高中物理人教必修一.3 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系課件(共4張PPT)

1、人教版 必修第一冊(cè)2.3 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系一、勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移x=vt v t 結(jié)論： 勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移就是v t 圖線與t軸所夾的矩形“面積”。 v/ms-1t/s2641083456021甲-2-4x面積也有正負(fù),面積為正,表示位移的方向?yàn)檎较?面積為負(fù)值,表示位移的方向?yàn)樨?fù)方向.乙X甲X乙下列是某同學(xué)所做的“探究小車的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的測(cè)量記錄（見下表），表中“速度v”一行是這位同學(xué)用某種方法得到的物體在0,1,2，5幾個(gè)位置的瞬時(shí)速度。原始的紙帶沒(méi)有保存。思考與討論位置編號(hào)012345時(shí)間t/s00.10.20.30.40.5速度v/(m.s-1)0.380.630.8

2、81.111.381.62能不能根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，用最簡(jiǎn)單的方法估算實(shí)驗(yàn)中小車從位置0到位置5的位移？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用下面的方法估算：科學(xué)思想方法：先把過(guò)程無(wú)限分割,以“不變”近似代替“變”,然后再進(jìn)行累加的思想 。此科學(xué)思想方法能否應(yīng)用到變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象上，利用面積法求位移呢？ 思考這一材料給了我們什么啟示與思想呢？v/(m.s-1)020405101530t/s5010v/(m.s-1)020405101530t/s5010設(shè)計(jì)方案:從v-t圖象中探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的

3、位移分割v/m/s020405101530t/s5010勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移仍可用圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積表示結(jié)論從v-t圖象中探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移由圖可知：梯形OABC的面積S=（OC+AB）OA/2代入各物理量得：又v=v0+at得：二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移三.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移1.位移公式：2.對(duì)位移公式的理解:反映了位移隨時(shí)間的變化規(guī)律。因?yàn)関0、a、x均為矢量，使用公式時(shí)應(yīng)先規(guī)定正方向。（一般以v0的方向?yàn)檎较颍┤粑矬w做勻加速運(yùn)動(dòng),a取正值,若物體做勻減速運(yùn)動(dòng),則a取負(fù)值.(3)若v0=0,則x=(4)特別提醒:t是指物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)際時(shí)間,要將位移與發(fā)生這段位移的時(shí)間對(duì)應(yīng)起來(lái).(

4、5)代入數(shù)據(jù)時(shí),各物理量的單位要統(tǒng)一.(用國(guó)際單位制中的主單位)【例題 1】航空母艦的艦載機(jī)既要在航母上起飛，也要在航母上降落。（1）某艦載機(jī)起飛時(shí)，采用彈射裝置使飛機(jī)獲得 10 m/s 的速度后，由機(jī)上發(fā)動(dòng)機(jī)使飛機(jī)獲得 25 m/s2 的加速度在航母跑道上勻加速前進(jìn)，2.4 s 后離艦升空。飛機(jī)勻加速滑行的距離是多少？（2）飛機(jī)在航母上降落時(shí)，需用阻攔索使飛機(jī)迅速停下來(lái)。若某次飛機(jī)著艦時(shí)的速度為 80 m/s，飛機(jī)鉤住阻攔索后經(jīng)過(guò) 2.5 s 停下來(lái)。將這段運(yùn)動(dòng)視為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中飛機(jī)加速度的大小及滑行的距離各是多少？【分析 】?jī)蓚€(gè)問(wèn)題都是已知?jiǎng)蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)的時(shí)間來(lái)計(jì)算位移。第（1）

5、問(wèn)需要用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系式計(jì)算。第（2）問(wèn)中，飛機(jī)著艦做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度需要根據(jù)速度與時(shí)間的關(guān)系式計(jì)算。勻減速運(yùn)動(dòng)各矢量的方向較為復(fù)雜，因此需要建立一維坐標(biāo)系來(lái)確定它們的正負(fù)?！窘?析】（1）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系式，有（2）沿飛機(jī)滑行方向建立一維坐標(biāo)系，飛機(jī)初速度 v0 80 m/s，末速度 v 0，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系式，有加速度為負(fù)值表示方向與 x 軸正方向相反。再根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系式，有例2：一輛汽車以1m/s2的加速度加速行駛了12s，駛過(guò)了180m。汽車開始加速時(shí)的速度是多少？解：以汽車運(yùn)動(dòng)的初速v0為正方向由得

6、：先用字母代表物理量進(jìn)行運(yùn)算知識(shí)運(yùn)用例3：在平直公路上，一汽車的速度為16m/s。從某時(shí)刻開始剎車，在阻力作用下，汽車以2m/s2的加速度運(yùn)動(dòng)，問(wèn)剎車后10s末車離開始剎車點(diǎn)多遠(yuǎn)？說(shuō)明剎車后8s汽車停止運(yùn)動(dòng)。解：以汽車初速方向?yàn)檎较?。由得運(yùn)動(dòng)時(shí)間 所以剎車問(wèn)題!例4：從車站開出的汽車，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，走了12s時(shí)，發(fā)現(xiàn)還有乘客沒(méi)上來(lái)，于是立即做勻減速運(yùn)動(dòng)至停車。汽車從開出到停止總共歷時(shí)20s，行進(jìn)了50 m。求汽車的最大速度。解：設(shè)最高速度為vm，由題意，可得方程組 整理得 補(bǔ)充1在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度以及等于這段時(shí)間內(nèi)初速度和末速度的算

7、術(shù)平均值，即0tt綜上：1、一物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),通過(guò)一段位移x所用的時(shí)間為t1,緊接著通過(guò)下一段位移x所用的時(shí)間為t2.則物體運(yùn)動(dòng)的加速度為()A. B.C. D.A2、物體先做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度a1=2m/s2,加速一段時(shí)間t1,然后接著做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a2=4m/s2,直到速度減為零,已知整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程所用時(shí)間t=20s,總位移為300m,則運(yùn)動(dòng)的最大速度是多少？在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中連續(xù)相等的時(shí)間（T）內(nèi)的位移之差是恒量，即：補(bǔ)充21230 x1x2x3xnxn+1n-1nn+1v0v0+aT一物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，初速度為0.5m/s，第7s內(nèi)的位移比第5s內(nèi)的

8、位移多4m，求：（1）物體加速度a的大??；（2）物體在前5s內(nèi)的位移大小 2m/s227.5m 例1射擊時(shí),燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)彈頭加速運(yùn)動(dòng)。若把子彈在槍筒中的運(yùn)動(dòng)看做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)子彈的加速度a=5105m/s2，槍筒長(zhǎng)x=0.64m，求子彈射出槍口時(shí)的速度。t=1.610-3sv=at=800m/s思考解：以子彈射出槍口時(shí)速度 v 方向?yàn)檎较蛴晌灰乒剑河钟伤俣裙? vv0+at 在此問(wèn)題中，時(shí)間 t 只是一個(gè)中間量，因此要分步解決，能不能用一個(gè)不含時(shí)間的公式直接解決呢？公式變形注意：1.該公式只適用勻變速直線運(yùn)動(dòng)2.該公式是矢量式因?yàn)関0、v、x均為矢量，使用公式時(shí)應(yīng)先規(guī)定正方向。（一般

9、以v0的方向?yàn)檎较颍┤粑矬w做勻加速運(yùn)動(dòng),a取正值,若物體做勻減速運(yùn)動(dòng),則a取負(fù)值.【例題2】動(dòng)車鐵軌旁兩相鄰里程碑之間的距離是1km。某同學(xué)乘坐動(dòng)車時(shí)，通過(guò)觀察里程碑和車廂內(nèi)電子屏上顯示的動(dòng)車速度來(lái)估算動(dòng)車減速進(jìn)站時(shí)的加速度大小。當(dāng)他身邊的窗戶經(jīng)過(guò)某一里程碑時(shí)，屏幕顯示的動(dòng)車速度是126km/h。動(dòng)車又前進(jìn)了 3 個(gè)里程碑時(shí)，速度變?yōu)?54 km/h。把動(dòng)車進(jìn)站過(guò)程視為勻減速直線運(yùn)動(dòng)。那么動(dòng)車進(jìn)站的加速度是多少？它還要行駛多遠(yuǎn)才能停下來(lái)？【分析】 由于把動(dòng)車進(jìn)站過(guò)程視為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，因此可以應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移關(guān)系式計(jì)算動(dòng)車的加速度。本題加速度方向跟速度方向相反，因此需要建立一維

10、坐標(biāo)系來(lái)處理相關(guān)物理量的正負(fù)號(hào)?！窘馕觥?沿動(dòng)車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较蚪⒁痪S坐標(biāo)系。把動(dòng)車通過(guò) 3 000 m 的運(yùn)動(dòng)稱為前一過(guò)程，之后到停下來(lái)稱為后一過(guò)程。設(shè)在前一過(guò)程中的末位置為 M 點(diǎn)。 初速度 v0 126 km/h 35 m/s，末速度 vM 54 km/h 15 m/s，位移 x1 3 000 m。對(duì)前一過(guò)程，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移的關(guān)系式，有對(duì)后一過(guò)程，末速度 v 0，初速度 vM 15 m/s由 v2 vM2 2ax2，有 例2某飛機(jī)著陸時(shí)的速度是216km/h,隨后勻減速滑行，加速度的大小是2m/s2,機(jī)場(chǎng)的跑道至少要多長(zhǎng)飛機(jī)才能停下來(lái)？還可以采用“逆向法”例3.汽車以1

11、0m/s的速度行駛，剎車后的加速度大小為3m/s2,求它向前滑行12.5m后的瞬時(shí)速度？解：以汽車的初速度方向?yàn)檎较?，則：v0=10m/s, a=-3m/s2, x=12.5m由v2-v02=2ax得 v2=v02+2ax=102+2(-3) 12.5=25所以v1=5m/s 或v2=-5m/s(舍去)即汽車向前滑行12.5m后的瞬時(shí)速度大小為5m/s,方向與初速度方向相同。例4：有些航空母艦上裝有幫助飛機(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5.0 m/s2，當(dāng)飛機(jī)的速度達(dá)到50 m/s時(shí)才能離開航空母艦起飛設(shè)航空母艦處于靜止?fàn)顟B(tài)問(wèn)：(1)若要求該飛機(jī)滑行1

12、60 m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)？ 追擊相遇問(wèn)題是一個(gè)常見的題型，解決此類問(wèn)題時(shí)要注意下列幾點(diǎn)：1. 追擊相遇問(wèn)題的實(shí)質(zhì)：追擊相遇問(wèn)題的實(shí)質(zhì)就是分析討論兩物體在相同時(shí)間內(nèi)能否到達(dá)相同的空間位置的問(wèn)題。2. 兩個(gè)等量關(guān)系：即時(shí)間與位移的關(guān)系，在同一時(shí)刻到達(dá)同一位置。這兩個(gè)關(guān)系可以通過(guò)畫草圖得到。3. 一個(gè)臨界條件：即二者速度相等時(shí)，往往是物體能否追上、追不上或兩者相距最遠(yuǎn)、最近的臨界條件。追及和相遇問(wèn)題4. 追擊相遇問(wèn)題的常用解題方法（1）物理分析法：抓住“同一時(shí)刻到達(dá)同一位置”這一關(guān)鍵，挖

13、掘題目中的隱含條件，建立運(yùn)動(dòng)關(guān)系圖。（2）數(shù)學(xué)極值法：根據(jù)條件列方程，得到關(guān)于 t 的一元二次方程，用判別式進(jìn)行討論。（3）圖象法：將兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的速度 時(shí)間關(guān)系在同一圖像中畫出，利用圖象分析求解相關(guān)問(wèn)題。例5. 平直公路上有甲、乙兩輛汽車，甲以 0.5 m/s2的加速度由靜止開始行駛，乙在甲的前方 200 m處以5 m/s 的速度做同方向的勻速運(yùn)動(dòng)，問(wèn)： (1) 甲何時(shí)追上乙？甲追上乙時(shí)的速度為多大？此時(shí)甲離出發(fā)點(diǎn)多遠(yuǎn)？ (2) 在追趕過(guò)程中，甲、乙之間何時(shí)有最大距離？這個(gè)距離為多少？解析：畫出示意圖，如圖所示，甲追上乙時(shí)，x甲 x0 x乙，且 t甲 t乙 (追及條件)，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)、

14、勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式列出方程，即能解得正確的結(jié)果。(1)設(shè)甲經(jīng)過(guò)時(shí)間 t 追上乙，則有 x甲 a甲t2/ 2， x乙 v乙t，根據(jù)追及條件，有 a甲t2/ 2 x0 v乙t ，代入數(shù)值，解得 t40 s和 t20 s (舍去)這時(shí)甲的速度 v甲 a甲t 0.540 m/s20 m/s甲離出發(fā)點(diǎn)的位移 x甲 a甲t2/ 2 400 m。(2)在追趕過(guò)程中，當(dāng)甲的速度小于乙的速度時(shí)，甲、乙之間的距離仍在繼續(xù)增大；但當(dāng)甲的速度大于乙的速度時(shí)，甲、乙之間的距離便不斷減小；當(dāng)v甲v乙時(shí)，甲、乙之間的距離達(dá)到最大值。由a甲tv乙，得 t10 s。即甲在10 s 末離乙的距離最大。xmaxx0v乙ta甲t

15、2/2 225 m。答案：（1）40 s 20 m/s 400 m （2）10 s 225 m6. 2015 年 8月7日，受強(qiáng)降雨天氣影響，云南省盈江縣盞西鎮(zhèn)發(fā)生泥石流。一汽車停在小山坡底，突然司機(jī)發(fā)現(xiàn)在距坡底 240 m 的山坡處泥石流以 8 m/s 的初速度、0.4 m/s2 的加速度勻加速傾瀉而下。假設(shè)泥石流到達(dá)坡底后速率不變，在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間為 1 s，汽車啟動(dòng)后以 0.5 m/s2 的加速度一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明汽車能否安全脫離？解析：解法一：設(shè)泥石流到達(dá)坡底的時(shí)間為 t1，速率為 v1，則x1v0t1a1tv1v0a1t1 代入數(shù)值得 t120 s，v116 m/sv汽atv1 , t32 sx汽at2/2 256 m泥石流在 tt總t113 s 內(nèi)