2.1 速度变化规律 课件-2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

第2章 匀变速直线运动 第1节 速度变化规律 高山滑雪 苹果下落 这些运动着的物体速度都在变化，它们的速度变化有什么规律么？那么如何来探究复杂运动所蕴含的规律？ 1.知道匀变速直线运动的特点，知道匀变速直线运动是一种物理模型。 2.能根据加速度的定义，推导出匀变速直线运动的速度公式。 3.理解速度—时间图像的物理意义，会运用图像研究匀变速直线运动。 4.能运用速度公式、速度—时间图像对常见的匀变速直线运动问题进行分析，形成初步的运动观念。 学习目标 匀变速直线运动的特点 1m 2m/s 1s 4m 9m 2s 4m/s 3s 6m/s 什么是匀变速直线运动？以一辆从静止开始沿直线运动的汽车为例。在一段路程中，每隔一秒测一个速度值。（如下图） 新知学习 汽车沿直线运动时速度随时间变化的数据 t/s 0 1 2 3 4 5 6 v/（m·s-1） 0 2 4 6 8 10 12 思考：1.汽车的速度在如何变化？ 2.汽车在不同的时间段内速度变化快慢相同吗？ 新知学习 1s—2s：a1===2m/s2 2s—3s：a2===2m/s2 3s—4s：a3===2m/s2 同理：4s—5s：a4=2m/s2 5s—6s：a5=2m/s2 1s—3s：a1—3===2m/s2 同理：2s—4s：a2—4=2m/s2 3s—5s：a3—5=2m/s2 4s—6s：a6—4=2m/s2 1s—4s：a1—4=2m/s2 1s—5s：a1—5=2m/s2 …… 通过计算每个阶段的加速度，我们发现汽车的速度在匀速增加；汽车在不同的阶段内加速度不变，速度变化快慢是相同的。 新知学习 1.定义： 2.特点： 3.分类： 将物体加速度保持不变的直线运动称为匀变速直线运动。 加速度的大小和方向都不变 （1）加速度与速度同向时，物体做匀加速直线运动。 （2）加速度与速度反向时，物体做匀减速直线运动。 4.匀变速直线运动是一种简单且特殊的变速直线运动，是一种物理模型。为了便于研究，人们通常将某些物体的运动（或其中的一段运动）近似视为匀变速直线运动。 新知学习 练一练 2019年12月17日下午4时，航母“山东舰”在海南三亚某军港交付海军。如图所示，飞机从航空母舰上起飞时，为了迅速达到起飞速度，航空母舰沿飞机起飞的方向以v0做匀速直线运动，飞机相对航空母舰以加速度a从静止开始做匀加速运动。以海面为参考系，飞机做什么运动？ 答：以海平面为参考系，飞机的运动是粗速度不为零的匀加速直线运动。 新知学习 匀变速直线运动的速度—时间关系 思考：知道匀变速直线运动过程中的加速度和初速度后，该如何求在某一时刻的速度？ 例：汽车以2 m/s的初速度，做加速度1 m/s2的匀加速直线运动，问2 s时汽车的速度达到多少？ 由公式a= 得到，vt =v0 + a·t 所以2 s后，汽车的速度vt=v0+at=2 m/s+1 m/s2×2 s=4 m/s 末速度 加速度 时间 初速度 新知学习 9 1.速度公式： 2.含义 vt =v0 + a·t 初速度 时间 时刻t的瞬时速度 加速度 做匀变速直线运动的物体，在t时刻的速度vt等于物体在开始时刻的速度v0加上在整个过程中速度的变化量at。 新知学习 3. 以初速度v0的方向为正方形 （3）若v0=0时，速度公式变为vt=at，vt与a总是同向，物体做匀加速直线运动。 （1）当a＞0时，a与v0的方向相同，物体做匀加速直线运动； （2）当a＜0时，a与v0的方向相反，物体做匀减速直线运动； 新知学习 1.汽车在平直路面紧急刹车时，加速度的大小是4 m/s2 (1)如果必须在4 s内停下来，汽车的行驶速度最高不能超过多少？ (2)如果汽车以最高允许速度行驶，刹车时加速度的大小仍是4 m/s2，分别求汽车刹车3 s、5 s时汽车的速度多大？ 练一练 新知学习 解：（1）刹车后汽车做匀减速直线运动，加速度方向与初速度方向相反， 以初速度方向为正方向。 由题意知a=-4 m/s2，t=4 s，vt=0 根据vt =v0 + a·t 得v0= vt - a·t=[0-（-4）×4] m/s=16 m/s 所以汽车得速度不能超过16 m/s （2）由题意知v0=16 m/s，a=4 m/s2 ，t1=3 s，t2=5 s； 根据vt =v0 + a·t 得vt1=[16+（-4）×3] m/s=4 m/s；vt2=[16+（-4）×5] m/s=-4 m/s vt2=-4 m/s说明汽车反向运动不合实际，即汽车在刹车5s前已经停下，所以刹车5 s时车速度为0. 新知学习 2.如图所示，火车沿平直铁轨匀加速前进，当车头到达某一路标时，火车的速度为3m/s，1min后变成15m/s，又需经多长时间，火车的速度才能达到18m/s？ 解：根据匀变速直线运动的速度随时间变化的关系式vt=v0+at 可知：15m/s=3m/s+at1 又t1=60s，则a=0.2m/s2 18m/s=15m/s+at2 故t2=15s 新知学习 刹车问题的求解方法： （1）先求出刹车时间t刹=。（a＜0） （2）若t＞t刹，车已停止，v=0； 若t＜t刹，在利用vt=v0＋at计算，求出末速度vt。 新知学习 匀变速直线运动的速度—时间图像 t/s 0 1 2 3 4 5 6 v/（m·s-1） 0 2 4 6 8 10 12 t/s v/(m/s) o 1 2 3 4 5 6 2 4 6 8 10 12 速度随时间而均匀增加 匀加速直 线运动 1.以速度v为纵轴，时间t为横轴，建立直角坐标系。 2.根据计算出的不同时刻的瞬时速度值，在坐标系中描点。 3.用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图线，即v－t图像。如图所示。 新知学习 从v—t图像上我们可以得到哪些信息？ t/s v/(m/s) o 1 2 3 4 5 6 2 4 6 8 10 12 （1）某一时刻得速度 （2）达到某一速度所需要的时间 （3）物体做变速运动的加速度 图像的斜率代表加速度 新知学习 对图像的几点说明（以右图为例） （1）截距： （2）斜率 （3）交点： 纵截距表示初速度，横截距表示速度为零的时刻 斜率表示加速度，斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向 交点表示改时刻两物体具有相同的速度 （4）如果某时间段内v—­t图像一段在t轴上方，另一段在t轴下方，但仍是直线，只是说明运动方向发生了改变，但加速度是恒定的，全过程可以看成统一的匀变速直线运动，如图乙中的c所示。 新知学习 应用v－t图像的三点注意事项 (1)正确认识v－t图像，从图像中读出需要的信息是解题的关键。其中图线斜率k＞0，加速度为正，图线斜率k＜0，加速度为负。 (2)物体的速度变为负值，表示物体运动方向发生了变化，负号不表示速度的大小。 (3)v－t图线为直线且跨过t轴，可分段分析也可全过程分析；v－t图线是折线一般采用分段分析。 新知学习 v­—t图像的两点提醒 (1)v­—t图像只能描述直线运动，无法描述曲线运动． (2)v­—t图像描述的是物体的速度随时间的运动规律，并不表示物体的运动轨迹． 新知学习 下表是汽车沿直线运动时速度随时间变化的数据，画出该车的a-t图像 t/s a/(m/s2) o 1 2 3 4 5 6 1 2 3 t/s 0 1 2 3 4 5 6 v/(m/s) 0 2 4 6 8 10 12 匀变速直线运动的a—t图像是一条平行于时间轴的直线 新知学习 练一练 做直线运动的物体在t1、t3两时刻对应的纵坐标如图所示，下列结论正确的是（ ） A. t1、t3两时刻速度相同 B. t2时刻速度和加速度均为零 C. t1、t3两时刻加速度等值反向 D.若t2 =2 t1 ，则可以求出物体的初速度为8m/s D 新知学习 1.匀变速直线运动 （1）定义：将物体加速度保持不变的直线运动称为匀变速直线运动。 （2）特点：加速度的大小和方向不变 （3）分类：匀加速直线运动、匀减速直线运动 2.速度与时间的关系 （1）公式：vt =v0 + a·t （2）特例：v0＝0，vt = at （3）图像及应用：匀变速直线运动的v—t图像、a—t图像 课堂总结 $$