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4節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用課件

第4節(jié)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用第二章內(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)的基本公式。2.理解并應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的重要推論。3.理解并應(yīng)用初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的比例關(guān)系。素養(yǎng)闡釋1.掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,形成物理觀念。2.掌握逆向思維這種分析問題的科學(xué)思維方式。3.能夠利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析解決實(shí)際問題,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)【思考討論】

1.判斷下列說法的正誤。√×√×2.一汽車正勻速行駛,當(dāng)它到達(dá)前方路口時(shí)開始減速,勻減速至某一速度后做勻速運(yùn)動(dòng)。

試根據(jù)以上情景,探討下列問題:(1)怎樣推導(dǎo)速度—位移的關(guān)系公式?(2)關(guān)系式

中一共有幾個(gè)物理量?若求其中的一個(gè)物理量,需要知道幾個(gè)物理量?如果規(guī)定v0的方向?yàn)檎较?則a正、負(fù)的含義分別是什么?合作探究·釋疑解惑知識(shí)點(diǎn)一勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)基本公式【問題引領(lǐng)】

滿載旅客的某次列車,從連云港站開往北京南站,全程只需要5個(gè)多小時(shí)。假設(shè)列車啟動(dòng)時(shí)做初速度為0,加速度為0.2m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng),求在列車啟動(dòng)過程中:(1)第30s末的速度;(2)前40s內(nèi)的平均速度;(3)第60s內(nèi)的位移?！練w納提升】

1.速度公式:vt=v0+at,當(dāng)v0=0時(shí),vt=at。

2.公式的適用條件:兩個(gè)公式均只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)。3.兩個(gè)公式均為矢量式,其中的x、v0、vt、a都是矢量,應(yīng)用時(shí)必須選取正方向,一般以初速度v0的方向?yàn)檎较颉?.公式

是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式而不是路程公式,利用該公式計(jì)算出的是位移而不是路程。只有在物體做單方向直線運(yùn)動(dòng)時(shí),位移的大小才等于路程?！镜湫屠}】

【例題1】

甲、乙兩輛汽車都從靜止出發(fā)做加速直線運(yùn)動(dòng),加速度方向一直不變,在第一段時(shí)間間隔內(nèi),兩輛汽車的加速度大小不變,汽車乙的加速度大小是甲的兩倍,在接下來的相同時(shí)間間隔內(nèi),汽車甲的加速度大小增加為原來的兩倍,汽車乙的加速度大小減小為原來的一半,求甲、乙兩車各自在這兩段時(shí)間間隔內(nèi)走過的總路程之比。答案:5∶7解析:法一

基本公式法設(shè)汽車甲在第一段時(shí)間間隔末(時(shí)刻t0)的速度為v,第一段時(shí)間間隔內(nèi)行駛的路程為x1,加速度為a,在第二段時(shí)間間隔內(nèi)行駛的路程為x2,設(shè)甲、乙兩車行駛的總路程分別為x、x',則有x=x1+x2,x'=x1'+x2',聯(lián)立以上各式解得,甲、乙兩車各自行駛的總路程之比為x∶x'=5∶7。法二

圖像法

由題意知,甲在t0時(shí)刻的速度v甲1=at0,2t0時(shí)刻的速度v甲2=v甲1+2at0=3at0;同理,乙車在t0時(shí)刻的速度v乙1=2at0,2t0時(shí)刻的速度v乙2=v乙1+at0=3at0。作出甲、乙兩車的v-t圖像如圖所示,由圖線與t軸所圍的面積知所以,兩車各自行駛的總路程之比x甲∶x乙=5∶7。

運(yùn)用速度公式和位移公式時(shí),由于速度、加速度、位移都是矢量,因此要注意其方向,由規(guī)定的正方向確定各量的正負(fù),然后再代入公式中進(jìn)行運(yùn)算。【變式訓(xùn)練1】

一輛汽車以72km/h的速度正在平直公路上勻速行駛,突然發(fā)現(xiàn)前方40m處有需要緊急停車的危險(xiǎn)信號(hào),司機(jī)立即采取剎車措施,忽略司機(jī)反應(yīng)時(shí)間。已知該車在剎車過程中加速度的大小為5m/s2,則從剎車開始經(jīng)過5s時(shí)汽車前進(jìn)的距離是多少?此時(shí)是否到達(dá)危險(xiǎn)區(qū)域?答案:40m

此時(shí)恰好未到達(dá)危險(xiǎn)區(qū)域知識(shí)點(diǎn)二速度—位移公式的推導(dǎo)及應(yīng)用【問題引領(lǐng)】

射擊時(shí),火藥在槍筒中燃燒,燃?xì)馀蛎?推動(dòng)彈頭加速運(yùn)動(dòng),如果把子彈在槍筒中的運(yùn)動(dòng)看作勻加速運(yùn)動(dòng),子彈的加速度a=5×105m/s2,槍筒長(zhǎng)x=0.64m,試計(jì)算子彈射出槍口時(shí)的速度。再由vt=at得vt=5×105

m/s2×1.6×10-3

s=800

m/s?！練w納提升】

【典型例題】

【例題2】

現(xiàn)在一些法定節(jié)假日期間,國(guó)家取消了7座及其以下的小車高速公路的過路費(fèi),給自駕游帶來了實(shí)惠,這樣免費(fèi)車輛在通過收費(fèi)站時(shí)可以不停車而直接通過。假設(shè)武漢某一收費(fèi)站的前、后都是平直大道,為安全起見,假日期間過站的車速要求不超過vt=6m/s,一輛小汽車未減速時(shí)車速為v0=30m/s,制動(dòng)后小汽車的加速度的大小為a1=4m/s2。試問:(1)假日期間,駕駛員至少應(yīng)在距收費(fèi)站多遠(yuǎn)處開始制動(dòng)?(2)車過站后駕駛員立即使車以大小為a2=6m/s2的加速度加速至原來的速度,則從減速開始到最終恢復(fù)到原來速度的過程中,汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間至少是多少?(3)小汽車若不過站點(diǎn),會(huì)始終保持30m/s速度勻速行駛,則因過站而耽誤的時(shí)間至少為多少?答案:(1)108m

(2)10s

(3)4s解析:(1)設(shè)小汽車初速度方向?yàn)檎较?進(jìn)入站點(diǎn)前做勻減速直線運(yùn)動(dòng),到站點(diǎn)速度為6

m/s時(shí)制動(dòng)距離最短為x1,有解得x1=108

m。(2)小汽車通過收費(fèi)站歷經(jīng)勻減速和勻加速兩個(gè)階段,前后兩端時(shí)間至少為t1和t2,則有【變式訓(xùn)練2】某質(zhì)點(diǎn)從t=0開始沿直線運(yùn)動(dòng),其速度的二次方v2與位移x的關(guān)系如圖所示,下列說法正確的是(

)A.質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為4m/s2B.t=2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度大小為8m/sC.t=2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度大小為4m/sD.前2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移大小為4m答案:D知識(shí)點(diǎn)三中間時(shí)刻與中間位置速度的比較【問題引領(lǐng)】

一個(gè)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體,通過A點(diǎn)的瞬時(shí)速度是v1,通過B點(diǎn)的瞬時(shí)速度是v2,那么它通過A、B中點(diǎn)的瞬時(shí)速度是多少(即中間位置的瞬時(shí)速度)?【歸納提升】

中間時(shí)刻和中間位置速度的比較方法一:定性分析法勻加速運(yùn)動(dòng)

勻減速運(yùn)動(dòng)

方法二:圖像法

(a)(b)【典型例題】

【例題3】

做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的列車出站時(shí),車頭經(jīng)過站臺(tái)上的某人面前時(shí)速度為1m/s,車尾經(jīng)過此人面前時(shí)速度為7m/s,若此人站著一直未動(dòng),則車身中部(中點(diǎn))經(jīng)過此人面前時(shí)的速度是多少?答案:5m/s在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,中間位置的速度表達(dá)式為

【變式訓(xùn)練3】

一個(gè)滑塊沿斜面由靜止滑下做勻變速直線運(yùn)動(dòng),依次通過斜面上的A、B、C三點(diǎn),如圖所示,已知xAB=10m,xBC=20m,滑塊經(jīng)過AB、BC兩段位移的時(shí)間都是2s,求(1)滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度大小?(2)滑塊在B點(diǎn)的瞬時(shí)速度大小?(3)滑塊在A點(diǎn)時(shí)離初始位置的距離?答案:(1)2.5m/s2

(2)7.5m/s

(3)1.25m課堂小結(jié)隨堂練習(xí)1.(勻變速直線運(yùn)動(dòng)基本公式的應(yīng)用)(多選)一輛玩具車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),第2s內(nèi)運(yùn)動(dòng)了3m,下列關(guān)于玩具車運(yùn)動(dòng)情況說法正確的是(

)A.車的加速度大小為a=1.5m/s2

B.第3s內(nèi)的位移大小為5mC.第3s末的速度為6m/s

D.4s后玩具車的速度為8m/s答案:BCD2.(勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論的應(yīng)用)物體由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng),先勻加速運(yùn)動(dòng)了4s,又勻速運(yùn)動(dòng)了10s,再勻減速運(yùn)動(dòng)6s后停止,它共前進(jìn)了300m,它在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度為(

)A.5m/s B.10m/sC.20m/s D.25m/s答案:C解析:設(shè)最大速度為v,則有

,代入數(shù)據(jù)解得v=20

m/s,故A、B、D錯(cuò)誤,C正確。3.(勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論的應(yīng)用)航空母艦上都有幫助飛機(jī)起飛的彈射系統(tǒng),已知“F-A15”型戰(zhàn)斗機(jī)在跑道上加速時(shí)產(chǎn)生的加速度為4.5m/s2,起飛速度為50m/s。若該飛機(jī)滑行100m時(shí)起飛,則彈射系統(tǒng)必