2.3 匀变速直线运动的规律 （教学课件）物理沪科版必修第一册

该高中物理课件聚焦匀变速直线运动的规律，涵盖概念、公式、v-t图像及应用。通过回顾匀速直线运动v-t图像导入，建立从匀速到匀变速的知识脉络，以图像斜率、面积等为学习支架，帮助学生理解加速度恒定特点及公式推导。 其亮点在于以v-t图像为核心，结合微元累加法（科学思维）推导位移公式，通过刹车问题、逆向思维（如汽车减速反向加速）、多过程问题（跳伞运动员）等典例，培养科学推理和模型建构能力。课堂练习联系航母弹射等实际情境，落实物理观念，助力学生掌握解题方法，教师可借分层练习提升教学效率。

物理必修第一册 •沪科版 第二章 匀变速直线运动 第3节 匀变速直线运动的规律 学习目标 01 匀变速直线运动的特点 知道匀变速直线运动的特点及分类。 02 匀变速直线运动的规律 掌握匀变速直线运动的3个公式，会用公式解决简单的匀变速直线运动问题。 03 匀变速直线运动的常见问题 掌握匀刹车问题、逆向思维问题、多过程问题的解题方法及注意点。 教学重难点 教学难点 教学重点 1.掌握匀变速直线运动的速度公式，会用此公式解决简单的匀变速直线运动问题。 2.理解匀变速直线运动的位移与时间的关系，会用公式x＝v0t＋at2解决匀变速直线运动的问题。 3.理解匀变速直线运动的速度与位移的关系式并会应用解题。 掌握刹车问题、逆向思维问题、多过程问题的计算。 知识点1 匀变速直线运动的概念 匀变速直线运动的概念 1.定义：速度随时间均匀变化的直线运动叫做匀变速直线运动 2.特点：加速度不变（加速度的大小、方向都不变） 3.分类：匀加速直线运动和匀减速直线运动 匀变速直线运动的v-t图 v－t图像特点：一条倾斜的直线，v与t成一次函数关系 纵坐标表示瞬时速度 斜率k= 表示加速度，直线越陡，加速度越大 纵截距 表示初速度 典例分析 探究新知 典例1．(多选)关于匀变速直线运动，下列说法正确的是(　　) A．匀变速直线运动的加速度恒定不变 B．相邻的相同时间间隔内的位移相等 C．在任何相等的时间Δt内的速度变化量Δv都相等 D．速度与运动时间成正比 【答案】　AC 【详解】　匀变速直线运动的加速度a不变，故选项A正确；由a＝可知，由于a不变，在相邻的相同时间间隔内Δv相同，速度逐渐变大或变小，则位移不相等，选项B错误，C正确；只有当初速度为零时，速度v才与运动时间t成正比，选项D错误． 知识点2 匀变速直线运动的规律 知识回顾：匀速直线运动的v-t图 v－t图像特点：平行于时间轴的直线 与横轴围成的面积——位移。 x=vt 匀变速直线运动的v-t图 v－t图像特点：一条倾斜的直线，v与t成一次函数关系，斜率表示加速度 v=v0+at 与横轴围成的面积——位移 匀变速直线运动的v-t图 与横轴围成的面积——位移 知识锦囊： 像这种将v-t图像面积进行无限分割与逼近，再求和的方法，叫做微元累加法，这种方法在物理学中有着广泛的应用。 知识点：匀变速直线运动的规律 匀变速直线运动的速度-时间公式： 匀变速直线运动的位移-时间公式： 将以上两式联立，消去时间 t，推得匀变速直线运动的位移-速度公式： 公式选取原则：知三求二 注意点：、、a、x都是矢量，在公式中要带正负号进行计算 典例分析 探究新知 典例1．匀加速直线运动的物体，在第3s末速度为12m/s，在第6s初速度为18m/s，此物体的加速度大小和初速度大小分别为（　　） A．4m/s2；0m/s B．3m/s2；3m/s C．1m/s2；6m/s D．2m/s2；6m/s 【答案】B 【详解】解：由运动学公式可得第3s末速度为 v3＝v0+at3 第6s初速度即第5s末速度为 v5＝v0+at5 代入数据联立可得：v0＝3m/s，a＝3m/s2，故ACD错误，B正确。 典例分析 探究新知 典例2．一物体做匀减速直线运动，初速度大小为v0＝5 m/s，加速度大小为0.5 m/s2，求： (1)物体在3s内的位移大小； (2)物体在第3s内的位移大小． 【答案】　(1)12.75 m　(2)3.75 m 【详解】　(1)取初速度方向为正方向 v0＝5 m/s，a＝－0.5 m/s2 3 s内物体的位移x3＝v0t3＋at32＝5×3 m＋×(－0.5)×32 m＝12.75 m. (2)同理2 s内物体的位移 x2＝v0t2＋at22＝5×2 m－×0.5×22 m＝9 m 因此第3 s内的位移 x＝x3－x2＝12.75 m－9 m＝3.75 m. 典例分析 探究新知 典例3．中国到2030年将拥有4个完整的处于现役状态的航母作战编队，第三艘航空母舰已在江南造船厂开工建设。航母上有帮助飞机起飞的弹射系统，已知“歼15”型战斗机在跑道上加速时产生的加速度为4.5m/s2，起飞速度为50m/s，若该飞机滑行100m时起飞，则弹射系统必须使飞机具有的初速度为（　　） A．30m/s B．40m/s C．20m/s D．10m/s 【答案】B 【详解】解：根据v2−v02=2ax得： v==m/s=40m/s 故ACD错误，B正确 知识点3 匀变速直线运动的常见问题 题型1：刹车问题 实际交通工具刹车后可认为是做匀减速直线运动，当速度减小到零时，车辆就会停止．详解此类问题的思路是： (1)先求出它从刹车到停止的刹车时间； (2)比较所给时间与刹车时间的关系确定运动时间，最后再利用运动学公式求解．若t>t停，不能盲目把时间代入；若tt停，则在t时间内未停止运动，可用公式求解． 典例分析 探究新知 典例1．汽车以20m/s的速度匀速运动，发现前方有障碍物立即以大小为5m/s2的加速度刹车，则汽车刹车后第2s内的位移大小为 m，刹车后5s内的位移大小为 　 　 m。 【答案】12.5；40 【详解】解：根据速度—时间公式可知，汽车经过时间t==s＝4s停下来，则汽车刹车后第2s内的位移大小为 x＝vt2−at22−（vt1−at12） 解得x＝12.5m 刹车后5s内的位移大小即为前4s的位移，x＝vt4−at42＝40m 题型2：逆向思维模型 逆向思维法是把运动过程的“末态”作为“初态”来反向研究问题的方法．如物体做减速运动可看成反向加速运动来处理． 当物体做匀减速直线运动且速度减为0的情况下，若采用逆向思维法，可以看成初速度为0的匀加速直线运动，计算上会简单很多： v=at x=12at2 v2=2ax 典例分析 探究新知 典例2．汽车以15米/秒的速度匀速前进，停止发动机（牵引力为零），经过10秒而停止（看作为匀减速直线运动），试求： （1）汽车匀减速运动时的加速度大小； （2）汽车最后5秒内前进的距离。 【答案】（1）汽车匀减速运动时的加速度大小为1.5m/s2； （2）汽车最后5秒内前进的距离为18.75m。 【详解】解：（1）根据速度—时间公式v＝v0+at 代入数据解得汽车匀减速运动时的加速度大小为：a＝1.5m/s2 （2）停止发动机，经过10秒而停止，看作为匀减速直线运动，根据位移—时间公式得：x=at52 代入数据解得汽车最后5秒内前进的距离为：x＝18.75m 题型3：多过程问题 多过程问题只一个直线运动中分为多段匀变速直线运动，此时我们可以对每一个匀变速直线运动进行分段求解。 解题关键：前一个过程的末速度即为后一个过程的初速度，在这一瞬间加速度发生变化，而瞬时速度相同。 x1 t1 a1 x2 t2 a2 v0 vt v1 x1 t1 a1 x2 t2 a2 v1既是第一个过程的末速度，也是第二个过程的初速度，在解题过程中，可以共用 典例分析 探究新知 典例3．跳伞运动员做低空跳伞表演，当直升飞机悬停在离地面224m高时，运动员离开飞机做自由落体运动。运动5s后，打开降落伞，展伞后运动员匀减速下降。若运动员落地速度为5m/s，取g＝10m/s2： （1）求运动员展伞时，离地面的高度； （2）求打开降落伞时速度大小； （3）求匀减速下降过程中的加速度； （4）求运动员在空中运动的时间。 典例分析 探究新知 【详解】解：（1）运动员做自由落体运动的位移为： h=gt2=×10×52m=125m 所以此时运动员离高度为：H＝224﹣125m＝99m （2）打开降落伞时的速度为： v1＝gt＝10×5m/s＝50m/s （3）匀减速下降过程有： v2−v02=2aH 所以运动员下落的加速度为a==m/s2=−12.5m/s2 （4）根据速度—时间关系为：v＝v0+at 减速运动的时间为： t′==s=3.6s 运动员在空中运动的时间为t″＝t′+t＝5+3.6s＝8.6s 课堂练习 课堂练习 1．汽车在平直的公路上行驶，发现险情紧急刹车，汽车立即做匀减速直线运动直到停车，已知汽车刹车时第1秒内的位移为12m，在最后1秒内的位移为2m，则汽车匀减速直线运动的加速度大小为 　 　 m/s2，汽车从开始车到停下所发生的总位移是 　 　 m。 【答案】4，24.5 【详解】[1]汽车运动的逆过程是初速度为零的匀加速直线运动，对于最后1s，有x最后1s=12at最后1s2 代入数据解得a==4m/s2 [2]设汽车在初速度为v，对于第1s内，由位移—时间公式：x第1s=vt−at2 代入数据解得v＝14m/s 汽车从开始到停下的位移为：x= 代入数据解得x＝24.5m 课堂练习 2．以10m/s速度行驶的汽车，急刹车产生的加速度大小为5m/s2。则刹车后3s内汽车的位移为（　　） A．7.5m B．10m C．20m D．52.5m 【答案】B 【详解】解：汽车刹车到停下来所需的时间t0==s＝2s＜3s 所以汽车在3s内的位移等于在2s内的位移。 所以汽车通过的位移x＝v0t−at2＝10×2m−12×5×22m＝10m 故B正确，ACD错误。 故选：B。 课堂练习 3．一艘邮轮在雾中沿直线匀速行驶，船长发现航线正前方有一艘渔船，渔船正以5m/s的速度匀速同向行驶，此时邮轮距离渔船只有110m，船长立即下达关闭发动机的命令。关闭发动机后，轮船的位移x（m）随时间t（s）变化的规律为x＝15t−14t2，则（　　） A．轮船的加速度是0.5m/s2 B．轮船恰好不会撞上渔船 C．轮船会撞上渔船 D．轮船与渔船的最小距离是10m 课堂练习 【答案】D 【详解】解：A.由题x=15t−t2对比x=v0t+at2 知轮船的加速度是a=−12m/s2 初速度v0＝15m/s，故A错误； B.以渔船为参考系，邮轮做初速度v0＝10m/s 加速度a=−12m/s2 的匀减速直线运动，根据0−=2ax0 代入数据得速度减为0运动的距离x0＝100＜110m，所以不会相撞，轮船与渔船的最小距离是10m，故BC错误，D正确。 故选：D。 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“课时巩固精练” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $