高一物理课件 1.5 《匀变速直线运动速度与时间的关系》 2（教科必修1）

欢迎进入物理课堂 第5节匀变速直线运动速度与时间的关系 1 本节设计思想本节在内容的安排顺序上 既注意了科学系统性 又注意了引导学生认识规律 从实际出发列举实例 用到了第3节计算瞬时速度的方法和速度 时间图像这一数学工具 强调了图像的作用和要求 在教学中应引导学生将已学过的数学工具用于物理学习当中 在本节教材最后 通过图像提出了一种变速运动 非匀变速运动 的问题 这是对本节问题的自然扩展和引伸 目的是开阔学生思路 并不是要深入讲解非匀变速运动 3 v t图像 1 匀变速直线运动的v t图像是一条倾斜的直线 如图 乙 所示图线a表示匀加速直线运动 图线b表示匀减速直线运动 2v t图像斜率表示物体的加速度 自主探究 火车机车原来的速度是10m s 在一段下坡路上加速度为0 2m s2 机车行驶到下坡末端 速度增加到15m s 求机车通过这段下坡路所用的时间 答案 25s 1 公式vt v0 at的物理意义对做匀变速直线运动的物体 该公式反映了其瞬时速度随时间的变化规律 2 公式中各符号的含义v0为开始时刻物体的瞬时速度 称为初速度 vt为经过时间t后物体的瞬时速度 称为末速度 a为物体的加速度 为恒量 表明物体的速度均匀变化 即在相等时间内速度的变化量相等 3 公式的矢量性 1 公式中的v0 vt a均为矢量 应用公式解题时 一般取v0的方向为正方向 a vt与v0的方向相同时取正值 与v0的方向相反时取负值 对计算结果中的正 负 应根据正方向的规定加以说明 如vt 0 表明末速度与初速度v0同向 若a 0 表明加速度与v0反向 2 a与v0同向时物体做匀加速运动 a与v0反向时 物体做匀减速直线运动 3 对匀减速直线运动有两种处理方法 一是将a直接用负值代入 速度公式vt v0 at形式不变 二是将a用其绝对值代入 即a仅表示加速度的大小 速度公式应变形为vt v0 at 4 两种特殊情况 1 当v0 0时 vt at 表明瞬时速度与时间成正比 2 当a 0时 vt v0 表明物体做匀速直线运动 例1 汽车以54km h的速度匀速行驶 1 若汽车以0 5m s2的加速度加速 则10s后速度能达到多少 2 若汽车以3m s2的加速度减速刹车 则10s后速度为多少 思路点拨 对于匀加速直线运动可以直接由速度公式计算各时刻物体的速度 但对于匀减速直线运动 应注意速度减小到零所需要的时间 答案 1 20m s 2 0 针对训练1 1 一个质点从静止开始以1m s2的加速度做匀加速直线运动 经5s后做匀速直线运动 最后2s的时间内使质点做匀减速直线运动直到静止 则质点做匀速运动时的速度是多大 做匀减速运动时的加速度又是多大 答案 5m s2 5m s2 1 匀变速直线运动的v t图像 1 如图 甲 所示 匀变速直线运动的v t图像是一条倾斜的直线 直线a反映了速度随时间是均匀增加的 为匀加速直线运动的图像 直线b反映了速度随时间是均匀减小的 为匀减速直线运动的图像 2 若物体做匀减速直线运动 加速度为a 当速度减为零之后 又反向做匀加速直线运动 如果加速度不变 则整个运动过程也是匀变速直线运动 如图 甲 中的c所示 例2 做直线运动的物体 其v t图像如图所示 试根据v t图像判断 1 第1秒内 物体的加速度为多大 2 第2秒内和第4秒内的加速度是否相同 3 在第4秒内 物体做什么运动 答案 见解析 针对训练2 1 2010年抚顺高一检测 质点做直线运动的v t图像如图所示 则 A 在前4s内质点做匀变速直线运动B 在1s 3s内质点做匀变速直线运动C 3s末质点的速度大小为5m s 方向与规定的正方向相反D 2s 3s内与3s 4s内质点的速度方向相反 解析 在0 1s和3s 4s内质点的加速度大小为5m s2 方向与规定的正方向一致 在1s 3s内质点的加速度为 5m s2 方向与规定的正方向相反 故在前4s内不能说质点做匀变速直线运动 A错 1s 3s内质点的加速度为定值 质点做匀变速直线运动 B对 3s末质点速度为 5m s 方向与规定正方向相反 C对 2s 3s内与3s 4s内质点的速度均为负值 速度方向相同 D错 答案 BC 测控导航 巩固基础1 下列关于匀变速直线运动的说法 正确的是 D A 匀变速直线运动是运动快慢相同的运动B 匀变速直线运动是速度变化量相同的运动C 匀变速直线运动的图像是一条倾斜的直线D 匀变速直线运动的v t图像是一条倾斜的直线 解析 运动快慢相同是指速度相同 匀变速直线运动的速度是均匀变化的 故A错 匀变速直线运动在相等时间内的速度变化量相同 若时间不相等 则速度的变化量是不同的 故B错 匀变速直线运动的v t图像是一条倾斜的直线 而其他量随时间的变化图像不一定是一条倾斜的直线 故C错 D对 2 如图所示 是几个质点的运动图像 其中是匀变速运动的是 C A 甲 乙 丙B 甲 乙 丁C 甲 丙 丁D 乙 解析 匀变速直线运动的速度 时间图像为一条倾斜直线 故所给图中甲 丙 丁表示物体做匀变速直线运动 C正确 3 对于公式vt v0 at 下列说法正确的是 C A 适用于任何变速运动B 只适用于匀加速直线运动C 适用于任何匀变速直线运动D v0和vt只能是正值 不可能为负值 解析 速度公式vt v0 at 适用于所有的匀变速直线运动 包括匀加速直线运动和匀减速直线运动 不适用于非匀变速运动 A B错 C对 公式中的三个矢量v0 vt及a均可能是正值或负值 D错 4 关于匀变速直线运动中的加速度的方向和正 负值问题 下列说法中错误的是 B A 匀加速直线运动中的加速度方向一定和初速度方向相同B 匀减速直线运动中加速度一定是负值C 匀加速直线运动中的加速度也有可能取负值D 只有在规定了初速度方向为正方向的前提下 匀加速直线运动的加速度才取正值 解析 在匀加速直线运动中加速度方向一定与初速度方向相同 反之 在匀减速直线运动中加速度方向一定与初速度方向相反 若选初速度方向为负 则在匀加速直线运动中加速度为负值 而在匀减速直线运动中加速度为正值 故错误的说法是B 5 一个做初速度为零的匀加速直线运动的物体 它在第1s末 第2s末 第3s末的瞬时速度之比是 B A 1 1 1B 1 2 3C 12 22 32D 1 3 5 解析 因v0 0 所以vt at 得v1 v2 v3 1 2 3 6 2010年三亚高一检测 物体从O点开始计时 沿水平直线移动 取向右的方向为运动的正方向 其v t图像如图所示 则物体在最初的4s内是 ABD A 前2s内物体做匀减速直线运动B 前2s内物体向左运动 后2s内物体向右运动C t 4s时刻 物体与O点距离最远D t 4s时刻 物体又回到O点 解析 由图像知 物体前2s内向左做匀减速直线运动 后2s内向右做匀加速直线运动 2s末物体离O点最远 4s末物体回到出发点O 故A B D正确 C错误 7 一个物体从静止开始做匀加速直线运动 4s末的速度为2m s 则10s末物体的速度多大 答案 5m s 8 汽车在平直公路上以10m s的速度做匀速直线运动 发现前面有情况而刹车 获得的加速度大小是2m s2 则 1 汽车经3s时速度的大小为多少 2 汽车经5s时速度的大小为多少 3 汽车经10s时速度的大小为多少 解析 设经过t0时间汽车停下 取运动方向为正方向 由vt v0 at0和vt 0可得0 10m s 2m s2 t0所以t0 5s 1 汽车经3s时速度的大小v3 v0 at 10m s 2m s2 3s 4m s 2 汽车经5s时速度的大小v5 0 3 汽车在5s末就已经停下来 故经10s时汽车的速度v10 0 答案 1 4m s 2 0 3 0 提升能力9 如图是四个物体分别做直线运动的v t图像 其中做匀变速直线运动的是 BC 解析 10 2010年浙江模拟 2009年3月14日 亚丁湾索马里海域六艘海盗快艇试图靠近中国海军护航编队保护的商船 中国特战队员发射爆震弹成功将其驱离 假如其中一艘海盗快艇在海面上运动的v t图像如图所示 设运动过程中海盗快艇所受阻力不变 则下列说法正确的是 B A 海盗快艇在0 66s内从静止出发做加速度增大的加速直线运动B 海盗快艇在96s末开始调头逃离C 海盗快艇在66s末离商船最近D 海盗快艇在96s 116s内沿反方向做匀减速直线运动 解析 在0 66s内图像的斜率越来越小 加速度越来越小 故海盗快艇做加速度减小的加速运动 A选项错 海盗快艇在96s末 速度由正变负 即改变运动的方向 开始掉头逃离 此时海盗快艇离商船最近 B对 C错 海盗快艇在96s 116s内 沿反方向做匀加速直线运动 D选项错 11 2010年德州高一检测 滑雪运动员不借助雪杖 由静止从山坡上以加速度a1匀加速滑下 测得20s的速度为20m s 50s到达坡底 又沿水平面以加速度a2减速20s停止 求 1 a1和a2的大小 2 到达坡底后6s末的速度大小 答案 1 1m s22 5m s2 2 35m s 12 在风平浪静的海面上 有一战斗机要去执行一紧急飞行任务 已知飞机的起飞速度为50m s 即飞机安全起飞时所需的最小速度 而航空母舰的弹射系统出了故障 无法在短时间内修复 飞机在跑道上加速时 可能产生的最大加速度为5m s2 跑道的长度经过计算只能让飞机在这些条件下加速8s 此时飞机根本无法安全起飞 1 请你通过计算说明 为什么飞机根本无法安全起飞 2 为了使飞机能够安全起飞 航空母舰不得不在海面上沿起飞方向运动 从而使飞机获得起飞速度 达到安全起飞的目的 那么航空母舰行驶的速度至少为多大 解析 1 航空母舰静止时 飞机在航空母舰上做初速度为0的匀加速直线运动 最大加速度a 5m s2 加速时间t 8s 根据匀变速直线运动的速度公式 飞机8s末所能达到的速度 vt v0 at 0 5 8m s 40m s由于该速度小于飞机安全起飞的速度50m s 所以飞机根本无法安全起飞 2 从第 1 问可知 以航空母舰为参考系 飞机离开航空母舰时相对于航空母舰的速度为vt 40m s 若航空母舰以速度v1做匀速直线运动 方向与飞机加速运动的方向相同 则飞机离开航空母舰后的速度 相对于海面 v2 v1 vt 因此 若要飞机离开航空母舰后的速度 相对于海面 v2达到起飞速度50m s 航空母舰行驶的速度至少为v1 v2 vt 50m s 40m s 10m s 答案 1 见解析 2 10m s 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全