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

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时间:2022-09-05

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资料简介
V=v0+at匀变速直线运动的速度公式 一、匀速直线运动的位移x=vtvt结论:匀速直线运动的位移就是v–t图线与t轴所夹的矩形“面积”。公式法图象法 v/m·s-1t/s2641083456021甲-2-4x面积也有正负,面积为正,表示位移的方向为正方向,面积为负值,表示位移的方向为负方向.乙X甲X乙 匀变速直线运动的位移与它的v-t图象是否也有类似的关系?思考? 思考与讨论一次课上,老师拿来了一位往届同学所做的“探究小车的运动规律”的测量记录(见下表),表中“速度v”一行是这位同学用某种方法(方法不详)得到的物体在0、1、2……5几个位置的瞬时速度。原始的纸带没有保存。位置编号012345时间t/s00.10.20.30.40.5速度(m/s2)0.380.630.881.111.381.62 以下是关于这个问题的讨论。老师:能不能根据表中的数据,用最简便的方法估算实验中小车从位置0到位置5的位移?学生A:能。可以用下面的办法估算:x=0.38×0.1+0.63×0.1+0.88×0.1+1.11×0.1+1.38×0.1=……思考与讨论 思考与讨论学生B:这个办法不好。从表中看出,小车的速度在不断增加,0.38只是0时刻的瞬时速度,以后的速度比这个数值大。用这个数值乘以0.1s,得到的位移比实际位移要小。后面的几项也有同样的问题。学生A:老师要求的是“估算”,这样做是可以的。老师:你们两个人说得都有道理。这样做的确会带来一定误差,但在时间间隔比较小、精确程度要求比较低的时候,可以这样估算。 要提高估算的精确程度,可以有多种方法。其中一个方法请大家考虑:如果当初实验时时间间隔不是取0.1s,而是取得更小些,比如0.06s,同样用这个方法计算,误差是不是会小一些?如果取0.04s、0.02s……误差会怎样?欢迎大家发表意见。思考与讨论 这个材料中体现了什么科学思想?此科学思想方法能否应用到匀变速直线运动的v-t图象上?思考2思考3科学思想方法:先把过程无限分割,以“不变”近似代替“变”,然后再进行累加的思想。(微分法) 分割和逼近的方法在物理学研究中有着广泛的应用.早在公元263年,魏晋时的数学家刘徽首创了“割圆术”——圆内正多边形的边数越多,其周长和面积就越接近圆的周长和面积.他著有《九章算术》,在书中有很多创见,尤其是用割圆术来计算圆周率的想法,含有极限观念,是他的一个大创造.他用这种方法计算了圆内接正192边形的周长,得到了圆周率的近似值π=157/50(=3.14);后来又计算了圆内接正3072边形的周长,又得到了圆周率的近似值π=3927/1250(=3.1416),用正多边形逐渐增加边数的方法来计算圆周率,早在古希腊的数学家阿基米德首先采用,但是阿基米德是同时采用内接和外切两种计算,而刘徽只用内接,因而较阿基米德的方法简便得多.刘徽的“割圆术”和他的圆周率,体会里面的“微分”思想方法. 粗略地表示位移较精确地表示位移探究用v-t图像能否表示位移vtv0vt面积vt0tt1t2t3vt0tt1t2t3t4t5t6t7假如把时间轴无限分割,情况又会怎么样呢?匀变速直线运动的位移 v/m/s020405101530t/s5010匀变速直线运动的位移仍可用图线与坐标轴所围的面积表示结论从v-t图象中探究匀变速直线运动的位移 由图可知:梯形OABC的面积S=(OC+AB)×OA/2代入各物理量得:又v=v0+at得:收获二、匀变速直线运动的位移 二.匀变速直线运动的位移1.位移公式:2.对位移公式的理解:⑴反映了位移随时间的变化规律。⑵因为υ0、α、x均为矢量,使用公式时应先规定正方向。(一般以υ0的方向为正方向)若物体做匀加速运动,a取正值,若物体做匀减速运动,则a取负值. (3)若v0=0,则x=(4)特别提醒:t是指物体运动的实际时间,要将位移与发生这段位移的时间对应起来.(5)代入数据时,各物理量的单位要统一.(用国际单位制中的主单位) 交流与讨论位移与时间的关系也可以用图象来表示,这种图象叫位移—时间图象,即x-t图象。你能画出匀变速直线运动的x-t图象吗?试试看。 因为位移公式是关于t的一元二次函数,故x—t图象是一条抛物线(一部分)。不是物体运动的轨迹.交流与讨论如果一位同学问:“我们研究的是直线运动,为什么画出来的x-t图象不是直线?”你应该怎样向他解释? 先用字母代表物理量进行运算例1:一辆汽车以1m/s2的加速度行驶了12s,驶过了180m。汽车开始加速时的速度是多少?解:以汽车运动的初速v0为正方向由得:研究对象:研究过程:{ 解:以汽车初速方向为正方向所以由知车的位移例2、在平直公路上,一汽车的速度为15m/s。从某时刻开始刹车,在阻力作用下,汽车以2m/s2的加速度运动,问刹车后10s末车离开始刹车点多远?说明刹车后7.5s汽车停止运动。知车的位移正确解:设车实际运动时间为t0,以汽车初速方向为正方向。由得运动时间所以由刹车问题! (3)若v0=0,则x=,即位移与时间的二次方成正比.小结一、匀速直线运动的位移1、位移公式:X=v·t2、匀速直线运动的位移对应着v-t图象中图线与时间轴所围的面积.二、匀变速直线运动的位移1、匀变速直线运动的位移对应着v-t图像中图线与时间轴所围的梯形面积.2、位移公式:3、对位移公式的理解:(1)反映了位移随时间的变化规律.(2)公式是矢量式,适用匀变速直线运动. [阅读]梅尔敦定理与平均速度公式1280年到1340年期间,英国牛津的梅尔敦学院的数学家曾仔细研究了随时间变化的各种量.他们发现了一个重要的结论,这一结论后来被人们称为“梅尔敦定理”.将这一实事求是应用于匀加速直线运动,并用我们现在的语言来表述,就是:如果一个物体的速度是均匀增大的,那么,它在某段时间里的平均速度就等于初速度和末速度之和的一半,即:v平=(v0+v)/2.v/m·s-1t/s0v0v 平均速度公式:④⑤tvX=例、一个滑雪的人,从85m长的山坡上匀变速滑下,初速度是1.8m/s,末速度是5.0m/s,他通过这段山坡需要多长时间? 例.从车站开出的汽车,做匀加速直线运动,走了12s时,发现还有乘客没上来,于是立即做匀减速运动至停车.汽车从开出到停止总共历时20s,行进了50m.求汽车的最大速度. 匀变速直线运动规律:1、速度公式:v=v0+at2、位移公式:3、平均速度: 发射枪弹时,枪弹在枪筒中的运动可以看做匀加速运动.如果枪弹的加速度大小是5x105m/s2,枪筒长0.64m,枪弹出枪口时的速度是多大?解:以子弹射出枪口时速度v方向为正方向再由速度公式:v=v0+at由位移公式:算出时间算出速度v=800m/s 速度位移公式:③例题:P41适用于不涉及时间的问题特别是初末速度有一个为零的情况.得:消去tv=v0+at4.匀变速直线运动的位移与速度的关系 速度位移公式:汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动,可以明显的看出滑动的痕迹,即常说的刹车线,由刹车线长短可以得知汽车刹车前的速度大小,因此刹车线的长度是分析交通事故的一个重要依据。若汽车刹车后以7m/s2的加速度运动,刹车线长14m,则可知汽车在紧急刹车前的速度的大小是m/s。 匀变速直线运动规律:3、位移与速度关系:4、平均速度:2、位移公式:1、速度公式:v=v0+at 例2、乘客在地铁列车中能忍受的最大加速度是1.4m/s2,已知某两站相距2240m(1)如果列车最大运行速度为25m/s,列车在这两站间的行驶时间至少是多少?(2)理想情况下,列车在这两站间的最大行驶速度可以达到多大? 例3:一辆汽车原来匀速行驶,速度是24m/s,从某时刻起以2m/s2的加速度匀加速行驶。从加速行驶开始行驶180m所需时间为多少?解:以初速度v0方向为正方向建立坐标,所需时间为t根据题意得:v0=24m/sa=2m/s2x=180m所以由得:t2+24t-180=0t1=6st2=-30s所以行驶180m所需的时间为:t=6s(舍去)注意要结合实际情况 匀变速运动的解题步骤:(1)、确定研究对象,分析对象的运动性质。(2)、建立坐标系,以记时起点为坐标原点,v0为坐标的正方向。(3)、选规律、列方程。(4)、统一单位、解方程。(5)、验证结果、并注意对结果进行讨论。 例4:骑自行车的人以5m/s的初速度匀减速上一个斜坡,加速度的大小为0.4m/s2,斜坡长30m,骑自行车的人通过斜坡需要多少时间?解:以初速度v0方向为正方向建立坐标由位移公式代入数据解得:t1=10s,t2=15s讨论:把两个时间代入速度公式可算出对应的末速度:v1=1m/s,v2=-1m/s与实际情况不符,舍去!答案:t=10s根据题意得:v0=5m/sa=0.4m/s2x=30m 不可忽略的几个速度公式:例:试证明位移中点速度一定大于时间中点速度平均速度公式:20vvv+=tvx=时间中点速度:vvvvt=+=202位移中点速度:22220svvv+= 例3.汽车以2m/s2的加速度由静止开始启动,则第5s末汽车的速度是m/s,第5s内汽车的平均速度是m/s,第5s内汽车的位移是m。例4.一列火车进站前先关闭汽阀,让车滑行,当滑行了300m时,速度恰减为关闭汽阀时速度的一半,此后,又继续滑行了20s而停止在车站,设加速度始终不变,试求:(1)火车从关汽阀到停止滑行,滑行的总路程;(g=10m/s2)(2)火车滑行的加速度;(3)火车关闭汽阀时的速度。 试证明匀变速直线运动相邻相等时间(T)内的位移之差为常数,即匀变速运动的判别公式:例、一物体做匀加速直线运动,已知在相邻的各一秒内通过的位移分别为1.2m和3.2m,物体的加速度为______. 五个物理量、四量一方程、三个导出式、两个基本式知三求二ïïïïïîïïïïïíì-==-+=+==+=022022000212212vattvxtaxvvvattvxatvvtvxxatvv无无无无无匀变速直线运动总结:

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