高一物理第二章第二节匀变速直线运动的速度与时间的关系导学案.docx
《高一物理第二章第二节匀变速直线运动的速度与时间的关系导学案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高一物理第二章第二节匀变速直线运动的速度与时间的关系导学案.docx(29页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、高一物理第二章第二节匀变速直线运动的速度与时间的关系导学案高一物理匀变速直线运动的位移与速度的关系4匀变速直线运动的位移与速度的关系整体设计本节的教学目标是让学生娴熟运用匀变速直线运动的位移与速度的关系来解决实际问题.教材先是通过一个例题的求解,利用公式x=v0t+at2和v=v0+at推导出了位移与速度的关系:v2-v02=2ax.到本节为止匀变速直线运动的速度时间关系、位移时间关系、位移速度关系就都学习了.解题过程中应留意对学生思维的引导,分析物理情景并画出运动示意图,选择合适的公式进行求解,并培育学生规范书写的习惯,解答后留意解题规律.学生解题实力的培育有一个按部就班的过程,留意选取的题
2、目应由浅入深,不宜太急.对于涉及几段直线运动的问题,比较困难,引导学生把困难问题变成两段简洁问题来解.教学重点1.匀变速直线运动的位移速度关系的推导.2.敏捷应用匀变速直线运动的速度公式、位移公式以及速度位移公式解决实际问题.教学难点1.运用匀变速直线运动的速度公式、位移公式推导出有用的结论.2.敏捷运用所学运动学公式解决实际问题.课时支配1课时三维目标学问与技能1.驾驭匀变速直线运动的速度位移公式.2.会推导公式vt2-v02=2ax.3.敏捷选择合适的公式解决实际问题.过程与方法通过解决实际问题,培育学生敏捷运用物理规律合理分析、解决问题和实际分析结果的实力.情感看法与价值观通过教学活动使
3、学生获得胜利的喜悦,培育学生参加物理学习活动的爱好,提高学习的自信念.教学过程导入新课问题导入放射枪弹时,枪弹在枪筒中的运动可以看作是匀加速运动.如图2-4-1.假如枪弹的加速度大小是5105m/s2,枪筒长0.64m,枪弹射出枪口的速度是多大?图2-4-1子弹加速运动学生思索得出:由x=at2求出t.再由v=at求出速度.同学们回答得很好,我们今日可以学习一个新的公式,利用它干脆就可求解此问题了.情境导入为探讨跳高问题,课题探讨组的同学小李、小王、小华,在望江楼图书馆的多媒体阅读室里上多媒体宽带网的“世界体坛”网站,点播了当年朱建华破世界纪录的精彩的视频实况录像,如图2-4-2,并绽开了相关
4、探讨.图2-4-2解说员:“各位观众你们瞧,中国闻名跳高选手朱建华正伸臂、扩胸、压腿做打算活动,他身高1.83米.留意了:他起先助跑、踏跳,只见他身轻如燕,好一个美丽的背跃式,将身体与杆拉成水平,跃过了2.38米高度,胜利了!打破了世界纪录.全场响起雷鸣般的掌声”我们能否运用运动学学问求出朱建华离地瞬间的速度?复习导入在前面两节我们分别学习了匀变速直线运动的位移与时间的关系、速度与时间的关系.其公式为:v=v0+atx=v0t+at2若把两式中消去t,可干脆得到位移与速度的关系.这就是今日我们要学习的内容.推动新课一、匀变速直线运动的位移与速度关系问题:(多媒体展示)上两节学习了匀变速直线运动
5、速度时间关系与位移时间关系,把两式中的t消去,可得出什么表达式?学生运用两个公式推导,v=v0+att=x=v0t+at2把式代入式得:x=v2-v02=2ax点评:通过学生推导公式可加深学生对公式的理解和运用,培育学生逻辑思维实力.留意:1.在v-t关系、xt关系、xv关系式中,除t外,全部物理量皆为矢量,在解题时要确定一个正方向,常选初速度的方向为正方向,其余矢量依据其与v0方向的相同或相反,分别代入“+”“-”号,假如某个量是待求的,可先假定为“+”,最终依据结果的“+”“-”确定实际方向.2.末速度为零的匀减速直线运动可看成初速度为零,加速度相等的反向匀加速直线运动.例1某飞机着陆时的
6、速度是216km/h,随后匀减速滑行,加速度的大小是2m/s2.机场的跑道至少要多长才能使飞机平安地停下来?解析:这是一个匀变速直线运动的问题.以飞机着陆点为原点,沿飞机滑行的方向建立坐标轴(如图2-4-3).图2-4-3以飞机的着陆点为原点,沿飞机滑行方向建立坐标轴飞机的初速度与坐标轴的方向一样,取正号,v0=216km/h=60m/s;末速度v应当是0.由于飞机在减速,加速度方向与速度方向相反,即与坐标轴的方向相反,所以加速度取负号,a=-2m/s2.由v2-v02=2ax解出x=把数值代入x=900m即跑道的长度至少应为900m.另一种解法:飞机着陆后做匀减速直线运动,并且末速度为零.因
7、此可以看成初速度为零,加速度相等的反向匀加速直线运动.即v0=0,v=216km/h=60m/s,a=2m/s2由v2-v02=2at得v2=2ax解出x=m=900m.答案:900m课堂训练做匀减速直线运动的物体经4s后停止,若在第1s内的位移是14m,则最终1s的位移与4s内的位移各是多少?不给学生提示,让学生自由发挥,引导学生用多种解法求解此题.学生完成后让学生回答此题的答案及思路.充分调动学生利用物理学问解决实际问题的思维意识.参考答案:解法一(常规解法)设初速度为v0,加速度大小为a,由已知条件及公式:v=v0+at,x=v0t+at2可列方程解得最终1s的位移为前4s的位移减前3s
8、的位移.x1=v0t4-at42-(v0t3-at32)代入数值x1=164-442-(163-432)m=2m4s内的位移为:x=v0t+at2=(164-416)m=32m.解法二(逆向思维法)思路点拨:将时间反演,则上述运动就是一初速度为零的匀加速直线运动.则14=at42-at32其中t4=4s,t3=3s,解得a=4m/s2最终1s内的位移为x1=at12=412m=2m4s内的位移为x2=at42=442m=32m.解法三(平均速度求解)思路点拨:匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度.由第1秒内位移为14m解出v0.5=m/s=14m/s,v4=0由v4=v0.
9、5+a3.5得出a=-4m/s2再由v=v0+at得:v0=16m/s,v3=4m/s故最终1秒内的位移为:x1=t=1m=2m4s内的位移为:x2=t=4m=32m.点评:通过用多种方法解决同一问题,可以加深学生对公式的理解,提高学生敏捷应用公式解决实际问题的实力.发散学生思维,培育多角度看问题的意识.小结1:匀变速直线运动问题的解题思路(1)首先是选择探讨对象.分析题意,推断运动性质.是匀速运动还是匀变速运动,加速度方向、位移方向如何等.(2)建立直角坐标系,通常取v0方向为坐标正方向.并依据题意画草图.(3)依据已知条件及待求量,选定有关规律列方程.要抓住加速度a这个关键量,因为它是联系
10、各个公式的“桥梁”.为了使解法简便,应尽量避开引入中间变量.(4)统一单位,求解方程(或方程组).(5)验证结果,并留意对结果进行有关探讨,验证结果时,可以另辟思路,运用其他解法.以上各点,弄清运动性质是关键.小结2:匀变速直线运动问题解题的留意点留意物理量的矢量性:对运动过程中a、v、x赋值时,应留意它们的正、负号.(1)匀减速运动:匀减速运动的位移、速度大小,可以看成反向的匀加速运动来求得;求匀减速运动的位移,应留意先求出物体到停止运动的时间.(2)用平均速度解匀变速运动问题:假如问题给出一段位移及对应的时间,就可求出该段的平均速度.因为有关平均速度的方程中,时间t都是一次函数,用平均速度
11、解题一般要便利些.(3)应用v-t图象作为解题协助工具从匀变速直线运动的v-t图象可以得出,物体在任一时刻的速度大小、速度方向、位移大小,可以比较两个物体在同一时刻的速度大小、位移大小.无论选择题、非选择题,v-t图象都可以直观地供应解题的有用信息.小结3:解题常用的方法1.应用平均速度.匀变速运动的平均速度=,在时间t内的位移x=t,相当于把一个变速运动转化为一个匀速运动.2.利用时间等分、位移等分的比例关系.对物体运动的时间和位移进行合理的分割,应用匀变速直线运动及初速度为零的匀变速运动的特别关系,是探讨匀变速运动的重要方法,比用常规方法简捷得多.3.巧选参考系.物体的运动都是相对肯定的参
12、考系而言的.探讨地面上物体的运动,常以地面为参考系,有时为了探讨的便利,也可以奇妙地选用其他物体作参考系,从而简化求解过程.4.逆向转换.即逆着原来的运动过程考虑,如火车进站刹车滑行;逆看车行方向考虑时就把原来的一个匀减速运动转化为一个初速为零的匀加速运动.5.充分利用v-t图象.利用图象斜率、截距、图线与t轴间面积所对应的物理意义,结合几何关系,提取出形象的思维信息,从而帮助解题.二、追及相遇问题现实生活中常常会发生追及(如警察抓匪徒)、相遇或避开碰撞(如两车在同始终线上相向或同向运动时)的问题.我们现在就利用物理学学问探究警察能否抓住匪徒、两车能否相遇或避开相撞.探讨沟通:1.解追及、相遇
13、问题的思路(1)依据对两物体运动过程的分析,画出两物体运动的示意图.(2)依据两物体的运动性质,分别列出两个物体的位移方程,留意要将两物体运动时间的关系反映在方程中.(3)由运动示意图找出两物体位移间的关联方程,这是关键.(4)联立方程求解,并对结果进行简洁分析.2.分析追及、相遇问题时应留意的问题(1)分析问题时,肯定要留意抓住一个条件两个关系,一个条件是两物体速度相等时满意的临界条件,如两物体的距离是最大还是最小,是否恰好追上等.两个关系是时间关系和位移关系,时间关系是指两物体运动时间是否相等,两物体是同时运动还是一先一后等;而位移关系是指两物体同地运动还是一前一后运动等,其中通过画运动示
14、意图找到两物体间的位移关系是解题的突破口,因此在学习中肯定要养成画草图分析问题的良好习惯,对帮助我们理解题意,启迪思维大有裨益.(2)若被追逐的物体做匀减速运动,肯定要留意,追上前该物体是否停止运动.(3)细致审题,留意抓住题目中的关键字眼,充分挖掘题目中的隐含条件,如“刚好”“恰巧”“最多”“至少”等,往往对应一个临界状态,满意相应的临界条件.3.解决追及相遇问题的方法大致分为两种方法:一是物理分析法,即通过对物理情景和物理过程的分析,找到临界状态和临界条件,然后列出方程求解;二是数学方法,因为在匀变速运动的位移表达式中有时间的二次方我们可列出位移方程,利用二次函数求极值的方法求解,有时也可
15、借助v-t图象进行分析.点评:通过该沟通探讨,学生可在老师的引导下找寻解决实际问题的思路与方法,以及解决问题时的留意事项,这样可加快学生对理论学问的驾驭,为自主地解决问题打下坚实的基础.例2一辆汽车以3m/s2的加速度起先启动的瞬间,一辆以6m/s的速度做匀速直线运动的自行车恰好从汽车的旁边通过.求:(1)汽车在追上自行车前多长时间与自行车相距最远?此时的距离是多少?汽车的瞬时速度是多大?(2)汽车经多长时间追上自行车?追上自行车时汽车的瞬时速度是多大?(3)作出此过程汽车和自行车的速度时间图象.解法一:(物理分析法)分析:解决追及问题的关键是找出两物体运动中物理量之间的关系.当汽车速度与自行
16、车速度相等时,两者之间的距离最大;当汽车追上自行车时,两者的位移相等.(1)令v汽=v自,即at=v自,代入数值3t=6得t=2sx=x自-x汽=v首t-at2=(62-34)m=6m.(2)x汽=x自,即at2=v自t,得t=s=s=4sv汽=at=34m/s=12m/s.(3)见解法二.解法二:(1)如图2-4-4所示,设汽车在追逐自行车的过程中与自行车的距离为x,依据题意:图2-4-4x=x2-x1=v-t-at2=6t-3t2=(t-2)2+6可见x是时间的一元二次函数,依据相关的数学学问作出的函数图象如图2-4-5所示.明显当t=2s时汽车与自行车相距最远,最大距离xm=6m.此时汽
17、车的速度为:图2-4-5v2=at=32m/s=6m/s.(2)汽车追上自行车,即x=0(t-2)2+6=0解得:t=4s此时汽车的速度为v4=at=34m/s=12m/s.(3)图象如图2-4-6所示.图2-4-6点评:通过利用两种方法求解此题,可使学生体会两种方法的优、缺点.法一逻辑思维性强,须要探讨运动过程的细微环节,虽比较麻烦,但可提高学生分析问题的实力;法二是把数学方程与物理过程相结合,把数学结果与物理意义相结合,充分体现了数学方法在解决物理问题中的意义和作用.但数学方法解出的答案须要检验其结果是否符合实际状况.课堂训练1.在平直马路上,一辆自行车与同方向行驶的汽车同时经过某点,它们
18、的位移随时间的改变关系是自行车:s1=6t,汽车:s2=10tt2,由此可知:(1)经过_时间,自行车追上汽车.(2)自行车追上汽车时,汽车的速度为_.(3)自行车追上汽车的过程中,两者间的最大距离为_.解析:(1)由方程可知,自行车以6m/s的速度做匀速直线运动,汽车做初速度为10m/s,加速度为0.5m/s2的匀减速直线运动,自行车若要追上汽车,则位移相同,即6t=10tt2t=16s.(2)vt=v0+at=(10-16)m/s=2m/s.(3)当自行车与汽车速度相等时,两者相距最远.vt=v0+at=6m/s10-t=6m/st=8ss=10t-t2-6t=16m此题也可用数学方法解决
19、.s=10t-t2-6t=-t2+4t.将二次函数配方,可得s=-(t-8)2+16.可见当t=8s时,s有最大值为16m.当s=0,即-t2+4t=0时,t=16s此时两者相遇,vt=v0-at=2m/s.答案:(1)16s(2)2m/s(3)16m2.如图2-4-7所示,处于平直轨道上的甲、乙两物体相距x,同时同向起先运动,甲以初速度v1,加速度a1做匀加速直线运动,乙以初速度为零,加速度a2做匀加速直线运动,下述状况可能发生的是(假定甲能从乙旁边通过互不影响)()A.a1=a2能相遇一次B.a1a2能相遇二次C.a1a2可能相遇一次D.a1a2可能相遇二次图2-4-7分析:本题属相遇问题
20、,求解方法可以用公式(代数法),分别列出甲、乙的位移方程及相遇时的位移关系方程,再联立求解、探讨.也可以用图象法(几何法),结合v-t图象分析,这种方法很直观,尤其是本题只需进行定性推断,用图象法能快速求解.解法一:公式法设经时间t,甲、乙相遇,时间t内甲、乙位移分别为:x1=v1t+a1t2x2=a2t2相遇时位移满意x1=x2+x由解得(a1-a2)t2+2v1t-2x=0当a1=a2时,变为一元一次方程,t有一解t=,即表示甲、乙只相遇一次.当a1a2时,为关于时间t的一元二次方程,由求根公式得t=当a1a2时,t的两个根中一正一负,合理解为t0,故只有一个解,即只能相遇一次.当a1a2
21、时,t=这时解的状况比较困难.若=4v12+8(a2-a1)x0,方程无解,即表示不行能相遇.若=0,t有唯一解且t0,表示相遇一次;若0,方程有两解,可能两根一正一负,取合理解t0,故只能相遇一次;也可能两根均为正,表示相遇两次.依据以上分析,本题选A、C、D.解法二:图象法图2-4-8我们画出满意题给条件的v-t图象.如图2-4-8所示图a对应a1=a2的状况,两条图线平行,两物体仅在t=t1时相遇一次.图中阴影部分面积为x.图b对应a1a2的状况,两物体仅在t=t2时相遇一次.图c对应a1a2的状况,若在两条图线的交点对应的时刻t3两物体相遇,则仅相遇一次,图中阴影部分面积为x,若图中阴
22、影面积小于x,则甲、乙不行能相遇.若图中阴影部分面积大于x,则可能相遇两次.如图d,在t4和t4两个时刻相遇.图中四边形ABCD的面积等于x,在0t4时间内,甲在后,乙在前,v甲v乙,甲追逐乙,距离渐渐减小,在t4时刻甲、乙相遇,在t4t4时间内,甲在前,乙在后,甲将乙拉得越来越远.t4t4时间内,甲在前,乙在后,v乙v甲,乙追甲,距离渐渐减小.到t4时刻甲、乙再次相遇.当tt4后,乙在前,甲在后,v乙v甲,两者距离始终变大,不行能再相遇.图中SBCE为从第一次相遇后,甲把乙拉开的距离,SFCD为从t4起乙追上甲的距离.明显,SBCE=SFCD.答案:ACD课堂小结本节课我们利用前两节速度时间
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物理 第二 变速 直线运动 速度 时间 关系 导学案
限制150内