高中人教版 (2019)3 匀变速直线运动的位移与时间的关系图片ppt课件

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一、匀变速直线运动的位移1．填一填(1)v­t图像中“面积”的意义：v­t图像中的图线和时间轴所围的“面积”等于相应时间内的位移。①如图甲所示为匀速直线运动的v­t图像，图像中的v­t图线与对应的时间轴包围的矩形(阴影部分)“面积”表示物体在0～t1时间内的位移。
2．判一判(1)匀速直线运动的位移与时间成正比。( )(2)匀变速直线运动的位移与时间的平方一定成正比。( )(3)初速度越大，做匀变速直线运动的物体的位移一定越大。( )(4)匀变速直线运动的位移与初速度、加速度、时间三个因素有关。( )
3．选一选两物体都做匀变速直线运动，在相同的时间间隔t内 (　　)A．加速度大的，其位移一定大B．初速度大的，其位移一定大C．末速度大的，其位移一定大D．平均速度大的，其位移一定大答案：D
3．想一想如图所示，是“歼-15”战机在“山东舰”上起飞的画面，若已知“歼-15”战机的加速度为a，起飞时的速度为v。(1)如果“山东舰”静止在海上，应该如何来确定飞机跑道的最小长度？(2)如果航空母舰使用弹射系统使战斗机具有初速度v0，求飞机跑道的最小长度。
[问题驱动]如图所示，汽车由静止以加速度a1启动，行驶一段时间t1后，又以加速度a2刹车，经时间t2后停下来。请思考：
(1)汽车加速过程及刹车过程中，加速度的方向相同吗？提示：汽车加速时加速度的方向与运动方向相同，减速时加速度方向与运动方向相反，因此两过程中加速度方向不同。(2)根据位移公式求加速过程及减速过程中的位移，速度及加速度的正、负号如何确定？提示：根据位移公式求位移时，如果取初速度方向为正方向，加速时，加速度取正值，减速时，加速度取负值。　　　　
(1)匀加速直线运动，a取正值；匀减速直线运动，a取负值。(2)计算结果：x＞0，表示位移的方向与规定的正方向相同；x＜0，表示位移的方向与规定的正方向相反。
典例1　一质点做匀加速直线运动，第3 s内的位移为12 m，第5 s内的位移为20 m，则该质点运动过程中 (　　)A．初速度大小为零B．加速度大小为4 m/s2C．5 s内的位移为50 mD．第4 s内的平均速度为8 m/s
(1)规定一个正方向(一般以初速度的方向为正方向)。(2)根据规定的正方向确定已知量的正、负，并用带有正、负的数值表示。(3)根据位移与时间关系式或其变形式列式、求解。(4)根据计算结果说明所求量的大小、方向。
【素养训练】1．(2022·北京昌平高一检测)(多选)一质点向东做匀变速直线运动，其位移表达式为x＝(10t－t2)m，则 (　　)A．质点先向东做匀减速直线运动，后向西做匀加速直线运动B．质点的加速度大小是1 m/s2C．质点的加速度大小是2 m/s2D．在12 s末，质点在出发点以西24 m处答案：ACD 
2．(选自沪科版新教材案例分析)“运-20” 飞机是中国自主研发的新一代重型军用运输机(如图)，它可在简易机场起降。假设“运-20” 飞机在一条笔直的水平跑道上降落，刚接触地面时的速度为 100 m/s，由于受到阻力作用，产生－8 m/s2的加速度。研究一下，这条跑道至少要多长？
主题探究(二)　(速度—位移关系式v2－v\\al(2,0)＝2ax的理解及应用)[问题驱动]如图所示，A、B、C三个标志牌的间距均为x，汽车做匀加速直线运动，加速度为a，已知汽车经过标志牌A的速度为vA，你能求出汽车经过标志牌B和C的速度vB和vC吗？
【重难释解】1．公式适用条件匀变速直线运动，尤其是不涉及时间t的问题。2．公式的意义公式反映了初速度v0、末速度v、加速度a、位移x之间的关系，当其中任意三个物理量已知时，可求另一个未知量。3．公式的矢量性公式中v0、v、a、x都是矢量，应用时必须选取统一的正方向。一般选v0方向为正方向。4．两种特殊形式(1)当v0＝0时，v2＝2ax(表示初速度为零的匀加速直线运动)。(2)当v＝0时，－v＝2ax(表示末速度为零的匀减速直线运动)。
[迁移·发散]如果升降机的最大速度没有限制，其他条件不变，那么将矿石从井底提升到井口的最短时间是多少？
A．此公式只适用于匀加速直线运动B．此公式适用于匀减速直线运动C．此公式只适用于位移为正的情况D．此公式不可能出现a、x同时为负值的情况答案：B
主题探究 三　　利用v­t图像的“面积”求位移【重难释解】在v­t图像中，图线与时间轴所围成的“面积”表示位移：(1)“面积”有正负：①在时间轴上方“面积”为正值，表示位移沿正方向；②在时间轴下方“面积”为负值，表示位移沿负方向。(2)“面积”的绝对值表示位移的大小：①总位移等于时间轴上、下方“面积”的代数和；②总路程为时间轴上、下方“面积”的绝对值之和。
典例3　(多选)我国“蛟龙号”载人潜水器进行下潜试验，从水面开始竖直下潜，最后返回水面，其v­t图像如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．0～4 min和6～10 min两时间段平均速度大小相等B．全过程中的最大加速度为0.025 m/s2C．3～4 min和6～8 min加速度方向相反D．本次下潜的最大深度为360 m
在v­t图像中，图线与时间轴所围成的“面积”表示物体的位移。所以已知v­t图像求位移时采用“面积”法计算，可以快速解题。
【素养训练】1．(多选)如图所示是 P、Q 两质点，从同一地点由静止开始运动的 v­t 图像，由图线可以判定(　　)A．P质点的速度越来越小B．零时刻，P质点的加速度为零C．在0～t1时间内，P质点在Q质点前面D．在0～t1时间内，P 质点的平均速度大于 Q 质点的平均速度答案：CD
2．某一做直线运动的物体的v­t图像如图所示，根据图像，求：(1)物体距出发点的最远距离；(2)前4 s内物体的位移；(3)前4 s内物体通过的路程。
一、培养创新意识和创新思维应用频闪照相技术分析物体的运动[选自鲁科版新教材“物理聊吧”](1)频闪照相技术不仅用于科学研究，还广泛用于人们生产生活的各个领域。例如，当频闪照相技术应用于体育、艺术等领域时，不但能记录运动员或舞者有研究价值的运动细节，而且能让人们欣赏到独特的整体韵律与动感。请你查找资料，与同学分享收集到的频闪照片。提示：频闪照相就是借助于频闪光源的连续闪光，在一张底片上记录物体的连续运动过程。因频闪光源的闪光频率是一定的，所以底片上相邻两个图像间的时间间隔是一定的。
(2)如图是前进中的摩托车三种运动状态下的频闪照片。请由此判断照片中摩托车的三种运动分别属于什么运动。与同学讨论交流，说说判断结果与理由。提示：第一张频闪照片中，相邻摩托车间的距离逐渐增大，说明摩托车在相等的时间内运动的位移越来越大，速度越来越大，做加速运动。第二张频闪照片中，相邻摩托车间的距离相等，说明摩托车在相等的时间内运动相等的位移，摩托车做匀速运动。第三张频闪照片中，相邻摩托车间的距离逐渐减小，说明摩托车在相等的时间内运动的位移越来越小，速度越来越小，做减速运动。
提示：第一张频闪照片中，相邻摩托车间的距离逐渐增大，说明摩托车在相等的时间内运动的位移越来越大，速度越来越大，做加速运动。第二张频闪照片中，相邻摩托车间的距离相等，说明摩托车在相等的时间内运动相等的位移，摩托车做匀速运动。第三张频闪照片中，相邻摩托车间的距离逐渐减小，说明摩托车在相等的时间内运动的位移越来越小，速度越来越小，做减速运动。
二、注重学以致用和思维建模汽车刹车问题的讨论典例　 [选自鲁科版新教材例题]汽车从开始制动到停止所行驶的距离，是衡量汽车制动性能的参数之一。某型号的汽车以100 km/h的速度在柏油路面上行驶，急刹车后做匀减速直线运动。若匀减速时的加速度大小为5 m/s2，开始制动后2 s内汽车行驶的距离是多少？从开始制动到完全停止，汽车行驶的距离是多少？[解题指导]　汽车刹车后做匀减速直线运动，运动过程如图所示。在第一问中，已知初速度、加速度和时间的信息求位移，可用位移—时间关系式；在第二问中，通过初速度、加速度和末速度的信息求位移，可用速度—位移关系式。
关于匀变速直线运动的问题，通常涉及v0、vt、a、t和x这五个物理量，以及v­t、x­t和x­v关系式。在选用关系式时，首先看问题情境中有哪些已知量与未知量，再看这些量出现在哪个关系式中，最后确定所用的关系式。这是解决该类问题比较便捷的方法。运用公式时，要注意速度、加速度与位移的方向，由此确定代入数据的正负号。
[迁移·发散]1．我国道路交通安全法规定，机动车因故障在高速公路临时停车时，需在故障车来车方向150 m以外设置警告标志。某司机驾驶汽车以120 km/h的速度在高速公路上匀速行驶，发现前方警告标志时刹车使汽车减速至停止。该司机从发现警告标志到汽车开始制动的反应时间为0.6 s，制动时的加速度大小为5 m/s2。假设制动后，汽车做匀减速直线运动，那么从司机发现警告标志到汽车停下，行驶的距离是多少？请解释上述交通法规的必要性。
2． (选自粤教版新教材课后练习)每年全国由于行人不遵守交通规则而引发的交通事故达上万起，死亡上千人。只有科学设置交通管制，人人遵守交通规则，才能更好地保障行人的生命安全。如图所示，停车线AB与前方斑马线边界CD间的距离为23 m。一辆质量为8 t、车长为7 m的卡车以54 km/h的速度向北匀速行驶，当车前端刚驶过停车线AB时，前方的机动车交通信号灯由绿灯变黄灯。(1)若此时前方C处人行横道路边等待的行人抢先过马路，卡车司机发现后立即制动，制动后卡车的加速度为3.75 m/s2，求卡车的制动距离。(2)若人人都遵守交通规则，该车将不受影响地驶过前方斑马线边界CD。为确保行人安全，D处人行横道信号灯应该在南北向机动车信号灯变黄灯后至少多久才变为绿灯？