第2章 第2节 匀变速直线运动的规律（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（粤教版2019）

第二节　匀变速直线运动的规律 核心素养导学 物理观念 (1)知道匀变速直线运动的速度公式vt＝v0＋at。 (2)了解v-t图像中图线与t轴所围成“面积”即相应时间内的位移。 (3)理解位移与时间的关系式s＝v0t＋at2。 (4)理解速度与位移关系式vt2－v02＝2as。 科学思维 (1)根据加速度的定义式和匀变速直线运动定义得出速度公式。 (2)能利用v-t图像推导位移与时间的关系式s＝v0t＋at2。 (3)能推导出匀变速直线运动的速度与位移的关系式 vt2－v02＝2as。 科学态度与责任 (1)通过推导位移公式，体会利用图像分析物理规律的研究方法。 (2)体会物理知识的实际应用价值。 (3)初步认识应用数学知识研究物理问题，体会物理问题研究中的极限法。 一、速度与时间的关系 1．匀变速直线运动的速度公式：vt＝v0＋at。 2．匀变速直线运动的v-t图像是一条倾斜的直线，直线与纵轴的交点即为物体的初速度，图线的斜率k＝＝常数，就是物体运动的加速度。 二、位移与时间的关系 1．v-t图像中“面积”的意义：v-t图像中的图线和时间轴所围的“面积”等于相应时间内的位移。 (1)如图甲所示为匀速直线运动的v-t图像，图像中的v-t图线与对应的时间轴所包围的矩形 (阴影部分) 的“面积”表示物体在0～t1时间内的位移。 　　 (2)如图乙所示为匀加速直线运动的v-t图像，图像中的v-t图线与对应的时间轴所包围的梯形 (阴影部分) 的“面积”表示物体在0～t1时间内的位移。 2．位移公式：s＝v0t＋at2。式中v0表示初速度，s表示物体在时间t内运动的位移。 无论v-t图线是平行于t轴的直线、倾斜直线还是曲线，图线与t轴所围面积均表示物体在这段时间内的位移。　　 三、速度与位移的关系 1．速度与位移的关系式 由vt＝v0＋at和s＝v0t＋at2，消去t后可得：vt2－v02＝2as。 2．中间时刻瞬时速度关系式 由v＝v0＋at和vt＝v＋at，消去at可得：v＝，即：在匀变速直线运动中，某一段时间内中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。 1. 通过拍摄物体的频闪照片(如图甲所示)，得到物体运动的如下三个图像，它们表示物体在沿着____线运动，它们分别表示物体的速度在______、________、________(填“增大”“减小”或“不变”)。其中第丙、丁图中，速度随时间______变化。 提示：直　不变　增大　减小　均匀 2．如图所示，为F1赛车在启动加速阶段的v-t图像，请对以下结论作出判断： (1)F1赛车在启动加速阶段，速度与时间成正比。(√) (2)F1赛车在启动加速阶段，位移与时间成正比。(×) (3)F1赛车在启动加速阶段，在时间t1内的位移为v1t1。(√) 3．如图所示，是“歼15”战机在“山东舰”上起飞的画面，若已知“歼15”战机的加速度为a，起飞时的速度为v。 (1)如果“山东舰”静止在海上，应该如何来确定飞机跑道的最小长度？ (2)如果航空母舰使用弹射系统使战斗机具有初速度v0，求飞机跑道的最小长度。 提示：(1)根据v2＝2ax，知飞机跑道的最小长度为x＝。 (2)根据v2－v02＝2ax，知飞机跑道的最小长度为x＝。 新知学习(一)|对vt＝v0＋at的理解及应用 [任务驱动] 我国具有自主知识产权的C919大型客机在某次测试中从浦东机场第四跑道起飞，经过2小时5分钟的飞行，在完成了30个试验点后，于12时20分返航并平稳降落浦东机场，顺利完成飞行任务。如果将C919大型客机在地面上滑行起飞的过程看作是匀变速直线运动。 (1)其运动的速度与时间有什么关系？ (2)其在轨道上滑行的时间与哪些物理量有关？ 提示：(1)速度与时间的关系为vt＝v0＋at。 (2)初始速度、加速度和起飞速度。　　　　 [重点释解] 1．公式的适用条件 公式vt＝v0＋at只适用于匀变速直线运动。 2．公式的矢量性 (1)公式vt＝v0＋at中的v0、vt、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a＞0，若为匀减速直线运动，则a＜0；对于计算结果vt＞0，说明vt与v0方向相同；vt＜0，说明vt与v0方向相反。 3．两种特殊情况 (1)当v0＝0时，vt＝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，vt＝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。 [典例体验] [典例]　我国的家庭汽车保有量居世界第一，汽车一般有五个前进挡位，如图所示，对应不同的速度范围，设在每一挡汽车均做匀变速直线运动，换挡时间不计。