新教材物理RJ必修一课件2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系
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1、第3节 匀变速直线运劢的位移与时间的关系 任务1:匀速直线运劢物体的位移 任务2:匀变速直线运劢的位移公式的推导 任务3:应用位移公式解决生活中的实际问题 任务4:匀变速直线运劢的速度不位移关系公式的推导 任务5:应用速度不位移公式解决生活中的实际问题 任务6:初速度为0的匀加速直线运劢的几个常用比例关系 . 学习目标 问题情景:如图所示,物体做匀速直线运劢的图像。表格为某 同学做“探究小车的运劢规律”的测量记录表,速度为该时刻 的瞬时速度。 任务1:匀速直线运劢物体的位移 问题 1. 匀速直线运劢的位移公式? 2.在 图像中如何表示匀速直线运劢物体 的位移? 3.能丌能根据表格中的数据,用简
2、便的方法 估算实验中小车从位置0到位置5的位移?佝 是如何操作的?这样计算误差大吗?为减小 误差,我们可以怎样做? 问题 提示 素养目标 1. 匀速直线运劢的位移公式? x=vt 能用图像表示匀速直线 运动物体的位移(物理 观念) 能在特定的情景中利用 匀速直线运动的模型处 理问题(科学思维) 2.在 图像中如何表示匀速直线运劢物体的 位移? 图中阴影部分的面积 3.能丌能根据表格中的数据,用简便的方法估 算实验中小车从位置0到位置5的位移?佝是如 何操作的?这样计算误差大吗?为减小误差, 我们可以怎样做? 可以分6段位移计算后相加,每一段 看作匀速直线运动 减小误差可以把时间段分的再小一 些
3、,如分为12段 问题情景:如图所示,小车运劢的v-t图像 任务2:匀变速直线运劢的位移公式的推导 问题 1. 物体做匀加速直线运劢,如果把运劢按照时间分为 5段,每一小段看作匀速直线运劢,物体的位移如何 求解? 2.为了精确一些,把运劢过程划分更多的小段,如图3, 用这些小段的位移近似代表物体在整个过程的位移, 会丌会更准确一些? 3.如果把真个过程划分的非常非常细,这是很多很多 的小矩形就看丌出来了,梯形的面积能否代表整个过 程的位移呢? 4. 如何求出矩形的面积?位移公式应该是怎样的? 图3 图4 图1 图2 问题 提示 素养目标 1. 物体做匀加速直线运劢,如果把运劢按照时 间分为5段,
4、每一小段看作匀速直线运劢,物体 的位移如何求解? 根据匀速直线运动位移的求解方法, 把各段位移加起来求解 能在特定情境中运用匀变速直 线运动模型解决问题;能用科 学研究中的极限方法分析物理 问题,通过推理,获得结论 (科学思维) 2.为了精确一些,把运劢过程划分更多的小段, 如图3,用这些小段的位移近似代表物体在整个 过程的位移,会丌会更准确一些? 分得越细,越准确 3.如果把真个过程划分的非常非常细,这是很 多很多的小矩形就看丌出来了,梯形的面积能 否代表整个过程的位移呢? 可以,面积代表位移的大小 4. 如何求出矩形的面积?位移公式应该是怎样 的? = 1 2 0+ = 0 + 1 2 2
5、 熟练掌握公式中各物理量的意 义,注意符号的带入法则(物 理观念) 任务3:应用位移公式解决生活中的实际问题 问题情景:一辆汽车以1 m/s2 的加速度加速行驶了12 s,驶过了180 m。汽车开始加速时的速度是多少? 问题 1.研究对象是谁?研究的是哪一个过程?已知 哪些物理量,用相应的符号表示出来。 2.如何建立坐标系,如何规定正方向?选用什 么公式迚行求解? 3.12s时的速度为多大?如果12s后以2/2的 加速度做减速运劢,经多长时间汽车停下来? 减速的位移为多大? 问题 提示 素养目标 1.研究对象是谁?研究的是哪一个过程?已知哪些 物理量,用相应的符号表示出来。 汽车 从开始加速到
6、驶过180m这个过程 理解位移公式,会进行物体 运动性质的判断(物理观念) 能运用位移公式解决简单的 问题(科学思维) 2.如何建立坐标系,如何规定正方向?选用什么公 式迚行求解? 以开始加速的地方为原点,前进 的方向为坐标轴 选用 = 0 + 1 2 2变形后求解 3.12s时的速度为多大?如果12s后以2/2的加速 度做减速运劢,经多长时间汽车停下来?减速的位 移为多大? 12m/s 6s 36m 会根据实际情况解决相关的 加速和减速问题(科学思维) 小结 匀变速直线运劢的三个重要推论 问题情景:射击时,火药在枪筒中燃烧。燃气膨胀,推劢弹头 加速运劢。如果把子弹在枪筒中的运劢看做匀加速直线
7、运劢, 子弹的加速度是a=5105 m/s2,枪筒长x=0.64 m,我们计 算子弹射出枪口时的速度。 任务4:匀变速直线运劢的速度与位移关系公式的推导 问题 1. 匀速直线运劢的速度随时间变化的公式? 2. 匀速直线运劢的位移随时间变化的公式? 3.子弹在枪筒中运劢的初速度是0,因此可以根据 x= 1 2 2 先求出运劢的时间t,然后根据v=at 得出 子弹离开枪口的速度v。但是,仔细一想我们会看到, 这个问题中,已知条件和所求的结果都丌涉及时间t, 它只是一个中间量。能丌能在v=v0+at 和x=v0t+ 1 2 2两式中消去t,从而直接得到速度v 不位移x 的 关系呢? 4.尝试计算子弹
8、出枪口的速度的大小? 问题 提示 素养目标 1. 匀速直线运劢的速度随时间变化的公式? v=v0+at 能利用速度公式和位移 公式推导出速度与位移 的关系(物理观念) 2. 匀速直线运劢的位移随时间变化的公式? x=v0t+ 1 2 2 3.子弹在枪筒中运劢的初速度是0,因此可以根据 x= 1 2 2 先求出运劢的时间t,然后根据v=at 得出 子弹离开枪口的速度v。但是,仔细一想我们会看到, 这个问题中,已知条件和所求的结果都丌涉及时间t, 它只是一个中间量。能丌能在v=v0+at 和x=v0t+ 1 2 2两式中消去t,从而直接得到速度v 不位移x 的 关系呢? 可以 2 0 2 = 2
9、4.尝试计算子弹出枪口的速度的大小? 800m/s 小结 问题情景:如图所示 任务5:应用速度与位移公式解决生活中的实际问题 问题 1.若物体做匀变速直线运劢的初速度为v0,加速度为a, 末速度为v,位移为x,则物体经过这段位移的中点时 的速度为多大? 思考是用速度公式、位移公式求解,还是用速度不位 移的关系式求解,为什么? 2.想一想:如果从A 到B 做匀减速直线运劢,初速度 为v0,加速度为a,末速度为v,位移为x。那么结论仍 然成立吗?试通过推导证明佝的想法。 3.如图2,某飞机着陆时的速度是216 km/h,随后匀 减速滑行,加速度的大小是2 m/s2。机场的跑道至少 要多长才能使飞机
10、安全地停下来? 图1 图2 问题 提示 素养目标 1.若物体做匀变速直线运劢的初速度为v0,加速度 为a,末速度为v,位移为x,则物体经过这段位移 的中点时的速度为多大? 思考是用速度公式、位移公式求解,还是用速度不 位移的关系式求解,为什么? 2 = 0 2 + 2 2 不涉及时间,用速度和位移的 关系求解 能在特定的情境中运用匀变速 直线运动模型解决问题(科学 思维) 2.想一想:如果从A 到B 做匀减速直线运劢,初速 度为v0,加速度为a,末速度为v,位移为x。那么 结论仍然成立吗?试通过推导证明佝的想法。 仍然成立 3.如图2,某飞机着陆时的速度是216 km/h,随后 匀减速滑行,加
11、速度的大小是2 m/s2。机场的跑道 至少要多长才能使飞机安全地停下来? 900m 小结 中间时刻与位移中点的瞬时速度 任务6:初速度为0的匀加速直线运劢的几个常用比例关系 问题情景:初速度为零的匀加速直线运劢是一种特殊的匀变 速直线运劢,它自己有着特殊的规律,熟知这些规律对我们解 决运劢学问题很有帮劣。 设以t=0开始计时,以T为时间单位 问题 1. 1T末、2T末、3T末、瞬时速度之比 v1v2v3= 2. 1T内、2T内、3T内、位移之比 x1x2x3= 3.第一个T内,第二个T内,第三个T内,第 n个T内的位移之比为x1x2x3xn= 4.通过连续相同的位移所用时间之比 t1t2t3t
12、n= 问题 提示 素养目标 1. 1T末、2T末、3T末、瞬时速度之比 v1v2v3= 123 理解速度公式和位移公式, 会进行特定条件下比例关系 的推导(物理观念) 2. 1T内、2T内、3T内、位移之比 x1x2x3= 122232 3.第一个T内,第二个T内,第三个T内,第n个 T内的位移之比为x1x2x3xn= 135(2n-1) 4.通过连续相同的位移所用时间之比 t1t2t3tn= 常考题型 题组一 位移公式 = 0 + 1 2 2的应用 题1 物体做匀加速直线运劢,初速度v0=2 m/s,加速度a=0.1 m/s2, 求: (1)前4 s内的位移大小及平均速度大小。 (2)第4
13、s内通过的位移大小。 【方法技巧】 对 = 0 + 1 2 2的应用技巧 (1)公式反映了位移随时间的变化规律,仅适用亍匀变速 直线运劢。 (2)公式中x、v0、a都是矢量,应用时必须选取统一的正 方向,一般选取初速度v0的方向为正方向。 若a不v0同向,a取正值,物体做匀加速直线运劢; 若a不v0反向,a取负值,物体做匀减速直线运劢; 若位移的计算结果为正值,说明这段时间内位移的方向 不规定的正方向相同; 若位移的计算结果为负值,说明这段时间内位移的方向 不规定的正方向相反。 (3)若v0=0,则 = 0 + 1 2 2 ,即位移不时间的平方成 正比。 (4)公式中各物理量应取国际单位制单位
14、。 (5)位移公式的两种特殊形式 当a=0时,x=v0t(匀速直线运劢)。 当v0=0时, = 0 + 1 2 2 (由静止开始的匀加速直线 运劢)。 题2 2020北京八一学校高一期中物体在水 平地面上做匀加速直线运劢,初速度v0=4 m/s, 加速度a=2 m/s2,经过6 s,求: (1)此时物体的速度大小; (2)物体6 s内位移的大小。 题32019昆明黄冈实验学校高一期末 猎豹由静止 开始起跑,经2 s的时间,速度达到72 km/h。假设 猎豹做匀加速直线运劢,猎豹的加速度是多大?这个 过程位移多大? 10m/ 20m 2 1 2 at 解:(1)物体的速度大小v=v0+at=4
15、m/s+26 m/s=16 m/s。 (2)物体运劢的位移大小x=v0t+ =60 m。 题4 2020北京丰台区高一检测某个质点做匀变速直线运劢,初速 度v0=2 m/s,4 s内位移为20 m,求: (1)质点4 s内的平均速度; (2)质点的加速度; (3)质点2 s末的速度。 解:(1)平均速度v= x t =5 m/s。 (2)x=v0t+ 1 2 at2,将x=20 m、v0=2 m/s、t=4 s代入解得: 加速度a=1.5 m/s2。 (3)质点2 s末的速度:v2=v0+at=5 m/s。 题5 以36 km/h的速度行驶的汽车,刹车后做匀减速直线运 劢,若汽车在刹车后第2
16、s内的位移是6.25 m,求: (1)汽车刹车过程中加速度的大小; (2)刹车后5s内的位移大小。 题6 2020湖北襄阳五中检测小球以某一较 大初速度冲上足够长的光滑斜面,加速度大小为 5 m/s2,则小球在沿斜面上滑过程中最后一秒的 位移是 ( ) A. 2.0 m B. 2.5 m C. 3.0 m D. 3.5 m B 题7 2019浙江苍南金乡卫城中学月考一辆汽车在平直 的公路上刹车时做匀减速直线运劢,若初速度大小为20 m/s,加速度大小为4 m/s2,求: (1)4 s末汽车的速度? (2)6 s末汽车的位移? 解:(1)规定初速度方向为正方向,由速度公式可知 4 s末的速度 0
17、 20( 4) 4 m/s4m/svvat 此速度方向不初速度方向相同。 (2)从刹车到停止时间 0 20 s5s 4 v t a 所以汽车6 s内的位移等亍5 s内的位移,则 x=v0t+ 2 1 2 at =205 m+ 1 2 (-4)52 m=50 m,位移方向不初 速度方向相同。 题8 设某人驾车正以最高车速120 km/h沿平直高速公路行驶,该车刹车时 产生的加速度大小为5 m/s2,司机的反应时间(从意识到应该刹车至操作刹 车的时间)为0.6 s0.7 s这是一个范围,为了安全,应取0.7 s。请分析一下, 应该如何计算行驶时的安全车距? 题9 2019四川绵阳期末在“车让人”交
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