú)t二、速度與位移的關(guān)系1、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移的關(guān)系式為①適用條件：勻變速直線運(yùn)動(dòng)②意義：公式反應(yīng)了初速度v0、末速度v、加速度a和位移x之間的關(guān)系，當(dāng)其中三個(gè)量已知時(shí)，可求另一個(gè)未知量。二、速度與位移的關(guān)系梳理深化③矢量性：公式中v0、v、a、x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?。物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度a取正值，做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度a取負(fù)值。x＞0，說(shuō)明物體通過(guò)的位移方向與初速度方向相同；x＜0，說(shuō)明物體通過(guò)的位移方向與初速度方向相反。二、速度與位移的關(guān)系④特例：當(dāng)v0=0時(shí)，（初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)）當(dāng)v=0時(shí)，

（末速度為零的勻減速直線運(yùn)動(dòng)）二、速度與位移的關(guān)系（2）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中有關(guān)位移的三個(gè)公式：題中無(wú)加速度a，也不讓求加速度題中無(wú)末速度v，也不讓求末速度題中無(wú)運(yùn)動(dòng)時(shí)間t，也不讓求運(yùn)動(dòng)時(shí)間二、速度與位移的關(guān)系鞏固提升例2、如圖所示，某型號(hào)航空母艦上裝有幫助幫助飛機(jī)起飛的彈射系統(tǒng)，已知某型號(hào)的戰(zhàn)斗機(jī)在跑道上加速時(shí)可能產(chǎn)生的最大加速度為5.0m/s2，當(dāng)飛機(jī)的速度達(dá)到50m/s時(shí)才能離開(kāi)航母起飛，設(shè)航母處于靜止?fàn)顟B(tài)，問(wèn)：（1）若要求該飛機(jī)滑行160m后起飛，彈射系統(tǒng)必須使飛機(jī)具有多大的初速度？（2）若某艦上不裝彈射系統(tǒng)，要求該型號(hào)飛機(jī)仍能在此艦上正常起飛，問(wèn)該艦身長(zhǎng)至少應(yīng)為多長(zhǎng)？二、速度與位移的關(guān)系鞏固提升二、速度與位移的關(guān)系解析：（1）設(shè)應(yīng)用彈射系統(tǒng)幫助起飛時(shí)初速度為v0，由v2-v02=2ax知v0=30m/s例2、如圖所示，某型號(hào)航空母艦上裝有幫助幫助飛機(jī)起飛的彈射系統(tǒng)，已知某型號(hào)的戰(zhàn)斗機(jī)在跑道上加速時(shí)可能產(chǎn)生的最大加速度為5.0m/s2，當(dāng)飛機(jī)的速度達(dá)到50m/s時(shí)才能離開(kāi)航母起飛，設(shè)航母處于靜止?fàn)顟B(tài)，問(wèn)：（1）若要求該飛機(jī)滑行160m后起飛，彈射系統(tǒng)必須使飛機(jī)具有多大的初速度？鞏固提升：二、速度與位移的關(guān)系（2）若無(wú)彈射系統(tǒng)，飛機(jī)從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，例2、如圖所示，某型號(hào)航空母艦上裝有幫助幫助飛機(jī)起飛的彈射系統(tǒng)，已知某型號(hào)的戰(zhàn)斗機(jī)在跑道上加速時(shí)可能產(chǎn)生的最大加速度為5.0m/s2，當(dāng)飛機(jī)的速度達(dá)到50m/s時(shí)才能離開(kāi)航母起飛，設(shè)航母處于靜止?fàn)顟B(tài)，問(wèn)：（2）若某艦上不裝彈射系統(tǒng)，要求該型號(hào)飛機(jī)仍能在此艦上正常起飛，問(wèn)該艦身長(zhǎng)至少應(yīng)為多長(zhǎng)？由v2=2ax’知x’=250m練習(xí)3、如圖所示，木塊A、B并排且固定在水平桌面上，A的長(zhǎng)度是L，B的長(zhǎng)度是2L，一顆子彈沿水平方向以v1射入A，以速度v2穿出B，子彈可視為質(zhì)點(diǎn)，其運(yùn)動(dòng)可視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則子彈穿出A時(shí)的速度為（）A．B．C．D．B二、速度與位移的關(guān)系練習(xí)4、某汽車(chē)正以72km/h在公路上行駛，為“禮讓行人”，以5m/s2加速度剎車(chē)，則以下說(shuō)法正確的是（

）A.剎車(chē)后2s時(shí)的速度大小為10m/sB.汽車(chē)滑行40m停下C.剎車(chē)后5s時(shí)的速度大小為0D.剎車(chē)后6s內(nèi)的位移大小為30m二、速度與位移的關(guān)系A(chǔ)BC課堂小結(jié)截距：初速度斜率：加速度一條傾斜的直線勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象位移與時(shí)間關(guān)系面積：位移推論無(wú)v選擇原則：給出一段總時(shí)間和位移，將平均速度轉(zhuǎn)化為瞬時(shí)速度無(wú)a無(wú)t位移與時(shí)間的關(guān)系勻變速直線運(yùn)動(dòng)的課外拓展一輛執(zhí)勤的警車(chē)停在公路邊，當(dāng)警員發(fā)現(xiàn)從它旁邊以8m/s勻速行駛的貨車(chē)有違章行為時(shí)，決定前去追趕，經(jīng)2.5s，警車(chē)發(fā)動(dòng)起來(lái)，以加速度2m/s2做勻加速運(yùn)動(dòng)，警車(chē)要多長(zhǎng)時(shí)間才能追上違章的貨車(chē)呢？追及相遇問(wèn)題課外拓展

生活中我們經(jīng)常遇到這種問(wèn)題，兩物體在同一直線上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)常會(huì)遇到追及或相遇問(wèn)題。這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是兩個(gè)物體能否同時(shí)到達(dá)空間的某位置。解決此類(lèi)問(wèn)題的方法是找清楚兩物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間關(guān)系和兩物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移關(guān)系，分別對(duì)兩物體研究，列出各自的位移方程，然后利用時(shí)間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系來(lái)解決問(wèn)題。課外拓展

生活中我們經(jīng)常遇到這種問(wèn)題，兩物體在同一直線上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)常會(huì)遇到追及或相遇問(wèn)題。這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是兩個(gè)物體能否同時(shí)到達(dá)空間的某位置。解決此類(lèi)問(wèn)題的方法是找清楚兩物體運(yùn)動(dòng)的