2019-2020新教材高中物理 2.2 匀变速直线运动的速度与时间的关系课件 新人教版必修1

2.匀变速直线运动的速度与时间的关系一、匀变速直线运动1.特点:(1)沿直线运动。(2)加速度_____,速度均匀_____(选填“不变”或“变化”)。不变变化2.分类:(1)匀加速直线运动:速度随时间_________,加速度与速度_____。(2)匀减速直线运动:速度随时间_________,加速度与速度_____。均匀增加同向均匀减小反向3.v-t图像:匀加速直线运动的v-t图像是一条倾斜直线。下列关于图像的解释符合科学事实的是_________。①反映了物体速度随时间变化的规律②图线与纵轴的截距表示物体的初速度③直线的倾斜程度与加速度无关④物体的加速度不断增大①②二、匀变速直线运动的速度与时间的关系式1.速度公式:_______。2.公式中符号的含义:(1)v0和v分别表示_____________________。(2)a表示_____________。v=v0+at物体的初速度和末速度物体的加速度3.下列描述中合理的是_______。①匀变速直线运动的加速度会随时间而改变②匀变速直线运动的瞬时速度随时间而改变③速度随时间不断增加的运动,叫作匀加速直线运动④速度随时间均匀减小的运动,叫作匀减速直线运动②④⑥⑤当加速度恒定且为正值时,物体做匀加速直线运动⑥当加速度恒定且与速度方向相同时,物体才做匀加速直线运动一匀变速直线运动的v-t图像图线上某点的纵坐标正负号表示瞬时速度的方向绝对值表示瞬时速度的大小图线的斜率正负号表示加速度的方向绝对值表示加速度的大小图线与坐标轴的交点纵截距表示初速度横截距表示开始运动或速度为零的时刻图线的拐点表示加速度改变两图线的交点表示速度相等图线与横轴所围图形的面积表示位移,面积在横轴上方时位移为正值,在横轴下方时位移为负值【思考·讨论】情境:2018年10月29日,我国针对运载火箭垂直回收项目进行了一次技术验证,只见一枚火箭升空后,又稳稳地垂直落回目标地点,圆满完成了此次技术验证。讨论:(1)假如火箭在点火升空时做匀加速直线运动,则其速度—时间图像具有什么特点?(科学思维)提示:是一条过原点的倾斜直线。(2)匀变速直线运动的v-t图像有何作用?(科学思维)提示:匀变速直线运动的v-t图像能够直观地反映速度随时间均匀变化的规律。【典例示范】（多选）一动车做匀变速直线运动①的v-t图像②如图所示，从计时开始，到速度大小变为10m/s③所需时间可能为世纪金榜导学号（）A.4sB.6sC.14sD.10s【审题关键】序号信息提取①考虑是加速还是减速运动②由图像可求加速度③速度大小10m/s,其方向可能有两种情况【解析】选A、C。根据图像可知,动车的初速度为18m/s,物体速度随时间均匀减小,做匀减速直线运动,速度—时间图线的斜率表示加速度,则有:a==-2m/s2,所以动车做初速度为18m/s,加速度为-2m/s2的匀变速直线运动;速度大小变为10m/s,则v=±10m/s,根据v=v0+at解得:t=4s或14s,故A、C正确,B、D错误。vt2018m/s9（－）【素养训练】1.如图所示是几个质点的运动图像,其中是匀变速直线运动的是()A.甲、乙、丙B.甲、乙、丁C.甲、丙、丁D.乙【解析】选A。匀变速直线运动的v-t图像为倾斜直线,a-t图像为平行于t轴的直线,故所给图中甲、乙、丙表示物体做匀变速直线运动,而丁表示物体做变加速运动,故A项正确。2.(多选)如图所示是一个物体的运动图像,下列说法正确的是()A.物体3s末开始改变速度方向B.物体4s末开始改变速度方向C.物体在第5s内的加速度的大小大于第1s内加速度的大小D.物体在前3s内做匀速直线运动【解析】选B、C。在v-t图像中速度的正负表示运动方向,在3s前速度为正,3s后一段时间内速度仍为正,所以3s末速度方向没有发生变化,故A错误;物体4s末速度减为零,之后速度变为负值,速度方向发生变化,故B正确;图像的斜率表示加速度,由图可知,第5s内的斜率大小大于第1s内的斜率大小,故物体在第5s内的加速度的大小大于第1s内加速度的大小,故C正确;由图可知,前3s内物体的速度一直在增大,故为匀加速直线运动,故D错误。3.一质点沿直线运动,其v-t图像如图所示。由图像可知()A.在0～2s内质点做匀速直线运动B.在2～4s内质点做匀加速直线运动C.质点2s末的速度大于4s末的速度D.质点5s末的速度大小为15m/s【解析】选D。在0～2s内,质点速度随时间均匀增大,做匀加速直线运动,故A错误。在2～4s内质点速度随时间不变,做匀速直线运动,故B错误。由图像知,质点2s末和4s末的速度相同,故C错误。由图像知,质点5s末的速度大小为15m/s,故D正确。二匀变速直线运动公式的理解和应用1.公式的适用条件:公式v=v0+at只适用于匀变速直线运动。2.公式的矢量性:(1)公式v=v0+at中的v0、v、a均为矢量,应用公式解题时,首先应选取正方向。(2)一般以v0的方向为正方向,此时若为匀加速直线运动,则a0,若为匀减速直线运动,则a0;对于计算结果v0,说明v与v0方向相同;v0,说明v与v0方向相反。3.两种特殊情况:(1)当v0=0时,v=at。由于匀变速直线运动的加速度恒定不变,表明由静止开始的匀加速直线运动的速度大小与其运动时间成正比。(2)当a=0时,v=v0。加速度为零的运动是匀速直线运动,也表明匀速直线运动是匀变速直线运动的特例。【思考·讨论】情境:2018年10月29日,C919大型客机102架机完成在瑶湖机场首飞任务。此次试飞,检验了飞机的操稳性能,同时进一步熟悉了瑶湖机场及空域情况,为C919大型客机在瑶湖机场开展后续试飞奠定基础。讨论:(1)如果将C919大型客机在地面上滑行起飞的过程看作是匀加速直线运动,其运动的速度与时间有什么关系?(物理观念)提示:速度与时间的关系为:v=v0+at。(2)C919大型客机的起飞速度为315km/h,滑行过程中的加速度为3m/s2,其在跑道上滑行的时间与哪些物理量有关?(科学思维)提示:加速度、起飞速度。【典例示范】一辆公共汽车由静止出发做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s2,6s后改做匀速直线运动,快到下一站时关闭发动机做匀减速直线运动,再经过12s停止,求:世纪金榜导学号(1)汽车匀速行驶时的速度。(2)汽车关闭发动机后的加速度大小。【解析】(1)由题意可知,汽车匀速行驶的速度v=at=2×6m/s=12m/s。(2)汽车关闭发动机后的加速度a′=||=||m/s2=1m/s2。答案:(1)12m/s(2)1m/s2vt01212【母题追问】1.在【典例示范】中汽车在匀速行驶的过程中突遇紧急情况,需要停车,若其刹车的加速度大小为4m/s2,那么刹车2s和5s时的速度分别为多大?【解析】汽车刹车停止的时间:t1==3s,刹车2s的速度v′=v-a″t2=12m/s-4×2m/s=4m/s,刹车5s时汽车已经停止,则速度为0。答案:4m/s0v12sa42.应用【典例示范】的原理分析如下情境2018年11月1日,京张高铁全线第一节轨排徐徐落下,准确到位,标志着京张高铁全线铺轨工程正式开始。若高铁列车在平直跑道上由静止开始做加速度大小为1.6m/s2的匀加速直线运动,当其速度达到288km/h时运动的时间为()A.25sB.50sC.90sD.180s【解析】选B。由题可知:初速度v0=0,末速度v=288km/h=80m/s,加速度a=1.6m/s2,则根据速度与时间关系v=v0+at可知,t==50s,故B正确。0vv800sa1.6【拓展例题】考查内容:匀变速直线运动中的多解问题【典例】如图所示,小球以6m/s的速度由足够长的光滑斜面中部沿着斜面向上滑。已知小球在斜面上运动的加速度大小为2m/s2,则小球的速度大小何时达到3m/s?(小球在光滑斜面上运动时,加速度的大小、方向都不改变)【解析】小球先沿斜面向上做匀减速直线运动,速度由6m/s逐渐减小为零,然后又反向做匀加速直线运动,取沿斜面向上的方向为正方向,则v0=6m/s,a=-2m/s2,小球的速度大小为3m/s,有两种情况:向上滑时v1=3m/s,向下滑时v2=-3m/s。由公式v=v0+at得t=所以t1==1.5st2==4.5s答案:1.5s或4.5s0vva10vv36sa2＝20vv36sa2＝【课堂回眸】