第二节 匀变速直线运动（同步课件）-【中职专用】2024-2025学年高中物理同步精品课堂（高教版2023·化工农医类）

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 加速度 匀变速直线运动速度公式 1 2 3 匀变速直线运动位移公式 4 5 自由落体运动 SZ-LWH 2 情境导入 思考：飞机和跑车哪个启动快，哪个运动快呢 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 一辆火车沿着铁轨向前行驶，如图所示。司机每隔30s记录一次速度计的读数。记录结果如表所示。请同学们观察表中数据的特点，分析火车是如何运动的？它的速度变化有什么特点？ 时刻/s 0 30 60 90 120 速度/(m/s) 20 25 30 35 40 一、匀变速直线运动 SZ-LWH 一、匀变速直线运动 从表中，我们可以看出，火车在不同时刻的速度不相同，做变速运动；每隔30s，速度值都增加5m/s。在相同时间内，其速度的改变量都相等。 匀变速直线运动 物体作直线运动，如果在任意相等的时间内，速度的改变量都相等，那么我们称这种运动为云变速直线运动，简称匀变速运动。如果速度随着时间变化而不断增加，那么该物体做匀加速直线运动；否则该物体做匀减速直线运动。 SZ-LWH 一、匀变速直线运动 1. 定义：在一条直线上运动的物体，如果在相等的时间里速度的变化量相等，物体的运动叫做匀变速直线运动。简称匀变速运动。 飞机起飞前可近似看作匀加速直线运动 速度均匀增加的匀变速直线运动叫做匀加速直线运动。 速度均匀减少的匀变速直线运动叫做匀减速直线运动。 汽车刹车可近似看作匀加速直线运动。 SZ-LWH 一、匀变速直线运动 1．匀变速直线运动： (1)匀加速直线运动：速度随时间均匀增加。 (2)匀减速直线运动：速度随时间均匀减小。 沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫作匀变速直线运动。 2．匀变速直线运动的特点 (1)加速度a恒定不变。 (2)v－t图像是一条倾斜直线。 SZ-LWH 一、匀变速直线运动 【例1】关于匀变速直线运动，下列说法正确的是(　　) A．匀加速直线运动的加速度是不断增大的 B．做匀变速直线运动的物体，它的加速度方向和速度方向总是相同的 C．任意相等时间内，加速度的变化量相等且不为零 D．任意时刻速度的变化率相同 D 解析　匀变速直线运动的加速度是不变的，即任意时刻速度的变化率相同，在任意相等时间内，速度的变化量相等且不为零，故A、C错误，D正确； 做匀变速直线运动的物体，它的加速度方向和速度方向之间没有必然联系，可能相同也可能相反，故B错误。 答案　D SZ-LWH 一、匀变速直线运动 2. 匀变速直线运动的速度时间图像 v t O v t O v t O 初速度为零的 匀加速直线运动 初速度不为零的 匀加速直线运动 匀减速直线运动 SZ-LWH 一、匀变速直线运动 3. 速度图象的作用 （2）求任一时刻的速度 （3）求达到某一速度所需的时间 （1）判定运动性质 OA 段： AB 段： BC 段： 2 s末的速度是 vt = 8 m /s 速度达到10 m/s 需要的时间为 t = 3 s 匀加速直线运动。 匀速直线运动。 匀减速直线运动。 v t O A B C v / m ·s– 1 t / s 1 2 3 4 4 6 8 10 O 2 SZ-LWH （4）对v－t图像的理解 1.图像的物理意义：v－t图像描述的是物体运动的速度随时间变化的规律。 2.图像的斜率：v－t图像的斜率表示物体运动的加速度，斜率为正，加速度为正；斜率为负，则加速度为负。 3.图像的交点与折点 ①两条图线的交点：表明在该时刻两物体具有相同的速度。 ②图线与纵轴的交点：表示物体的初速度。 ③图线与横轴的交点：表示在该时刻速度大小为零。 一、匀变速直线运动 SZ-LWH 提示：　a表示匀加速直线运动；b表示匀减速直线运动。 思考 如图，图线a和图线b分别表示什么运动？ 一、匀变速直线运动 SZ-LWH 【例2】(多选)甲、乙两物体在同一直线上做匀变速直线运动的速度—时间图像如图所示。由此可知(　　) A．甲和乙的初速度方向相同，大小之比为3∶1 B．在t＝4s时，两者的瞬时速度大小相等 C．甲和乙的加速度方向相同，大小之比为3∶1 D．甲和乙的加速度方向相反，大小之比为1∶1 解析　甲的初速度为3m/s，乙的初速度为1m/s，因此甲和乙的初速度方向相同，大小之比为3∶1，选项A正确； 在t＝2s时，两者的瞬间速度相同，大小都为2m/s，选项B错误； 甲沿正方向做匀减速直线运动，乙沿正方向做匀加速直线运动，甲的加速度为－0.5m/s2，乙的加速度为0.5m/s2，因此甲和乙的加速度方向相反，大小之比为1∶1，选项C错误，D正确。 AD 一、匀变速直线运动 SZ-LWH 02 加速度 SZ-LWH 16 二、加速度 2003年12月11日“F1之王”大舒马赫驾驶着法拉利F2003-GA赛车，在意大利格罗塞托空军基地的飞机场跑道上与著名战斗机“飓风2000”上演了一场真正的“巅峰对决”。 他们分别进行了600米、900米和1200米的3次比试，法拉利只赢了一次，你猜是哪一次？ SZ-LWH 二、加速度 v1/m.s-1 △t/s v2/m.s-1 △v/m·s-1 A. 自行车下坡 2 3 11 B. 公共汽车出站 0 3 6 C. 某舰艇出航 0 20 6 D. 火车出站 0 100 20 E. 飞机匀速飞行 300 10 300 谁的速度大？ 再举出一些例子，说明“速度大”、“速度变化大”、“速度变化得快”描述的是三种不同的情况。 谁的速度的变化量大？ SZ-LWH 二、加速度 速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。 (1)定义： (3)定义式： △v a= —— △t v – v0 = ——— t (4)单位： 米每二次方秒 m/s 2 -2 m s . 或 (2)物理意义： 表示速度改变快慢的物理量。 等于单位时间内速度的改变量的大小 与△v相同 (5)矢量 大小： 方向： SZ-LWH 二、加速度 a v0 vt 在变速直线运动中,若取初速度v0 的方向为正方向,则 (1) 当vt > v0 时, a>0取正, a与v0 方向相同,加速。 (2) 当vt < v0 时, a<0取负, a与v0 方向相反，减速。 Δv a v0 vt Δv 2. 加速度方向 SZ-LWH 二、加速度 例3 汽车紧急刹车时速度是10 m/s ，经过2.0 s 车停下来，求汽车的加速度。 解：由加速度公式得 讨论：a 为负值，表示加速度方向跟汽车的初速度方向相反，说明汽车做匀减速直线运动。 SZ-LWH 03 匀变速直线运动速度公式 SZ-LWH 22 三、匀变速直线运动速度公式 在变速直线线运动中 某时刻 3m/s 经过1s 5m/s 再经过1s 7m/s 再经过1s 9m/s 在匀变速直线运动中，速度是均匀改变的，速度的改变跟发生这个改变所用时间的比值是个恒量，即加速度的大小、方向不变 SZ-LWH 三、匀变速直线运动速度公式 在匀变速直线运动中，速度是均匀改变的，速度的改变跟发生这个改变所用时间的比值 SZ-LWH 三、匀变速直线运动速度公式 一、速度与时间的关系式 一般用国际单位制 二、物理意义：做匀变速直线运动的物体，t时刻的速度v等于物体运动开始时的速度v0加上在整个过程中速度的变化量at。 三、公式v＝v0＋at的适用条件：只适用于匀变速直线运动。 SZ-LWH 三、匀变速直线运动速度公式 （3）如果初速度为零，v0 = 0 ， 则 vt = at 。 速度公式 讨论：一般取初速度v0 的方向为正方向。 （1）当a 与v0 同向时，a > 0，表明物体的速度随时间均匀增加； （2）当a 与v0 反向时，a < 0，表明物体的速度随时间均匀减小； SZ-LWH 04 匀变速直线运动的位移公式 SZ-LWH 27 四、匀变速直线运动位移公式 由变速直线运动的位移公式得 如果初速度为零，v0 = 0 匀变速直线运动位移公式 则 SZ-LWH 四、匀变速直线运动位移公式 代入位移公式中得 如果初速度为零，即 v0 = 0 ，则 由速度公式 得 SZ-LWH 四、匀变速直线运动位移公式 SZ-LWH 四、匀变速直线运动位移公式 SZ-LWH 四、匀变速直线运动位移公式 例6 一辆以10 m/s 速度行驶的汽车，进站前开始减速，做匀减速运动，加速度的大小是 2 m/s2 。求：（1）3s 末汽车的速度；（2）3s 内汽车的位移；（3）第 3s 内汽车的位移。 解：（1） （2） t´ t2 t3 s2 s3 s3´ （3） 3s内的位移 2s内的位移 第3s内的位移 SZ-LWH 05 自由落体运动 SZ-LWH 33 五、自由落体运动 二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德提出：轻重不同的物体下落时，重的物体下落得快，轻的物体下落得慢。这个观点是否正确呢？ 演示1　在同一高度同时释放一支粉笔头（或一枚硬币）和一张纸片，请观察物体是否同时落地。 演示2　把纸片揉成纸团，重复以上实验，请观察物体是否同时落地。 为什么有时重的物体下落得快，有时轻重不同的物体下落得快慢几乎一样？ SZ-LWH 五、自由落体运动 SZ-LWH 五、自由落体运动 SZ-LWH 五、自由落体运动 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。 1. 定义 2. 运动性质 如果空气阻力对物体影响很小，可忽略不计，那么，物体在空气中从静止开始下落的运动就可以看作是自由落体运动。 对自由下落的小球的闪光照片进行研究，发现自由落体运动是初速度为零的加速直线运动。 SZ-LWH 五、自由落体运动 3. 重力加速度 在同一地点，一切物体在做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。 在地球上不同地点，g 的值略有不同。 在通常的计算中，取 g = 9.8 m/s 2,重力加速度方向总是竖直向下。 SZ-LWH 五、自由落体运动 自由落体运动的公式 a → g s → h 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以，匀变速直线运动公式也适用于自由落体运动。 SZ-LWH 五、自由落体运动 例7从离地面500 m的空中自由落下一个小球，g取10 m/s2，求小球，(1)落到地面经过的时间；(2)自开始下落计时，在第1 s内的位移、最后1 s内的位移。 SZ-LWH 作业布置 实践与探索1-2中#1-3 作业布置 SZ-LWH 谢谢各位的聆听！ SZ-LWH 42 星之所在 初音未来 Other 132264.0 对位移公式x=v0t+eq \f(1,2)at2和理解和应用 1．公式的理解 (1)矢量性：x＝v0t＋eq \f(1,2)at2 和v2－veq \o\al(2,0)＝2ax为矢量式 其中的v0、a、x均为矢量，使用公式时应先规定正方向。一般以v0的方向为正方向。 2.公式的适用条件:公式适用于匀变速直线运动。 3．x＝v0t＋eq \f(1,2)at2 公式的特殊形式 (1)当a＝0时，x＝v0t(匀速直线运动)。 (2)当v＝0时，x＝eq \f(1,2)at2(由静止开始的匀加速直线运动)。 4.v2－veq \o\al(2,0)＝2ax特殊情况 (1)当v0＝0时，v2＝2ax物体做初速度为零的匀加速直线运动。 (2)当v＝0时，－veq \o\al(2,0)＝2ax物体做匀减速直线运动直到静止，如刹车问题。 例5．做直线运动的某质点的位移随时间变化的关系式为x＝4t＋2t2，x与t的单位分别是m和s，则质点的初速度和加速度分别是(　　) A．4 m/s和2 m/s2　　　 B．0和4 m/s2 C．4 m/s和4 m/s2 D．4 m/s和0 解析：　做匀变速直线运动的位移随时间变化的关系式为x＝v0t＋eq \f(1,2)at2，与关系式x＝4t＋2t2相比较，v0＝4 m/s，a＝4 m/s2，所以选项C正确。 (1)在空气中，将一张纸片和一金属球从同一高度同时释放，哪个下落得快？为什么？ (2)毛钱管实验：玻璃管中有羽毛、小软木片、小铁片……玻璃管中抽成了真空，将物体聚于一端，再将玻璃管倒立，让所有物体同时下落。看到什么现象？说明什么问题？ 解析：　(1)落到地面的位移h＝500 m，由h＝eq \f(1,2)gt2得，落地时间t＝ eq \r(\f(2h,g))＝ eq \r(\f(2×500,10)) s＝10 s。 (2)第1 s内位移h1＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,1)＝eq \f(1,2)×10×12 m＝5 m。 前9 s内位移h9＝eq \f(1,2)gteq \o\al(2,9)＝eq \f(1,2)×10×92 m＝405 m。 小球总共运动10 s，最后1 s内位移等于总位移减去前9 s内位移，即Δh＝h－h9＝500 m－405 m＝95 m。 $$