新教材人教版高中物理必修第一册第二章匀变速直线运动的研究-教学课件.ppt

1、1.实验:探究小车速度随时间变化的规律 2.匀变速直线运动的速度与时间的关系 P13 3.匀变速直线运动的位移与时间的关系 P38 4.自由落体运动 P80 第二章匀变速直线运动的研究一、实验目的一、实验目的1.1.进一步练习使用打点计时器及利用纸带求瞬时速度。进一步练习使用打点计时器及利用纸带求瞬时速度。2.2.探究小车速度随时间的变化规律。探究小车速度随时间的变化规律。3.3.会用图像法处理实验数据。会用图像法处理实验数据。二、实验器材二、实验器材_、一端带有滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽码、一端带有滑轮的长铝板、小车、纸带、细绳、槽码、_、导线、导线、_。打点计时器打点计时器刻度尺刻

2、度尺交流电源交流电源三、实验原理与设计三、实验原理与设计1.1.实验的基本思想实验的基本思想极限思想极限思想:平均速度代替瞬时速度的方法平均速度代替瞬时速度的方法,并结合并结合xx趋向于趋向于0 0时的时的_可近似等于瞬时速度。可近似等于瞬时速度。2.2.实验原理实验原理:(1)(1)打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置。打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位置。(2)(2)求纸带上某点的瞬时速度一般用求纸带上某点的瞬时速度一般用_代替。代替。(3)(3)用描点法画出小车的用描点法画出小车的v-tv-t图像图像,图线的倾斜程度表示图线的倾斜程度表示_的大小的大小,如果如

3、果v-tv-t图像是一条图像是一条倾斜的直线倾斜的直线,说明物体的速度是均匀变化的。说明物体的速度是均匀变化的。3.3.实验设计实验设计:(1)(1)纸带上某点的瞬时速度的求法纸带上某点的瞬时速度的求法;(2)(2)利用利用v-tv-t图像求加速度。图像求加速度。平均速度平均速度一小段时间内的平均速度一小段时间内的平均速度加速度加速度【实验过程实验过程】一、实验步骤一、实验步骤1.1.如图所示如图所示,把附有滑轮的长铝板放在实验桌上把附有滑轮的长铝板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面并使滑轮伸出桌面,把打点计把打点计时器固定在长铝板上没有滑轮的一端时器固定在长铝板上没有滑轮的一端,连接好电路。连接

4、好电路。2.2.把一条细绳拴在小车上把一条细绳拴在小车上,使细绳跨过滑轮使细绳跨过滑轮,下边挂上适当的槽码下边挂上适当的槽码,把纸带穿过把纸带穿过打点计时器打点计时器,并把纸带的一端固定在小车的后面。并把纸带的一端固定在小车的后面。3.3.把小车停在靠近打点计时器处把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后接通电源后,释放小车释放小车,让小车拖着纸带运动让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列小点打点计时器就在纸带上打下一系列小点,随后随后,关闭电源。关闭电源。4.4.换上新的纸带换上新的纸带,重复实验两次。重复实验两次。5.5.增减所挂槽码的个数增减所挂槽码的个数,按以上步骤再做两次实

5、验。按以上步骤再做两次实验。二、数据收集与分析二、数据收集与分析1.1.瞬时速度的计算瞬时速度的计算:(1)(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带从几条纸带中选择一条比较理想的纸带,舍掉开始一些比较密集的点舍掉开始一些比较密集的点,在后在后面便于测量的地方找一个点面便于测量的地方找一个点,作为计数起点作为计数起点,以后依次每五个点取一个计数点以后依次每五个点取一个计数点,并标明并标明0 0、1 1、2 2、3 3、4 4、,如图所示。如图所示。(2)(2)依次测出依次测出0101、0202、0303、0404、的距离的距离x x1 1、x x2 2、x x3 3、x x4 4,填入表中。填入

6、表中。位置位置1 12 23 34 45 56 6长度长度x x1 1x x2 2x x3 3x x4 4x x5 5x x6 6各段长度各段长度0 02 21 13 32 24 43 35 54 46 6时间间隔时间间隔v/(msv/(ms-1-1)(3)1(3)1、2 2、3 3、4 4、各点的瞬时速度分别为各点的瞬时速度分别为:v:v1 1=、v v2 2=、v v3 3=、v v4 4=、。将计算得出的各点的速度填入表中。将计算得出的各点的速度填入表中。(4)(4)根据表格中的数据根据表格中的数据,分析速度随时间变化的规律。分析速度随时间变化的规律。2x2T31xx2T42xx2T53

7、xx2T2.2.作出小车运动的作出小车运动的v-tv-t图像图像:(1)(1)定标度、描点定标度、描点:坐标轴的标度选取要合理坐标轴的标度选取要合理,应使图像大致分布在坐标平面中应使图像大致分布在坐标平面中央。描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标。央。描点时要用平行于两坐标轴的虚线标明该点的位置坐标。(所描的点一般所描的点一般用用“”标明标明)(2)(2)连线连线:画一条直线画一条直线,让这条直线通过尽可能多的点让这条直线通过尽可能多的点,不在线上的点均匀分布在不在线上的点均匀分布在直线的两侧直线的两侧,偏差比较大的点忽略不计偏差比较大的点忽略不计,如图所示。如图所示。(3)(3)

8、观察所得到的直线观察所得到的直线,分析物体的速度随时间的变化规律。分析物体的速度随时间的变化规律。3.3.求解加速度求解加速度:根据所画根据所画v-tv-t图像的斜率求出小车运动的加速度图像的斜率求出小车运动的加速度a=a=。vt【误差分析误差分析】1.1.实验原理不完善造成系统误差实验原理不完善造成系统误差:(1)(1)作作v-tv-t图像不准确造成的误差图像不准确造成的误差;(2)(2)长铝板的粗糙程度不完全相同造成的误差。长铝板的粗糙程度不完全相同造成的误差。2.2.测量、操作不够准确造成偶然误差测量、操作不够准确造成偶然误差:在纸带上测量位移时出现的测量误差。在纸带上测量位移时出现的测

9、量误差。【实验探究实验探究】1.1.参看实验步骤参看实验步骤2 2中中“使细绳跨过滑轮使细绳跨过滑轮,下边挂上适当的槽码下边挂上适当的槽码”,”,其中其中,你对你对“适当的槽码适当的槽码”如何理解如何理解?(?(科学探究科学探究)提示提示:槽码的个数决定小车所受的牵引力槽码的个数决定小车所受的牵引力,小车在不同牵引力作用下的运动不同小车在不同牵引力作用下的运动不同,若槽码个数过多若槽码个数过多,小车运动太快小车运动太快,则在纸带上打的点过少则在纸带上打的点过少,若槽码个数过少若槽码个数过少,小车小车运动太慢运动太慢,则在纸带上打的点过密则在纸带上打的点过密,这两种情况都不利于进行实验数据的测量

10、分这两种情况都不利于进行实验数据的测量分析。所以挂适当的槽码的目的是使纸带受到的拉力适中析。所以挂适当的槽码的目的是使纸带受到的拉力适中,从而使纸带运动的速从而使纸带运动的速度适中度适中,纸带上的点疏密适中纸带上的点疏密适中,便于测量和分析。便于测量和分析。2.2.在实验中在实验中,测量每相邻两计数点间距离的正确方法是什么测量每相邻两计数点间距离的正确方法是什么?(?(科学探究科学探究)提示提示:测量每两个相邻计数点间的距离测量每两个相邻计数点间的距离,应该用带着毫米刻度的长尺的零刻度对准起点应该用带着毫米刻度的长尺的零刻度对准起点,读出读出各计数点对应的刻度值各计数点对应的刻度值,然后逐一相

11、减然后逐一相减,得到每两个计数点间距离的数值。得到每两个计数点间距离的数值。3.3.若纸带上相邻的点间距过小若纸带上相邻的点间距过小,如何确定计数点从而减小测量误差如何确定计数点从而减小测量误差?(?(科学思维科学思维)提示提示:可每隔四个点取一个计数点可每隔四个点取一个计数点(或每五个点取一个计数点或每五个点取一个计数点),),则计数点间的时间间隔为则计数点间的时间间隔为0.10 s0.10 s。4.v-t4.v-t图像中直线的斜率表示运动物体的加速度图像中直线的斜率表示运动物体的加速度,我们能否采用测出直线倾斜角我们能否采用测出直线倾斜角,然后求出其然后求出其正切值的方法来计算运动物体的加

12、速度正切值的方法来计算运动物体的加速度?若不能若不能,则应如何计算则应如何计算?(?(科学思维科学思维)提示提示:不能采用求正切值的方法来计算运动物体的加速度不能采用求正切值的方法来计算运动物体的加速度,因为还涉及标度的问题因为还涉及标度的问题,应利用直应利用直线上相距较远的两个点的坐标来计算加速度。线上相距较远的两个点的坐标来计算加速度。2.匀变速直线运动的速度与时间的关系 一、匀变速直线运动一、匀变速直线运动1.1.概念概念:沿着一条直线沿着一条直线,且且_不变的运动。不变的运动。2.2.特点特点:(1)_(1)_不变。不变。(2)(2)运动轨迹是运动轨迹是_。3.3.分类分类:(1)(1

13、)匀加速直线运动匀加速直线运动:速度随着时间速度随着时间_的匀变速直线运动。的匀变速直线运动。(2)(2)匀减速直线运动匀减速直线运动:速度随着时间速度随着时间_的匀变速直线运动。的匀变速直线运动。4.v-t4.v-t图像图像:一条一条_的直线的直线,如图如图,a,a为为_直线运动直线运动,b,b为为_直线运动。直线运动。加速度加速度加速度加速度直线直线均匀增加均匀增加均匀减小均匀减小倾斜倾斜匀加速匀加速匀减速匀减速二、速度与时间关系二、速度与时间关系1.1.速度公式速度公式:v=_:v=_。2.2.公式的意义公式的意义:做匀变速直线运动的物体做匀变速直线运动的物体,在在t t时刻的速度时刻的

14、速度v,v,等于物体在开始时刻等于物体在开始时刻的的_,_,再加上在整个过程中速度的再加上在整个过程中速度的_。3.3.公式适用条件公式适用条件:_:_运动。运动。v v0 0+at+at速度速度v v0 0变化量变化量atat匀变速直线匀变速直线主题一主题一 匀变速直线运动匀变速直线运动【生活情境生活情境】一只猎豹正以某一初速度在广阔的草原上沿直线奔跑一只猎豹正以某一初速度在广阔的草原上沿直线奔跑,某摄影某摄影师抓拍了猎豹在不同时刻的速度值师抓拍了猎豹在不同时刻的速度值,列表如下列表如下:时刻时刻t/st/s0 01 12 23 34 45 56 67 78 89 9速度速度v/(msv/(

15、ms-1-1)1 12 23 34 45 56 67 78 89 91 10 0【问题探究问题探究】(1)(1)画出猎豹运动的画出猎豹运动的v-tv-t图像图像,并说明其并说明其v-tv-t图像有哪些特点。图像有哪些特点。提示提示:v-tv-t图像如图所示。猎豹运动的图像如图所示。猎豹运动的v-tv-t图像是一条倾斜的直线。图像是一条倾斜的直线。(2)(2)从从v-tv-t图像中可以看出图像中可以看出,猎豹的速度变化有什么特点猎豹的速度变化有什么特点?猎豹做什么运动猎豹做什么运动?提示提示:从从v-tv-t图像中可以看出图像中可以看出,在相等的时间间隔在相等的时间间隔tt内内,对应的速度变化量

16、对应的速度变化量vv都相等都相等,即是一个恒量即是一个恒量,即猎豹运动的加速度保持不变即猎豹运动的加速度保持不变;猎豹做匀加速直线运动。猎豹做匀加速直线运动。【结论生成结论生成】1.1.匀速直线运动的匀速直线运动的v-tv-t图像图像:如图甲所示如图甲所示,由于匀速直线运动的速度不随时间改变由于匀速直线运动的速度不随时间改变,因而因而v-tv-t图像是一条平图像是一条平行于时间轴的直线。从图像中可以直接读出速度的大小和方向。行于时间轴的直线。从图像中可以直接读出速度的大小和方向。2.2.匀变速直线运动匀变速直线运动:沿着一条直线沿着一条直线,且加速度不变的运动。且加速度不变的运动。3.3.匀变

17、速直线运动的匀变速直线运动的v-tv-t图像图像:如图乙所示如图乙所示,匀变速直线运动的匀变速直线运动的v-tv-t图像是一条倾斜的直线。图像是一条倾斜的直线。(1)(1)直线直线a a反映了速度随着时间是均匀增加的反映了速度随着时间是均匀增加的,为匀加速为匀加速直线运动的图像。直线运动的图像。(2)(2)直线直线b b反映了速度随着时间是均匀减小的反映了速度随着时间是均匀减小的,为匀减速为匀减速直线运动的图像。直线运动的图像。(3)(3)直线直线c c反映了速度随着时间先均匀减小反映了速度随着时间先均匀减小,后均匀增加后均匀增加,由于加速度不变由于加速度不变,整个运动过程也是整个运动过程也是

18、匀变速直线运动。匀变速直线运动。4.v-t4.v-t图像中的五点信息图像中的五点信息:(1)(1)纵截距纵截距:表示物体的初速度。表示物体的初速度。(2)(2)横截距横截距:表示物体在开始计时后过一段时间才开始运动表示物体在开始计时后过一段时间才开始运动,或物体经过一定时或物体经过一定时间速度变为零。间速度变为零。(3)(3)与横轴的交点与横轴的交点:表示速度为零且方向改变的时刻。表示速度为零且方向改变的时刻。(4)(4)图线拐点图线拐点:表示加速度改变的时刻。表示加速度改变的时刻。(5)(5)两图线的交点两图线的交点:表示该时刻两物体具有相同的速度。表示该时刻两物体具有相同的速度。【典例示范

19、典例示范】(多选多选)如图所示是质点做直线运动的如图所示是质点做直线运动的v-tv-t图像图像,则有则有()A.A.在前在前6 s6 s内质点做匀变速直线运动内质点做匀变速直线运动B.B.在在2 24 s4 s内质点做匀变速直线运动内质点做匀变速直线运动C.4 sC.4 s末质点的速度大小是末质点的速度大小是4 m/s,4 m/s,方向与规定的正方向相反方向与规定的正方向相反D.3D.34 s4 s内与内与4 46 s6 s内质点的速度方向相反内质点的速度方向相反【解析解析】选选B B、C C。质点在。质点在0 06 s6 s内速度方向改变内速度方向改变,加速度没有保持恒定不变加速度没有保持恒

20、定不变,故整个故整个6 s6 s内质点不是做内质点不是做匀变速直线运动匀变速直线运动,A,A错误错误;质点在质点在2 24 s4 s内内,速度图线的斜率不变速度图线的斜率不变,即加速度不变即加速度不变,质点做匀变速直线运质点做匀变速直线运动动,B,B正确正确;根据图像可知根据图像可知4 s4 s末质点的速度是末质点的速度是-4 m/s,-4 m/s,即大小是即大小是4 m/s,4 m/s,方向与规定的正方向相反方向与规定的正方向相反,C,C正确正确;质点在质点在3 34 s4 s内和内和4 46 s6 s内速度均为负值内速度均为负值,表明在这两段时间内质点的速度方向相同表明在这两段时间内质点的

21、速度方向相同,都与规定的正方都与规定的正方向相反向相反,D,D错误。错误。【规律方法规律方法】v-tv-t图像的认识方法图像的认识方法(1)(1)正确认识正确认识v-tv-t图像图像,从图像中读出需要的信息是解题的关键。其中图线在从图像中读出需要的信息是解题的关键。其中图线在t t轴以上部分说明速度为正方向轴以上部分说明速度为正方向,图线斜率图线斜率k0,k0,加速度为正加速度为正,图线斜率图线斜率k0,k0,a0,匀减速直线运动匀减速直线运动a0;a0,v0,说明说明v v与与v v0 0方向相同方向相同;v0,;v10 s,=s20.83 s10 s,所以所以10 s10 s末的速度末的速

22、度v v2 2=v=v0 0+a+a2 2t=(12.5-0.6t=(12.5-0.610)m/s=6.5 m/s10)m/s=6.5 m/s。(3)(3)设汽车经设汽车经t t0 0时间就停止时间就停止,末速度末速度v=0,av=0,a3 3=-3 m/s=-3 m/s2 2,由由v=vv=v0 0+a+a3 3t t0 0,得得t t0 0=4.2 s10 s4.2 s10 s所以所以10 s10 s末汽车的速度为零。末汽车的速度为零。答案答案:(1)18.5 m/s(1)18.5 m/s(2)6.5 m/s(2)6.5 m/s(3)0(3)0453.6020v0 12.5a0.603vv

23、a【误区警示误区警示】处理刹车应注意的问题处理刹车应注意的问题(1)(1)明确车辆的刹车时间明确车辆的刹车时间(车辆末速度变为零时所用的时间车辆末速度变为零时所用的时间)。通常可由。通常可由t=t=计算得出。并判断要研究的时长大于刹车时间还是小于刹车时间。计算得出。并判断要研究的时长大于刹车时间还是小于刹车时间。(2)(2)若要研究的时长小于刹车时间若要研究的时长小于刹车时间,则汽车在要研究的时间段内的实际运动时间则汽车在要研究的时间段内的实际运动时间等于时长等于时长;反之反之,实际运动时间等于刹车时间。实际运动时间等于刹车时间。(3)(3)常见错误常见错误:误以为汽车在给定的时间内一直做匀减

24、速直线运动误以为汽车在给定的时间内一直做匀减速直线运动,简单套用速度简单套用速度公式公式v=vv=v0 0+at,+at,得出的速度出现负值。得出的速度出现负值。0vva【素养训练素养训练】1.1.物体沿一条直线做匀加速直线运动物体沿一条直线做匀加速直线运动,经过经过A A点的速度为点的速度为2 m/s,2 m/s,经过经过2 s2 s到达到达B B点时的速度为点时的速度为6 m/s,6 m/s,再经过再经过3 s3 s物体到达物体到达C C点。求点。求:(1)(1)物体加速度的大小。物体加速度的大小。(2)(2)物体到达物体到达C C点时的速度。点时的速度。【解析解析】(1)(1)设物体运动

25、的方向为正方向设物体运动的方向为正方向,则则v vA A=2 m/s,v=2 m/s,vB B=6 m/s,t=6 m/s,t1 1=2 s,=2 s,根据根据v=vv=v0 0+at+at可知可知v vA A+at+at1 1=v=vB B,代入数据解得代入数据解得a=2 m/sa=2 m/s2 2。(2)(2)根据根据v=vv=v0 0+at+at可知可知,v,vC C=v=vB B+at+at2 2=6 m/s+2=6 m/s+23 m/s=12 m/s3 m/s=12 m/s。答案答案:(1)2 m/s(1)2 m/s2 2(2)12 m/s(2)12 m/s2.2.一辆公共汽车由静止

26、出发做匀加速直线运动一辆公共汽车由静止出发做匀加速直线运动,后改做速度为后改做速度为 12 m/s 12 m/s 的匀速直的匀速直线运动线运动,汽车在匀速行驶的过程中突遇紧急情况汽车在匀速行驶的过程中突遇紧急情况,需要停车需要停车,若其刹车的加速度大若其刹车的加速度大小为小为4 m/s4 m/s2 2,那么刹车那么刹车2 s2 s和刹车和刹车5 s5 s时的速度为多少时的速度为多少?【解析解析】中途紧急刹车中途紧急刹车,设汽车停下所需时间为设汽车停下所需时间为t t0 0,则则t t0 0=s=3 s=s=3 st t1 1=2 s3 s,=2 s3 s,则则2 s2 s时的速度时的速度v v

27、1 1=v=v0 0+at+at1 1v v1 1=12+(-4)=12+(-4)2 m/s=4 m/s2 m/s=4 m/st t2 2=5 s3 s,=5 s0,(2)x0,说明物体通过的位移方向与初速度方向相同说明物体通过的位移方向与初速度方向相同;x0,;x0,说明位移的方向与说明位移的方向与初速度的方向相反。初速度的方向相反。4.4.两种特殊形式两种特殊形式:(1)(1)当当v v0 0=0=0时时,v,v2 2=2ax=2ax。(初速度为零的匀加速直线运动初速度为零的匀加速直线运动)(2)(2)当当v=0v=0时时,-,-=2ax=2ax。(末速度为零的匀减速直线运动末速度为零的匀

28、减速直线运动)20v【典例示范典例示范】一物体从斜面上某点由静止开始做匀加速直线运动一物体从斜面上某点由静止开始做匀加速直线运动,经过经过3 s3 s后到达斜面底端后到达斜面底端,并并在水平地面上做匀减速直线运动在水平地面上做匀减速直线运动,又经又经9 s9 s停止停止,则物体在斜面上的位移与水平面则物体在斜面上的位移与水平面上的位移之比是上的位移之比是()A.11A.11B.12B.12C.13C.13D.31D.31【解析解析】选选C C。物体在斜面上运动时。物体在斜面上运动时,v=3a,v=3a1 1,平均速度平均速度v v1 1=a=a1 1,x,x1 1=v=v1 1t t1 1=a

29、=a1 1;物体物体在水平面上运动时在水平面上运动时,平均速度平均速度v v2 2=v=v1 1=a=a1 1,x,x2 2=v=v2 2t t2 2=a=a1 1。所以。所以x x1 1xx2 2=13=13。329232272【素养训练素养训练】1.F11.F1是英文是英文Formula OneFormula One的缩写的缩写,即一级方程式赛车即一级方程式赛车,是仅次于奥运会和世界杯的是仅次于奥运会和世界杯的世界第三大赛事世界第三大赛事,假设赛车启动时加速度为假设赛车启动时加速度为5 m/s5 m/s2 2,最大速度可达最大速度可达216 km/h,216 km/h,加速加速过程可以近似

30、为匀加速直线运动过程可以近似为匀加速直线运动,则赛车加速阶段的位移的大小是则赛车加速阶段的位移的大小是()A.360 mA.360 mB.36 mB.36 mC.720 mC.720 mD.72 mD.72 m【解析解析】选选A A。由题意。由题意,加速度加速度a=5 m/sa=5 m/s2 2,初速度初速度v v0 0=0,=0,末速度末速度v=216 km/h=60 m/s,v=216 km/h=60 m/s,s=m=360 m,As=m=360 m,A正确。正确。2220vv6002a2 52.2.滑板爱好者由静止开始沿一斜坡匀加速下滑滑板爱好者由静止开始沿一斜坡匀加速下滑,经过斜坡中点

31、时的速度为经过斜坡中点时的速度为v,v,则到则到达斜坡底端时的速度为达斜坡底端时的速度为()A.A.v vB.B.v vC.2vC.2vD.D.v v【解析解析】选选A A。设斜坡长度为。设斜坡长度为s,s,根据公式根据公式,到达中点时到达中点时v v2 2=2a ,=2a ,到达斜坡底端时到达斜坡底端时vv2 2=2as,=2as,所以所以v=v,v=v,所以所以A A正确。正确。235s22【补偿训练补偿训练】物体的初速度是物体的初速度是v v0 0,以加速度以加速度a a做匀加速直线运动做匀加速直线运动,如果要使速度增加到初速如果要使速度增加到初速度的度的n n倍倍,则经过的位移是则经过

32、的位移是()A.A.(n(n2 2-1)-1)B.B.(n-1)(n-1)C.C.n n2 2D.D.(n-1)(n-1)2 2【解析解析】选选A A。由速度位移公式。由速度位移公式v v2 2-=2ax-=2ax得得,x=(n,x=(n2 2-1)-1)。20v2a20v2a20v2a20v2a20v222220000nvvvvv2a2a2a主题主题 运动学公式实际问题中的综合应用运动学公式实际问题中的综合应用【问题探究问题探究】情景情景1:1:如图是中国空军如图是中国空军 歼歼1 51 5战机在航母甲板上起飞的情战机在航母甲板上起飞的情形。假设起飞甲板的长度为形。假设起飞甲板的长度为200

33、 m,200 m,降落甲板的长度为降落甲板的长度为90 m,90 m,歼歼 1 5 1 5 战机起飞的最小速度为战机起飞的最小速度为80 m/s,80 m/s,飞机在航母上飞机在航母上的平均加速度为的平均加速度为15 m/s15 m/s2 2。情景情景2:2:如图所示如图所示,歼歼 1 5 1 5在航母甲板上降落时的速度达到在航母甲板上降落时的速度达到60 m/s,60 m/s,为了使飞机安全降落为了使飞机安全降落,航母上装有阻拦索航母上装有阻拦索,可以使可以使飞机在短距离内停止运动。飞机在短距离内停止运动。试结合上述两种情景试结合上述两种情景,讨论下列问题讨论下列问题:(1)(1)在情景在情

34、景1 1中中,如果飞机从静止开始做匀加速直线运动如果飞机从静止开始做匀加速直线运动,飞机在航母上能否正常飞机在航母上能否正常起飞起飞?提示提示:飞机初速度为零飞机初速度为零,由位移与速度关系式得飞机滑离甲板时由位移与速度关系式得飞机滑离甲板时v=v=m/s=20 m/s m/s=20 m/s由于由于20 m/s80 m/s,20 m/s80 m/s,所以飞机不能正常起飞。所以飞机不能正常起飞。2ax 2 15 2001515(2)(2)在情景在情景1 1中中,飞机如果要在甲板上正常起飞飞机如果要在甲板上正常起飞,航母和飞机要有一定的初速度航母和飞机要有一定的初速度,航航母的初速度是多少母的初速

35、度是多少?飞机在航母上的运动时间是多少飞机在航母上的运动时间是多少?提示提示:由位移与速度关系式由位移与速度关系式v v2 2-=2ax-=2ax可得可得:v v0 0=m/s=20 m/s=m/s=20 m/s即航母以即航母以20 m/s20 m/s的速度航行的速度航行由速度公式由速度公式v=vv=v0 0+at+at可得运动时间可得运动时间t=s=4 st=s=4 s20v22v2ax802 15 2000vv80 20a15(3)(3)在情景在情景2 2中中,如果航母静止如果航母静止,降落时在甲板上滑行的距离为降落时在甲板上滑行的距离为90 m90 m。飞机要安全降。飞机要安全降落落,阻

36、拦索对飞机产生的加速度是多少阻拦索对飞机产生的加速度是多少?提示提示:飞机的初速度飞机的初速度v=60 m/s,v=60 m/s,末速度为零末速度为零,即即v=0,v=0,由位移与速度关系式得由位移与速度关系式得:a=:a=m/s m/s2 2=-20 m/s=-20 m/s2 2。(4)(4)对于对于v=vv=v0 0+at,x=v+at,x=v0 0t+t+atat2 2,v,v2 2-=2ax=2ax三个公式三个公式,应用时在选择公式上应注意应用时在选择公式上应注意的问题是什么的问题是什么?对于匀减速运动对于匀减速运动,应注意的问题是什么应注意的问题是什么?提示提示:匀变速直线运动的每一

37、个公式都涉及四个物理量匀变速直线运动的每一个公式都涉及四个物理量,解题时应注意根据题目所解题时应注意根据题目所给的三个已知量以及要求的未知量给的三个已知量以及要求的未知量,合理选用公式。对于匀减速直线运动的解答合理选用公式。对于匀减速直线运动的解答结果的讨论结果的讨论,要注意题目所描述的问题有没有反向运动的可能要注意题目所描述的问题有没有反向运动的可能,从而确定解答结果。从而确定解答结果。222vv0 602x2 901220v【结论生成结论生成】1.1.运动学公式的选取技巧运动学公式的选取技巧:(1)(1)如果题目中无位移如果题目中无位移x,x,也不求位移也不求位移,一般选用速度公式一般选用

38、速度公式v=vv=v0 0+at+at。(2)(2)如果题目中无末速度如果题目中无末速度v,v,也不求末速度也不求末速度,一般选用位移公式一般选用位移公式x=vx=v0 0t+t+atat2 2。(3)(3)如果题目中无运动时间如果题目中无运动时间t,t,也不求运动时间也不求运动时间,一般选用位移与速度关系式一般选用位移与速度关系式v v2 2-=2ax=2ax。(4)(4)如果题目中无加速度如果题目中无加速度a,a,也不求加速度也不求加速度,一般选用公式一般选用公式x=x=1220v0vvtvt2。2.2.用匀变速直线运动规律解题的步骤用匀变速直线运动规律解题的步骤:(1)(1)认真审题认真

39、审题,弄清题意和物体的运动过程弄清题意和物体的运动过程,必要的时候画出物体运动过程的示必要的时候画出物体运动过程的示意图。意图。(2)(2)明确已知物理量和要求的物理量。明确已知物理量和要求的物理量。(3)(3)规定正方向规定正方向(一般取初速度的方向为正方向一般取初速度的方向为正方向),),从而确定已知量和未知量的从而确定已知量和未知量的正、负号正、负号,对于无法确定方向的未知量对于无法确定方向的未知量,可以先假设此量方向为正方向。可以先假设此量方向为正方向。(4)(4)选择恰当的公式求解。选择恰当的公式求解。(5)(5)判断结果是否合乎题意判断结果是否合乎题意,根据正负号确定所求物理量的方

40、向。根据正负号确定所求物理量的方向。【典例示范典例示范】从车站开出的汽车从车站开出的汽车,做匀加速直线运动做匀加速直线运动,走了走了12 s12 s时时,发现还有乘客没上来发现还有乘客没上来,于于是立即做匀减速直线运动至停车。汽车从开出到停止总共历时是立即做匀减速直线运动至停车。汽车从开出到停止总共历时20 s,20 s,行进了行进了50 m50 m。求汽车的最大速度。求汽车的最大速度。【解题指南解题指南】解答本题把握以下两点解答本题把握以下两点:(1)(1)本情景涉及两个过程本情景涉及两个过程:先匀加速直线运动先匀加速直线运动,后匀减速直线运动。后匀减速直线运动。(2)(2)选择恰当公式或采

41、用选择恰当公式或采用v-tv-t图像法来解决。图像法来解决。【解析解析】方法一方法一:设最大速度为设最大速度为v vm m,由题意由题意,可得方程组可得方程组x=x=+v +vm mt t2 2-,t=t-,t=t1 1+t+t2 2,v,vm m=a=a1 1t t1 1,0=v,0=vm m-a-a2 2t t2 2整理得整理得v vm m=5 m/s=5 m/s方法二方法二:匀加速阶段和匀减速阶段平均速度相等匀加速阶段和匀减速阶段平均速度相等,都等于都等于 ,故全过程的平均速度故全过程的平均速度等于等于 ,由平均速度公式得由平均速度公式得 ,解得解得v vm m=m/s=5 m/s=m/

42、s=5 m/s。方法三方法三:应用图像法应用图像法,作出运动全过程的作出运动全过程的v-tv-t图像如图所示。图像如图所示。v-tv-t图线与图线与t t轴围成轴围成三角形的面积与位移等值三角形的面积与位移等值,故故x=,x=,所以所以v vm m=m/s=5 m/s=m/s=5 m/s。答案答案:5 m/s5 m/s21 11a t222 21a t2mv2mv2mvx2t2x2 50t20mv t22x2 50t20【规律方法规律方法】运动学问题的常见四种解题方法运动学问题的常见四种解题方法(1)(1)公式法公式法:有些题根据题目条件选择恰当的公式即可。但对匀减速运动要注意两有些题根据题目

43、条件选择恰当的公式即可。但对匀减速运动要注意两点点,加速度在代入公式时一定是负值加速度在代入公式时一定是负值;题目所给的时间不一定是匀减速运动的时间题目所给的时间不一定是匀减速运动的时间,要判断是否为匀减速的时间后才要判断是否为匀减速的时间后才能用。能用。(2)(2)图像法图像法:借助借助v-t,x-tv-t,x-t图像解决问题。图像解决问题。(3)(3)逆向分析法逆向分析法:将匀减速运动看作反方向的匀加速运动。将匀减速运动看作反方向的匀加速运动。(4)(4)变换参照系法变换参照系法:在运动学问题中在运动学问题中,相对运动问题是比较难的部分相对运动问题是比较难的部分,若采用变换参若采用变换参照

44、系法处理此类问题照系法处理此类问题,可起到化难为易的效果。可起到化难为易的效果。【素养训练素养训练】1.1.如图所示如图所示,假设动车组列车在某段距离中做匀加速直线运动假设动车组列车在某段距离中做匀加速直线运动,速度由速度由5 m/s5 m/s增加增加到到10 m/s10 m/s时位移为时位移为x x1 1。则当速度由。则当速度由10 m/s10 m/s增加到增加到15 m/s15 m/s时时,它的位移是它的位移是()A.A.x x1 1B.B.x x1 1C.2xC.2x1 1D.3xD.3x1 1【解析解析】选选B B。由公式。由公式 =2ax=2ax变形得变形得x=,x=,则则 ,所以所

45、以x x2 2=x=x1 1,B,B正确。正确。525322t0vv22t0vv2a222221x15105x1053532.2.汽车以汽车以15 m/s15 m/s的速度匀速行驶的速度匀速行驶,司机发现前方有危险司机发现前方有危险,在在0.8 s0.8 s后才能做出反应后才能做出反应,实施制动实施制动,这个时间称为这个时间称为反应时间。若汽车刹车时能产生的最大加速度为反应时间。若汽车刹车时能产生的最大加速度为5 m/s5 m/s2 2,从汽车司机发现前方有危险到刹车后汽车完全停从汽车司机发现前方有危险到刹车后汽车完全停下来下来,汽车所通过的距离叫刹车距离。求汽车所通过的距离叫刹车距离。求:(

46、1)(1)在反应时间内汽车行驶的距离。在反应时间内汽车行驶的距离。(2)(2)刹车后汽车行驶的距离。刹车后汽车行驶的距离。【解析解析】(1)(1)在反应时间内汽车做匀速直线运动在反应时间内汽车做匀速直线运动,其位移为其位移为x x1 1=v=v0 0t t1 1=15=150.8 m=12 m0.8 m=12 m。(2)(2)由开始制动到速度为零的时间由开始制动到速度为零的时间t t2 2=s=3 s=s=3 s。汽车制动后做匀减速直线运动汽车制动后做匀减速直线运动,位移位移x x2 2=v=v0 0t t2 2-=(15-=(153-3-5 53 32 2)m=22.5 m)m=22.5 m

47、。答案答案:(1)12 m(1)12 m(2)22.5 m(2)22.5 m0vv0 15a5221at2124.自由落体运动 一、自由落体运动一、自由落体运动1.1.定义定义:物体只在物体只在_作用下从作用下从_开始下落的运动。开始下落的运动。2.2.特点特点:(1)(1)运动性质运动性质:初速度等于初速度等于_的匀加速直线运动。的匀加速直线运动。(2)(2)受力特点受力特点:只受只受_作用。作用。(3)(3)物体下落可看作自由落体运动的条件物体下落可看作自由落体运动的条件:在实际中物体下落时由于受空气阻力的在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用作用,物体并不是做自由落体运动物体并不是做自由

48、落体运动,只有当空气阻力比重力小得多只有当空气阻力比重力小得多,可以忽略时可以忽略时,物物体的下落才可当作体的下落才可当作_运动来处理。运动来处理。重力重力静止静止零零重力重力自由落体自由落体二、自由落体运动规律的应用二、自由落体运动规律的应用自由落体运动的重要公式自由落体运动的重要公式:(1)(1)速度公式速度公式:v=_:v=_。(2)(2)位移公式位移公式:h=_:h=_。(3)(3)速度速度-位移公式位移公式:v:v2 2=_=_。(4)(4)平均速度公式平均速度公式:(5)(5)逐差公式逐差公式:h:hn n-h-hn-1n-1=_=_。21gt2gtgt2gh2ght2vv_。v2

49、gTgT2 2三、自由落体加速度三、自由落体加速度任务驱动自由下落加速度的大小与物体的质量有关吗任务驱动自由下落加速度的大小与物体的质量有关吗?同一物体在月球和地同一物体在月球和地球上做自由落体运动时加速度相同吗球上做自由落体运动时加速度相同吗?提示提示:自由下落加速度的大小与物体的质量无关系。同一物体在月球和地球上自由下落加速度的大小与物体的质量无关系。同一物体在月球和地球上自由落体的加速度不相同。自由落体的加速度不相同。1.1.定义定义:在同一地点在同一地点,一切物体自由下落的加速度都一切物体自由下落的加速度都_,_,这个加速度叫自由落体这个加速度叫自由落体加速度加速度,又叫作又叫作_,_

50、,通常用通常用g g表示。表示。2.2.方向方向:总是总是_。3.3.大小大小:(1)(1)在地球上的同一地点在地球上的同一地点:一切物体自由下落的加速度都一切物体自由下落的加速度都_。(2)(2)在地球上不同的地点在地球上不同的地点,g,g的大小一般是的大小一般是_(A._(A.相同相同B.B.不同不同)的的,g,g值随纬度的增值随纬度的增大而逐渐大而逐渐_。(3)(3)一般取值一般取值:g=_:g=_或或g=_g=_。重力加速度重力加速度竖直向下竖直向下相同相同B B9.8 m/s9.8 m/s2 210 m/s10 m/s2 2相同相同增大增大主题一自由落体运动主题一自由落体运动【天文情