教科版高中物理必修第一冊(cè)第2章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律第2節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系課件

第2節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系第二章內(nèi)容索引010203自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)合作探究·釋疑解惑課堂小結(jié)04隨堂練習(xí)課標(biāo)定位1.掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式,并會(huì)用公式解決簡(jiǎn)單的勻變速直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。2.理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像特點(diǎn)。素養(yǎng)闡釋1.根據(jù)v-t圖像分析勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度變化特點(diǎn),形成科學(xué)思維方式。2.通過(guò)公式v=v0+at的應(yīng)用培養(yǎng)用物理語(yǔ)言表達(dá)物理規(guī)律的科學(xué)思維方式。3.通過(guò)分析剎車(chē)類問(wèn)題培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。自主預(yù)習(xí)·新知導(dǎo)學(xué)一、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系1.速度公式:vt=v0+at。2.意義:做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,任意時(shí)刻的速度v1是時(shí)間t的一次函數(shù),其v-t圖像的斜率就等于加速度a。二、速度方程的深入討論vt=v0+at式中的速度vt、v0和加速度a都是矢量,一般以初速度v0的方向?yàn)檎较颉?.若a是正值,則a與v0方向相同,物體做加速運(yùn)動(dòng),v-t圖像向上傾斜。2.若a是負(fù)值,則a與v0方向相反,v-t圖像向下傾斜,物體做減速運(yùn)動(dòng),速度減為零后變?yōu)樨?fù),加速度方向與速度方向相同,物體做加速運(yùn)動(dòng)。3.若a=0,物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),v-t圖像是一條水平直線?！舅伎加懻摗?/p>

1.判斷下列說(shuō)法的正誤。(1)速度公式vt=v0+at中,初速度v0一定等于0。(

)(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中,速度的變化量為at。(

)(3)速度公式vt=v0+at只適用于勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(

)(4)根據(jù)公式vt=v0+at可知,時(shí)間越長(zhǎng),末速度越大。(

)(5)根據(jù)公式vt=v0+at可知,若加速度為負(fù),則速度在減小。(

)×√×××2.一物體做直線運(yùn)動(dòng)的圖像如圖所示,則該物體(

)A.先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做勻減速運(yùn)動(dòng),速度方向相同B.先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做勻減速運(yùn)動(dòng),速度方向相反C.先做勻減速運(yùn)動(dòng),后做勻加速運(yùn)動(dòng),速度方向相同D.先做勻減速運(yùn)動(dòng),后做勻加速運(yùn)動(dòng),速度方向相反答案:A解析:物體做勻加速還是勻減速要看速度值的變化,但只要圖像都在橫軸上方,速度均為正。3.(多選)在運(yùn)用公式vt=v1+at時(shí),下列說(shuō)法正確的是(

)A.必須規(guī)定正方向,式中的vt、v0、a才取正、負(fù)號(hào)B.在任何情況下a>0表示加速運(yùn)動(dòng),a<0表示做減速運(yùn)動(dòng)C.習(xí)慣上總是規(guī)定物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?a>0表示做加速運(yùn)動(dòng),a<0表示做減速運(yùn)動(dòng)D.以上說(shuō)法都不對(duì)答案:AC解析:在運(yùn)用公式vt=v0+at時(shí),必須規(guī)定正方向,式中的vt、v0、a才取正、負(fù)號(hào),故A正確,D錯(cuò)誤;當(dāng)加速度方向與速度方向相同,做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度方向與速度方向相反,做減速運(yùn)動(dòng),當(dāng)a>0,vt<0,物體做減速運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;習(xí)慣上總是規(guī)定物體開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?a>0表示做加速運(yùn)動(dòng),a<0表示做減速運(yùn)動(dòng),故C正確。4.某日,某新型高級(jí)教練機(jī)在某機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了首次熱身飛行表演。設(shè)該教練機(jī)的速度達(dá)到98m/s時(shí)即可升空,假定教練機(jī)從靜止開(kāi)始以3.5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則該教練機(jī)從開(kāi)動(dòng)到起飛需滑行多長(zhǎng)時(shí)間?答案:28s解析:教練機(jī)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),教練機(jī)的初速度v0=0,末速度vt=98

m/s,加速度a=3.5

m/s2。由速度與時(shí)間的關(guān)系式vt=v0+at得,教練機(jī)從開(kāi)動(dòng)到起飛滑行的時(shí)間為合作探究·釋疑解惑知識(shí)點(diǎn)一勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間的關(guān)系【問(wèn)題引領(lǐng)】

設(shè)一個(gè)物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)刻(t=0)的速度為v0(叫作初速度),加速度為a,經(jīng)過(guò)的時(shí)間為t。求t時(shí)刻物體的瞬時(shí)速度?！練w納提升】

1.公式vt=v0+at中各量的意義v0是開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)的瞬時(shí)速度稱為初速度;vt是經(jīng)時(shí)間t后的瞬時(shí)速度,稱為末速度;at是在時(shí)間t內(nèi)的速度變化量,即Δv=at。2.適用條件:只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)。3.公式的矢量性(1)公式vt=v0+at中的v0、vt、a均為矢量,應(yīng)用公式解題時(shí),首先應(yīng)選取正方向。(2)一般以v0的方向?yàn)檎较?此時(shí)勻加速直線運(yùn)動(dòng)a>0,勻減速直線運(yùn)動(dòng)a<0;對(duì)計(jì)算結(jié)果vt>0,說(shuō)明vt與v0方向相同;vt<0,說(shuō)明vt與v0方向相反。4.公式的特殊形式(1)當(dāng)a=0時(shí),vt=v0(勻速直線運(yùn)動(dòng))。(2)當(dāng)v0=0時(shí),vt=at(由靜止開(kāi)始的勻加速直線運(yùn)動(dòng))?！镜湫屠}】

【例題1】

新能源汽車(chē)作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),代表汽車(chē)產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展方向,對(duì)減少空氣污染、推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)具有積極意義。如圖所示,某品牌新能源汽車(chē)以45km/h的速度勻速行駛。

(1)若汽車(chē)以0.6m/s2的加速度加速,則10s末速度能達(dá)到多少?(2)若汽車(chē)剎車(chē)以0.6m/s2的加速度減速,則10s末速度能達(dá)到多少?(3)若汽車(chē)剎車(chē)以3m/s2的加速度減速,則10s末速度為多少?答案:(1)18.5m/s

(2)6.5m/s

(3)0剎車(chē)類問(wèn)題的分析方法處理“剎車(chē)類問(wèn)題”要先判斷剎車(chē)所用的時(shí)間t0。若題目所給時(shí)間t<t0,則用vt=v0+at求t末的速度;若題目所給時(shí)間t>t0,則t末的速度為零?！咀兪接?xùn)練1】

一物體從靜止開(kāi)始以2m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)5s后做勻速直線運(yùn)動(dòng),最后2s的時(shí)間內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直至靜止。求:(1)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度的大小;(2)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度。答案:(1)10m/s

(2)-5m/s2,加速度方向與運(yùn)動(dòng)方向相反解析:解題關(guān)鍵是畫(huà)出如下示意圖:

設(shè)圖中A→B做勻加速直線運(yùn)動(dòng),B→C做勻速直線運(yùn)動(dòng),C→D做勻減速直線運(yùn)動(dòng),勻速運(yùn)動(dòng)的速度為AB段的末速度,也為CD段的初速度。(1)由速度與時(shí)間的關(guān)系式得vB=a1t1=2×5

m/s=10

m/svC=vB=10

m/s即做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為10

m/s。(2)由vD=vC+a2t2得負(fù)號(hào)表示加速度方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。

知識(shí)點(diǎn)二v-t圖像的進(jìn)一步理解【問(wèn)題引領(lǐng)】

在研究物體做直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題中,經(jīng)常會(huì)遇到v-t圖像出現(xiàn)拐點(diǎn)或過(guò)t軸的情況,如圖所示,1s、2s前后,物體的速度和加速度有何不同?提示:1

s前后物體速度方向不變,而加速度方向相反;2

s前后加速度不變、速度方向相反?！練w納提升】

1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像是一條傾斜的直線。其上每一個(gè)點(diǎn)表示某一時(shí)刻的速度,正負(fù)表示速度的方向(即物體運(yùn)動(dòng)的方向);直線的斜率表示加速度,斜率的正負(fù)表示加速度的方向,斜率為正表示加速度方向與選定的正方向相同,斜率為負(fù)表示加速度方向與選定的正方向相反(注意:不能從斜率正負(fù)說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)或減速運(yùn)動(dòng))。2.如果某時(shí)間段內(nèi)v-t圖像一段在t軸上方,一段在t軸下方,但仍是直線,只是說(shuō)明運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變,但加速度是恒定的,全過(guò)程可以看成統(tǒng)一的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。3.若v-t圖像是曲線,表明物體的加速度是變化的,曲線切線的斜率表示那一時(shí)刻的加速度。(1)v-t圖像只能描述直線運(yùn)動(dòng),不能描述曲線運(yùn)動(dòng)。(2)v-t圖像描述的是物體的速度隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并不表示物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。【典型例題】

【例題2】

一質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖(a)所示。

(a)(1)試分別描述質(zhì)點(diǎn)在0~2s、2~5s、5~8s、8~11s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況。(2)求質(zhì)點(diǎn)在1s末、4s末、6s末、10s末四個(gè)時(shí)刻的速度。它在6s末、10s末的速度方向相同嗎?(3)求質(zhì)點(diǎn)在1s末、4s末、6s末、10s末四個(gè)時(shí)刻的加速度。它在6s末、10s末的加速度方向相同嗎?(4)若0~8s內(nèi)v-t圖像如圖(b)所示,則0~2s、5~8s的加速度還是恒定的嗎?質(zhì)點(diǎn)還做勻變速運(yùn)動(dòng)嗎?(b)答案:見(jiàn)解析

解析:(1)在0~2

s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng);2~5

s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng);5~8

s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做勻減速直線運(yùn)動(dòng);8~11

s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)向反方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(2)v1=3

m/s,v4=6

m/s,v6=4

m/s,v10=-4

m/s,6

s末和10

s末速度大小相等方向相反。6

s末和10

s末的加速度大小相等方向也相同,都與初速度方向相反。(4)因?yàn)関-t圖像的斜率表示加速度,若圖像是曲線,則曲線那一點(diǎn)切線的斜率表示那一時(shí)刻的加速度。所以0~2

s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的加速度逐漸減小,5~8

s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的加速度逐漸增大。這兩個(gè)時(shí)間段質(zhì)點(diǎn)都做非勻變速運(yùn)動(dòng)。v-t圖像中的五點(diǎn)信息(1)縱截距:表示物體的初速度。(2)橫截距:表示物體在開(kāi)始計(jì)時(shí)后過(guò)一段時(shí)間才開(kāi)始運(yùn)動(dòng),或物體經(jīng)過(guò)一定時(shí)間速度變?yōu)榱恪?3)與橫軸的交點(diǎn):表示速度為零且方向改變的時(shí)刻。(4)圖線拐點(diǎn):表示加速度改變的時(shí)刻。(5)兩圖線的交點(diǎn):表示該時(shí)刻兩物體具有相同的速度?！咀兪接?xùn)練2】

(多選)下圖是物體在某段直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的v-t圖像,已知圖像中AB段為直線,BC段為曲線,則由圖中數(shù)據(jù)可知下列說(shuō)法正確的是(

)A.物體在前2s內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)B.物體在前2s內(nèi)的加速度為1.5m/s2C.物體在后2s內(nèi)加速度逐漸減小D.物體在后2s內(nèi)速度逐漸減小答案:AC解析:物體在前2

s內(nèi)速度隨時(shí)間均勻增大,做勻加速運(yùn)動(dòng),加速度為

m/s2=1

m/s2,故A正確,B錯(cuò)誤;物體在后2

s內(nèi)速度仍然增大,根據(jù)速度—時(shí)間圖像直線的斜率等于物體的加速度,斜率不斷減小,所以加速度逐漸減小,故C正確,D錯(cuò)誤。課堂小結(jié)隨堂練習(xí)1.(速度與時(shí)間關(guān)系的理解)有兩個(gè)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是(

)A.經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間,速度大的質(zhì)點(diǎn)加速度必定大B.若初速度相同,速度變化大的質(zhì)點(diǎn)加速度必定大C.若加速度相同,初速度大的質(zhì)點(diǎn)末速度一定大D.相同時(shí)間內(nèi),加速度大的質(zhì)點(diǎn)速度變化必定大答案:D解析:由vt=v0+at可知,vt的大小除與t有關(guān)之外,還與v0和a有關(guān),所以vt大的其a未必一定大,故A錯(cuò)誤;速度的變化Δv=vt-v0=at,由于不知道時(shí)間的關(guān)系,故B錯(cuò)誤;若a相同,由于t未知,所以無(wú)法判斷vt的大小,故C錯(cuò)誤;若t相同,則Δv=vt-v0=at,a大的Δv一定大,故D正確。2.(v-t圖像)(多選)下圖是一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖像。由圖像可知(

)A.物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)B.物體的速度變化率越來(lái)越小C.物體的速度不斷增大,加速度不斷減小D.物體的速度不斷減小,加速度不斷增大答案:BC解析:根據(jù)圖像知速度隨時(shí)間增大,斜率不斷減小,所以物體做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),故