匀变速直线运动的位移与时间的关系+讲义 高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
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第3节 匀变速直线运动的位移与时间的关系☆知识导航 我们知道,在v-t 图象中,匀速直线运动的物体对应于一条平行于时间轴的直线,直线下面的面积对应于物体的位移,即x=vt ;对于做匀变速直线运动的物体,它的v-t 图象是一条倾斜的直线,试想做匀变速直线运动的物体的位移与其v-t 图象之间是否也存在这样的关系呢?这节课我们就从研究最简单的匀速直线运动的位移开始,进一步研究物体做匀变速直线运动的位移随时间的变化规律。
☆学习目标 知道匀速直线运动的位移与时间的关系;了解位移公式的推导方法,掌握位移公式2021at t v x +=;理解匀变速直线运动位移与时间的关系及其应用;理解v-t 图象中图线与t 轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移。
☆重点难点 【重点】理解匀变速直线运动的位移与时间的关系2021at t v x +=。
【难点】v-t 图象中图线与t 轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移;微元法推导位移时间关系式;匀变速直线运动的位移与时间的关系2021at t v x +=及其灵活应用。
☆预习检测前面我们学习了匀变速直线运动速度随时间的变化规律,对于运动的问题,人们不仅关注物体的速度随时间的变化规律,而且还希望知道物体运动的位移随时间的变化规律。
1.做匀速直线运动的物体,其位移公式为___________,其 v-t 图象为__________。
在 v-t 图象中某段时间内位移的大小与____________相等。
2.匀变速直线运动的 v-t 图象是________________,其中图象的斜率表示物体的__________,图象与坐标轴所围面积是物体的______________。
3.如果物体以初速度v 0做加速度为a 的匀变速直线运动,经过时间t 后,物体的速度为v = ,位移为x = ,这就是匀变速直线运动的位移与时间的公式.说明:公式中x 、v 0、a 都是矢量,应用时必须选取统一的方向为正方向。
必修一专题1 匀变速直线运动一.区分v 、△v 、a1. v ——速度;△v ——速度的变化量〔大小〕;a ——速度变化率〔快慢〕2. 加速度的定义式:tva ∆∆=,方向:总是与______的方向一致,但与v 的方向无必然联系 ①物体的速度方向改变,加速度方向不一定改变; ②物体的加速度方向改变,速度方向不一定改变; ③比拟加速度大小时,只看绝对值,不看正负号。
3. 加速度a 取决于tv∆∆这个比值,与v 、△v 无直接联系 ①v 大,a 不一定大;v 小,a 也不一定小 ②速度变化量△v 大,加速度a 也不一定大③加速度不断减小,物体的速度不一定减小;加速度不断增大,物体的速度不一定增大 4. “同加异减〞a 、v 方向相同时做加速运动,方向相反时做减速运动 【根底】 1.(多项选择)由a=Δv Δt可知()A.a 与Δv 成正比B.物体加速度大小由Δv 决定C.a 的方向与Δv 方向相同D.Δv Δt叫速度变化率,就是加速度2.假设汽车的加速度方向与速度方向相反,当加速度增大时() A.汽车速度增加得越来越慢 B.汽车速度增加得越来越快 C.汽车速度减小得越来越快 D.汽车速度减小得越来越慢3.(多项选择)关于速度和加速度的关系,以下说法正确的选项是() A.物体的速度越大,加速度也越大B.物体速度的变化率为零时,加速度也为零C.物体速度的变化量越大,加速度越大D.物体的速度变化越快,加速度越大 4.(多项选择)以下说法正确的选项是() A.加速度为负值时,物体也可能做加速运动B.比拟加速度大小时,3 m/s 2比-5 m/s 2大 C.加速度逐渐变大,速度就逐渐变大D.在不同图像上,比拟物体的加速度时,要算出数值后再比拟 【提高】5.2021年6月17日,搭载着神舟十二号载人飞船的长征二号F 遥十二运载火箭在酒泉卫星发射中心点火升空。
关于火箭点火升空瞬间的速度和加速度的判断,以下说法正确的选项是()A.火箭的速度很小,但加速度可能较大B.火箭的速度很小,所以加速度也很小C.火箭的速度很大,所以加速度也很大D.火箭的速度很大,但加速度一定很小6.(多项选择)小球的初速度是v 1,经过一段时间后速度变为v 2,用Δv 表示Δt 时间内速度的变化量,为了在图中表示加速度a,我们以初速度v 1的箭头端为起点,以后来的速度v 2的箭头端为终点,作出一个新的箭头,表示速度的变化量Δv 。
匀变速直线运动的位移与时间的关系【学习目标】
物理观念
(1)知道匀速直线运动的位移x =vt对应着图像中的矩形面积
(2)掌握匀变速直线运动的位移与时间关系的公式,及其简单应用
(3)掌握匀变速直线运动的位移与速度关系的公式,及其简单应用科学思维
(1)提升运用数学知识——函数图像的能力
(2)提升运用已知结论正确类比推理的能力
科学探究探究位移与时间,速度与位移的关系
科学态度与责任提升应用物理知识解决实际问题的能力
【学习重难点】
1.探究位移与时间,速度与位移的关系
2.提升运用数学知识——函数图像的能力
3.提升运用已知结论正确类比推理的能力
【学习过程】
一、知识纲要导引
二、基础导学
(一)匀变速直线运动的位移
(自学教材“匀变速直线运动的位移”部分)
1.匀速直线运动的位移:
(1)位移公式:x=vt.
(2)vt图像:
①如图所示,匀速直线运动的vt图像是一条平行于时间轴的直线.
②图线与对应的时间轴所围成的矩形面积(图中阴影部分)在数值上等于物体在这段时间内的位移.
2.匀变速直线运动的位移
(1)vt图像
初速度为v0,加速度为a的匀变速直线运动的v t图像如图所示.(2)匀变速直线运动的位移
vt图像中着色部分的梯形面积表示匀变速直线运动物体的位移.
(3)位移与时间的关系式x=v0t+1
2at
2
(4)公式的特殊形式:当v0=0时,x=1
2at
2(由静止开始的匀加速直线运动).
(二)速度与位移的关系
(自学教材的“速度与位移的关系”部分)
1.关系式的推导:
2.速度与位移的关系式
v2-v20=2ax
(1)适用范围:仅适用于匀变速直线运动.
(2)各物理量的含义.
(3)特点:不涉及时间t.
三、思考判断
(1)匀速直线运动物体的运动轨迹就是它的xt图像.()
(2)位移公式x=v0t+1
2at
2仅适用于匀加速直线运动.()
(3)初速度越大,时间越长,匀变速直线运动物体的位移一定越大.()
(4)匀变速直线运动的位移与初速度、加速度、时间三个因素有关.()
(5)公式v2-v20=2ax适用于所有的直线运动.()
(6)做匀加速直线运动的物体,位移越大,物体的末速度一定越大.()
(7)确定公式v2-v20=2ax中的四个物理量的数值时,选取的参考系应该是统一的.()四、达标检测
单项选择题:
1.如图所示,一辆正以8m/s的速度沿直线行驶的汽车,突然以1m/s2的加速度加速行驶,则汽车加速行驶18m时的速度为()
A.8m/s B.12m/s C.10m/s D.14m/s
2.质点沿直线运动,其位移—时间图像如图所示,关于质点的运动,下列说法中正确的是()
A.2s末质点的位移为零,前2s内位移为“-”,后2s内位移为“+”,所以2s末质点改变了运动方向
B.2s末质点的位移为零,该时刻质点的速度为零
C.质点做匀速直线运动,速度大小为0.1m/s,方向与规定的正方向相反
D.质点在4s时间内的位移大小为0.4m,位移的方向与规定的正方向相同
3.质点A、B均做匀变速直线运动,它们的运动规律分别是x A=2t-5t2和x B=5t-3t2(位移x A 和x B的单位是m,时间t的单位是s),由这两个关系可知()
A.质点A的加速度a A=-5m/s2 B.质点B的初速度v B0=-5m/s
C.质点A的加速度a A=-10m/s2 D.质点B的初速度v B0=3m/s
4:如图为一质点做直线运动的vt图像,下列说法正确的是()
A.在18~22s时间内,质点的位移为24m
B.整个过程中,BC段的加速度最大
C.BC段表示质点通过的位移大小为34m
D.整个过程中,E点所表示的状态离出发点最远
5:某航母跑道长200m.飞机在航母上滑行的最大加速度为6m/s2,起飞需要的最低速度为50m/s.那么,飞机在滑行前,需要借助弹射系统获得的最小初速度为()
A.5m/s B.10m/s C.15m/s D.20m/s
多项选择题:
6.(多选)如图为AK47突击步枪,该枪枪管长度约为400mm,子弹在枪口的速度约为700m/s,若将子弹在枪管中的运动看做匀加速直线运动,下列说法正确的是()
A.子弹在枪管中的加速度约为6.125×105m/s2 B.子弹在枪管中的加
速度约为6.125×104m/s2
C.子弹在枪管中的运动时间约为1.14×10-3s D.子弹在枪管中的运动时间约为0.114s
7:(多选)若一质点从t=0时刻开始由原点出发沿直线运动,其速度-时间图像如图所示,则该质点()
A.t=1s时离原点最远
B.t=2s时离原点最远
C.t=3s时回到原点
D.t=4s时回到原点
8. (多选)做匀减速直线运动的质点,它的加速度大小为a,初速度大小为v0,经过时间t速度减小到零,则它在这段时间内的位移大小可表示为()
A .v 0t +12at 2
B .v 0t
C .v 0t -12at 2 D.12
at 2 9.(v 2-v 20=2ax 的理解)(多选)关于关系式v 2-v 20=2ax ,下列说法正确的是( )
A .此关系式对非匀变速直线运动也适用
B .x 、v 0、a 都是矢量,应用时必须选取统一的正方向
C .不管是加速运动还是减速运动,a 都取正值
D .v 0和v 是初、末时刻的速度,x 是这段时间内的位移。