高一物理必修一匀速直线运动的位移与时间的关系课件

高一物理必修一匀速直线运动的位移与时间的关系课件高一物理必修一匀速直线运动的位移与时间的关系课件1.在在 vt 图图像中像中图线图线与与 t 轴轴所所围围的面的面积积 表示位移的大小。表示位移的大小。2匀匀变变速直速直线线运运动动的位移公式的位移公式 x v 10t2at2。3匀匀变变速直速直线线运运动动的平均速度公式的平均速度公式 vv0v2vt2。1.在vt图像中图线与t轴所围的面积 表示位移的大小。2高一物理必修一匀速直线运动的位移与时间的关系课件自学教材1匀速直线运动的位移匀速直线运动的位移做匀速直线运动的物体在时间做匀速直线运动的物体在时间t内的位移内的位移xvt。其。其vt图像是一条图像是一条平行于平行于时间轴时间轴的直线，如图的直线，如图231矩形的矩形的面积面积。图图231所示。位移在数值上等于所示。位移在数值上等于vt图线与对应的时间轴所包围的图线与对应的时间轴所包围的自学教材1匀速直线运动的位移做匀速直线运动的物体在时间2匀变速直线运动的位移匀变速直线运动的位移(1)位移在位移在 vt 图像中的表示：做匀变图像中的表示：做匀变 速直线运动的物体的位移对应着速直线运动的物体的位移对应着 vt 图图 时间轴时间轴像中的图线和像中的图线和 包围的面积。包围的面积。图图232如图如图 232所示，在所示，在 0t 时间内的位移大小等于时间内的位移大小等于 梯形梯形 的的面积。面积。12v0t at(2)位移公式位移公式 x 2 。2匀变速直线运动的位移(1)位移在vt图像中的表示：做重点诠释1对对vt图像中图像中“面积面积”的理解的理解(1)对于任何形式的直线运动的对于任何形式的直线运动的vt图像，图线与时间轴所围的面图像，图线与时间轴所围的面积都等于物体的位移。积都等于物体的位移。图图233(2)如果一个物体的如果一个物体的vt图像如图图像如图233所示，图线所示，图线与与t轴围成两个三角形，面积分别为轴围成两个三角形，面积分别为x1和和x2，此时，此时x10，x20，则，则0t2时间内的总位移时间内的总位移x|x2|x1|。若。若x0，位，位移为正；若移为正；若x0，位移为负。，位移为负。重点诠释1对vt图像中“面积”的理解(1)对于任何形122对位移公式对位移公式 xv0t at 的进一步理解的进一步理解 2(1)因为因为 v0、a、x 均为矢量，使用公式时应先规定正方向，均为矢量，使用公式时应先规定正方向，一般以一般以 v0的方向为正方向。的方向为正方向。若若 a 与与 v0同向，则同向，则 a取正值；取正值；若若 a 与与 v0反向，则反向，则 a取负值；取负值；若位移计算结果为正值，若位移计算结果为正值，说明这段时间内位移的方向为正；说明这段时间内位移的方向为正；若位移计算结果为负值，若位移计算结果为负值，说明这段时间内位移的方向为负。说明这段时间内位移的方向为负。122对位移公式xv0tat的进一步理解 2(1)因为(2)因为位移公式是关于因为位移公式是关于 t 的一元二次函数，故的一元二次函数，故 xt 图像是图像是一条抛物线一条抛物线(一部分一部分)。但它不表明质点运动的轨迹为曲线。但它不表明质点运动的轨迹为曲线。(3)对于初速度为零对于初速度为零(v00)的匀变速直线运动，位移公式为的匀变速直线运动，位移公式为112x vt at，即位移，即位移 x与时间与时间 t 的二次方成正比。的二次方成正比。2212(4)xv0t at 是矢量式，应用时是矢量式，应用时 x、v0、a 都要根据选定都要根据选定2的正方向带上的正方向带上“”“”“”号。号。(2)因为位移公式是关于t的一元二次函数，故xt图像是一条1某质点做直线运动的位移随时间变化的关系是某质点做直线运动的位移随时间变化的关系是x4t2t2，x与与t的单位分别为的单位分别为m和和s，则质点的初速度与，则质点的初速度与加速度分别为加速度分别为A4 m/s 与与2 m/s2C4 m/s 与与4 m/s22(B0与与4 m/s2D4 m/s 与与0)12解析：解析：对比对比 x4t2t 和位移公式和位移公式 xv0t at，可知，可知2其初速度其初速度 v04 m/s，加速度，加速度 a4 m/s。答答案：案：C21某质点做直线运动的位移随时间变化的关系是x4t2t2自学教材建立一个直角坐标系，用纵轴表示建立一个直角坐标系，用纵轴表示位移位移x，用横轴表示时间，用横轴表示时间t。(1)匀速直线运动：由匀速直线运动：由xvt可知，可知，其位移其位移时间图像是一条时间图像是一条如图如图234中中所示。所示。过原点的直线过原点的直线。图图234自学教材建立一个直角坐标系，用纵轴表示位移x，用横轴表示12(2)匀变速直线运动：匀变速直线运动：当当 v00 时，时，x at，其位移其位移2时间图像是抛物线的一部分。时间图像是抛物线的一部分。如图如图 234 中中所示。所示。图图像是曲线，反映了物体的位移像是曲线，反映了物体的位移 x 与时间与时间 t 不成正比，而是不成正比，而是2tx 。12(2)匀变速直线运动：当v00时，xat，其位移2重点诠释1位移位移时间图像的物理意义时间图像的物理意义描述物体相对于出发点的位移随时间的变化情况。描述物体相对于出发点的位移随时间的变化情况。2对位移对位移时间图像的理解时间图像的理解(1)能通过图像得出对应时刻物体所在的位置。能通过图像得出对应时刻物体所在的位置。(2)图线的倾斜程度反映了运动的快慢。斜率的大小等于图线的倾斜程度反映了运动的快慢。斜率的大小等于速度的大小，斜率为正表示物体沿正方向运动，斜率为负表速度的大小，斜率为正表示物体沿正方向运动，斜率为负表示物体沿负方向运动。示物体沿负方向运动。重点诠释1位移时间图像的物理意义描述物体相对于出发点(3)图线只能描述对于出发点的位移随时间的变化关系，图线只能描述对于出发点的位移随时间的变化关系，不是物体的实际运动轨迹随时间的变化关系，二者不能相不是物体的实际运动轨迹随时间的变化关系，二者不能相混淆。混淆。(4)初速度为初速度为0的匀变速直线运动对应的的匀变速直线运动对应的xt图像为过图像为过原点的抛物线的一部分。原点的抛物线的一部分。(5)位移时间图像只能描述直线运动，不能描述曲线位移时间图像只能描述直线运动，不能描述曲线运动，且如果图线是直线均表示物体的速度不变。运动，且如果图线是直线均表示物体的速度不变。(3)图线只能描述对于出发点的位移随时间的变化关系，不是物体2如图如图235所示是质点所示是质点M在在010 s 内的位移内的位移时间图时间图像，下列说法不正确的是像，下列说法不正确的是()A质点第质点第B质点第质点第C质点前质点前D质点前质点前图图2351 s 内的位移是内的位移是4 m5 s 的位移是的位移是8 m6 s 的位移是的位移是8 m10 s 的位移是的位移是16 m2如图235所示是质点M在010 s内的位移时间图解析：解析：在在xt图像中，纵轴表示位移图像中，纵轴表示位移x，横轴表示时间，横轴表示时间t。由。由图可知：在第图可知：在第1 s 初，质点位于参考点初，质点位于参考点O点，在第点，在第1 s 末，质末，质点在距参考点点在距参考点4 m处，故第处，故第1 s 内的位移为内的位移为4 m，选项，选项A正确。正确。质点从第质点从第2 s 末到第末到第6 s 末静止不动，故选项末静止不动，故选项B错误，错误，C正确。正确。由图可知前由图可知前10 s 的位移是的位移是16 m，D正确。正确。答案：答案：B解析：在xt图像中，纵轴表示位移x，横轴表示时间t。由图可1平均速度平均速度 做匀变速直线运动的物体，在一段时间做匀变速直线运动的物体，在一段时间 t内的平均速度内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度，还等于这段时间初、等于这段时间内中间时刻的瞬时速度，还等于这段时间初、末速度矢量和的一半。末速度矢量和的一半。推导：推导：设物体的初速度为设物体的初速度为 v0，做匀变速直线运动的加速做匀变速直线运动的加速12度为度为 a，t秒末的速度为秒末的速度为 v。由。由 xv0t at 得，得，2x1平均速度平均速度 v tv0 at 2 1平均速度 做匀变速直线运动的物体，在一段时间t内的平均速t由速度公式由速度公式 vv0at知，当知，当 t 时时 vt2v at02 由由得得 vvt2 又又 vvt2at2 由由解得解得 vtv0v22，所以，所以2 vvtv0v22。t由速度公式vv0at知，当t时 vt2vat02逐差相等逐差相等 在任意两个连续相等的时间间隔在任意两个连续相等的时间间隔 T 内，内，位移之差是一个位移之差是一个xxxaT2 推导：时间推导：时间 T 内的位移内的位移 x11v0T2aT2 在时间在时间 2T 内的位移内的位移 x12v0(2T)2a(2T)2 则则 xx1，xx2x1 由由得得 xxxaT2 常量，即常量，即 2逐差相等 在任意两个连续相等的时间间隔T内，位移之差是一此推论常有两方面的应用：一是用以判断物体是此推论常有两方面的应用：一是用以判断物体是否做匀变速直线运动，二是用以求加速度。否做匀变速直线运动，二是用以求加速度。此推论常有两方面的应用：一是用以判断物体是否做匀变速直线运动特别提醒特别提醒(1)以上推论只适用于匀变速直线运动，以上推论只适用于匀变速直线运动，其他性质的运动不能套用推论式来处理问题。其他性质的运动不能套用推论式来处理问题。(2)推论式推论式xxaT2常在实验中根据打出的纸带常在实验中根据打出的纸带求物体的加速度。求物体的加速度。特别提醒(1)以上推论只适用于匀变速直线运动，其他性质的3一辆农用一辆农用“小四轮小四轮”漏油，假如每隔漏油，假如每隔1 s 漏下一滴，车在漏下一滴，车在平直公路上行驶，一同学根据漏在路面上的油滴分布情平直公路上行驶，一同学根据漏在路面上的油滴分布情况，分析况，分析“小四轮小四轮”的运动情况的运动情况(已知车的运动方向已知车的运动方向)。下。下列说法错误的是列说法错误的是()A当沿运动方向油滴始终均匀分布时，车可能做匀速当沿运动方向油滴始终均匀分布时，车可能做匀速直线运动直线运动B当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车一定在做匀当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车一定在做匀加速直线运动加速直线运动3一辆农用“小四轮”漏油，假如每隔1 s漏下一滴，车在平直C当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在减小在减小D当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在增大在增大解析：解析：由于油滴分布均匀，即在每秒钟内车通过的位移由于油滴分布均匀，即在每秒钟内车通过的位移相同，故相同，故A正确；由正确；由xaT2知，如果知，如果x都相同，车可能都相同，车可能做匀加速直线运动，如果做匀加速直线运动，如果x逐渐变大，则逐渐变大，则a变大。错，变大。错，D正确；正确；x逐渐变小，逐渐变小，a变小，变小，C正确。正确。答案：答案：BC当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在减小D高一物理必修一匀速直线运动的位移与时间的关系课件例例1汽车以汽车以2 m/s2的加速度由静止开始运动，求：的加速度由静止开始运动，求：(1)5 s 内汽车的位移；内汽车的位移；(2)第第5 s 内汽车的位移。内汽车的位移。审题指导审题指导解答本题应把握以下几点：解答本题应把握以下几点：(1)5 s 内的位移是指汽车前内的位移是指汽车前5 s 的总位移，持续时间是的总位移，持续时间是5 s。(2)第第5 s 内的位移是指从第内的位移是指从第4 s 末开始持续末开始持续1 s 内的位移。内的位移。(3)第第5 s 的初速度就是第的初速度就是第4 s 末的速度。末的速度。例1汽车以2 m/s2的加速度由静止开始运动，求：(1)解析解析 根据运动学公式可知：根据运动学公式可知：5 s内位移内位移 1212x1v0t12at 5225)m25 m，1(0第第 4 s末的速度末的速度 v4v0at2(024)m/s 8 m/s，第第 5 s内的位移内的位移 1212x2v4t32at 1221)m9 m。3(8答案答案(1)25 m(2)9 m解析 根据运动学公式可知：5 s内位移 1212x1v借题发挥借题发挥求位移时要注意位移和时间的对应关系。本题求第求位移时要注意位移和时间的对应关系。本题求第5 s内的位移时可先求前内的位移时可先求前4 s 的位移，然后用前的位移，然后用前5 s 的位移减去的位移减去前前4 s 的位移。的位移。借题发挥求位移时要注意位移和时间的对应关系。本题求第5 1物体以初速度物体以初速度v010 m/s 做匀加速直线运动，物体运动做匀加速直线运动，物体运动的加速度为的加速度为a1 m/s2，则求物体运动，则求物体运动8 s 内的位移，第内的位移，第2个个8 s 内的位移。内的位移。解析：解析：据题意可知，据题意可知，v010 m/s，a1 m/s，12据据 xv0t2at 解得物体在解得物体在 8 s内的位移为：内的位移为：12x1v0t12at 1112 m。21物体以初速度v010 m/s做匀加速直线运动，物体运动物体在物体在 16 s内的位移为：内的位移为：12x2v0t22at 2288 m。则物体在第则物体在第 2 个个 8 s内位移为：内位移为：xx2x1288 m 112 m 176 m。答案：答案：112 m 176 m物体在16 s内的位移为：12x2v0t22at 2例例2某一做直线运动的物体的图某一做直线运动的物体的图像如图像如图236所示，根据图像求：所示，根据图像求：(1)物体距出发点的最远距离；物体距出发点的最远距离；(2)前前4 s 内物体的位移；内物体的位移；(3)前前4 s 内物体通过的路程。内物体通过的路程。图图236例2某一做直线运动的物体的图像如图236所示，根据图思路点拨思路点拨 第第4 s 向出向出运动情运动情前前3 s 远远(1)况分析况分析离出发点离出发点发点运动发点运动(2)利用利用“面积面积”计算位移。计算位移。思路点拨 第4 s向出运动情前3 s远(1)况分解析解析 (1)物体距出发点最远的距离物体距出发点最远的距离 11xm v1t1 43 m6 m。22(2)前前 4 s内的位移内的位移 11xx1x2 v1t1 v2t2 2211 43 m 21 m5 m。22 解析(1)物体距出发点最远的距离 11xmv1t1(3)前前 4 s内通过的路程内通过的路程 11xx1x2 v1t1 v2t2 2211 43 m 21 m7 m。22 答案答案(1)6 m(2)5 m(3)7 m(3)前4 s内通过的路程 11xx1x2v1t1v借题发挥借题发挥(1)vt图像与图像与t轴所围的轴所围的“面积面积”表示位移的大小。表示位移的大小。(2)面积在面积在t轴以上表示位移是正值，在下表示位移是负值。轴以上表示位移是正值，在下表示位移是负值。(3)物体的总位移等于各部分位移物体的总位移等于各部分位移(正负面积正负面积)的代数和。的代数和。(4)物体通过的路程为物体通过的路程为t轴上、下轴上、下“面积面积”绝对值的和。绝对值的和。借题发挥(1)vt图像与t轴所围的“面积”表示位移的大2如图如图237所示为一直升机垂所示为一直升机垂直起飞过程的直起飞过程的vt图像，则直升机图像，则直升机运动中有几个不同性质的过程，计运动中有几个不同性质的过程，计图图237算飞机能达到的最大高度及算飞机能达到的最大高度及25 s 时飞机的高度是多少。时飞机的高度是多少。解析：解析：由由vt图像的意义得：图像的意义得：05 s 内匀加速，内匀加速，515 s内匀速；内匀速；1520 s 内匀减速；内匀减速；020 s 内速度方向一直向上；内速度方向一直向上；2如图237所示为一直升机垂直起飞过程的vt图像，则2025 s内向下匀加速，由此时速度是负值可知，当内向下匀加速，由此时速度是负值可知，当 20 s时竖直向上的位移最大。时竖直向上的位移最大。位移的大小为图线与坐标轴围成的位移的大小为图线与坐标轴围成的“面积面积”2010 x240 m600 m 当当 20 s到到 25 s阶段飞机向下运动：阶段飞机向下运动：540 x12 m100 m 因此，因此，25 s时飞机的高度为时飞机的高度为 500 m。答案：答案：飞机能达到的最大的高度为飞机能达到的最大的高度为600 m,25 s 时飞机的高时飞机的高度为度为500 m。2025 s内向下匀加速，由此时速度是负值可知，当 20 例例3从车站开出的汽车，做匀加速直线运动，走了从车站开出的汽车，做匀加速直线运动，走了12 s 时，发现还有乘客没上来，于是立即做匀减速运动至停时，发现还有乘客没上来，于是立即做匀减速运动至停车，共历时车，共历时20 s，行进，行进50 m，求其最大速度。，求其最大速度。思路点拨思路点拨汽车先做初速度为零的匀加速直线运动，汽车先做初速度为零的匀加速直线运动，达到最大速度后，立即改做匀减速直线运动，中间的最大达到最大速度后，立即改做匀减速直线运动，中间的最大速度既是第一阶段的末速度，又是第二阶段的初速度。速度既是第一阶段的末速度，又是第二阶段的初速度。例3从车站开出的汽车，做匀加速直线运动，走了12 s时，解析解析 法一：法一：(基本公式法基本公式法)设最大速度为设最大速度为 vmax，由，由题意得题意得 xx x1122a1t 12v1maxt22a2t 22，tt1t2，vmaxa1t1,0vmaxa2t2，解得，解得 v2x250maxt1t220 m/s5 m/s。解析 法一：(基本公式法)设最大速度为vmax，由题意得法二：法二：(平均速度法平均速度法)由于汽车在前、后两阶段均做匀由于汽车在前、后两阶段均做匀变速直线运动，变速直线运动，故前、故前、后两阶段的平均速度均为最大速度后两阶段的平均速度均为最大速度0vmaxvmax2xvmax的一半，的一半，即即 v，由由 xv t 得得 vmaxt225 m/s。法二：(平均速度法)由于汽车在前、后两阶段均做匀变速直线运动法三：法三：(图像法图像法)作出运动全过程的作出运动全过程的 vt 图像如图所示，图像如图所示，vt 图像与图像与 t轴围成的三轴围成的三 角形的面积与位移等值，故角形的面积与位移等值，故 xvmaxt2，则，则 v2xmaxt5 m/s。答案答案5 m/s法三：(图像法)作出运动全过程的vt 图像如图所示，vt借题发挥借题发挥v v应用推论应用推论 v vt202解题时应注意：解题时应注意：(1)推论推论 v vtv0v22只适用于匀变速直线运动，且只适用于匀变速直线运动，且该等式为矢量式。该等式为矢量式。(2)该推论是求瞬时速度的常用方法。该推论是求瞬时速度的常用方法。(3)当当 v00 时，时，vtvtv022；v0 时，时，v22。借题发挥vv应用推论vvt202解题时应注意：(3飞机在航空母舰上起飞时，在飞机在航空母舰上起飞时，在6秒的时间内从秒的时间内从30 m/s 的弹的弹射速度加速到起飞速度射速度加速到起飞速度50 m/s，求航空母舰飞行甲板的，求航空母舰飞行甲板的最小长度。最小长度。解析：解析：飞机起飞过程的平均速度飞机起飞过程的平均速度 v0v3050v m/s40 m/s。22飞行甲板的最小长度飞行甲板的最小长度 x vt406 m240 m 答案：答案：240 m3飞机在航空母舰上起飞时，在6秒的时间内从30 m/s的弹