教科版高中物理必修第一冊第2章勻變速直線運動的規(guī)律第2節(jié)勻變速直線運動速度與時間的關系課件

第2節(jié)勻變速直線運動速度與時間的關系第二章內(nèi)容索引010203自主預習·新知導學合作探究·釋疑解惑課堂小結(jié)04隨堂練習課標定位1.掌握勻變速直線運動的速度公式,并會用公式解決簡單的勻變速直線運動問題。2.理解勻變速直線運動的v-t圖像特點。素養(yǎng)闡釋1.根據(jù)v-t圖像分析勻變速直線運動速度變化特點,形成科學思維方式。2.通過公式v=v0+at的應用培養(yǎng)用物理語言表達物理規(guī)律的科學思維方式。3.通過分析剎車類問題培養(yǎng)科學態(tài)度與責任。自主預習·新知導學一、勻變速直線運動的速度與時間的關系1.速度公式:vt=v0+at。2.意義:做勻變速直線運動的物體,任意時刻的速度v1是時間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的方向為正方向。1.若a是正值,則a與v0方向相同,物體做加速運動,v-t圖像向上傾斜。2.若a是負值,則a與v0方向相反,v-t圖像向下傾斜,物體做減速運動,速度減為零后變?yōu)樨?加速度方向與速度方向相同,物體做加速運動。3.若a=0,物體做勻速直線運動,v-t圖像是一條水平直線?！舅伎加懻摗?/p>

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

)(2)勻變速直線運動的整個過程中,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動。(

)(4)根據(jù)公式vt=v0+at可知,時間越長,末速度越大。(

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

)×√×××2.一物體做直線運動的圖像如圖所示,則該物體(

)A.先做勻加速運動,后做勻減速運動,速度方向相同B.先做勻加速運動,后做勻減速運動,速度方向相反C.先做勻減速運動,后做勻加速運動,速度方向相同D.先做勻減速運動,后做勻加速運動,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)在運用公式vt=v1+at時,下列說法正確的是(

)A.必須規(guī)定正方向,式中的vt、v0、a才取正、負號B.在任何情況下a>0表示加速運動,a<0表示做減速運動C.習慣上總是規(guī)定物體開始運動的方向為正方向,a>0表示做加速運動,a<0表示做減速運動D.以上說法都不對答案:AC解析:在運用公式vt=v0+at時,必須規(guī)定正方向,式中的vt、v0、a才取正、負號,故A正確,D錯誤;當加速度方向與速度方向相同,做加速運動,當加速度方向與速度方向相反,做減速運動,當a>0,vt<0,物體做減速運動,故B錯誤;習慣上總是規(guī)定物體開始運動的方向為正方向,a>0表示做加速運動,a<0表示做減速運動,故C正確。4.某日,某新型高級教練機在某機場進行了首次熱身飛行表演。設該教練機的速度達到98m/s時即可升空,假定教練機從靜止開始以3.5m/s2的加速度做勻加速直線運動,則該教練機從開動到起飛需滑行多長時間?答案:28s解析:教練機做初速度為零的勻加速直線運動,教練機的初速度v0=0,末速度vt=98

m/s,加速度a=3.5

m/s2。由速度與時間的關系式vt=v0+at得,教練機從開動到起飛滑行的時間為合作探究·釋疑解惑知識點一勻變速直線運動速度與時間的關系【問題引領】

設一個物體做勻變速直線運動,運動開始時刻(t=0)的速度為v0(叫作初速度),加速度為a,經(jīng)過的時間為t。求t時刻物體的瞬時速度?！練w納提升】

1.公式vt=v0+at中各量的意義v0是開始計時時的瞬時速度稱為初速度;vt是經(jīng)時間t后的瞬時速度,稱為末速度;at是在時間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動。3.公式的矢量性(1)公式vt=v0+at中的v0、vt、a均為矢量,應用公式解題時,首先應選取正方向。(2)一般以v0的方向為正方向,此時勻加速直線運動a>0,勻減速直線運動a<0;對計算結(jié)果vt>0,說明vt與v0方向相同;vt<0,說明vt與v0方向相反。4.公式的特殊形式(1)當a=0時,vt=v0(勻速直線運動)。(2)當v0=0時,vt=at(由靜止開始的勻加速直線運動)?！镜湫屠}】

【例題1】

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

(1)若汽車以0.6m/s2的加速度加速,則10s末速度能達到多少?(2)若汽車剎車以0.6m/s2的加速度減速,則10s末速度能達到多少?(3)若汽車剎車以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剎車類問題的分析方法處理“剎車類問題”要先判斷剎車所用的時間t0。若題目所給時間t<t0,則用vt=v0+at求t末的速度;若題目所給時間t>t0,則t末的速度為零?！咀兪接柧?】

一物體從靜止開始以2m/s2的加速度做勻加速直線運動,經(jīng)5s后做勻速直線運動,最后2s的時間內(nèi)物體做勻減速直線運動直至靜止。求:(1)物體做勻速直線運動的速度的大小;(2)物體做勻減速直線運動時的加速度。答案:(1)10m/s

(2)-5m/s2,加速度方向與運動方向相反解析:解題關鍵是畫出如下示意圖:

設圖中A→B做勻加速直線運動,B→C做勻速直線運動,C→D做勻減速直線運動,勻速運動的速度為AB段的末速度,也為CD段的初速度。(1)由速度與時間的關系式得vB=a1t1=2×5

m/s=10

m/svC=vB=10

m/s即做勻速直線運動的速度為10

m/s。(2)由vD=vC+a2t2得負號表示加速度方向與運動方向相反。

知識點二v-t圖像的進一步理解【問題引領】

在研究物體做直線運動的問題中,經(jīng)常會遇到v-t圖像出現(xiàn)拐點或過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.勻變速直線運動的v-t圖像是一條傾斜的直線。其上每一個點表示某一時刻的速度,正負表示速度的方向(即物體運動的方向);直線的斜率表示加速度,斜率的正負表示加速度的方向,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:不能從斜率正負說明質(zhì)點做加速運動或減速運動)。2.如果某時間段內(nèi)v-t圖像一段在t軸上方,一段在t軸下方,但仍是直線,只是說明運動方向發(fā)生了改變,但加速度是恒定的,全過程可以看成統(tǒng)一的勻變速直線運動。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刻的加速度。(1)v-t圖像只能描述直線運動,不能描述曲線運動。(2)v-t圖像描述的是物體的速度隨時間的運動規(guī)律,并不表示物體的運動軌跡?！镜湫屠}】

【例題2】

一質(zhì)點沿直線運動,其v-t圖像如圖(a)所示。

(a)(1)試分別描述質(zhì)點在0~2s、2~5s、5~8s、8~11s內(nèi)的運動情況。(2)求質(zhì)點在1s末、4s末、6s末、10s末四個時刻的速度。它在6s末、10s末的速度方向相同嗎?(3)求質(zhì)點在1s末、4s末、6s末、10s末四個時刻的加速度。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)點還做勻變速運動嗎?(b)答案:見解析

解析:(1)在0~2

s內(nèi)質(zhì)點做勻加速直線運動;2~5

s內(nèi)質(zhì)點做勻速直線運動;5~8

s內(nèi)質(zhì)點做勻減速直線運動;8~11

s內(nèi)質(zhì)點向反方向做勻加速直線運動。(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)因為v-t圖像的斜率表示加速度,若圖像是曲線,則曲線那一點切線的斜率表示那一時刻的加速度。所以0~2

s內(nèi)質(zhì)點的加速度逐漸減小,5~8

s內(nèi)質(zhì)點的加速度逐漸增大。這兩個時間段質(zhì)點都做非勻變速運動。v-t圖像中的五點信息(1)縱截距:表示物體的初速度。(2)橫截距:表示物體在開始計時后過一段時間才開始運動,或物體經(jīng)過一定時間速度變?yōu)榱恪?3)與橫軸的交點:表示速度為零且方向改變的時刻。(4)圖線拐點:表示加速度改變的時刻。(5)兩圖線的交點:表示該時刻兩物體具有相同的速度?！咀兪接柧?】

(多選)下圖是物體在某段直線運動過程中的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)可知下列說法正確的是(

)A.物體在前2s內(nèi)做勻加速運動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)速度隨時間均勻增大,做勻加速運動,加速度為

m/s2=1

m/s2,故A正確,B錯誤;物體在后2

s內(nèi)速度仍然增大,根據(jù)速度—時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錯誤。課堂小結(jié)隨堂練習1.(速度與時間關系的理解)有兩個做勻變速直線運動的質(zhì)點,下列說法正確的是(

)A.經(jīng)過相同的時間,速度大的質(zhì)點加速度必定大B.若初速度相同,速度變化大的質(zhì)點加速度必定大C.若加速度相同,初速度大的質(zhì)點末速度一定大D.相同時間內(nèi),加速度大的質(zhì)點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有關之外,還與v0和a有關,所以vt大的其a未必一定大,故A錯誤;速度的變化Δv=vt-v0=at,由于不知道時間的關系,故B錯誤;若a相同,由于t未知,所以無法判斷vt的大小,故C錯誤;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)下圖是一個物體運動的速度—時間圖像。由圖像可知(

)A.物體做勻減速直線運動B.物體的速度變化率越來越小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)圖像知速度隨時間增大,斜率不斷減小,所以物體做加速度減小的加速運動,故