第二节 匀变速直线运动（同步课件）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版2023·通用类）

第2节 匀变速直线运动 主题一 SZ-LWH 1 目 录 CONTENTS 匀变速直线运动 01 加速度 02 自由落体运动 03 匀变速直线运动的规律 04 SZ-LWH 2 人和内燃机火车进行1000m和2000m比赛，大家能猜出谁会赢吗？ 情境导入 SZ-LWH 01 匀变速直线运动 SZ-LWH 4 一、匀变速直线运动 变速直线运动 在生活中，人们发现，有些物体的运动会越来越快，而有些物体的运动会越来越慢。 匀变速直线运动 做变速直线运动的物体，如果在任意相等的时间内，速度的变化量都相等 如果在相等的时间内，物体沿直线运动的位移不相等 时刻 第1秒末 第2秒末 第3秒末 第4秒末 第5秒末 …… 速度 2m/s 4m/s 6m/s 8m/s 10m/s …… 一辆汽车沿一条直线从静止开始加速,速度与时刻的关系 SZ-LWH 一、匀变速直线运动 速度-时间图像（v-t 图像） 时刻 第1秒末 第2秒末 第3秒末 第4秒末 第5秒末 …… 速度 2m/s 4m/s 6m/s 8m/s 10m/s …… 一辆汽车沿一条直线从静止开始加速,速度与时刻的关系 匀变速直线运动建立一个平面直角坐标系，用纵轴表示速度，横轴表示时间，将上述匀变速直线运动每一时刻的速度作为一个点画出，就形成一条如右图所示的直线。 SZ-LWH 一、匀变速直线运动 SZ-LWH 匀变速直线运动 匀加速直线运动 匀减速直线运动 02 加速度 SZ-LWH 8 二、加速度 与同学进行讨论，运动员和炮弹作的两种不同的匀变速直线运动，哪一个运动速度变化得快？到底有多快？ SZ-LWH 在一个匀变速直线运动中，质点速度的变化量跟发生这一变化所用时间的比值是一个常量。在物理学中，将该比值定义为加速度。用 a 表示加速度，用 v0 表示初速度，用 vt 表示末速度，用 t 表示速度变化所用的时间。 在国际单位制中，单位是 m/s2（米/秒2） 二、加速度 SZ-LWH 矢量 定义 数学表达 单位 二、加速度 在匀变速直线运动中： 如果速度增加，即 ，则加速度是正值，表示其方向与运动 方向相同。 如果速度减少，即 <，则加速度是负值，表示其方向与运动方向相反。 若将运动员和炮弹的运动都视为匀变速直线运动，则可算出运动员和炮弹的加速度大小分别为 SZ-LWH 二、加速度 【观察与体验】 用位移传感器测量加速度 SZ-LWH 二、加速度 解 v0＝72 km/h＝20 m/s，由加速度公式得 示例1 司机驾驶一辆速度为72 km/h的汽车在路上行驶，在发现险情后立即采取制动措施，汽车在制动后经过2 s停下来。若将此过程视为匀变速直线运动，求汽车的加速度。 a 为负值，表示加速度方向跟汽车运动方向相反，汽车作匀减速直线运动。 SZ-LWH 二、加速度 与同学讨论，右图中的直线甲代表的匀加速直线运动的加速度是多少？ 直线乙代表的匀加速直线运动的加速度是多少？ SZ-LWH 03 匀变速直线运动的规律 SZ-LWH 15 三、匀变速直线运动的规律 由加速度公式 ，通过数学变形，可得 公式表示，如果已知一个匀变速直线运动的初速度 v0、加速度 a 和时间 t，就可以求得末速度 vt 。 SZ-LWH 三、匀变速直线运动的规律 示例2 司机驾驶驾驶车辆进入高速公路时，必须在加速车道上使车辆加速到60 km/h后，才能转入高速行车道行驶，如右图所示。一位司机驾驶汽车以36 km/h的速度从匝道驶入加速车道，假设他立刻以1. 0 m/s2的加速度加速行驶了10 s，然后转上高速行车道。他的操作是否达到了交通法规的要求？ SZ-LWH 这位司机的操作达到了交通法规的要求。 分析 由于车辆在加速车道上加速的过程是一个匀加速直线运动的过程，又已知此过程中的初速度v0、加速度 a 和时间 t，要求末速度vt，可利用速度公式求解。 ＝（10＋1.0×10）m/s＝20 m/s ＝72 km/h＞60 km/h 解 v0＝36 km/h＝10 m/s，由匀变速直线运动的速度公式得 三、匀变速直线运动的规律 SZ-LWH 三、匀变速直线运动的规律 利用数学推导，人们发现，如果已知一个匀变速直线运动的初速度v0、加速度 a 和时间 t，则可以用位移公式求出位移s，即 SZ-LWH 三、匀变速直线运动的规律 示例3 一位司机驾车从一座桥上向下行驶，如下图所示，汽车在引桥顶端的速度是8 m/s，司机轻踩制动踏板，让汽车以0.2 m/s2的加速度做匀加速直线运动，用了30 s到达引桥底端，则该引桥的长度是多少？ SZ-LWH 三、匀变速直线运动的规律 分析 汽车的运动是匀加速直线运动，已知初速度v0、加速度 a 和时间 t，可利用位移公式计算出位移 s。 解 由匀变速直线运动的位移公式，得 ＝（ ）m=330 m SZ-LWH 三、匀变速直线运动的规律 如果是1 000 m比赛，并假设此人是世界级中长跑运动员，能以7 m/s的速度跑完全程，那么，人的成绩约为143 s；而火车仍然作匀加速直线运动，它跑完全程约需141 s。因此在此项比赛中，人与火车是旗鼓相当，难分伯仲。 人与内燃机火车进行百米比赛，由于普通人都可以在2 s内将速度提高到7 m/s左右，大约15 s就可以冲到终点；而火车启动加速过程的加速度大约为0.1 m/s2，在15 s内只能将速度提高到 1.5 m/s左右，大约前进11 m。因此，人可以稳操胜券。 SZ-LWH 如果是2 000 m比赛，并假设此人仍能以7 m/s的速度跑完全程，那么人的成绩约为286 s；而火车仍然作匀加速直线运动，它跑完全程只需约200 s。因此在此项比赛中，人只有甘拜下风了。 三、匀变速直线运动的规律 由速度公式 可得 ，代入位移公式，得 SZ-LWH 三、匀变速直线运动的规律 【应用与拓展】 行车安全距离的控制 在公路上，为了防止汽车追尾，保持安全车距是最直接和最有效的方法。安全车距是指后方车辆为了避免与前方车辆发生意外碰撞而在行驶中与前车所保持的必要间隔距离。 假设某人正在高速公路上驾车以最高限速 120 km/h 直线行驶，发现紧急情况（如前方车辆突然停下）后，立即采取制动操作，汽车以 5 m/s2 的加速度作匀减速直线运动，直到完全停止。 SZ-LWH 在司机的反应时间（约 0.7 s）内，汽车仍以原来的速度作匀速直线运动，这段时间内汽车的行驶距离为 汽车制动后到停止，这段时间内汽车的位移： = 33.3×0.7 m ≈ 23.3 m 因此，安全车距为 23.3+110.9 m = 134.2 m 三、匀变速直线运动的规律 与同学交流，并从后车司机的角度思考，讨论为了避免追尾事故的发生，应该注意哪些方面的问题？ SZ-LWH 三、匀变速直线运动的规律 数学方法是解决和说明物理问题时必须采用的理论工具之一，它要求人们根据物理研究对象的特点，用数学语言表述事物的状态、关系和过程，综合运用数学概念、理论和技巧，进行结构、数量方面的描述、计算和推导，以形成对问题的解释、判断和预言，精确地把握物理对象的特点和运动规律。 【思维与方法】 数学方法 SZ-LWH 04 自由落体运动 SZ-LWH 27 四、自由落体运动 不同物体的物体在空中下落时，速度总是越来越大，它的运动是不是一种匀加速直线运动？关于这个问题，历史上早有争论。一块石头和一根羽毛同时下落，人们发现总是石头先落地。 公元前4世纪，古希腊的哲学家亚里士多德根据对类似现象的观察，得出结论：重的物体比轻的物体下落得快。他的这一种物理观点符合人们的常识，在其后两千年的时间里，被奉为经典。 亚里士多德（Aristotole) SZ-LWH 四、自由落体运动 16世纪末，意大利科学家伽利略对亚里士多德的论断表示了怀疑。他假设：把一块大石头和一块小石头捆在一起，让其下落，结果如何？ 伽利略 SZ-LWH 四、自由落体运动 伽利略通过严密的逻辑推理，并进行了细致的实验和计算，最终发现了物体下落的真正规律，也证明了亚里士多德关于落体运动观念的错误。 伽利略这种敢于质疑的科学态度及运用实验和逻辑思维（包括数学推演）相结合对自然规律进行研究的方法值得我们学习。 【思维与方法】 实验方法 实验方法是物理学中最基本的科学方法之一，它是指人们根据研究目的，利用实验仪器，人为地控制或模拟自然现象，排除干扰，突出主要因素，在最有利的条件下研究自然规律的方法。 SZ-LWH 四、自由落体运动 SZ-LWH 钱毛管是一根一端封闭，另一端带有气嘴封盖的玻璃管，其中放置一个圆形金属片和一片羽毛，如右图所示。 【观察与体验】 用钱毛管演示轻重不同物体的下落 分别观察金属片和羽毛在空气与接近真空环境中下落的现象。 四、自由落体运动 SZ-LWH 四、自由落体运动 通过对羽毛在空气与接近真空环境中下落现象的比较，可知在轻小物体的落体运动中， 是不可忽略的因素。 若假设在完全真空的环境中，可推测出质量不同的物体下落的快慢程度是 的。 【思考与讨论】 SZ-LWH 四、自由落体运动 【活动与探究】 用打点计时器测量重物下落的加速度 每个学习小组对同一张纸带上的点迹进行分析，从纸带上的间距较大的点开始，标记为0。然后每隔1个点标记一个数字，如下图所示。 SZ-LWH 四、自由落体运动 SZ-LWH 四、自由落体运动 【应用与拓展】 重力探矿 假如岩层中含有高密度的重矿物（如铬铁矿、黄铁矿、黄铜矿、磁铁矿及赤铁矿），或低密度的油气体，则它们会使岩层侧向密度发生变化，造成地面上的重力加速度分布不均匀。用高灵敏度的重力仪在地面上逐点测量该处的重力加速度值，经修正处理后，可找出由地下岩层密度侧向不同引起的微小变化，再配合地质资料，推断地下岩层的岩性及构造，这种方法称为重力探矿。 SZ-LWH 自由落体运动：物体在只受重力作用下，从静止开始下落的运动。 由于在自由落体运动中，初速度v0 = 0，加速度a = g，因此，自由落体运动的速度公式可表示为 vt = gt 位移公式可表示为 2gs 四、自由落体运动 SZ-LWH 一、匀速直线运动 1、定义：物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内位移相等，这种运动叫做匀速直线运动。 2、匀速直线运动的x—t图象和v-t图象     二、加速度 1、定义：物体速度的变化与发生这一变化所用时间的比值。 2、速度、速度变化量和加速度的对比 3、对公式a＝Δt/Δv的理解 三、匀变速直线运动的规律 1、匀变速直线运动的速度公式vt=vo+at(减速：vt=vo-at) 2、匀变速直线运动的位移公式s=vot+at2/2(减速：s=vot-at2/2) 四、自由落体运动 1、概念：物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动。 2、运动性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。所以匀变速直线运动的所有规律和初速度为零的匀加速直线运动中的各种比例关系都可用于自由落体运动。 3、自由落体的加速度：在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫重力加速度，用g表示，地球上不同的纬度，g值不同。其方向为竖直向下。通常计算时取9.8         粗略计算时，取10    。 4、规律 自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动，其运动规律： 课堂总结 SZ-LWH 作业布置 实践与探索1-2中第1题和第4题 作业布置 SZ-LWH 谢谢各位的聆听！ SZ-LWH 40 星之所在 初音未来 Other 132264.0 Lavf58.12.100 $$