高中物理必修《勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系》教學(xué)課件24

第2節(jié)勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系自主學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解勻變速直線運動的含義。2.理解v-t圖象的物理意義,并計算物體的加速度;勻變速直線運動速度隨時間的變化規(guī)律。3.能根據(jù)加速度的定義,推導(dǎo)勻變速直線運動的速度公式,理解公式中各物理量的含義。4.能用勻變速直線運動速度公式v=v0+at解決簡單問題。一、勻變速直線運動[知識梳理]1.定義:沿著一條直線,且

不變的運動。2.勻加速直線運動:加速度方向與速度方向相同,物體的速度隨著時間

的直線運動。3.勻減速直線運動:加速度方向與速度方向相反,物體的速度隨著時間

的直線運動。加速度教材提煉均勻增加均勻減小[練一練]關(guān)于勻變速直線運動,下列說法正確的是(

)A.是加速度不變、速度隨時間均勻變化的直線運動B.是速度不變、加速度變化的直線運動C.是速度隨時間均勻變化、加速度也隨時間均勻變化的直線運動D.是加速度不斷減小、速度也不斷減小的直線運動解析:勻變速直線運動是速度均勻變化而加速度不變的直線運動,選項A正確。A二、速度與時間的關(guān)系[知識梳理]1.直線運動的v-t圖象(1)勻速直線運動的v-t圖象:是一條平行于

的直線,如圖甲所示。時間軸(2)勻變速直線運動的v-t圖象:是一條

的直線,如圖乙所示,a表示

直線運動,b表示

直線運動。2.速度與時間的關(guān)系式(1)速度公式:v=

。(2)對公式的理解:做直線運動的物體,在t時刻的速度v,等于物體在開始時刻的

,再加上在整個過程中速度的

。傾斜勻加速勻減速v0+at速度v0變化量at[練一練]1.對于公式v=v0+at,下列說法正確的是()A.適用于任何變速運動B.只適用于勻加速直線運動C.適用于任何勻變速直線運動D.v0和v只能是正值,不可能為負(fù)值C解析:速度公式v=v0+at適用于所有的勻變速直線運動,包括勻加速直線運動和勻減速直線運動,不適用于非勻變速運動,選項A,B錯誤,C正確;公式中的三個矢量v0,v及a均可能是正值或負(fù)值,選項D錯誤。2.摩托艇通過拉索拉著滑水運動員在水上勻速滑行。如果運動員突然放手后還能向前滑行一段距離,則下列圖象中最能描述運動員上述運動過程的是(

)解析:整個過程中運動員先勻速后減速,選項D正確。D要點一速度公式的理解及應(yīng)用[例1]如圖所示,小球以v0=6m/s的速度從中間滑上足夠長的光滑斜面。已知小球在斜面上運動時的加速度大小為2m/s2,問小球速度大小為3m/s時需多長時間?(小球在光滑斜面上運動時,加速度的大小和方向均不變)課堂探究思維導(dǎo)圖:法二上滑過程達到3m/s時,同上。若在下滑過程中達到3m/s,以沿斜面向上的方向為正方向,則有v0=6m/s,a=-2m/s2,v′=-3m/s,由v′=v0+at得t=4.5s。答案:1.5s或4.5s規(guī)律方法多過程運動的分析方法(1)畫出物體運動的草圖(v-t圖象或軌跡),弄清楚每一過程的運動規(guī)律,確定各過程的已知量和未知量。(2)列出每個過程的已知量與未知量之間的關(guān)系式,注意前后兩過程的銜接點。針對訓(xùn)練1:足球守門員在發(fā)門球時,將一個靜止的足球以10m/s的水平速度踢出,之后,足球沿草地做直線運動,速度不斷減小,設(shè)加速度大小恒為2m/s2,3s后足球運動到距發(fā)球點21m的后衛(wèi)隊員處。(1)若守門員踢球的時間為0.1s,則守門員踢出足球時的加速度為多大?答案:(1)100m/s2(2)足球在沿草地做直線運動時的平均速度多大?(3)后衛(wèi)隊員接到球時,足球的速度又為多大?(3)由勻變速直線運動的速度公式v=v0+at得,后衛(wèi)隊員接到球時足球的速度v=10m/s+(-2m/s2)×3s=4m/s。答案:(2)7m/s

(3)4m/s要點二速度—時間圖象的理解和應(yīng)用[例2]如圖所示為某質(zhì)點的v-t圖象,則下列說法中正確的是(

)A.在0～6s內(nèi),質(zhì)點做勻變速直線運動B.在6～10s內(nèi),質(zhì)點處于靜止?fàn)顟B(tài)C.在4s末,質(zhì)點向相反方向運動D.在t=12s末,質(zhì)點的加速度為-1m/s2D思路探究:(1)如何判斷v-t圖象中物體速度大小和方向的變化情況?答案:圖象縱坐標(biāo)的變化規(guī)律反映了速度的變化規(guī)律,縱坐標(biāo)的正負(fù)表示速度的方向,縱坐標(biāo)大小的變化表示速度大小的變化。(2)如何判斷v-t圖象中物體加速度的變化情況?答案:圖象的斜率大小表示加速度的大小,正負(fù)表示加速度的方向。解析:質(zhì)點在0～4s內(nèi)做加速度為1.5m/s2的勻加速直線運動,在4～6s內(nèi)做加速度為-1m/s2的勻減速直線運動,在6～10s內(nèi)以4m/s的速度做勻速運動,在10～14s內(nèi)做加速度為-1m/s2的勻減速直線運動。綜上所述只有選項D正確。誤區(qū)警示分析v-t圖象時的兩點注意(1)加速度是否變化看圖線有無折點或是否是直線:在折點位置或曲線處,圖線的傾斜程度改變,表示此時刻物體的加速度改變。(2)速度方向是否改變看與時間軸有無交點。在與時間軸的交點位置前后,縱坐標(biāo)的符號改變,表示物體的速度方向改變。針對訓(xùn)練2:某物體做直線運動的v-t圖象如圖所示。則關(guān)于物體在前8s內(nèi)的運動,下列說法正確的是()A.物體在第6s末改變運動方向B.0～4s內(nèi)的加速度大于6～8s內(nèi)的加速度C.前6s內(nèi)的位移為8mD.第8s末物體離出發(fā)點最遠A解析:6s末以前速度為正方向,6s末以后速度為負(fù)方向,所以物體在第6s末改變運動方向,故選項A正確;因為速度—時間圖象的傾斜程度表示該位置的加速度,向右上方傾斜,加速度為正,向右下方傾斜加速度為負(fù),所以0～4s內(nèi)的加速度小于6～8s內(nèi)的加速度,故選項B錯誤;因為速度—時間圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移,時間軸上方位移為正,時間軸下方位移為負(fù),所以前6s內(nèi)的位移為上面三角形的面積即12m,此時物體離出發(fā)點最遠,故選項C,D錯誤。答案:8m/s

0要點三速度公式在剎車問題中的應(yīng)用[例3]

以72km/h的速度在平直公路上行駛的汽車,遇緊急情況而急剎車獲得大小為4m/s2的加速度,試求剎車3s時和6s時汽車的速度大小。誤區(qū)警示(2)若要研究的時長小于剎車時間,則汽車在要研究的時間段內(nèi)的實際運動時間等于時長;反之,實際運動時間等于剎車時間。(3)常見錯誤:誤以為汽車在給定的時間內(nèi)一直做勻減速直線運動,簡單套用速度公式v=v0+at,得出的速度出現(xiàn)負(fù)值。針對訓(xùn)練3:在高速公路上,有時會發(fā)生“追尾”的事故,即后面的汽車撞上前面的汽車。我國高速公路的最高車速限制值為120km/h。設(shè)某人駕駛汽車正以最高時速沿平直高速公路行駛,該車剎車時產(chǎn)生的加速度大小為5m/s2,司機的反應(yīng)時間(從意識到應(yīng)該剎車至操作剎車的時間)約為0.5s,那么駕駛員從發(fā)現(xiàn)緊急情況到最后汽車停下來所需的時間為多少?答案:7.2s課堂達標(biāo)1.關(guān)于勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系式v=v0+at,以下理解正確的是(

)A.v0是時間間隔t開始時的瞬時速度,v是時間間隔t結(jié)束時的平均速度B.v一定大于v0C.at是在時間間隔t內(nèi)速度的變化量D.a與勻變速直線運動的v-t圖象的傾斜程度無關(guān)C解析:v0是時間間隔t開始時的瞬時速度,v是時間間隔t結(jié)束時的瞬時速度,故A錯誤;在勻加速直線運動中,v>v0,在勻減速直線運動中,v<v0,故B錯誤;at是在時間間隔t內(nèi)速度的變化量,故C正確;在v-t圖象中,圖線的傾斜程度表示加速度,故D錯誤。2.一輛勻加速行駛的汽車,經(jīng)過路兩旁的兩根電線桿共用5s的時間,汽車的加速度為2m/s2,它經(jīng)過第二根電線桿時的速度為15m/s,則汽車經(jīng)過第一根電線桿的速度為(

)A.2m/s B.10m/s C.2.5m/s D.5m/sD解析:由v2=v1+at得v1=v2-at=15m/s-2m/s2×5s=5m/s。選項D正確。3.一枚火箭由地面豎直向上發(fā)射,其v-t圖象如圖所示,下列說法正確的是()A.b點火箭離地最遠B.c點火箭回到地面C.Oa段火箭的加速度小于ab段的加速度D.Oa段火箭是上升過程,bc段火箭是下落過程C解析:從圖象可知整個過程火箭都在上升,而且在tc時刻到達最高點;由圖象可知0～ta傾斜程度小于ta～tb的傾斜程度,因此0～ta的加速度小于ta～tb的加速度,故C正確,A,B,D錯誤。4.汽車的加速、減速性能是衡量汽車性能的一項重要指標(biāo),一輛汽車以54km/