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、勻變速直線運動位移-時間關(guān)系 1.位移在v-t圖像中的表示：,(1)勻速運動：如圖所示，在勻速直線 運動中，v-t圖像與t軸所圍矩形“面 積”表示_。,位移,(2)勻變速直線運動： 微元法推導(dǎo)。 a.把物體的運動分成幾個小段，如圖甲，每段位移 每段起始時刻速度每段的時間=對應(yīng)矩形面積。所 以，整個過程的位移各個小矩形面積_。,之和,b.把運動過程分為更多的小段，如圖乙，各小矩形的 _可以更精確地表示物體在整個過程的位移。,面積之和,c.把整個過程分得非常非常細(xì)，如圖丙，小矩形合在 一起成了一個梯形，_就代表物體在相應(yīng)時 間間隔內(nèi)的位移。,梯形的面積,結(jié)論：做勻變速直線運動的物體的位移對應(yīng)著v-t圖 像中的_所包圍的梯形面積。,圖線與對應(yīng)的時間軸,2.位移公式的推導(dǎo)過程：,3.位移時間圖像(s -t圖像)： (1)畫法：以橫軸表示_、縱軸表示_，根據(jù)實 際數(shù)據(jù)選單位、定標(biāo)度、描點，用平滑曲線連接各點 便得到s -t圖像。,時間,位移,(2)圖像性質(zhì)：對于勻變速直線運動來說，位移是時間 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、勻變速直線運動的位移-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表示時間t內(nèi)物體運動的位移，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表示運動時間，單位是s。,2.適用條件：公式反映了位移隨時間的變化規(guī)律，公式僅適用于勻變速直線運動位移的求解。 3.符號規(guī)定：公式中s、v0、a都是矢量，應(yīng)用時必須選取統(tǒng)一的正方向，一般選取初速度v0的方向為正方向。,(1)若a與v0同向，a取正值，物體做勻加速直線運動。 (2)若a與v0反向，a取負(fù)值，物體做勻減速直線運動。 (3)若位移的計算結(jié)果為正值，說明這段時間內(nèi)位移的 方向與規(guī)定的正方向相同。 (4)若位移的計算結(jié)果為負(fù)值，說明這段時間內(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動的 路程嗎？ (科學(xué)思維) 提示：不一定，當(dāng)物體勻減速運動到速度為零再反向 以等大的加速度勻加速運動時，位移的大小小于路 程。,【典例示范】 (2019福州高一檢測)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 (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末是時刻還是時間？ 提示：3 s末是一個瞬時，是時刻。 (2)“第6 s內(nèi)”是多長時間？“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的時間，其位移為第六個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)用位移公式的兩點注意 (1)公式s=v0t+ at2僅適用于勻變速直線運動。 (2)應(yīng)用位移公式解題時常選初速度的方向為正方向， 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)物體從靜止開始做勻加速直線運動，第3 s內(nèi)通過的位移是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 錯誤；第5 s內(nèi)的平均速度等于第4.5 s末的瞬時速度， 故v=at=1.24.5 m/s=5.4 m/s，D正確。,2.從靜止開始做勻加速直線運動的汽車，經(jīng)過t= 10 s，走過位移s=30 m。求： (1)汽車運動的加速度大小。 (2)汽車10 s末的速度。,【解析】(1)根據(jù)勻變速直線運動位移公式得， s= at2，代入數(shù)據(jù)解得a= =0.6 m/s2。 (2)根據(jù)勻變速直線運動速度公式得汽車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30 s到達(dá)坡底。求： (1)到達(dá)坡底的速度。 (2)坡路的長度。,【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動，公路邊每隔15 m有一棵樹，如圖所示，汽車通過A、B兩相鄰的樹用了3 s，通過B、C兩相鄰的樹用了2 s，求汽車運動的加速度大小和通過樹B時的速度大小。,【解析】設(shè)汽車經(jīng)過樹A時速度為vA，加速度為a。 對AB段運動，由s=v0t+ at2有： 15 m=vA3 s+ a(3 s)2 同理，對AC段運動，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.勻速直線運動的位移： (1)做勻速直線運動的物體在時間t內(nèi)的位移s=vt。,(2)做勻速直線運動的物體，其v-t圖像是一條平行于時間軸的直線，其位移在數(shù)值上等于v-t圖線與對應(yīng)的時間軸所包圍的矩形的面積。如圖所示。,2.勻變速直線運動的位移： (1)如圖所示，圖線與時間軸所圍的梯形的面積就代表 物體在時間t內(nèi)的位移，梯形的上底為v0，下底為v， 對應(yīng)的時間為t，則有：s= (v0+v)t。,(2)因為t時刻的速度v=v0+at，所以位移與時間的關(guān)系 為s= (v0+v0+at)t=v0t+ at2。,【典例示范】 (多選)(2019龍巖高一檢測)某物體運動的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,A.在0到2 s末的時間內(nèi)，加速度為1 m/s2 B.在0到5 s末的時間內(nèi)，位移為10 m C.在0到6 s末的時間內(nèi)，位移為7.5 m D.在0到6 s末的時間內(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末的時間內(nèi)物體做勻加速 直線運動，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、向下傾斜判斷運動方向等等。,(2)把v-t圖像誤認(rèn)為是質(zhì)點的運動軌跡。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)和表示對應(yīng)時間內(nèi)發(fā)生的位移，這“面積”的絕對值之和表示對應(yīng)時間內(nèi)的路程。,【素養(yǎng)訓(xùn)練】 1.(多選)甲、乙兩個物體在同一地點，沿同一方向做直線運動的速度時間圖像如圖所示，關(guān)于6 s內(nèi)甲、乙的運動說法正確的是 ( ),A.兩物體相遇的時間是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.兩個物體相距最遠(yuǎn)的時刻是4 s末 D.4 s時乙的加速度為-1 m/s2,【解析】選A、C、D。在2 s和6 s時，甲、乙兩物體圖 線與時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時兩者相遇； 24內(nèi)乙在甲前面，選項B錯誤；在02 s內(nèi)，兩物體 的距離先增大后減小，在1 s時，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，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時乙的加速度為a= m/s2=-1 m/s2，選項D正確。,2.(多選)(2019三明高一檢測)甲、乙兩個物體沿同一直線運動，它們的速度圖像如圖所示。由圖像可知 ( ),A.甲運動時的加速度為-1 m/s2 B.乙運動時的加速度為4 m/s2 C.從開始計時到甲、乙速度相同的過程中，甲的位移為250 m，乙的位移為50 m D.甲、乙沿相反方向運動,【解析】選A、B、C。在v-t圖像中，圖線的斜率表示 物體運動的加速度，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 積表示物體運動的位移，速度相同時，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，故運動方向相同，故D 錯誤。,【補償訓(xùn)練】 1.甲、乙兩個質(zhì)點同時同地向同一方向做直線運動，它們的v -t圖像如圖所示，則 ( ),A.甲、乙運動方向相反 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.乙追上甲時距出發(fā)點40 m遠(yuǎn),【解析】選D。甲、乙速度方向相同，二者運動方向相 同，選項A錯誤；2 s末兩質(zhì)點的速度相等，但甲質(zhì)點 的位移s甲=20 m，乙質(zhì)點的位移s乙= m/s2 s= 10 m，選項B錯誤；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C 錯誤；乙與甲的位移相等時，乙追上甲，此時兩者發(fā) 生的位移均為s=40 m，選項D正確。,2.如圖所示，A、B分別是甲、乙兩小球從同一地點沿 同一直線運動的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動，加速度大小相同，方向相反 B.兩小球在t=8 s時相距最遠(yuǎn) C.兩小球在t=2 s時速度相同 D.兩小球在t=8 s時相遇,【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A錯誤；在t=8 s 內(nèi)，甲小球的位移s甲=0，8 s時回到了初始位置，乙小 球的位移s乙=0，也在8 s 時回到了初始位置，因此， 在8 s時兩小球相遇，選項B錯誤，選項D正確；在t=,2 s時，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C錯誤。,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動的速度與位 移的關(guān)系，適用于勻變速直線運動。,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)其中三個物理量已知 時，可求另一個未知量。 3.公式的矢量性： 公式中v0、vt、a、s都是矢量，應(yīng)用時必須選取統(tǒng)一的 正方向，一般選v0方向為正方向。,(1)物體做加速運動時，a取正值，做減速運動時，a取負(fù)值。 (2)s0，說明物體通過的位移方向與初速度方向相同；s0，說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， =2as。(初速度為零的勻加速直線運動) (2)當(dāng)vt=0時，- =2as。(末速度為零的勻減速直線 運動),【思考討論】 情境： 如圖所示，狙擊步槍射擊時，若把子彈在槍筒中的運動看作是勻加速直線運動，假設(shè)槍筒長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 的速度。 (科學(xué)思維) 提示：由s= at2，vt=at得vt= 。,(2)在上面問題中，已知條件和所求的結(jié)果都不涉及時 間t，它只是一個中間量，能否將兩個公式聯(lián)立，消去 t，只用一個關(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)機在“遼寧”號航母甲 板上起飛的情形。假設(shè)“遼寧”號起飛甲板的長度為 200 m，降落甲板的長度為90 m，殲-15戰(zhàn)機起飛的最 小速度為80 m/s，戰(zhàn)機在航母上的平均加速度為 15 m/s2。如果戰(zhàn)機從靜止開始做勻加速直線運動，戰(zhàn) 機在航母上能否正常起飛？ 世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號,【解析】戰(zhàn)機初速度為零，由位移與速度關(guān)系式得戰(zhàn) 機滑離甲板時的速度v= m/s=20 m/s 由于20 m/s80 m/s 所以戰(zhàn)機不能正常起飛。 答案：戰(zhàn)機不能正常起飛。,【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動時，如果不涉及時間一般用速度位移公式較方便。 (2)剎車問題由于末速度為零，應(yīng)用此公式往往較方便。,【母題追問】 1.在【典例示范】中，戰(zhàn)機如果要在甲板上正常起飛，航母和戰(zhàn)機要有一定的初速度，航母的初速度是多少？戰(zhàn)機在航母上的運動時間是多少？ (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可得運動時間 t= =4 s。 答案：20 m/s 4 s,2.在【典例示范】中，戰(zhàn)機在航母甲板上降落時的速度達(dá)到60 m/s，為了使戰(zhàn)機安全降落，航母上裝有阻攔索，可以使戰(zhàn)機在短距離內(nèi)停止運動。如果航母靜止，降落時在甲板上滑行的距離為90 m。戰(zhàn)機要安全降落，阻攔索對戰(zhàn)機產(chǎn)生的加速度大小是多少？ (科學(xué)思