人教版2022年高中物理必修第一册2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系 课件PPT

成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·必修1 匀变速直线运动的研究第二章 2 匀变速直线运动的速度与时间的关系第二章 课堂情景切入2知识自主梳理3重点难点突破4考点题型设计5易错案例剖析6课时作业7学习目标定位1 学习目标定位 ※知道什么是匀变速直线运动※※掌握匀变速直线运动的速度公式及应用※理解v－t图象的物理意义※体会数学在研究物理问题中的重要性 课堂情景切入 舰载机在航母上要用较短的时间加速到很大的速度起飞，火车进站要用较长的时间减速停下，在这样的直线运动中速度与时间有怎样的关系呢？ 知识自主梳理 匀变速直线运动加速度不变变化量 3．分类(1)匀加速直线运动：物体的速度随时间__________的变速直线运动。(2)匀减速直线运动：物体的速度随时间__________的变速直线运动。均匀增加均匀减小 1．匀速直线运动的速度—时间图象是一条平行于时间坐标轴的直线(如图所示)匀速直线运动的v－t图象和匀变速直线运动的v－t图象 2．匀变速直线运动的速度—时间图象如下图所示，匀变速直线运动的v－t图象是一条倾斜的直线，直线a反映了速度随时间是__________的，即是匀加速直线运动的图象；直线b反映了速度随时间是__________的，即是匀减速直线运动的图象。均匀增加均匀减小 1．速度公式：v＝__________。2．对公式的理解：做匀变速直线运动的物体，在t时刻的速度v等于物体在开始时刻的__________加上在整个过程中速度的__________。速度与时间的关系式v0＋at速度v0变化量at 重点难点突破 一、两类匀变速直线运动的特点1．匀加速直线运动(1)特点：轨迹是直线，速度越来越大，加速度不变，加速度方向与速度方向相同。(2)两种情况如图甲：①速度、加速度都沿坐标轴正方向。②速度、加速度都沿坐标轴负方向。(3)举例：汽车启动、飞机起飞、石块下落等。 2．匀减速直线运动(1)特点：轨迹是直线，速度越来越小，加速度不变，加速度方向与速度方向相反。(2)两种情况如图乙：①速度沿坐标轴正方向，加速度沿坐标轴负方向；②速度沿坐标轴负方向，加速度沿坐标轴正方向。(3)举例：汽车刹车、火车进站、石块被竖直上抛等。 二、v－t图象的特点及应用1．图象特点(1)匀加速直线运动的图象逐渐远离t轴，如图丙所示。(2)匀减速直线运动的图象逐渐靠近t轴，如图丁所示。 3．v－t图象的应用通过v－t图象，可以明确以下信息：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运动性质、加速度改变的时刻两图线的交点表示速度相等的时刻图线与横轴所围图形的面积表示位移，面积在横轴上方位移为正值，在横轴下方位移为负值 特别提醒：应用v－t图象时的三点注意(1)加速度是否变化看有无拐点：在拐点位置，图线的斜率改变，表示此时物体的加速度改变。v－t图象为曲线，可认为曲线上处处是拐点，加速度时刻在改变。(2)速度方向是否改变看与时间轴有无交点：在与时间轴的交点位置，纵坐标的符号改变，表示物体的速度方向改变。(3)由于v－t图象中只能表示正、负两个方向，所以它只能描述直线运动，无法描述曲线运动。 答案：C解析：要注意到同学运动的方向，在到达最右端后，该同学掉头向后运动，即如果以初速度方向为正方向，则向后的速度是负的。同学走路时速度的可以由图上两相邻时刻之间的距离判断，可以看出开始时加速运动，掉头后是匀速运动。 三、匀变速直线运动速度公式的理解及应用1．对速度公式的理解(1)公式v＝v0＋at的物理意义：对做匀变速直线运动的物体，描述其速度随时间的变化规律。(2)公式中各符号的含义①v0、v分别表示物体的初、末速度。②a为物体的加速度，且a为恒量。 (3)公式的矢量性①公式中的v0、v、a为矢量，应用公式解题时，一般取v0的方向为正方向，a、v与v0的方向相同时取正值，与v0的方向相反时取负值。②a与v0同向时物体做匀加速运动，a与v0方向相反时，物体做匀减速直线运动。(4)公式v＝v0＋at的特殊形式①当a＝0时，v＝v0(匀速直线运动)②当v0＝0时，v＝at(由静止开始的匀加速直线运动) 2．公式v＝v0＋at的应用(1)适用范围：只适用于匀变速直线运动，对于非匀变速直线运动不适用。(2)用途：公式中包含四个物理量，不涉及位移，已知其中任意三个物理量时，可求出剩余的一个物理量。 (3)应用步骤：①确定一个方向为正方向(一般以初速度的方向为正方向)。②根据规定的正方向确定已知量的正、负，并用带有正、负的数值表示。③根据速度时间关系式或其变形式列式、求解。④根据计算结果说明所求量的大小、方向。 答案：5s 考点题型设计 速度—时间关系的应用 答案：44m/s解析：跳伞员在空中下落的最大速度就是跳伞员做匀减速直线运动的初速度，跳伞员在做匀减速直线运动过程中，加速度a＝－2m/s2，据公式v＝v0＋at有v0＝v－at＝4m/s－(－2)×20m/s＝44m/s 对v－t图象的理解及应用 (3)1s末A物体的速度大小为3m/s，和初速度方向相同；B物体的速度大小为6m/s，和初速度方向相同。(4)6s末A物体的速度大小为8m/s，和初速度方向相同；B物体的速度大小为4m/s，和初速度方向相反。点评：由v－t图象可以直接求出各时刻的速度，计算图线的斜率时，斜率的正负表示加速度的方向，图线的交点表示速度相同。 答案：BC 开放·探究 (1)请探究分析：为什么飞机根本无法安全起飞？(2)为了使飞机能够安全起飞，请设计一个行之有效的方法。解析：(1)航空母舰静止时，飞机在航空母舰上做初速度为零的匀加速直线运动，最大加速度a＝5m/s2，加速时间t＝8s，则据匀变速直线运动的速度公式，飞机8s后所能达到的速度：v＝v0＋at＝0＋5×8m/s＝40m/s由于该速度小于飞机安全起飞的速度50m/s，所以飞机根本无法安全起飞。 (2)从第(1)问知：飞机在跑道上达到的最大速度为v＝40m/s，若航空母舰以速度v1做匀速直线运动，方向与飞机加速运动的方向相同，则飞机离开航空母舰后的速度(相对于海面)v2＝v1＋v。因此，若要飞机离开航空母舰后的速度(相对于海面)v2达到起飞速度50m/s，可使航空母舰行驶的速度v1为：v1＝v2－v＝(50－40)m/s＝10m/s。所以，只要航空母舰沿飞机起飞方向，以大于10m/s的速度航行，飞机就能安全起飞。 点评：本题的第一问比较简单，直接利用匀变速直线运动的速度公式v＝v0＋at来解答，第二问有一定的难度，要利用运动的相对性来解题。 (1)他所做的运动是匀变速运动吗？(2)他跳起时速度多大？(3)哪段时间是上升的，哪段时间是下降的？(4)从图象中可以看出，是选上升过程的速度为正方向还是选下降过程速度方向为正方向？(5)他在t2末回到蹦床上了吗？答案：此同学做的是初速度为v0的匀减速直线运动，起跳时速度为v0。在0～t1时间内速度为正，上升；t1～t2时间内速度为负，下降。而且上升位移与下降位移相等，故t2末回到蹦床上，图象中选择上升过程的速度为正方向。 易错案例剖析 易错点：不顾实际情况盲目套用公式导致错误 易错分析：在解答本题时易犯错误具体分析如下：常见错误错误原因误认为货车在给定的时间内一直做匀减速直线运动，简单套用速度公式v＝v0＋at，得出速度为－4m/s不会具体问题具体分析，没有分析货车的实际运动时间与题中所给时间的关系，盲目乱套公式v＝v0＋at，造成结果与实际情况不符。 易错警示：汽车刹车、飞机着陆、火车进站等实际减速运动，由于它们在速度减小为零后不再返回，此后它们就一直停留在某位置不动，故计算它们的速度时切不可盲目将所给时间代入速度公式。若所给时间小于刹车用时，则可将所给时间代入速度公式求解；若所给时间大于或等于刹车用时，则它们在所给时间的速度为零。 课时作业