2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修1 第2章匀变速直线运动的研究2.3匀变速直线运动位移与时间的关系(9)课件
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2022-09-05 09:00:07
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第二章匀变速直线运动的研究2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系\n一、匀速直线运动的位移1.位移公式:vt2.由v-t图象求位移:矩形的面积二、匀变速直线运动的位移1.位移在v-t图象中的表示:t轴面积2.位移与时间的关系:x=v0t+at2/2x=at2/2\n一.用v-t图象求位移答案【问题设计】某物体以5m/s的速度做匀速直线运动,求物体在8s内的位移.画出物体运动的v-t图象.物体的位移用v-t图象能反映出来吗?v-t图象如图所示图象中的面积(图中阴影区域)表示物体的位移\n【要点提炼】无论是匀速直线运动还是匀变速直线运动,物体在t时间内的位移都可以用表示.1.当“面积”在t轴上方时,位移取,这表示物体的位移与规定的正方向.2.当“面积”在t轴下方时,位移取,这表示物体的位移与规定的正方向.v-t图象与t轴所包围的面积正值相同负值相反\n二.匀变速直线运动的位移公式答案【问题设计】一个物体做匀变速直线运动,其运动的v-t图象如图所示.已知物体的初速度为v0,加速度为a,运动时间为t.请根据v-t图象和速度公式求出物体在t时间内的位移(即推导位移与时间的关系式).把面积及各条线段换成所代表的物理量,上式变成x=(v0+v)t/2①又因为v=v0+at②由①②式可得:x=v0t+at2/2这就是匀变速直线运动的位移与时间的关系式.v-t图线下面梯形的面积表示位移\n匀变速直线运动的位移与时间的关系:x=.1.两种特殊形式(1)当v0=0时,x=(物体由静止开始的匀加速直线运动)(2)当a=0时,x=(物体做匀速直线运动)【要点提炼】v0t+at2/2v0tat2/2\n2.公式的矢量性公式中x、v0、a都是矢量,应用时必须选取统一的正方向.若选v0方向为正方向,则:(1)物体加速,a取正值.(2)物体减速,a取负值.(3)若位移为正值,位移的方向与正方向相同.(4)若位移为负值,位移的方向与正方向相反.\n三.用x-t图象表示位移答案【问题设计】一列火车沿直线轨道运动,图描述了它关于出发点的位移随时间变化的情况.通过分析回答以下问题:(1)火车最远距离出发点多少米?(2)试分析火车各阶段的运动状态.(1)90m(2)前2.5min内:匀速直线运动2.5min到3min内:静止(火车停在距出发点90m的位置)斜率不变\n1.由x-t图象可以知道:(1)物体在某一时刻所处的位置.(2)任何时间内的位移(大小和方向),或发生一段位移所需要的时间.(3)物体某一时刻的速度.2.两种常见运动的x-t图象(1)匀速直线运动的x-t图象为,斜率大小是的,表示速度.(2)匀变速直线运动的x-t图象为抛物线(或抛物线的一部分),斜率的大小是的,由斜率的变化情况可以得知速度的变化情况.【要点提炼】倾斜直线恒定不变变化\n解析例1:一物体做初速度为零的匀加速直线运动,加速度为a=2m/s2,求:(1)第5s末物体的速度多大?(2)前4s的位移多大?(3)第4s内的位移多大?(1)第5s末物体的速度:(2)前4s的位移:(3)物体前3s内的位移:则第4s内的位移:\n解析例2:如图是直升机由地面起飞的速度图象,试计算直升机能到达的最大高度及25s时直升机所在的高度是多少?0~5s:匀加速运动5s~15s:匀速运动15s~20s:匀减速运动20s~25s:反向的匀加速运动最大高度为题图中t轴上方梯形的面积:S1=600m.25s时直升机所在高度为S1与面积S△CED的差:S2=S1-S△CED=(600-100)m=500m.开始回头图象在t轴上方:位移为正图象在t轴下方:位移为负二、利用v—t图象求物体的位移\n解析例3:如图所示为在同一直线上运动的A、B两质点的x-t图象,由图可知()A.t=0时,A在B的前面B.B在t2时刻追上A,并在此后运动到A的前面C.B开始运动的速度比A小,t2时刻后才大于A的速度D.A运动的速度始终比B大B开始运动的速度比A小,t1时刻后A静止,B仍然运动ABt=0时,A在x1处,B在原点处t2时刻:A、B相遇,此后B运动到A的前面相遇x-t图象中的斜率表示速度三、对x-t图象的认识\n解析例4:一辆汽车正在平直的公路上以72km/h的速度行驶,司机看见红色信号灯便立即踩下制动器,此后,汽车开始做匀减速直线运动.设汽车减速过程的加速度大小为5m/s2,求:(1)开始制动后,前2s内汽车行驶的距离.(2)开始制动后,前5s内汽车行驶的距离.v0=72km/h=20m/s汽车运动的总时间注意:判断经过多久停下来!(1)因为t1=2s<t,所以汽车2s末没有停止运动\n解析例4:一辆汽车正在平直的公路上以72km/h的速度行驶,司机看见红色信号灯便立即踩下制动器,此后,汽车开始做匀减速直线运动.设汽车减速过程的加速度大小为5m/s2,求:(1)开始制动后,前2s内汽车行驶的距离.(2)开始制动后,前5s内汽车行驶的距离.v0=72km/h=20m/s注意:判断经过多久停下来!(2)因为t2=5s>t,所以汽车5s时早已停止运动\n\n解析1.(位移与时间关系的应用)一物体由静止开始做匀变速直线运动,在时间t内通过的位移为x,则它从出发开始经过x/4的位移所用的时间为()A.B.C.D.B\n解析2.(由v-t图象求位移)某物体运动的v-t图象如图所示,根据图象可知,该物体()A.在0到2s末的时间内,加速度为1m/s2B.在0到5s末的时间内,位移为10mC.第1s末与第3s末的速度方向相同D.第1s内与第5s内加速度方向相同AC图中梯形面积:速度均为正值第1秒:第5秒:\n解析3.(对x-t图象的认识)甲、乙两位同学在放学时,从学校所在地骑自行车沿平直的公路回家,先到乙同学家,休息一会,甲同学继续骑车前行,在70min时到家,甲同学的x–t图象如图所示,下列说法正确的是()A.在前20min内甲同学做匀加速运动B.甲同学在乙同学家停留了30minC.甲、乙两同学家相距3.6kmD.甲从离开学校至到家的这段时间内,平均速度为2m/sBCD匀速静止甲、乙两同学家相距:8.4km-4.8km=3.6km\n解析4.(刹车类问题)一滑块在水平面上以10m/s的初速度做匀减速直线运动,加速度大小为2m/s2.求:(1)滑块3s时的速度;(2)滑块10s时的速度及位移.(2)因为滑块5s时已经停止,所以10s时滑块的速度为0,10s时的位移也就是5s时的位移取初速度方向为正方向,则v0=10m/s,a=-2m/s2滑块停止所用时间:t1=5s(1)3s时的速度注意:判断经过多久停下来!