内容正文:
第二章 匀变速直线运动的规律
第2节 匀变速直线运动速度与时间的关系
作者编号:43999
小车在重物牵引下运动的v-t图像是一条倾斜的直线,它表示小车在做什么样的运动?
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作者编号:43999
1.知道匀变速直线运动的特点及分类。
2.理解匀变速直线运动的v-t图像特点。
3.理解匀变速直线运动的速度公式,并会用公式解决匀变速直线运动问题。
学习目标
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知识点一:匀变速直线运动的速度与时间的关系
t
0
t/s
v / (m•s-1)
vt
v0
Δv
Δt
v0 : 运动开始时的速度
vt: 在时刻 t 时的速度
v 与 t 是一次函数关系 即线性关系
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任意 时刻的速度(瞬时)
计时0时刻的速度(初速度)
公式说明
② 运算中要注意矢量性,一般规定初速度方向为正方向判断加速减速。如果加速,加速a取正值,如减速a取负值。
① 该式既适用于匀加速,也适用于匀减速直线运动。
1. 速度-时间公式
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以初速度v0的方向为正方向
(1)当a>0时,a与v0的方向相同,物体做匀加速直线运动;
vt =v0 + a·t
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(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。
(2)当a<0时,a与v0的方向相反,物体做匀减速直线运动;
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(1)当 v 0= 0 时,vt = at
物体做初速度为零的匀加速直线运动
(2)当 a = 0 时, vt = v0
物体做匀速直线运动
2. vt= v 0 + at的特殊形式
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t/s
v/(m/s)
o
1
2
3
4
5
6
2
4
6
8
10
12
问:由v-t 图像能了解到什么?可求的那些物理量?
1.v-t图线是一条倾斜的直线.
2.图像提供的信息:
一是直观反映物体运动速度随时间变化的规律;
二是可以求出某时刻物体的运动速度或物体达到某速度所需要的时间;
三是可以利用图线的斜率求出物体的加速度。
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3.对图像的理解
(1)图像提供的信息
①图像上的点表示该时刻对应的速度.
②纵轴截距表示初速度.横轴截距表示速度为零时对应的时刻.
③图线的倾斜程度反映了加速度的大小,倾斜程度越大,加速度越大.
④借助图像,利用图像的斜率,用公式可求得加速度.
⑤图像与时间轴围成图形的面积表示位移.
(2)图像应用口诀:
速度要看纵坐标,位移对应面大小;还有物体加速度,关联图线倾斜角.
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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.
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4.应用
(求运动的初速度)
(求加速度)
(求运动时间)
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例题:一汽车从车站由静止开出沿直线行驶,5 s后速度增加到10 m/s,该汽车的加速度是多少?后来汽车在行驶中遇到情况开始制动,在2 s内速度由10 m/s减小到零,在此过程中加速度又是多少?
解:如图是汽车运动过程的示意图。沿运动路线建立直线坐标系,取车站为坐标原点,汽车的运动方向为x轴正方向。
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汽车在加速过程中,已知v0 = 0,vt =10 m/s,t = 5 s
由速度方程 vt = v0 + at 有
汽车在制动过程中,已知 v0’=10 m/s, vt’= 0,t’ = 2 s
可得
a’ 为负值,表示加速度方向与x轴的正方向相反,即加速度方向与初速度方向相反,汽车做匀减速运动。
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v0
vt中
v
t /2
t /2
证明:对于匀变速直线运动,某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间的始、末速度的算术平均值。
方法1:用解析法证明。
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方法2:用图像进行证明。
A点时速度为v A,B点时速度为 vB,A、B的中间时刻速度为。图中tAABtB为一个直角梯形,由梯形中位线公式可知
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推论:匀变速直线运动中,一段时间的中点时刻的速度等于这段时间的平均速度。
t时间内的平均速度等于t/2时刻的瞬时速度
注意:此公式只适用于匀变速直线运动
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1.关于做匀变速直线运动的物体,下列说法中正确的是 ( )
A.若加速度方向和速度方向相同,即使加速度很小,物体的速度还是要增大的
B.若加速度方向和速度方向相反,则物体的速度可能一直增大
C.不管加速度方向和速度方向的关系怎样,物体的速度都是增大的
D.因为物体做匀变速直线运动,所以它的加速度是均匀变化的
A
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A.甲做匀速直线运动,乙做匀变速直线运动
B.两物体两次速度相同的时刻分别在第1 s末和第4 s末
C.乙在前2 s内做匀加速直线运动,2 s后做匀减速直线运动
D.2 s后,甲、乙两物体的速度方向相反
2.(多选)甲、乙两物体从同一位置出发沿同一直线运动,两物体运动的v-t图像如图所示,下列说法正确的是( )
BC
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3.一个沿直线运动的物体的v-t图像如图所示,则下列分析错误的是( )
A.图像OA段表示物体做非匀变速运动,AB段表示物体静止
B.图像AB段表示物体做匀速直线运动
C.在0~9 s内物体的运动方向相同
D.在9~12 s内物体的运动方向与0~9 s内的运动方向相反
A
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4.滑雪运动员不借助雪杖,以加速度a1从山坡顶由静止匀加速滑下,测得其20 s后的速度为20 m/s,50 s后到达坡底,又以加速度a2沿水平面减速20 s后停下。求:
(1)a1和a2的大小。
(2)运动员到达坡底后再经过6 s的速度大小。
【答案】 (1)1 m/s2 2.5 m/s2 (2)35 m/s
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