高中物理必修一第二章第二节匀速直线运动速度与时间的关系优质精校版(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,匀变速直线运动的,速度与时间的关系,物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。普朗克,1,小车速度随时间变化的规律,2,v,t,以,v,为纵轴，,t,为横轴，建立直角坐标系,一、速度,时间图象（,v,t,图象）,1,、,匀速直线运动的,v,t,图象,是一条平行于,t,轴的直线,0,10,-10,2,4,6,从,v,t,图象中读出质点在各个不同时刻的速度，包括大小和方向,问题：从,v,-,t,图象中还可以得到哪些信息？,a=0,3,2、匀变速直线运动：,质点沿着一条直线，且加速度不变的运动。,质点沿着一条直线，且速度随时间均匀变化的运动。,v,-,t,图象是一条倾斜直线。,v,v,t,t,小车在重物牵引下的运动图象,（1）图象是一条倾斜直线，说明速度随时间均匀增加。,（2）小车运动的加速度保持不变。,4,匀变速直线运动的分类,（1）若物体的速度随时间,均匀增加,，称为,匀加速直线运动,，（,a、v同向,）,如,汽车起动、飞机起飞、石块自由下落等均可近似认为是匀加速直线运动,。,（2）若物体的速度随时间,均匀减少,，称为,匀减速直线运动,，,（,a、v反向,）如,汽车刹车、飞机降落、石块被竖直向上抛等均可近似认为是匀减速直线运动,。,V0,a0,V0,a0,a0,V0,a、v同向,a、v反向,5,请大家描述下列,v,t,图象所对应的物体的运动形式，并说明初速度与加速度的方向,t,o,v,v,0,t,o,v,v,0,v,o,t,6,0,v,t,（1）物体在做加速度越来越大的加速直线运动,（2）物体在做加速度越来越小的加速直线运动,a,7,填写表,1,V,不变,加速度a不变,0,V/ms,-1,t/s,V,0,-V,0,V/ms,-1,t/s,0,V/ms,-1,t/s,0,特征,链接,8,从运动开始0到时刻t，,那么：时间的变化量就是tt-0,速度的变化量就是vv-v,0,解得：,vv,0,+at,二、用数学表达式来描述匀变速直线运动的速度与时间的关系,设,t,=0时速度为,v,0,t,时刻的速度为,v,。,v,t,链接,9,例题1、,汽车以,40km/h,的速度匀速行驶，现以,0.6m/s,2,的加速度加速，,10s,后速度能达到多少？,加速后经过多长时间汽车的速度达到,80km/h,？,解：由题意知初速度,V,0,=40km/h,=11m/s,，,加速度,a=0.6m/s,2,，时间,t10s,10s,后的速度为,V,由,V=V,0,+at,得,V=V,0,+at,=11m/s+0.6m/s,2,10s,=17m/s=62km/h,由V=V,0,+at得,10,解：,由题意知 =-6m/s,2,，t=2s，=0m/s，,由=,0,t 得,0,=-t,=0m/s-(-6m/s,2,)2s,=12m/s =43km/h,汽车的速度不能超过43km/h,例题2、,汽车在平直路面紧急刹车时，加速度的大小是,6 m/s,2,，如果必须在,2s,内停下来，汽车的 行驶速度最高不能超过多少？,如果汽车以最高允许速度行驶，必须在,1.5s,内停下来,汽车在刹车的过程中加速度至少多大？,根据V=V,0,+a t，有,汽车刹车匀减速运动加速度至少8m/s,2,11,匀变速直线运动的速度公式,v=v,0,+at,矢量式,注意：在具体运算中必须规定正方向来简化一直线上的矢量运算,12,2、讨论：,若,v,0,=0 则,v,=a,t,物体做初速度为零的匀加速直线运动,若 a=0 则,v,=,v,0,物体做匀速直线运动,v=v,0,+at,13,知识精析,一、匀变速直线运动的速度公式,1注意弄清公式中各符号的意义：,(1),v,0,、,v,分别表示物体的初、末速度,(2),a,为时间,t,范围内的加速度，且,a,为恒量,2公式,v,v,0,at,是个矢量式：,(1)一般规定,v,0,的方向为正方向，,a,与,v,0,同向时表明物体的速度随时间均匀增加，,a,与,v,0,反向时，表明物体的速度随时间均匀减小,(2)应用公式,v,v,0,at,进行计算时，除“”外，其他各量要根据正方向的规定情况加上相应的“正负”号,3几种特殊的匀变速直线运动：,(1)当,a,0时，公式为,v,v,0,.,(2)当,v,0,0时，公式为,v,at,.,(3)当,a,0时，公式为,v,v,0,at,(此时,a,取绝对值),14,二、识别,v,t,图象,如图81所示，,v,t,图象描述速度随时间的变化关系，记录了任意时刻物体的速度，用图象法处理物理问题的优点是：形象直观、清晰便捷，能清楚地反映运动物体的速度随时间变化的情况，便于从整体上认识运动的过程、运动的特点,图81,1两图线的交点：表示该时刻两物体速度相同.,2图线与坐标轴的交点：,(1)与,t,轴的交点：表示速度为零，方向改变,(2)与,v,轴的交点：表示初速度,15,3,图线的拐点,(,折点,),：,表示加速度改变，速度出现极值,4,几个常见弯曲图线：,(,图线的斜率表示物体的加速度,),图线,物理意义,表示物体运动的加速度越来越大，速度越来越大,表示物体运动的加速度越来越小，最后为零；速度越来越大，最后匀速,表示物体运动的加速度越来越大，速度越来越小，最后为零,.,16,解法一根据,v,v,0,at,，有,v,0,v,at,0(6 m/s,2,)2.5 s15 m/s54 km/h，汽车的速度不能超过54 km/h.,解法二反过来汽车可以看做是初速度为零的匀加速运动则,v,at,62.515 m/s54km/h.,答案,不能超过54 km/h,点评,根据匀加速直线运动的速度公式即可得出答案不过要注意加速度是负值匀减速到零的直线运动可以反过来看做是初速度为零的匀加速直线运动，这样解起来很方便车最终停下来，所以末速度为零，这一点容易忽略，导致缺少条件，解不出答案,例1,某汽车在某路面紧急刹车时，加速度的大小是6 m/s,2,，如果必须在2.5 s内停下来，则该汽车的行驶速度最大不能超过多少？(假设汽车刹车后做匀减速运动),17,变式训练1,汽车以40 km/h的速度匀速行驶，,(1)若汽车以0.6 m/s,2,的加速度加速，则10 s后速度能达到多少？,(2)若汽车刹车以0.6 m/s,2,的加速度减速，则10 s 后速度减为多少？,(3)若汽车刹车以3 m/s,2,的加速度减速，则10 s后速度为多少？,解析,汽车做匀加速运动时，可直接应用公式,v,v,0,at,，求10 s后的速度，汽车做匀减速运动时，要先验证减速为零时所用时间与10 s的关系，若大于10 s，则直接应用公式,v,v,0,at,，若小于10 s，则10 s后的速度为零,18,汽车以40 km/h的速度匀速行驶，,(1)若汽车以0.6 m/s,2,的加速度加速，则10 s后速度能达到多少？,(2)若汽车刹车以0.6 m/s,2,的加速度减速，则10 s 后速度减为多少？,(3)若汽车刹车以3 m/s,2,的加速度减速，则10 s后速度为多少？,19,二、利用,v,t,图象分析物体的运动,例2,分析如图82所示的图线，物体在各段时间内做何种运动？哪一时间内的加速度最大？,解析,v,t,图象的斜率等于加速度的大小，负斜率表示加速度方向与规定的正方向相反,由,v,t,图象的意义可知，物体在0,t,1,、,t,4,t,5,时间内做匀加速运动；,t,2,t,3,、,t,6,t,7,时间内做匀减速直线运动；在,t,1,t,2,、,t,5,t,6,时间内做匀速直线运动,v,t,图象的斜率大小等于加速度大小，,t,2,t,3,段斜率最大，所以加速度最大,点评,速度大小的变化情况仅由速度和加速度方向的关系确定，不要认为加速度为负值，就做匀减速运动，如在本题中,t,4,t,5,时间内，虽然加速度为负值，但速度也为负值，即两者方向相同，物体做匀加速直线运动,20,变式训练2,某质点的运动图象如图83所示，则质点(),A在第1 s末运动方向发生变化,B在第2 s末运动方向发生变化,C在第2 s内速度越来越大,D在第3 s内速度越来越大,解析,题图为,v,t,图象，由图可知，第1 s末速度达到最大，运动方向不变，选项A错误；第2 s末速度为零，然后反向加速，速度方向改变，选项B正确；第2 s内质点做减速运动，速度减小，选项C错误；第3 s内质点做反向的加速运动，速度增大，选项D正确,答案,BD,21,三、物体分阶段运动问题,例3,发射卫星一般采用多级火箭，第一级火箭点火后，使卫星向上做匀加速运动的加速度为50 m/s,2,，燃烧30 s后第一级脱离，第二级火箭没有马上点火，所以卫星向上做加速度为10 m/s,2,的匀减速运动，10 s后第二级火箭启动，卫星的加速度为80 m/s,2,，这样经过1分半钟等第二级火箭脱离时，卫星的线速度为多大？,解析,整个过程中卫星的运动不是匀变速直线运动，但可以分解为三个匀变速直线运动处理,第一级火箭燃烧完毕时的速度为：,v,1,a,1,t,1,1500 m/s,减速上升10 s后的速度为：,v,2,v,1,a,2,t,2,1400 m/s,第二级火箭熄火时的速度为：,v,3,v,2,a,3,t,3,8600 m/s.,答案,8600 m/s,点评,对于过程复杂的运动，我们可以将其分为几个简单运动，然后在每段运动中运用公式解答，从而达到化繁为简的目的,22,变式训练3,升降机由静止开始以加速度,a,1,匀加速上升2 s后速度达到3 m/s，接着匀速运动了一段时间，最后再以大小为1 m/s,2,的加速度匀减速上升才停下来求：,(1)升降机匀加速上升的加速度,a,1,.(2)升降机匀减速上升的时间,t,2,.,解析,设升降机向上运动的方向为正方向(1)匀加速上升过程，初速度,v,0,0，末速度,v,1,3 m/s，,t,1,2 s根据,v,t,v,0,at,，得,答案,(1)1.5 m/s,2,(2)3 s,23,互动平台,育才老师、粗心和细心同学关于匀减速运动规律的理解的对话,育才：汽车以36 km/h的速度行驶，刹车得到的加速度大小为4 m/s,2,，从刹车开始计时，前3 s内汽车通过的距离是多少？,粗心：应用位移公式不就迎刃而解了吗？,育才：3 s末的速度怎样了？,24,25,26,例题,1,、,汽车以,40km/h,的速度匀速行驶，现以,0.6m/s,2,的加速度加速，,10s,后速度能达到多少？,运动示意图,解：,以初速度,v,0,=40km/h=11m/s,的方向为正方向,则,10s,后的速度,:,v,=,v,0,+,at,=11+0.610m/s=17m/s=62km/h,注意：,1,、公式中的物理量代入具体数值运算时,单位要统一,2,、,v,0,、,a,、,v,都是矢量，处理问题时应先选取正方向。（一般选择初速度,v,0,方向为正方向）,27,例题2、,某汽车在某路面紧急刹车时，加速度的大小是6m/s,2,，如果必须在2s内停下来，汽车的行驶速度最高不能超过多少？,运动示意图,解：,以汽车初速度,v,0,方向为正方向,则由,v,=,v,0,+,at,得,v,0,=,v,-,at,=0-(-6)2m/s=12m/s=43km/h,汽车的速度不能超过43km/h,28,解匀变速直线运动速度与时间关系题目步骤：,1、规定正方向（设初速度方向为正方向）。,加速运动，a为正值。减速运动，a为负值。,2、明确初速度v,0,、末速度v、加速度a和时间t及各量的正负号。,3、将已知量带入公式求未知量，若所求量是矢量，要说明方向。,注意：在解题过程中可适当运用,图解法。,29,例题3、,某汽车正以12m/s的速度在路面上匀速行驶，前方出现紧急情况需刹车，加速度大小是3m/s,2,，求汽车5s末的速度。,解：,以初速方向为正方向,则,v,=,v,0,+,at,=12+(-3)5m/s=-3m/s,正确解法,：以初速方向为正方向,当车速减为零时，,v,=,v,0,+,at,=12-3,t,=0,解得,t,=4s,即4s末汽车已刹车完毕，所以5末时,汽车处于静止状态，即速度为零。,刹车问题,注意：,（与实际相符）,30,例题,4,、,某质点运动的,v-t,图象如图所示 请描述出该质点的运动情况,t/s,1,2,3,4,v/m.s,-1,4,-4,0,总结：描述一个物体的运动情况可以从以下几个方面进行：,（,1,）初速度情况；,（,2,）运动性质；,（,3,）运动时间,31,总结,1.匀变速直线运动,2.匀变速直线运动的速度公式,沿着一条直线，且加速度不变的运动。,v=v,0,+at,分类,匀加速直线运动 匀减速直线运动,32,基础梳理,33,例题4、卡车原来以10m/s的速度在平直公路上匀速行驶，因为路口出现红灯，司机从较远的地方开始刹车，使卡车匀减速前进，当车减速到2m/s时，交通灯转为绿灯，司机当即停止刹车，并且只用了减速过程的一半时间就加速到原来的速度，从刹车开始到恢复原速过程用了12s。求：,（1）减速与加速过程中的加速度大小；（2）开始刹车后2s末及10s末的瞬时速度。,运动示意图,34,解：以初速度,v,0,=10m/s方向为正方向,（1）匀减速时：,v,=,v,0,+,a,1,t,1,匀加速时：,v,0,=,v,+,a,2,t,2,由此可得：,a,1,t,1,+,a,2,t,2,=0,又,t,2,=(1/2),t,1,，,t,1,+,t,2,=,t,=12s,得,t,1,=8s，,t,2,=4s,则,a,1,=(,v,-,v,0,)/,t,1,=(2-10)/8m/s,2,=-1m/s,2,a,2,=(,v,0,-,v,)/,t,2,=(10-2)/4m/s,2,=2m/s,2,（2）2s末：,v,1,=,v,0,+,a,1,t,3,=10+(-1)2m/s=8m/s,10s末：,v,2,=,v,+,a,2,t,4,=2+22=6m/s,35,课堂练习,1、若汽车的加速度方向与速度方向一致，当加速度减小时，则（）,A汽车的速度也减小,B汽车的速度仍增大,C当加速度减小零时，汽车静止,D当加速度减小零时，汽车的速度达到最大,2,、关于直线运动的下述说法中正确的是 （）,A.匀速直线运动的速度的恒定的，不随时间而改变,B.匀变速直线运动的瞬时速度随时间而改变,C.速度随时间不断增加的运动，叫匀加速直线运动,D.速度随着时间均匀减小的运动，通常叫做匀减速直线运动,BD,ABD,36,谢谢！,37,