粤教版 (2019)必修 第一册第二节 匀变速直线运动的规律背景图课件ppt
展开1.速度公式:v=____________.2.对公式的理解:做匀变速直线运动的物体,在t时刻的速度等于初速度v0加上t时间内速度的变化量at.
货车以v0=20 m/s的速度匀速行驶,突然前面有紧急情况,如图所示,司机紧急刹车,加速度为-4 m/s2,求刹车时间. 【答案】5 s
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__________包围的“面积”.如图所示,物体在0~t时间内的位移大小等于________的面积.
初速度越大,运动时间越长,匀变速直线运动的位移一定越大吗? 为什么?【答案】不一定.匀变速直线运动的位移与初速度、加速度、运动时间三个因素有关,仅根据初速度和运动时间不能确定位移的大小.
一辆汽车运动的v-t图像如图,则汽车在0~2 s内和2~3 s内相比( )A.位移大小相等 B.平均速度相等C.速度变化相同 D.加速度相同【答案】B
2.推导.速度公式:v=______________.位移公式:s=________________.
【答案】s可以为负,s、a可以同时为负,因为负号代表的是方向.
(多选)物体做初速度为零的匀加速直线运动,第1 s内的位移是5 m ,则( )A.物体的加速度是5 m/sB.物体的加速度为10 m/s2C.物体在第2 s内的位移为10 mD.物体在第4 s内的位移是35 m【答案】BD
1.对速度公式v=v0+at的理解.(1)矢量性:v、v0、a均为矢量,应用公式时,一般选v0的方向为正方向,若匀加速,a>0;若匀减速,a<0.(2)v=v0+at仅适用于匀变速直线运动.
对v=v0+at的理解和应用
2.应用速度公式v=v0+at解决问题的步骤.(1)选取研究对象和过程.(2)画出运动草图,标上已知量.(3)选定正方向,判断各量的正、负,利用v=v0+at由已知条件求解,最后指明所求量的方向.
例1 航空母舰上的飞机弹射系统可以缩减战机起跑的位移.假设弹射系统对某型战斗机作用了0.2 s时间后,可以使飞机达到一定的初速度v0,然后飞机在甲板上起跑,加速度为2 m/s2,经过10 s,达到起飞速度vt=50 m/s的要求,求:(1)飞机离开弹射系统瞬间的速度是多少?(2)弹射系统对飞机提供的加速度是多少?【答案】(1)30 m/s (2)150 m/s2
【解析】(1)以初速度方向为正,由匀加速直线运动速度时间公式vt=v0+at得v0=vt-at=(50-2×10) m/s=30 m/s.(2)弹射系统所提供的加速度
变式1 一辆匀加速行驶的汽车,经过路两旁的两根电线杆共用5 s的时间,汽车的加速度为2 m/s2,它经过第二根电线杆时的速度为15 m/s,则汽车经过第一根电线杆的速度为( )A.2 m/s B.10 m/sC.2.5 m/s D.5 m/s【答案】D 【解析】根据速度时间关系公式,有v=v0+at,解得v0=v-at=15 m/s-2×5 m/s=5 m/s,D正确.
变式2 火车沿平直轨道匀加速前进,通过某一路标时的速度为10.8 km/h,1 min后变成54 km/h,再经过多长时间火车的速度才能达到64.8 km/h?【答案】15 s 【解析】10.8 km/h=3 m/s,54 km/h=15 m/s,64.8 km/h=18 m/s.方法一:由速度公式v=v0+at得
方法二:运动过程中加速度a不变
1.通常有以下几种情况.
2.应用步骤.(1)确定一个方向为正方向(一般以初速度的方向为正方向).(2)根据规定的正方向确定已知量的正、负,并用带有正、负的数值表示.(3)根据位移-时间关系式或其变形式列式、求解.(4)根据计算结果说明所求量的大小、方向.
例2 “十一黄金周”我国实施高速公路免费通行,全国许多高速公路车流量明显增加,京沪、京港澳、广深等一些干线高速公路的热门路段出现了拥堵.一小汽车以v=24 m/s的速度行驶,由于前方堵车,刹车后做匀减速运动,在2 s末速度减为零,求这个过程中位移的大小和加速度的大小.【答案】24 m 12 m/s2
变式3 (2022年安庆名校检测)(多选)汽车在出厂前需做大量检测工作,平直公路上的刹车检测即为其中一项.若从刹车开始,某轿车在运动过程中的位移与时间的关系式为x=20t-2.5t2,则下列分析正确的是( )A.上述过程中轿车的初速度大小为20 m/s,加速度大小为2.5 m/s2B.轿车刹车后4 s停下来C.轿车刹车后8 s停下来D.轿车刹车过程的位移大小为40 m【答案】BD
例3 如图所示,木块A、B并排且固定在水平桌面上,A的长度是L,B的长度是2L.一颗子弹沿水平方向以速度v1射入A,以速度v2穿出B.子弹可视为质点,其运动视为匀变速直线运动.则子弹穿出A时的速度为( )
变式5 汽车在路上出现故障时,应在车后放置三角警示牌(如图所示),以提醒后面驾车司机,减速安全通过.在夜间,有一货车因故障停驶,后面有一小轿车以30 m/s的速度向前驶来,由于夜间视线不好,小轿车驾驶员只能看清前方50 m 的物体,并且他的反应时间为0.6 s,制动后最大加速度为5 m/s2.求:(1)小轿车从刹车到停止所用的最短时间;(2)三角警示牌至少要放在车后多远处,才能有效避免两车相撞.【答案】(1)6 s (2)58 m
小轿车从发现物体到停止的全部距离s=s1+s2=108 m,Δs=s-50 m=58 m.
1.x-t图像中的五点信息.
对x-t与v-t图像的理解应用
2.v-t图像中的五点信息.
3.变加速直线运动的v-t图像.
4.运用x-t和v-t图像的要点.(1)匀变速直线运动的x-t图像是条抛物线.(2)v-t图像只描述直线运动,无法描述曲线运动.(3)v-t图像反映速度随时间变化的规律,不表示物体运动的轨迹.运动方向是否改变,要看图像是否在时间轴上下两侧的同一侧.(4)v-t图像与t轴所包围的“面积”表示物体在这段时间内的位移大小.在t轴上方“面积”为正,位移为正;在t轴下方“面积”为负,位移为负.
例4 如图所示为A、B两物体运动的位移—时间图像,则下列说法正确的是( )A.A、B两物体同时开始运动B.两物体在第5 s末相遇C.A物体在7 s末离出发点最远D.A物体5~7 s内的速度大于0~2 s内的速度【答案】B
变式6 近期一段高铁“飙车”的视频红遍网络,视频中一辆“和谐号”动车正和一辆“复兴号”动车在互相追赶,两车均做直线运动,其运动情况如图乙所示,t=0时,两车车头刚好并排,则( )
A.10 s末“和谐号”的加速度比“复兴号”的大B.32 s时“复兴号”的速度为80 m/sC.0到32 s内,在24 s末两车头相距最远D.两车头在24 s末再次并排【答案】C
变式7 (多选)甲、乙沿同一直线运动的x-t图像如图1所示,甲为抛物线且与t轴相切于t0处,相遇时甲、乙速率相等;丙、丁从同一地点同时开始沿同一方向运动,其v-t图像如图2所示.下列说法正确的是( )
A.t0时刻甲的速度为0B.甲的加速度大小为0.2 m/s2C.丁的加速度先减小后增大D.0~t2时间内,丙的平均速度比丁的大【答案】AB
v-t图像和x-t图像的分析(1)区分是v-t图像还是x-t图像.(2)理解并熟记五个对应关系:①斜率与加速度或速度对应;②纵截距与初速度或初始位置对应;③横截距对应速度或位移为零的时刻;④交点对应速度或位置相同;⑤拐点对应运动状态发生改变.
“割圆术”与匀变速直线运动的位移公式分割和逼近的方法在物理学研究中有着广泛的应用.早在公元263年,魏晋时的数学家刘徽首创了“割圆术”,一圆内正多边形的边数越多,其周长和面积就越接近圆的周长和面积.
把物体的运动分成几个小段,如图甲所示,每段位移≈每段起始时刻的速度×每段的时间=对应矩形的面积.所以,整个过程的位移≈各个小矩形面积之和.把运动过程分为更多的小段,如图乙所示,各小矩形的面积之和可以更精确地表示物体在整个过程的位移.把整个过程分得非常非常细,如图丙所示,小矩形合在一起成了一个梯形,梯形的面积就代表物体在相应时间间隔内的位移.
例5 (多选)一次实验课上老师拿来了一位同学所做的“探究匀变速直线运动规律”的测量记录,如表所示,表中“速度v”一行是这位同学用某种方法(方法不详)得到的物体在0,1,2,3,4,5几个位置的瞬时速度.根据表中数据作出的v-t图像如图所示.则下列说法正确的是( )
A.x=0.38×0.1+0.63×0.1+0.88×0.1+1.13×0.1+1.38×0.1=……该方法不可以估算小车从位置0到位置5的位移B.x=0.38×0.1+0.63×0.1+0.88×0.1+1.13×0.1+1.38×0.1=……该方法可以估算小车从位置0到位置5的位移C.v-t图中阴影部分面积可精确表示小车从位置0到位置5的位移D.v-t图中梯形OABC的面积可精确表示小车从位置0到位置5的位移【答案】BD
【解析】将t划分为5段,认为每一段做匀速直线运动,由x=0.38×0.1+0.63×0.1+0.88×0.1+1.13×0.1+1.38×0.1=……该方法可以估算小车从位置0到位置5的位移,故B正确,A错误;当时间段分解段数趋向于无穷大时,速度-时间图线围成的面积就表示位移,可知v-t图中梯形OABC的面积可精确表示小车从位置0到位置5的位移,故C错误,D正确.
1.一物体做匀变速直线运动,下列说法正确的是( )A.物体的末速度与时间成正比B.物体的位移必与时间的平方成正比C.物体速度在一段时间内的变化量与这段时间成正比D.物体做匀加速直线运动时,加速度的方向与速度方向可能相反【答案】C
2.(多选)在交警处理某次交通事故时,通过监控仪器扫描,输入计算机后得到该汽车在水平面上刹车过程中的位移随时间变化的规律为x=20t-2t2(x的单位是m,t的单位是s).则该汽车刹车时的初速度和加速度分别是( )A.20 m/s B.40 m/sC.-2 m/s2 D.-4 m/s2【答案】AD 【解析】根据x=20t-2t2可知,该汽车初速度v0=20 m/s,加速度a=-4 m/s2.故A、D正确.
3.汽车以20 m/s的速度在平直公路上行驶,急刹车时的加速度大小为4 m/s2,则从驾驶员急踩刹车开始,前2 s与前6 s时汽车的位移之比为( )A.1∶3 B.2∶3C.16∶25 D.4∶5【答案】C
4.甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动,甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示.下列说法正确的是( )A.在t1时刻两车速度相等B.从0到t1时间内,两车走过的路程相等C.从t1到t2时间内,两车走过的路程不相等D.在t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等【答案】D
【解析】x-t图像的斜率大小表示速度的大小,根据图像可知在t1时刻两车速度不相等,A错误;t1时刻两车在同一位置,由于甲、乙的起点位置不同,所以在0~t1时间内,两车走过的路程不相等,B错误;x-t图像斜率的正负表示速度方向,则两车的速度方向未发生改变,从图像可看出从t1到t2时间内,两车走过的路程相等,C错误;x-t图像的斜率表示速度,结合图像可知从t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等,D正确.
5.猎豹是目前世界上陆地奔跑速度最快的动物,速度可达每小时110多公里,但它不能长时间高速奔跑,否则会因心跳过快而危及生命.猎豹在一次追击猎物时可认为由静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为7.5 m/s2,经过4 s速度达到最大然后匀速运动保持了4 s仍没追上猎物.为保护自己,它放弃了这次行动,然后以大小为3 m/s2的加速度做匀减速运动直到停下,设猎豹此次追捕始终沿直线运动.求:(1)猎豹奔跑的最大速度;(2)猎豹从开始做匀减速运动直到停下的位移.【答案】(1)30 m/s (2)150 m
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