2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究 2.3 勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系課件 新人教版必修1.ppt

《2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究 2.3 勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系課件 新人教版必修1.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 勻變速直線運(yùn)動的研究 2.3 勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系課件 新人教版必修1.ppt（73頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、3 勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系,,1.勻速直線運(yùn)動的位移: (1)做勻速直線運(yùn)動的物體在時間t內(nèi)的位移x=___。 (2)做勻速直線運(yùn)動的物體,其v -t圖象是一條平行于時間軸的直線,其位移在數(shù)值上等于v -t圖線與對應(yīng)的坐標(biāo)軸所包圍的矩形的_____。,vt,面積,2.勻變速直線運(yùn)動的位移: (1)位移在v -t圖象中的表示:做勻變速直線運(yùn)動的物體的位移對應(yīng)著v -t圖象中的圖線和坐標(biāo)軸包圍的___ ___。如圖,在0～t時間內(nèi)的位移大小等于_________ ___。,面,積,梯形的面,積,(2)位移公式:x=_______。 ①當(dāng)v0=0時,x=____,表示物體做初速度為零的__

2、_____直線運(yùn)動。 ②當(dāng)a=0時,x=___,表示物體做_____直線運(yùn)動。,勻加速,v0t,勻速,3.用圖象表示位移: (1)x -t圖象的意義:描述物體的_____隨_____變化的情況。 (2)勻速直線運(yùn)動:由x=vt可知,其x -t圖象是一條過原點(diǎn)的_____,如圖線a所示。,位移,時間,直線,(3)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動:由x= at2可知,其x -t圖象是一條過原點(diǎn)的_______,如圖線b所示。,拋物線,【預(yù)習(xí)自測】 1.一物體由靜止開始做勻變速直線運(yùn)動,加速度為 2 m/s2,則2 s末速度和位移分別為( ) A.4 m/s 4 m B.2 m/s 4 m C.4

3、 m/s 2 m D.2 m/s 2 m 【解析】選A。物體初速度v0=0,a=2m/s2,t=2s,則v=v0+at=0+22m/s=4 m/s,x=v0t+ at2=0+ 2 22m=4m,故只有A正確。,2.由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動的物體,前20s內(nèi)的位移是10m,則該物體運(yùn)動1min時的位移為 ( ) A.36 m B.60 m C.90 m D.360 m 【解析】選C。設(shè)物體的加速度為a,則x1= a ,x2= a 。故x2= x1=90m。C正確。,主題一 勻變速直線運(yùn)動的位移 【問題探究】 探究點(diǎn)1 位移的估算 表中是某同學(xué)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的

4、實驗中的測量記錄,其中記錄了小車在0、1、2、3、4、5位置的瞬時速度。,(1)利用勻速直線運(yùn)動的公式x=vt,能估算出小車從位置0到位置5的位移嗎?如何估算? 提示:能。估算時,把一小段時間內(nèi)的運(yùn)動當(dāng)成勻速直線運(yùn)動,這一小段內(nèi)某時刻的速度當(dāng)成這段時間內(nèi)勻速運(yùn)動的速度,比如從位置0到位置1的位移x1=0.38m/s 0.1s=0.038m,即由位置0到位置5的位移估算公式為: x=(0.380.1+0.630.1+0.880.1 +1.110.1+ 1.380.1)m=0.438m。,(2)若當(dāng)初實驗時取的時間間隔不是0.1s而是更小,比如0.06s,兩個估算的結(jié)果哪個更接近真實值? 提示:時

5、間間隔越小,越接近真實值。,探究點(diǎn)2 位移在v-t圖象中的表示 (1)對于勻速直線運(yùn)動,物體的位移對應(yīng)著v-t圖線與t軸圍成的面積。對于勻變速直線運(yùn)動,它的位移是否也對應(yīng)著v-t圖線與t軸圍成的面積呢?試分析說明。,提示:是。一物體做勻變速直線運(yùn)動的速度—時間圖象如圖甲所示。,我們先把物體的運(yùn)動等分成5個小段(如圖乙),我們把每小段起始時刻的速度乘以時間 t的積近似地當(dāng)作各小段中物體的位移,5個小矩形的面積之和近似地表示物體在整個過程中的位移。我們再把物體的運(yùn)動等分成10個小段,用同樣的方法表示位移。據(jù)此我們可以發(fā)現(xiàn):當(dāng)?shù)确殖傻男《螖?shù)目越多,長條矩形與傾斜直線間所夾的小三角形面積越小。當(dāng)時間間

6、隔無限細(xì)分時,階,梯狀折線就趨向于傾斜直線,階梯狀折線與時間軸之間的面積就趨向于傾斜直線與時間軸之間的面積,即勻變速直線運(yùn)動的v-t圖線與t軸包圍的面積代表勻變速直線運(yùn)動相應(yīng)時間內(nèi)的位移。,(2)如果物體運(yùn)動的v-t圖象如圖所示,還可以用v-t圖象與t軸所圍面積表示位移嗎? 提示:可以。,(3)如圖所示。已知物體的初速度為v0,加速度為a,運(yùn)動時間為t。 請根據(jù)v-t圖象和速度公式求出物體在t時間內(nèi)的位移(即推導(dǎo)位移與時間的關(guān)系式)。,提示:v-t圖線下面梯形的面積表示位移 S= (OC+AB)OA 把面積及各條線段換成所代表的物理量,上式變成 x= (v0+v)t ① 又因為v=v0+at

7、② 由①②式可得x=v0t+ at2,【探究總結(jié)】 1.勻變速直線運(yùn)動的v-t圖線與橫軸t所圍面積的數(shù)值等于物體在該段時間內(nèi)的位移的大小。 (1)當(dāng)“面積”在t軸上方時,位移取正值,這表示物體的位移與規(guī)定的正方向相同。 (2)當(dāng)“面積”在t軸下方時,位移取負(fù)值,這表示物體的位移與規(guī)定的正方向相反。,2.勻變速直線運(yùn)動的位移與時間的關(guān)系式x=v0t+ at2,若v0=0,則x= at2,反映了位移隨時間的變化規(guī)律。,3.x=v0t+ at2是矢量式: (1)在應(yīng)用時首先要選擇正方向,x、v0、a都要根據(jù)選定的正方向帶上“+”“-”號。一般以v0的方向為正方向。 (2)若a與v0同向,則a取正值;

8、若a與v0反向,則a取負(fù)值。 (3)若位移計算結(jié)果為正值,說明這段時間內(nèi)位移的方向為正;若位移計算結(jié)果為負(fù)值,說明這段時間內(nèi)位移的方向為負(fù)。,【拓展延伸】1.深入理解位移公式 (1)位移公式反映了位移隨時間的變化規(guī)律。 (2)因為位移公式是關(guān)于t的一元二次函數(shù),故x-t圖象是一條拋物線(一部分)。但它不表明質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的軌跡為曲線。 (3)對于初速度為零(v0=0)的勻變速直線運(yùn)動,位移公式為x= vt= at2,即位移x與時間t的二次方成正比。,2.位移圖象的內(nèi)涵 (1)點(diǎn):圖線上每一點(diǎn)代表物體在某一時刻的位移;圖線的交點(diǎn)表示此時刻物體相遇。 (2)線:傾斜直線表示物體做勻速直線運(yùn)動;平行于t軸

9、的直線表示物體靜止;曲線表示物體做變速直線運(yùn)動。,(3)截距:位移圖象與縱坐標(biāo)軸的交點(diǎn)表示計時開始時物體的位置到原點(diǎn)的距離和方向,位移圖象與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)表示計時開始的時刻或物體經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)的時刻。 (4)斜率:圖線斜率的絕對值表示速度的大小,即v=|k|= 。,【典例示范】 (2017曲靖高一檢測)汽車在平直公路上以10m/s的速度做勻速直線運(yùn)動,發(fā)現(xiàn)前面有情況而剎車,獲得的加速度大小是2 m/s2,求: (1)汽車在3 s末的速度大小。 (2)汽車剎車后經(jīng)8 s的距離是多遠(yuǎn)?,【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)先求出汽車剎車到停止所需的時間,然后根據(jù)速度—時間公式求出3s末的速度

10、。 (2)根據(jù)位移—速度公式求出汽車的位移。,【解析】(1)以汽車運(yùn)動的方向為正方向,則v0=10m/s, a=-2m/s2,設(shè)剎車所用時間為t0,由v=v0+at0得t0= = =5s。則汽車在3s末的速度v3=v0+at=10m/s -23 m/s=4 m/s (2)汽車剎車后經(jīng)8s的距離即汽車運(yùn)動5 s的距離x=v0t0+ a =(105- 252)m=25 m 答案:(1)4 m/s (2)25 m,【規(guī)律方法】求運(yùn)動物體位移的三種方法 (1)公式法:如果知道運(yùn)動物體的初速度、加速度和運(yùn)動時間,可直接由位移公式x=v0t+ at2求解。 (2)逆向思維法:如果物體做減速到零的勻減速

11、直線運(yùn)動,可逆向思維,把物體的運(yùn)動看作是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,可由位移公式x= at2求解。,(3)平均速度法:如果知道初速度、末速度和運(yùn)動時間,可先由平均速度公式 求平均速度,再由x= t求解位移。,【探究訓(xùn)練】 (多選)(2017株洲高一檢測)某物體運(yùn)動的v-t圖象如圖所示,根據(jù)圖象可知,該物體 ( ),A.在0到2 s末的時間內(nèi),加速度為1 m/s2 B.在0到5 s末的時間內(nèi),位移為10 m C.在0到6 s末的時間內(nèi),位移為7.5 m D.在0到6 s末的時間內(nèi),位移為6.5 m,【解析】選A、D。0～2s內(nèi),加速度a= m/s2=1 m/s2,故A正確。0～5 s內(nèi),位移x

12、1= m=7 m,故B錯誤。5～6 s物體反向加速運(yùn)動,位移大小為x2= m=0.5 m,則0～6 s內(nèi)位移為Δx=x1-x2=6.5m,故C錯,D對。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 1.汽車進(jìn)行剎車試驗,若速度從8 m/s勻減速到零所用的時間為1 s,按規(guī)定速率為8 m/s的汽車剎車后位移不得超過5.9 m,那么下列敘述正確的是 ( ) A.位移為8 m,符合規(guī)定 B.位移為8 m,不符合規(guī)定 C.位移為4 m,符合規(guī)定 D.位移為4 m,不符合規(guī)定,【解析】選C。由公式x= =4 mv乙,D錯。,4.(多選)(2017汕頭高一檢測)如圖所示是A、B兩質(zhì)點(diǎn)從同一地點(diǎn)運(yùn)動的x-t圖象,則下列說法中正確

13、的是 ( ),A.A質(zhì)點(diǎn)以20m/s的速度勻速 運(yùn)動 B.B質(zhì)點(diǎn)先沿正方向做直線運(yùn)動,后沿負(fù)方向做直線運(yùn)動 C.B質(zhì)點(diǎn)最初4s做加速運(yùn)動,后4 s做減速運(yùn)動 D.A、B兩質(zhì)點(diǎn)在4s末相遇,【解析】選A、B、D。x-t圖象中,圖線的斜率表示速度大小,A圖象的斜率等于20m/s,則知A質(zhì)點(diǎn)以20m/s的速度勻速運(yùn)動,故A正確;B質(zhì)點(diǎn)圖象的斜率先正后負(fù),說明B質(zhì)點(diǎn)先沿正方向做直線運(yùn)動,后沿負(fù)方向做直線運(yùn)動,故B正確;由圖象斜率可知,B質(zhì)點(diǎn)最初4s內(nèi)做減速運(yùn)動,后4s反向做加速運(yùn)動,故C錯誤;4s末二圖線相交,說明兩個質(zhì)點(diǎn)到達(dá)同一位置,即兩質(zhì)點(diǎn)相遇,故D正確。,5.(多選)如圖所示是一輛汽車做直線運(yùn)動的x-t圖象,對相應(yīng)的線段所表示的運(yùn)動,下列說法正確的是 ( ),A.AB段表示靜止 B.BC段發(fā)生的位移大于CD段發(fā)生的位移 C.CD段運(yùn)動方向和BC段運(yùn)動方向相反 D.CD段運(yùn)動速度大小大于BC段運(yùn)動速度大小,【解析】選A、C、D。分析題圖可知:AB段表示汽車靜 止;BC段表示汽車向正方向做勻速直線運(yùn)動,發(fā)生的位 移為8m,vBC= m/s=4 m/s;CD段表示汽車反方 向做勻速直線運(yùn)動,發(fā)生的位移為-12m, vCD= m/s=-6 m/s,負(fù)號表示運(yùn)動方向與正 方向相反。,【課堂小結(jié)】,