高中物理匀变速直线运动的位移与时间的关系课件

第一页，共47页。1知识与技能1．知道匀速直线运动的位移与时间的关系．2．理解匀变速(biànsù)直线运动的位移及其应用．3．理解匀变速(biànsù)直线运动的位移与时间的关系及其应用．4．理解v－t图象中图线与t轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移．第二页，共47页。2过程与方法1．通过(tōngguò)近似推导位移公式的过程，体验微元法的特点和技巧，能把瞬时速度的求法与此比较．2．感悟一些数学方法的应用特点．第三页，共47页。3情感态度(tàidu)与价值观1．经历微元法推导位移公式和公式法推导速度位移关系，培养自己动手的能力，增加物理情感．2．体验成功的快乐和方法的意义．第四页，共47页。4“割之弥细，所失弥少，割之又割，以至于不可割，那么与圆合体，而无所失矣〞，这是用圆内接正多边形的周长去无限逼近圆周并以此求取圆周率的方法．这个(zhège)方法是我国古代魏晋时期的刘徽创造的一种崭新的方法．祖冲之在刘徽的这一根底上经过努力，使圆周率精确到了小数点以后的第七位，该成就比西方早了一千一百多年．第五页，共47页。5本节我们也用无限逼近的思想去破解位移与时间(shíjiān)的关系．第六页，共47页。61．匀速直线运动的位移公式：x＝vt，它的特点是v大小方向都不变，位移x跟发生这段位移所用的时间t成正比．2．位移公式x＝vt在v－t图象上的意义如左以下(yǐxià)图所示，速度图线与时间轴所围矩形的边长恰好是速度v与时间t，矩形的面积正好是vt.所以物体做匀速直线运动的位移，在数值上等于速度图线与时间轴所围的面积．第七页，共47页。7第八页，共47页。8知识拓展：当速度为正值时，其速度图线在时间轴的上方(shànɡfānɡ)，图线与时间轴所围的面积也在时间轴之上，表示物体的位移沿着正方向；当速度为负值时，其速度图线在时间轴的下方，图线与时间轴所围的面积也在时间轴之下，表示物体的位移沿着负方向．如右上图所示，物体在前2s内的位移大小为4m，方向沿正方向，在后2s内的位移大小为4m，方向沿负方向，物体在0～4s内的位移为零，但其路程为8m.第九页，共47页。9第十页，共47页。10如果把每一小段Δt内的运动看做匀速运动，那么(nàme)矩形面积之和等于各段匀速直线运动的位移，显然不等于匀变速直线运动在该时间内的位移．但时间越小，各匀速直线运动位移和与匀变速直线运动位移之间的差值就越小，当Δt→0时，各矩形面积之和趋近于v－t图象下面的面积．可以想象，如果把整个运动过程划分得非常细，很多小矩形的面积之和就能准确代表物体的位移了，位移的大小等于图丙中梯形的面积．第十一页，共47页。11第十二页，共47页。123．对位移公式的理解(1)反映了位移随时间的变化规律．(2)因为v0、a、x均为矢量，使用公式时应先规定正方向．一般以v0的方向为正方向．假设a与v0同向，那么a取正值；假设a与v0反向，那么a取负值；假设位移计算结果为正值，说明(shuōmíng)这段时间内位移的方向为正；假设位移计算结果为负值，说明(shuōmíng)这段时间内位移的方向为负．(3)因为位移公式是关于x的一元二次函数，故x－t图象是一条抛物线(一局部)．第十三页，共47页。13第十四页，共47页。14(1)对于任何形式的直线运动的v－t图象中图线与时间轴所围的面积都等于物体的位移．(2)如果一个物体的v－t图象如下图，图线与t轴围成两个三角形，面积分别为x1和x2，此时x1<0，x2>0，那么(nàme)0～t2时间内的总位移x＝|x2|－|x1|.假设x>0，位移为正；假设x<0，位移为负．特别(tèbié)提醒：第十五页，共47页。15第十六页，共47页。16第十七页，共47页。17例1一物体做匀加速直线运动，初速度为v0＝5m/s，加速度为a2，求：(1)物体在3s内的位移；(2)物体在第3s内的位移．解析(jiěxī)：计算物体运动的位移，应该认清是哪一段时间内的位移，第(1)小题所求位移的时间间隔是3s；第(2)小题所求位移的时间间隔是1s，即2s末到3s末的位移．因为物体做匀加速直线运动，可以运用匀加速直线运动的公式来计算．第十八页，共47页。18第十九页，共47页。19第二十页，共47页。20变式训练1一物体运动(yùndòng)的位移与时间的关系式为x＝6t－4t2(t以s为单位)，那么 ()A．这个物体的初速度为12m/sB．这个物体的初速度为6m/sC．这个物体的加速度为8m/s2D．这个物体的加速度为－8m/s2答案：BD第二十一页，共47页。21第二十二页，共47页。22例2假设一质点从t＝0开始由原点出发沿直线运动，其速度—时间图象如下图，那么(nàme)该质点 ()A．t＝1s时离原点最远B．t＝2s时离原点最远C．t＝3s时回到原点D．t＝4s时回到原点答案：BD第二十三页，共47页。23解析(jiěxī)：做直线运动的速度—时间图线与时间轴所围成的图形的面积表示了质点的位移，要想离原点最远，那么所围成图形的面积应最大．t＝1s时，所围成图形为△OAB，t＝2s时，为△OAC.很显然S△OAC>S△OAB，所以t＝2s时位移大，离原点最远；当t＝3s时，所围图形为△OAC和△CDE，由于△CDE在t轴以下，位移为负，那么S合应为S△OAC－S△CDE≠0；t＝4s时，S合＝S△OAC－S△CDF＝0，即位移为零，质点回到出发点，应选B、D.第二十四页，共47页。24规律总结：利用v－t图象处理匀变速直线运动的方法：(1)明确研究过程．(2)搞清v、a的正负及变化情况．(3)利用图象求解a时，须注意其矢量性．(4)利用图象求解位移时，须注意位移的正负：t轴上方位移为正，t轴下方位移为负．(5)在用v－t图象来求解物体(wùtǐ)的位移和路程的问题中，要注意以下两点：①速度图象和t轴所围成的面积数值等于物体(wùtǐ)位移的大小；②速度图象和t轴所围面积的绝对值的和等于物体(wùtǐ)的路程．第二十五页，共47页。25变式训练(xùnliàn)2某物体做直线运动的v－t图象如下图，通过图象答复以下问题：(1)物体在OA、AB、BC阶段各做什么运动，加速度为多大？(2)物体在2s末和7s末的即时速度为多大？(3)物体的最大位移是多少？全过程的位移为多少？第7s内的位移是多少？第二十六页，共47页。26答案：见解析分析：在用v－t图象求解物体的位移和路程的问题时，要注意以下两点：(1)速度图象中直线(zhíxiàn)的斜率即为匀变速直线(zhíxiàn)运动的加速度；(2)速度图象和t轴所围成的面积的数值等于物体位移的大小；速度图象和t轴所围成的面积的绝对值的和等于物体的路程．第二十七页，共47页。27第二十八页，共47页。28第二十九页，共47页。29例3一个滑雪的人，从85m长的山坡上匀变速直线滑下(如以下图所示)，初速度是1.8m/s，末速度是5.0m/s，他通过(tōngguò)这段山坡需要多长时间？答案：25s第三十页，共47页。30第三十一页，共47页。31第三十二页，共47页。32第三十三页，共47页。33变式训练3火车沿平直铁轨匀加速前进，通过一路标时的速度(sùdù)为10.8km/h,1min后变成54km/h，又需经一段时间，火车的速度(sùdù)才能到达64.8km/h.求所述过程中，火车的位移是多少？第三十四页，共47页。34第三十五页，共47页。35第三十六页，共47页。36一、匀速直线运动的位移1．取运动的初始时刻物体的位置为____________，这样，物体在时刻t的位移等于这时的____________，从开始到t时刻的时间间隔为____________．2．做匀速直线运动的物体在时间t内的位移xv－t图象中，位移对应(duìyìng)着边长为____________和____________的一个____________的面积．第三十七页，共47页。37二、匀变速直线运动的位移3．同样，我们也可以利用匀变速直线运动的____________来求位移．做匀变速直线运动的物体，在时间t内的位移的数值____________速度图线下方的____________的面积(miànjī)．4．做匀变速直线运动的位移与时间的关系是____________．当v0＝0时，公式可简化为____________．第三十八页，共47页。38第三十九页，共47页。391．两物体都做匀变速直线运动，在给定的时间间隔内()A．加速度大的，其位移一定(yīdìng)也大B．初速度大的，其位移一定(yīdìng)也大C．末速度大的，其位移一定(yīdìng)也大D．平均速度大的，其位移一定(yīdìng)也大答案：D第四十页，共47页。40第四十一页，共47页。412．一枚火箭由地面(dìmiàn)竖直向上发射，其v－t图象如下图，由图象可知 ()A．火箭第1s内的加速度小于第2s内的加速度B．火箭在前2s内上升，在第3s内下落C．第2s末火箭离地面(dìmiàn)最远D．第3s末火箭回到地面(dìmiàn)答案：A第四十二页，共47页。42解析(jiěxī)：图线在第1s内的倾斜程度小于在第2s内的倾斜程度，说明火箭第1s内的加速度小于第2s内的加速度，A正确；火箭在3s内的速度方向都为正值，说明火箭在3s内都是上升的，故B、C错误；至第3s末，火箭的位移矢量和最大而不等于零，即没有