2019_20學(xué)年高中物理第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究3勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系課件新人教版.pptx

3 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí) 間的關(guān)系,第二章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究,學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求,1.知道vt圖象中的“面積”與位移的對(duì)應(yīng)關(guān)系. 2.理解位移公式的意義. 3.掌握xt圖象的特點(diǎn).,物理觀念：,1.經(jīng)歷位移公式的推導(dǎo)過(guò)程，并能利用公式進(jìn)行有關(guān)分析和計(jì)算. 2.會(huì)根據(jù)vt圖象計(jì)算物體的位移. 3.掌握和應(yīng)用平均速度公式.,科學(xué)思維：,自主預(yù)習(xí),01,1.位移公式：x_. 2.位移在vt圖象中的表示：對(duì)于勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體的位移在數(shù)值上等于vt圖線與對(duì)應(yīng)的時(shí)間軸所包圍的矩形的_.如圖1所示，陰影圖形的面積就等于物體在t1時(shí)間內(nèi)的_.,勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移,一,圖1,vt,面積,位移,2.公式：x_.,1.位移在vt圖象中的表示：做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的位移對(duì)應(yīng)著vt圖線與時(shí)間軸所包圍的_.如圖2所示，陰影圖形的面積等于物體在t1時(shí)間內(nèi)的_.,勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移,二,圖2,梯形面積,位移,1.xt圖象：以_為橫坐標(biāo)，以_為縱坐標(biāo)，描述位移隨時(shí)間的變化規(guī)律. 2.常見的xt圖象： (1)靜止：一條_的直線. (2)勻速直線運(yùn)動(dòng)：一條_的直線. 3.xt圖象的斜率等于物體的_.,位移時(shí)間圖象(xt圖象),三,時(shí)間t,位移x,平行于時(shí)間軸,傾斜,速度,1.判斷下列說(shuō)法的正誤. (1)位移公式xv0t at2僅適用于勻加速直線運(yùn)動(dòng).( ) (2)初速度越大，時(shí)間越長(zhǎng)，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體的位移一定越大.( ) (3)在vt圖象中，圖線與時(shí)間軸所包圍的“面積”與物體的位移大小相等.( ) (4)在xt圖象中，初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)是一條傾斜直線.( ),即學(xué)即用,2.如圖3所示為某一質(zhì)點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)的xt圖象，則質(zhì)點(diǎn)在第1 s內(nèi)做_運(yùn)動(dòng)，13 s內(nèi)_.第1 s內(nèi)速度為_，13 s內(nèi)速度為_，35 s內(nèi)速度為_，05 s內(nèi)的位移為_.,圖3,勻速直線,靜止,10 m/s,0,5 m/s,0,重點(diǎn)探究,02,1.位移公式的推導(dǎo) 某質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，已知初速度為v0，在t時(shí)刻的速度為v，加速度為a.其vt圖象如圖4所示. (1)把勻變速直線運(yùn)動(dòng)的vt圖象分成幾個(gè)小段，如圖4所示.每段位移每段起始時(shí)刻速度每段的時(shí)間對(duì)應(yīng)矩形的面積.故整個(gè)過(guò)程的位移各個(gè)小矩形的面積之和.,勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移,一,圖4,(2)把運(yùn)動(dòng)過(guò)程分為更多的小段，如圖5所示，各小矩形的面積之和可以更精確地表示物體在整個(gè)過(guò)程的位移.,圖5,(3)把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分得非常細(xì)，很多小矩形合在一起形成了一個(gè)梯形OABC，梯形面積就代表物體在相應(yīng)時(shí)間間隔內(nèi)的位移. 如圖6所示，vt圖線下面梯形的面積,圖6,又因?yàn)関v0at ,2.對(duì)位移時(shí)間關(guān)系式xv0t at2的理解 (1)適用條件：位移公式只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng). (2)矢量性：公式中x、v0、a都是矢量，應(yīng)用時(shí)必須選取正方向.一般選v0的方向?yàn)檎较? 勻加速直線運(yùn)動(dòng)中，a與v0同向，a取正值；勻減速直線運(yùn)動(dòng)中，a與v0反向，a取負(fù)值. 若位移的計(jì)算結(jié)果為正值，說(shuō)明位移方向與規(guī)定的正方向相同；若位移的計(jì)算結(jié)果為負(fù)值，說(shuō)明位移方向與規(guī)定的正方向相反. (3)兩種特殊形式 當(dāng)v00時(shí)，x at2，即由靜止開始的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式，位移x與t2成正比. 當(dāng)a0時(shí)，xv0t，即勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式.,例1 某物體從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為1 m/s2，求： (1)物體在2 s內(nèi)的位移大小；,解析 由v00，a1 m/s2，t12 s得,答案 2 m,(2)物體在第2 s內(nèi)的位移大??；,解析 第1 s末的速度(第2 s初的速度) v1v0at21 m/s 故第2 s內(nèi)的位移大小,答案 1.5 m,(3)物體在第二個(gè)2 s內(nèi)的位移大小.,解析 第2 s末的速度v2v0at2 m/s，這也是物體在第二個(gè)2 s內(nèi)的初速度. 故物體在第二個(gè)2 s內(nèi)的位移大小,答案 6 m,針對(duì)訓(xùn)練1 一個(gè)物體從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第1秒內(nèi)的位移為2 m，則下列說(shuō)法正確的是 A.物體運(yùn)動(dòng)的加速度為2 m/s2 B.物體第2秒內(nèi)的位移為4 m C.物體在第3秒內(nèi)的平均速度為8 m/s D.物體從靜止開始通過(guò)32 m的位移需要4 s的時(shí)間,1.公式的推導(dǎo) 由知識(shí)點(diǎn)一推導(dǎo)知，,勻變速直線運(yùn)動(dòng)的平均速度公式,二,又因?yàn)関v0at，,故在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，某一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，又等于這段時(shí)間內(nèi)初速度和末速度的算術(shù)平均值.,例2 物體先做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a12 m/s2，加速一段時(shí)間t1，然后接著做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到速度減為零，已知整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程所用的時(shí)間t20 s，總位移為300 m，則物體運(yùn)動(dòng)的最大速度為 A.15 m/s B.30 m/s C.7.5 m/s D.無(wú)法求解,針對(duì)訓(xùn)練2 沿直線做勻變速運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在第一個(gè)0.5 s內(nèi)的平均速度比它在第一個(gè)1.5 s內(nèi)的平均速度大2.45 m/s，以質(zhì)點(diǎn)初始時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，則質(zhì)點(diǎn)的加速度為 A.2.45 m/s2 B.2.45 m/s2 C.4.90 m/s2 D.4.90 m/s2,解析 設(shè)質(zhì)點(diǎn)在第一個(gè)0.5 s內(nèi)的平均速度為v1，即在t10.25 s時(shí)的速度為v1；設(shè)在第一個(gè)1.5 s內(nèi)的平均速度為v2，即在t20.75 s時(shí)速度為v2.由題意得：v1v22.45 m/s，故a m/s24.90 m/s2，D正確.,1.利用vt圖象求位移 圖線與時(shí)間軸所圍成的“面積”表示位移.“面積”在時(shí)間軸上方表示位移為正，在時(shí)間軸下方表示位移為負(fù)；通過(guò)的路程為時(shí)間軸上、下方“面積”絕對(duì)值之和.,vt圖象與xt圖象,三,例3 (多選)某物體運(yùn)動(dòng)的vt圖象如圖7所示，根據(jù)圖象可知，該物體 A.在0到2 s末的時(shí)間內(nèi)，加速度為1 m/s2 B.4 s末物體運(yùn)動(dòng)方向改變 C.在0到6 s末的時(shí)間內(nèi)，位移為7.5 m D.在0到6 s末的時(shí)間內(nèi)，位移為6.5 m,三,解析 在0到2 s末的時(shí)間內(nèi)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a m/s21 m/s2，故A正確；5 s末物體速度方向改變，B錯(cuò)誤； 05 s內(nèi)物體的位移等于t軸上面梯形面積，即x1 (25)2 m7 m.在56 s內(nèi)物體的位移等于t軸下面三角形面積的相反數(shù)，即x2( 11) m0.5 m，故06 s內(nèi)物體的位移xx1x26.5 m，D正確，C錯(cuò)誤.,圖7,2.xt圖象的理解與應(yīng)用 (1)對(duì)xt圖象的理解 斜率：斜率的絕對(duì)值表示速度的大小，斜率的正負(fù)表示速度的方向. 截距：縱截距表示物體的起始位置. 交點(diǎn)：交點(diǎn)表示兩物體在同一時(shí)刻處于同一位置，即相遇. (2)幾種常見的位移時(shí)間圖象 靜止物體的xt圖象是平行于時(shí)間軸的直線，如圖8中的直線A.,圖8,勻速直線運(yùn)動(dòng)的xt圖象是一條傾斜的直線，如圖中直線B和C.其中B沿正方向運(yùn)動(dòng)，C沿負(fù)方向運(yùn)動(dòng).,勻變速直線運(yùn)動(dòng)的xt圖象： 由位移xv0t at2知，x是t的二次函數(shù).當(dāng)v00時(shí)，其xt圖象是頂點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)的一部分曲線，曲線上某點(diǎn)切線的斜率表示那一時(shí)刻的速度，圖9中切線斜率逐漸增大，質(zhì)點(diǎn)的速度逐漸增大.,圖9,3.xt圖象與vt圖象的比較,例4 (多選)如圖10所示為甲、乙兩個(gè)物體相對(duì)于同一參考系的xt圖象，下面說(shuō)法正確的是 A.甲、乙兩物體的出發(fā)點(diǎn)相距x0 B.甲物體比乙物體早出發(fā)的時(shí)間為t1 C.甲的速率大于乙的速率 D.甲、乙兩物體在t2時(shí)刻相遇,三,解析 由題圖可知，甲的出發(fā)點(diǎn)在x0處，乙的出發(fā)點(diǎn)在0處，故A對(duì)； 甲是t0時(shí)刻出發(fā)，乙是t1時(shí)刻出發(fā)，故B對(duì)； xt圖象的斜率表示速度，甲的斜率小于乙的斜率，故C錯(cuò)誤； t2時(shí)刻甲、乙兩物體都位于 處，此時(shí)二者相遇，D正確.,圖10,達(dá)標(biāo)檢測(cè),03,1,2,3,1.(位移公式的應(yīng)用)飛機(jī)起飛的過(guò)程是由靜止開始在平直跑道上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程.飛機(jī)在跑道上加速到某速度值時(shí)離地升空飛行.已知飛機(jī)在跑道上加速前進(jìn)的距離為1 600 m，所用時(shí)間為40 s，則飛機(jī)的加速度a和離地速度v分別為 A.2 m/s2 80 m/s B.2 m/s2 40 m/s C.1 m/s2 40 m/s D.1 m/s2 80 m/s,4,5,1,2,3,2.(位移公式的應(yīng)用)一個(gè)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體，初速度v02.0 m/s，它在第3 s內(nèi)通過(guò)的位移是4.5 m，則它的加速度為 A.0.5 m/s2 B.1.0 m/s2 C.1.5 m/s2 D.2.0 m/s2,4,解析 第2 s末的速度vv0at2，第2 s末的速度是第3 s的初速度，故第3 s內(nèi)的位移x3 (v0at2)t at2，即4.5 m(2.0 m/s2 sa)1 s a(1 s)2，解得a1.0 m/s2， 故B正確.,5,3.(平均速度公式的應(yīng)用)一物體從斜面上某點(diǎn)由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)3 s后到達(dá)斜面底端，并在水平地面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，又經(jīng)9 s停止，已知物體經(jīng)過(guò)斜面和水平地面交接處時(shí)速度大小不變，則物體在斜面上的位移與水平地面上的位移之比是 A.11 B.12 C.13 D.31,1,2,3,4,5,1,2,3,4,解析 設(shè)物體到達(dá)斜面底端時(shí)的速度為v，,所以x1x2t1t213，故選C.,5,4.(xt圖象)(多選)(2019大名一中月考)一遙控玩具小汽車在平直路面上運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖象如圖11所示，則下列說(shuō)法正確的是 A.前15 s內(nèi)小汽車的位移為30 m B.20 s末小汽車的速度為1 m/s C.前10 s內(nèi)小汽車的加速度為3 m/s2 D.前25 s內(nèi)小汽車做單方向直線運(yùn)動(dòng),1,2,3,4,解析 從題圖中可以看出前15 s內(nèi)小汽車的位移為30 m，選項(xiàng)A正確； 圖象的斜率表示速度，故1525 s內(nèi)小汽車反向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為v m/s 1 m/s，選項(xiàng)B正確； 前10 s內(nèi)小汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為零，1015 s內(nèi)小汽車靜止，1525 s內(nèi)小汽車做反向勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.,圖11,5,5.(剎車問(wèn)題)(2019豫南九校高一第一學(xué)期期末聯(lián)考)汽車在平直公路上以10 m/s的速度做勻速直線運(yùn)