高中物理第二章勻變速直線運動的研究2.2勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系新人教版必修1ppt課件

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2 勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系,1.掌握勻變速直線運動的概念,知道勻變速直線運動v-t圖象的特點。 2.理解勻變速直線運動v-t圖象的物理意義,會根據(jù)圖象分析解決問題。 3.掌握勻變速直線運動的速度與時間關(guān)系的公式,能進(jìn)行相關(guān)的計算。,一,二,一、勻變速直線運動,,,,一,二,2.直線運動的v-t圖象: (1)勻速直線運動的v-t圖象是一條平行于時間軸的直線,如圖所示。,,一,二,(2)勻變速直線運動的v-t圖象是一條傾斜的直線,如圖所示。圖線a表示物體做勻加速直線運動,圖線b表示物體做勻減速直線運動。 (3)v-t圖象的傾斜程度,即圖線的斜率表示物體運動的加速度。,,,,一,二,二、速度與時間的關(guān)系式 1.公式:v=v0+at,其中v0表示物體運動的初速度,at表示整個運動過程速度的增加量。若初速度為零,則v=at。 2.公式推導(dǎo): 由圖可以看出,對于勻變速直線運動來說,由于其速度圖象是一條傾斜的直線,無論Δt大些還是小些,對應(yīng)的速度變化量Δv與時間變化量Δt之比都是一樣的。,,,,一,二,一,二,三,一、如何判斷物體做的是加速直線運動還是減速直線運動 1.根據(jù)v-t圖象,看隨著時間的增加,速度的大小如何變化。若速度越來越大,則加速運動,反之則減速運動。 2.根據(jù)加速度方向和速度方向間的關(guān)系,只要加速度方向和速度方向相同就是加速;只要加速度方向和速度方向相反就是減速。這與加速度的變化和加速度的正負(fù)無關(guān)?？煽偨Y(jié)如下:,一,二,三,溫馨提示勻變速直線運動是加速度不變的直線運動,加速度不變,意味著物體速度隨時間做均勻變化,即在相等時間內(nèi)速度變化量相等。,加速度和速度無直接關(guān)系,不能說加速度減小速度就減小,也不能說加速度為0速度就為0。物體做加速運動還是減速運動與加速度的正負(fù)無關(guān),不能說加速度為正物體就做加速運動,也不能說加速度為負(fù)物體就做減速運動。,一,二,三,二、對勻變速直線運動速度公式的理解 1.速度公式v=v0+at反映了勻變速直線運動的瞬時速度隨時間變化的規(guī)律,式中v0是開始時刻的瞬時速度,v是經(jīng)時間t后的瞬時速度。,一,二,三,2.速度公式中v0、v、a都是矢量,其運算法則和標(biāo)量不同,利用公式時首先要規(guī)定正方向,一般取v0方向為正方向。其他各量若與v0同向,則取正值;若與v0反向,則取負(fù)值。對計算結(jié)果中的正負(fù)號,需要根據(jù)正方向的規(guī)定說明其物理意義。 3.對勻減速直線運動有兩種處理方法:一種是將a直接用負(fù)值代入,速度公式v=v0+at形式不變(教材例題2的求解就采用了這種處理方法);另一種是將a用其絕對值代入(即a僅表示加速度的大小),速度公式需變形為v=v0-at。,一,二,三,三、對v-t圖象的進(jìn)一步理解 1.如果v-t圖象是一條平行于時間軸的直線,表明物體的速度是恒定的,不隨時間變化,則該物體的運動一定是勻速直線運動。 2.如果v-t圖象是一條傾斜的直線,表明物體的速度隨時間均勻變化,則該物體的運動一定是勻變速直線運動。如果v-t圖象是曲線,表明物體的加速度變化。 3.若圖線不過原點,有兩種情況: (1)圖線在縱軸上的截距表示物體的初速度; (2)圖線在橫軸上的截距表示計時開始后物體過一段時間才開始運動。,一,二,三,4.速度圖象經(jīng)過時間軸表示速度方向改變,折點表示加速度方向改變。 (1)如圖甲所示為A、B兩物體的v-t圖象,由圖可知,A、B兩物體的速度均為正值,方向均與規(guī)定的正方向相同。有些同學(xué)容易把它看作x-t圖象來分析,誤以為A、B兩物體的速度方向相反。 (2)如圖乙,表示t1時刻物體開始反向運動,速度方向改變,但加速度不變,仍為勻變速直線運動。 (3)如圖丙,圖線在t1時刻由向上傾斜變?yōu)橄蛳聝A斜,表示在t1時刻物體的加速度方向改變,但不表示速度方向改變,在t2時刻速度方向才改變。,一,二,三,溫馨提示若物體做勻減速直線運動,加速度為a,當(dāng)減速為零后,又反向做勻加速直線運動,如果加速度的大小和方向仍與開始時相同,則整個往返過程都可以叫作勻變速直線運動。如圖乙所示。,一,二,三,5.v-t圖象中兩圖線相交不代表兩物體相遇,交點表示對應(yīng)時刻兩物體運動速度相等。如圖,兩圖線的交點對應(yīng)時刻t1,表示t1時刻A、B兩物體的速度相同。有些同學(xué)常把v-t圖象的交點與運動軌跡的相遇點及x-t圖象的交點等同,而誤認(rèn)為在t1時刻A、B兩物體相遇。 6.圖線的斜率表示加速度的大小。,一,二,三,溫馨提示勻變速直線運動的a-t圖象: (1)由于勻變速直線運動的物體,其任意時刻加速度不變,若以t為橫軸、a為縱軸,其a-t圖象是一條平行于橫軸的直線。 (2)對于勻加速直線運動,a0,圖線居于橫軸上方;對于勻減速直線運動,a0,圖線則居于橫軸下方。,類型一,類型二,類型三,【例題1】 汽車以54 km/h的速度行駛。 (1)若汽車以0.5 m/s2的加速度加速,則10 s后速度能達(dá)到多少? (2)若汽車以3 m/s2的加速度剎車,則3 s后速度為多少?6 s后速度為多少?,類型一,類型二,類型三,解析:以初速度的方向為正方向,則v0=54 km/h=15 m/s,加速時加速度a1=0.5 m/s2,減速時a2=-3 m/s2。 (1)設(shè)10 s后汽車的速度為v1,則 v1=v0+a1t1=15 m/s+0.5×10 m/s=20 m/s。 (2)設(shè)3 s后速度為v2,則 v2=v0+a2t2=15 m/s-3×3 m/s=6 m/s 設(shè)汽車經(jīng)時間t0停下來,則由v=v0+at得 答案:(1)20 m/s (2)6 m/s 0,類型一,類型二,類型三,題后反思(1)在解題時,要先規(guī)定正方向,一般以v0的方向為正方向,若v0=0時,一般以a的方向為正方向。(2)物體做減速運動時,a的方向與v0的方向相反,注意符號不要弄錯。(3)對于做勻減速直線運動的物體,應(yīng)注意物體速度減為零之后能否加速返回,若不能,應(yīng)注意題中所給時間與物體所能運動的最長時間,類型一,類型二,類型三,觸類旁通若要使汽車在3 s末停下來,則汽車剎車的加速度的大小是多少? 解析:取初速度方向為正方向,則有 0=v0+at 答案:5 m/s2,類型一,類型二,類型三,【例題2】 一質(zhì)點從靜止開始以1 m/s2的加速度勻加速運動,經(jīng)5 s后做勻速運動,最后2 s的時間內(nèi)質(zhì)點做勻減速運動直至靜止,則質(zhì)點勻速運動時的速度大小是多少?減速運動時的加速度大小是多少? 點撥:質(zhì)點的運動過程包括加速—勻速—減速三個階段,如圖所示。 在解決直線運動的題目時要善于把運動過程用圖示描繪出來,圖示有助于我們思考,使整個運動過程一目了然,可以起到事半功倍的作用。 圖示中AB段為加速,BC段為勻速,CD段為減速,勻速運動的速度既為AB段的末速度,也為CD段的初速度,這樣一來,就可以利用公式方便地求解了。,類型一,類型二,類型三,解析:由題意畫出圖示,由運動學(xué)公式知 vB=v0+at=5 m/s,vC=vB=5 m/s 由v=v0+at應(yīng)用于CD段(vD=0)得 負(fù)號表示a與v0方向相反。 答案:5 m/s 2.5 m/s2 題后反思如果一個物體的運動包含幾個過程,不同的過程中加速度不同時,要分過程應(yīng)用物理規(guī)律。上一過程的末速度等于下一過程的初速度,建立起不同過程的聯(lián)系。,類型一,類型二,類型三,【例題3】有一物體做直線運動,其速度圖象如圖中的實線所示,那么在什么時間段內(nèi)物體的速度變化率的方向與瞬時速度的方向相同( ) A.只有0t1 s B.只有2 st3 s C.0t1 s和2 st3 s D.0t1 s和3 st4 s 解析:速度的變化率即加速度,當(dāng)物體做加速運動時,加速度的方向與速度的方向相同,由圖象可以看出,0t1 s 和 3 st4 s時間段內(nèi)物體做加速運動,選項D正確。 答案:D,類型一,類型二,類型三,題后反思從v-t圖象可獲得物體運動的信息有:(1)物體運動快慢——對應(yīng)縱軸數(shù)值。(2)物體運動的方向——t軸上方為正方向,t軸下方為負(fù)方向。(3)運動快慢的變化——從圖線對應(yīng)的v數(shù)值變化看出運動快慢的變化。(4)加速度的大小及變化——圖線的斜率表示加速度。,