匀变速直线运动的位移与速度的关系

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2.4 匀变速直线运动的位移与速度的关系

★教学目标 (一)

知识与技能

1. 知道位移速度公式,会用公式解决实际问题。

2. 知道匀变速直线运动的其它一些扩展公式。

3. 牢牢把握匀变速直线运动的规律,灵活运用各种公式解决实际问题。 (二) 过程与方法

4. 在匀变速直线运动规律学习中,让学生通过自己的分析得到结论。 (三) 情感态度与价值观

5. 让学生学会学习,在学习中体验获得成功的兴奋。 ★教学重点

1. 位移速度公式及平均速度、中间时刻速度和中间位移速度。

2. 初速度为零的匀变速直线运动的规律及推论。 ★教学难点

1. 中间时刻速度和中间位移速度的大小比较及其运用。

2. 初速度为0的匀变速直线运动,相等位移的时间之比。 ★教学过程 引入

一、位移速度公式

师:我们先来看看上节课内容的“同步测试”中最后一题,大家都是如何求

解的?

例1、某飞机起飞的速度是50m/s ,在跑道上加速时可能产生的最大加速度

是4m/s 2,求飞机从静止到起飞成功需要跑道最小长度为多少?

生:先用速度公式a

v v t at v v t t 0

0-=

⇒+=求解出时间,再用公式t v v s t ⨯+=

20或202

1

at t v s +=求解出整个过程的位移。

师:将上述解题过程用公式表示就是a

v v t t 0

-=

代入t v v s t ⨯+=20有

a v v v v a v v s t t t 2220200-=+⨯-=即a

v v s t 22

02-=在该位移公式中,不涉及时间,只涉

及初末速度,以后若要求解的问题中只涉及速度与位移,不涉及时间,直接用该公式解题会简单方便一点,不需要每次都是算出t 后再代入位移公式。 师:上例中如果用这个公式解题是不是简单方便多了?

总结:目前为止我们学习过的描述匀变速直线运动规律的公式 速度时间公式:at v v t +=0

位移公式:①2

02

1at t v s +=②t v v s t ⨯+=20③a v v s t 22

02-=

“知三求二法”:以上四式中只有两个是独立的(即由其中任意两个可以推导出其它两个),所以对于一个选定的研究过程,必须知道其中三个量,才能用公式求出另外两个量。

二、平均速度公式 师:

师:AB 分别做什么样的运动。

生:A 做初速度为0v 的匀加速直线运动,B 匀速度直线运动。 师:t 0时间内,AB 的位移哪个大?

生:从函数图象所包围的面积来看,t 0时间内它们的位移一样。

师:这说是说,从位移来讲,我们可以把匀变速直线运动看成以某速度运动

v 0

v t

v

的匀速直线运动,你能根据图象上的已知条件0v 、t v 、t 0求出匀速直线运动的速度v x 吗? 生:012t v v s t A ⨯+=

2

0t

x x B v v v t v s +=⇒⨯= 师:A 、B t 0时间内平均速度分别是多少啊? 生:它们在t 0时间内的平均速度都是2

0t

v v v +=

师:从图象我们可以得到一个结论:匀变速直线运动中某段过程的平均速度

公式 2

0t

v v v +=

师:其实这个结论从我们已经学习过的位移公式t v v s t

⨯+=

2

0中就能获得,同学们想一想,我为什么会这样说? 生:根据t v s ⨯=,再对照这个位移公式t v v s t ⨯+=

20就有2

0t

v v v +=。

例2、物体由静止从A 点沿斜面匀加速下滑,随后在水平面上做匀减速直线

运动,最后停止于C 点,如图所示,已知AB=4m ,BC=6m ,整个运动用时10s ,则沿AB 和BC 运动的加速度a 1、a 2大小分别是多少? 解:

AB B

AB t v s ⨯+=

20 BC B

BC t v s ⨯+=

2

0 )(2

0BC AB B

BC

AB t t v s s +⨯+=+ s m v B /2= 再根据公式a v v s t 22

02-=即可求出两

段的加速度分别为a 1=0.5m/s 2 a 2=1/3=0.33m/s 2

三、几个重要的推论

师:想学好物理,首先要对基本概念和基本规律有准确的理解,在此基础上,

如果能够把握由基本规律所导出的一些推论,在学习上就会达到一个更高的层次,在解决问题的过程中,才能做到灵活地解题。下面来一起推导并牢记以下的几个重要推论

1、连续相等的时间T 内的位移之差为一恒定值2aT x =∆ 推导过程:

物体以加速度a 匀变速直线运动的过程中,从某时刻起取连续相等的两个时间间隔,时间间隔为T ,设计时时刻速度为v 0

20121aT T v s += 2022

1

)(aT T aT v s +⋅+= 212aT s s s =-=∆

师:那如果取连续相等的5个时间间隔,用第5个间隔内的位移减去第1个

间隔内的位移,结果是多少呢?

学生自己思考,得到结论:2)(aT n m s s n m -=-

例3、一质点做匀加速直线运动,在连续相等的两个时间间隔内通过的位移分别为24m 和64m ,每个时间间隔是2S ,求加速度a 。 解:22/1042464s m a a aT s =⇒⨯=-⇒=∆

2、某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段过程的平均速度

中间时刻:将某过程分成时间间隔相等的两段,中间的那个时刻。例:从0时刻到2秒末这段过程的中间时刻是1秒末。那从5秒末到9秒末这段过程的中间时刻呢?4秒初到8秒末呢?(两个时刻相加除以2就行)

0v

2

t v

t v

2

t

2

t v 0

v 0+aT

s 2

s 1

T T