高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 匀变速直线运动的位移与时间的关系课文内容ppt课件

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目 标 素 养1.在v-t图像中,会用面积法求位移。2.掌握匀变速直线运动的位移公式,会用公式分析、计算有关问题。3.掌握匀变速直线运动的位移与速度的关系式,会用此公式求解匀变速直线运动的有关问题。4.会正确选用公式解决实际问题,提高应用能力。
一、匀速直线运动的位移1.位移公式:x=　vt　。 2.v-t图像:是一条与时间轴　平行　的直线。 3.匀速直线运动的位移等于v-t图线与对应的时间轴所包围的矩形的　面积　,如图所示。 
微思考1v-t图像中图线与时间轴所围的矩形的面积有时在时间轴上方,有时在时间轴下方,这两种情况物体的位移有何不同?
提示:根据v-t图像的物理意义,图线在时间轴上方,表明物体向正方向运动,图线与时间轴所围的矩形的面积代表物体的位移为正值,位移沿正方向;同理图线在时间轴的下方,表明物体的位移是负值,位移沿负方向。
二、匀变速直线运动的位移1.位移在v-t图像中的表示:做匀变速直线运动的物体的位移对应着v-t图像中的图线和　时间轴　包围的“面积”。如图所示,在0~t时间内的位移大小等于　梯形　的“面积”。 
微判断(1)在v-t图像中,图线与时间轴所包围的面积与物体的位移大小相等。(　　)(2)初速度越大,时间越长,做匀变速直线运动的物体的位移一定越大。(　　)(3)做匀减速直线运动的物体的速度和位移都随时间减小。(　　)
微思考2如果你是机场跑道设计师,若已知飞机的加速度为a,起飞速度为v,你应该如何来设计飞机跑道的长度?
重难归纳1.该式是匀变速直线运动的基本公式之一,和v=v0+at 综合应用,可以解决所有有关匀变速直线运动的问题。2.公式中的x、v0、a都是矢量,应用时必须选取统一的方向为正方向。若选v0的方向为正方向,
研究图中情景,分析如何求刹车过程中的位移和刹车时间。
提示:计算刹车问题,要首先计算汽车停下的时间,再将题给时间与刹车时间比较,不能盲目将题目所给的时间代入公式进行计算。
典例剖析【例1】 一物体做匀加速直线运动,初速度为v0=5 m/s,加速度为a=0.5 m/s2,求:(1)物体在3 s内的位移;(2)物体在第3 s内的位移。答案:(1)17.25 m(2)6.25 m
学以致用1.在平直公路上,一汽车的速度为20 m/s。从某时刻开始刹车,在阻力作用下,汽车以大小为4 m/s2的加速度运动,问刹车后第6 s末汽车离开始刹车点多远?答案:50 m
方法总结“刹车类”问题的处理方法 (1)刹车类问题一般视为匀减速直线运动,汽车停下后不能做反向的运动。 (2)处理该类问题时,首先要判断刹车后经多长时间速度变为零(即刹车时间)。
二 对速度位移公式的理解及应用
重难归纳1.关系表达式。
2.公式的矢量性。一般先规定初速度v0的方向为正方向:(1)物体做加速运动时,a取正值;做减速运动时,a取负值。(2)位移x>0,说明物体通过的位移方向与初速度方向相同; x<0,说明物体通过的位移的方向与初速度的方向相反。
如图所示,A、B、C三个标志牌的间距均为x,汽车做匀加速直线运动,加速度为a,已知汽车经过标志牌A的速度为vA,你能求出汽车经过标志牌B和C的速度vB和vC吗?
典例剖析【例2】一列从车站开出的火车,在平直轨道上做匀加速直线运动,已知这列火车的长度为l,火车头经过某路标时的速度为v1,而车尾经过此路标时的速度为v2,求:(1)火车的加速度a;(2)火车中点经过此路标时的速度v;(3)整列火车通过此路标所用的时间t。
解析:火车的运动情况可以等效成一个质点做匀加速直线运动,某一时刻速度为v1,前进位移l,速度变为v2,所求的v是经过 处的速度,其运动简图如图所示。
三 匀变速直线运动的两个重要推论
此推论常有两方面的应用:一是用以判断物体是否做匀变速直线运动,二是用以求加速度。
为了测定某轿车在平直路上启动阶段的加速度(轿车启动时的运动可近似看成是匀加速直线运动),某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片,如图所示,如果拍摄时每隔2 s曝光一次,轿车车身总长为4.5 m,那么这辆轿车的加速度怎么求?
提示:根据轿车的实际长度与照片的对比,确定每小格代表的实际长度。再利用逐差相等公式Δx=aT2求解加速度。
典例剖析【例3】一物体做匀变速直线运动,在连续相等的两个时间间隔内通过的位移分别是24 m和64 m,每一个时间间隔为4 s,求物体的初速度和末速度及其加速度。答案:1 m/s　21 m/s　2.5 m/s2
方法规律Δx=aT2的应用 一是用以判断物体是否做匀变速直线运动,二是用以求加速度。
学以致用3.(多选)汽车在平直公路上做初速度为零的匀加速直线运动,途中用了6 s时间经过A、B两根电线杆,已知A、B间的距离为60 m,车经过B时的速度为15 m/s,则(　　)A.车从出发到B杆所用时间为9 sB.车的加速度为15 m/s2C.经过A杆时速度为5 m/sD.从出发点到A杆的距离为7.5 m答案:ACD
四 匀变速直线运动规律的应用
重难归纳1.匀变速直线运动公式间的关系。
2.应用匀变速直线运动规律解题的一般步骤及注意事项。(1)认真审题,弄清题意和物体的运动过程,必要时要画出物体运动的过程示意图。(2)明确研究过程的已知量和待求量,弄清题目的条件,要注意各物理量单位的统一。(3)规定正方向(一般取初速度v0的方向为正方向),从而确定已知量和未知量的正负。对于无法确定方向的未知量,可以先假设为正方向,待求解后,再根据正负确定所求物理量的方向。
(4)根据物理量特点及求解需要选用适当的公式列方程。(5)计算结果并判断其是否符合题意和实际情况。
一辆汽车从A点开始以初速度v0做匀加速直线运动,经过时间t到达B点,再过时间t到达C点时速度为v。利用所学规律能推导出B点的速度吗?B点的速度和AC段的平均速度有什么关系?
典例剖析【例4】如图所示,一长为l的长方体木块在水平面上以加速度a做匀加速直线运动,先后经过1、2两点,1、2之间有一定的距离,木块通过1、2两点所用时间分别为t1和t2。木块的前端为P,求: (1)木块经过位置1、位置2的平均速度的大小;(2)木块前端P在1、2之间运动所需时间。
思路点拨:(1)由平均速度公式求解木块经过位置1、位置2的平均速度大小。(2)在匀变速直线运动中,由平均速度等于中间时刻的瞬时速度,求P端经过位置1、2的速度v1、v2,再由速度公式求时间或由位移公式求出从出发点到位置1、位置2的时间。
学以致用4.(多选)一个质点正在做匀加速直线运动,用固定的照相机对该质点进行闪光照相,闪光时间间隔为1 s,分析照片得到的数据,发现质点在第1次、第2次闪光的时间间隔内移动了2 m,在第3次、第4次闪光时间间隔内移动了8 m,由此可求(　　)A.第1次闪光时质点的速度B.质点运动的加速度C.从第2次闪光到第3次闪光的这段时间内质点的位移D.质点运动的初速度答案:ABC
1.一小球从A点由静止开始做匀变速直线运动,经过距离l到达B点,速度为v,接着到达C点时速度为2v,则BC间的距离为(　　)A.lD.4l答案:C解析:设加速度为a,则v2=2al,(2v)2-v2=2alBC,得lBC=3l。
2.某物体做直线运动,它的速度—时间图像如图所示。t=0时刻物体从原点开始运动,设向东为速度v的正方向。则(　　)
A.0~6 s内物体一直做匀变速直线运动B.t=4 s时,物体的加速度为零C.t=5 s时,物体的速度大小为2 m/s,方向向西D.t=6 s时,物体在原点东侧6 m处答案:D
解析:速度—时间图像的斜率等于物体运动的加速度,0~2 s内物体的加速度为0,做匀速直线运动,2~6 s内物体做匀变速直线运动,加速度a= m/s2=-1.5 m/s2,方向向西,则在0~6 s内物体不是一直做匀变速直线运动,选项A、B错误;由题图知t=5 s时,v5=at45=-1.5×1 m/s=-1.5 m/s,选项C错误;根据图像面积表示位移知t=6 s时的位移等于2 s时的位移,x=2×3 m=6 m,所以t=6 s时,物体在原点东侧6 m处,选项D正确。
3.如图所示,一辆正以8 m/s的速度沿直线行驶的汽车,突然以1 m/s2的加速度加速行驶,则汽车行驶了18 m时的速度为(　　) A.8 m/sB.12 m/sC.10 m/sD.14 m/s答案:C
4.一个物体从静止开始做匀加速直线运动,它在第1 s内与第2 s内位移大小之比为x1∶x2,在走完第1 m时与走完第2 m时的速度大小之比为v1∶v2,则下列说法正确的是(　　)
解析:物体从静止开始做匀加速直线运动,它在连续相等时间内的位移之比为x1:x2:x3:…:xn=1:3:5∶…∶(2n-1),所以x1:x2=1:3,由v2=2ax得,v1:v2=1: 。
5.假设飞机着陆后做匀减速直线运动,经10 s速度减为一半,滑行了450 m,则飞机着陆时的速度为多大?着陆后30 s滑行的距离是多少?答案:60 m/s　600 m