人教版高中物理 2.3从自由落体到匀变速直线运动课件 粤教必修1.ppt

学案学案3 从自由落体到匀变速直线运动从自由落体到匀变速直线运动 2021/8/9 星期一1 匀变速直线运动是一种理想化的匀变速直线运动是一种理想化的运动模型。生活中的许多运动由于受运动模型。生活中的许多运动由于受到多种因素的影响，运动规律往往比到多种因素的影响，运动规律往往比较复杂，但我们忽略某些次要因素后，较复杂，但我们忽略某些次要因素后，有时也可以把它们看成是匀变速直线有时也可以把它们看成是匀变速直线运动，例如：运动，例如：在平直的高速公路上行驶的汽车，在平直的高速公路上行驶的汽车，在超车的一段时间内，可以认为它做在超车的一段时间内，可以认为它做匀加速直线运动，刹车时则做匀减速匀加速直线运动，刹车时则做匀减速直线运动，直到停止。直线运动，直到停止。深受同学们喜爱的滑板车运动中，深受同学们喜爱的滑板车运动中，运动员站在板上从坡顶笔直滑下时做运动员站在板上从坡顶笔直滑下时做匀加速直线运动，笔直滑上斜坡时做匀加速直线运动，笔直滑上斜坡时做匀减速直线运动。匀减速直线运动。那么，速度随时间变化的关系式和那么，速度随时间变化的关系式和位移位移随时间变化的关系式随时间变化的关系式呢？呢？2021/8/9 星期一2学点学点1 匀变速直线运动规律匀变速直线运动规律(1)基本规律基本规律速度公式：速度公式：位移公式：位移公式：平均速度公式：平均速度公式：速度速度位移关系式：位移关系式：(2)匀变速直线运动规律应用原则匀变速直线运动规律应用原则 在匀变速直线运动的速度公式和位移公式中，速度、位移和加在匀变速直线运动的速度公式和位移公式中，速度、位移和加速度都是矢量，通常取初速度方向为正方向，当物体做匀加速直线速度都是矢量，通常取初速度方向为正方向，当物体做匀加速直线运动时，加速度方向与初速度方向相同，即沿正方向，所以加速度运动时，加速度方向与初速度方向相同，即沿正方向，所以加速度为正值；当物体做匀减速直线运动时，加速度方向和初速度方向相为正值；当物体做匀减速直线运动时，加速度方向和初速度方向相反，即沿负方向，所以加速度为负值反，即沿负方向，所以加速度为负值.在应用速度公式和位移公式时，在应用速度公式和位移公式时，一定要注意各矢量的方向，代入公式时要将表示物理量方向的正、一定要注意各矢量的方向，代入公式时要将表示物理量方向的正、负号代入公式中负号代入公式中.2021/8/9 星期一3【例【例1】一物体做一物体做 =5 m/s,加速度为加速度为3 的匀加速直的匀加速直 线运动，求它在第线运动，求它在第1 s末、第末、第5 s末和第末和第8 s初的瞬时速初的瞬时速 度度.【答案】【答案】8 m/s;20 m/s;26 m/s 【解析】【解析】根据速度公根据速度公式式 求解求解,当当t=1 s=1 s时时,=(5+31)m/s=8 m/s;当当t=5 s=5 s时时,=(5+35)m/s=20 m/s;当当t=7 s=7 s时时,=(5+37)m/s=26 m/s.1汽车从静止开始以汽车从静止开始以1.0 的加速度运动的加速度运动,求：求：(1)汽车运动汽车运动5.0 s通过的位移是多少？通过的位移是多少？(2)汽车第汽车第2 s 内运动的位移是多少？内运动的位移是多少？(3)汽车在第汽车在第2 s内的平均速度是多少？内的平均速度是多少？12.5m1.5m1.5m/s2021/8/9 星期一4 【证明【证明】如图所示，】如图所示，则则t时间内的平均速度时间内的平均速度 t中间时刻的瞬时速度中间时刻的瞬时速度 所以所以学点学点2 匀变速直线运动的两个重要推论匀变速直线运动的两个重要推论 (1)任意两个相邻的连续相等的时间间隔（任意两个相邻的连续相等的时间间隔（T）内，位移之差是一恒量，即：）内，位移之差是一恒量，即：【证明】【证明】所以所以 （即为恒量）即为恒量）由此结论可以来求匀变速直线运动的加速度，即由此结论可以来求匀变速直线运动的加速度，即 (2)在一段时间的中间时刻的瞬时速度在一段时间的中间时刻的瞬时速度 等于这一段时间内的平均速度，等于这一段时间内的平均速度，即即 2021/8/9 星期一5【例】某同学在研究小车的运动实验中，获得一条点迹清晰的纸带，已知打【例】某同学在研究小车的运动实验中，获得一条点迹清晰的纸带，已知打 点计时器每隔点计时器每隔0.02 s打一个计数点，该同学选择打一个计数点，该同学选择A、B、C、D、E、F六个六个 计数点，对计数点进行测量的结果记录在图中，单位是计数点，对计数点进行测量的结果记录在图中，单位是cm.(1)试计算在打下试计算在打下A、B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度各点时小车的瞬时速度vA、vB、vF各为多大？各为多大？(2)计算小车的加速度多大？计算小车的加速度多大？【答案】【答案】(1)0.335 m/s,0.415 m/s,0.495 m/s,0.575 m/s，0.655 m/s,0.735 m/s(2)2.0 m/s2【解析】【解析】由上图可知，相邻的计数点的时间间隔由上图可知，相邻的计数点的时间间隔T T=20.02 s=0.04 s.=20.02 s=0.04 s.(1)(1)v vB B=ACAC/2/2T T=3.32/(20.04)cm/s=0.415 m/s=3.32/(20.04)cm/s=0.415 m/sv vC C=BDBD/2/2T T=(5.46-1.50)/(20.04)cm/s=0.495 m/s=(5.46-1.50)/(20.04)cm/s=0.495 m/sv vD D=CECE/2/2T T=(7.92-3.32)/(20.04)cm/s=0.575 m/s=(7.92-3.32)/(20.04)cm/s=0.575 m/sv vE E=DFDF/2/2T T=(10.70-5.46)/(20.04)cm/s=0.655 m/s=(10.70-5.46)/(20.04)cm/s=0.655 m/s由由v vB B=(=(v vA A+v vc c)/)/2 2得得v vA A=2=2v vB B-v vC C=0.335 m/s=0.335 m/s由由v vE E=(=(v vD D+v vF F)/)/2 2得得v vF F=2=2v vE E-v vD D=0.735 m/s=0.735 m/s2021/8/9 星期一6 (2)(2)应用公式应用公式s=s=aT T2 2计算加速度计算加速度a 由上图可知由上图可知s s1 1=AB=AB=1.50 cm,=1.50 cm,s s2 2=BC=BC=1.82 cm,=1.82 cm,s s3 3=CD CD=2.14 cm=2.14 cm,s,s4 4=DE DE=2.46 cm,=2.46 cm,s s5 5=EF EF=2.78 cm.=2.78 cm.可见可见s s2 2-s-s1 1=0.32 cm,=0.32 cm,s s3 3-s-s2 2=0.32 cm,=0.32 cm,s s4 4-s-s3 3=0.32 cm,=0.32 cm,s s5 5-s-s4 4=0.32 cm=0.32 cm，即即s s=0.32 cm.=0.32 cm.所以，加速度所以，加速度a=s/Ts/T2 2=0.32/(0.04)=0.32/(0.04)2 2 cm/s cm/s2 2=200 cm/s=200 cm/s2 2=2.0 m/s=2.0 m/s2 2.2如图所示为一做匀加速直线运动的小车通过打点计时器所得纸带的一部如图所示为一做匀加速直线运动的小车通过打点计时器所得纸带的一部分，分，A为任选的第一点，为任选的第一点，B、C是第是第11点和第点和第21点，若小车运动的加速度点，若小车运动的加速度是是10 m/s2,则打点计时器的频率为则打点计时器的频率为_Hz.1002021/8/9 星期一7 初速度为零的匀加速直线运动（设初速度为零的匀加速直线运动（设T为等分时间间隔）：为等分时间间隔）：(1)1T末、末、2T末、末、3T末末nT末瞬时速度的比为末瞬时速度的比为 V 1：v 2：v3vn=1：2：3n.（）（）1T内、内、2T内、内、3T内内n内位移的比为内位移的比为s1：s2：s3sn=12：22：32n2.（）第一个（）第一个T内、内、第二个第二个T内、内、第三个第三个T内内第第n个个内位移的比为内位移的比为 s：s：ssn=1：3：5(2n-1).（4）从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比为）从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比为t 1:t2:t3tn=1:()：()().学点学点3 初速度为零的匀加速直线运动的特点初速度为零的匀加速直线运动的特点汽车刹车后做匀减速直线运动，经过汽车刹车后做匀减速直线运动，经过3 s停止运动，那么汽车在先后连续相等的三个停止运动，那么汽车在先后连续相等的三个1 s内内通过的位移之比通过的位移之比s1:s2:s3为（为（）A.1:3:5 B.5:3:1C.1:2:3 D.3:2:1 3【例【例3】站台上有一观察者，在火车开动时在第】站台上有一观察者，在火车开动时在第1节车厢前端的附近，第节车厢前端的附近，第1节车厢在节车厢在5 s内驶过此内驶过此 人，设火车做匀加速直线运动，求第人，设火车做匀加速直线运动，求第10节车厢驶过此人需要多长时间节车厢驶过此人需要多长时间?【解析】【解析】以列车为参考系，观察者相对列车做初速度为零的匀加速直线运动，初速度为零以列车为参考系，观察者相对列车做初速度为零的匀加速直线运动，初速度为零的匀加速直线运动在连续相等位移内所用时间的比为的匀加速直线运动在连续相等位移内所用时间的比为 t1：t10=1：()所以所以t10=()t10.81 s.【答案】【答案】0.81 sB2021/8/9 星期一8 【解析【解析】火车进站速】火车进站速度度v v=54 km/h=15 m/s,=54 km/h=15 m/s,火车进站做匀减速运火车进站做匀减速运动通过的路动通过的路程程s s/a /（.），此过程用去的时，此过程用去的时间间/a 1 1/.火车火车出站做匀加速运动通过的路出站做匀加速运动通过的路程程s s/a /（.），此过程用去的时，此过程用去的时间间/a /.火车正常行驶时在火车正常行驶时在（s ss s）路程内所需时）路程内所需时间间(s ss s)/)/()/，火车，火车因靠站而延误的时间因靠站而延误的时间（）s s .【例【例4】在正常情况下，火车以】在正常情况下，火车以4 的速度匀速地开过一个小站的速度匀速地开过一个小站.现因现因 需要，必须在这一小站停留需要，必须在这一小站停留.火车将要到小站时以火车将要到小站时以0.5 的加速度的加速度 做匀减速运动，停留做匀减速运动，停留 后，又以后，又以.的加速度驶出小的加速度驶出小 站，一直恢复到原来的速度站，一直恢复到原来的速度.求因列车停靠小站而延误的时间求因列车停靠小站而延误的时间.【答案】【答案】2021/8/9 星期一9一辆值勤的警车停在公路边一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边驶过的货车当警员发现从他旁边驶过的货车(以以8 m/s的速度匀速行驶的速度匀速行驶)有违章行为时有违章行为时,决定前去追赶决定前去追赶,经经2.5 s警警员将警车发动起来员将警车发动起来,然后以然后以2 m/s2的加速度匀加速追赶的加速度匀加速追赶,试问试问:(1)警车要多长时间才能追上违章货车警车要多长时间才能追上违章货车?(2)在警车追上货车前在警车追上货车前,两车间的最大距离是多少两车间的最大距离是多少?4 【点评】【点评】从速度从速度时间图象上分析延误的时间时间图象上分析延误的时间.如如图所示，图中图线图所示，图中图线表示正常情况，图线表示正常情况，图线、表示表示到站减速和离站加速的情况，画斜线的梯形面积的大到站减速和离站加速的情况，画斜线的梯形面积的大小表示由于停站而延误的路程，这段路程除以正常速小表示由于停站而延误的路程，这段路程除以正常速度，就是延误的时间度，就是延误的时间.要学好物理学，首先要对基本概念、基本规律和要学好物理学，首先要对基本概念、基本规律和思维方法准确地理解与应用思维方法准确地理解与应用.如果能够把握由基本规律如果能够把握由基本规律所导出的一些推论，在学习上就会达到一个更高的层所导出的一些推论，在学习上就会达到一个更高的层次，在解决问题的过程中，才能够做到灵活、准确、次，在解决问题的过程中，才能够做到灵活、准确、迅速迅速.10S36m2021/8/9 星期一10 【点拨】【点拨】首先要明确有几个物体在运动，它们做何种形式的运动，是首先要明确有几个物体在运动，它们做何种形式的运动，是匀速直线运动还是匀变速直线运动，若是匀变速直线运动，是加速还是匀速直线运动还是匀变速直线运动，若是匀变速直线运动，是加速还是减速，初速度怎样等减速，初速度怎样等.其次，要对整个运动过程有全面了解，分清经历了几个不同的过程其次，要对整个运动过程有全面了解，分清经历了几个不同的过程.这样这样就可避免解题时的盲目性就可避免解题时的盲目性.要做到这一点，审题是关键，要求我们在解题要做到这一点，审题是关键，要求我们在解题之前，必须仔细分析题目叙述的条件，其中包括搞清一些隐含的条件之前，必须仔细分析题目叙述的条件，其中包括搞清一些隐含的条件.更重要的是要透彻了解位移、速度、加速度等物理概念，熟记运动学公更重要的是要透彻了解位移、速度、加速度等物理概念，熟记运动学公式，并明确各公式的物理意义和适用范围式，并明确各公式的物理意义和适用范围.下列是解决运动学问题的一般步骤：下列是解决运动学问题的一般步骤：(1)(1)确定研究对象；确定研究对象；(2)(2)明确运动的性质；明确运动的性质；(3)(3)分析运动过程，复杂问题要画出示意图；分析运动过程，复杂问题要画出示意图；(4)(4)由运动学公式列方程求解；由运动学公式列方程求解；(5)(5)分析所得结果，舍去不合理的部分分析所得结果，舍去不合理的部分.用匀变速直线运动规律解决运动学问题的步骤是什么？用匀变速直线运动规律解决运动学问题的步骤是什么？2021/8/9 星期一112021/8/9 星期一12