2019-2020学年新教材高中物理 第二章 第2节 匀变速直线运动的速度与时间的关系课件 新人教版

第2节匀变速直线运动的速度与时间的关系课标要求1.理解匀变速直线运动的概念，知道其分类。2.知道匀变速直线运动的v­t图像特点，理解图像的物理意义。3.掌握匀变速直线运动的速度与时间的关系式，能进行有关的计算。一、匀变速直线运动1．填一填(1)定义：沿着一条直线，且不变的运动。加速度(2)v­t图像：匀变速直线运动的v­t图像是一条的直线。(3)分类①匀加速直线运动：速度随时间。②匀减速直线运动：速度随时间。倾斜均匀增加均匀减小(4)速度随时间不断增加的直线运动，一定是匀加速直线运动。()(3)匀变速直线运动的加速度随时间均匀增大。()(1)匀速直线运动的速度是恒定的，不随时间而改变。()√(2)匀变速直线运动的速度随时间均匀增大。()2．判一判×××3．选一选(1)下列关于匀变速直线运动的说法正确的是()A．匀加速直线运动的加速度一定随时间增大B．匀减速直线运动就是加速度为负值的运动C．匀变速直线运动的速度随时间均匀变化D．速度先减小再增大的运动一定不是匀变速直线运动解析：匀加速直线运动的速度随时间均匀增大，但加速度不变，A错误；加速度的正、负仅表示加速度方向与设定的正方向相同还是相反，速度与加速度反向则为减速运动，但加速度不一定为负值，B错误；匀变速直线运动的速度随时间均匀变化，C正确；加速度恒定，初速度与加速度方向相反的直线运动中，速度先减小再增大，D错误。答案：C(2)[多选]四个物体运动的v­t图像如图所示。其中表示匀变速直线运动的是()解析：A表示物体做匀速直线运动，B、C、D表示物体做匀变速直线运动，故B、C、D正确。答案：BCD二、速度与时间的关系1．填一填(1)速度公式：v＝。(2)意义：做匀变速直线运动的物体，在t时刻的速度v等于物体在开始时刻的加上在整个过程中速度的。v0＋at速度v0变化量at(1)公式v＝v0＋at适用于任何运动。()×(2)由公式v＝v0＋at知v的方向一定和v0方向一致。()(3)由公式v＝v0＋at知v的大小一定大于v0的大小。()(4)在v­t图像中，图线的斜率表示加速度。()××√2．判一判3．想一想在匀变速直线运动中：(1)物体的速度方向是否可以改变？加速度方向呢？(2)请分析如图所示的速度—时间图像对应物体的运动情况。提示：(1)在匀变速直线运动中速度方向可以改变，加速度方向不变。(2)题图所示图像表示物体做匀变速直线运动：在0～t1时间内物体做匀减速直线运动；t1时刻速度为零，在t1～t2时间内物体做匀加速直线运动，但速度反向，整个过程加速度大小和方向不变。突破点一v­t图像的理解及应用[学透用活]1．直线运动的v­t图像(1)匀速直线运动的v­t图像匀速直线运动的v­t图像是一条平行于时间轴的直线。如图所示，从图像中可以直接读出v甲＝5m/s、v乙＝－10m/s，负号表示速度沿着负方向。(2)匀变速直线运动的v­t图像匀变速直线运动的v­t图像是一条倾斜的直线。如图所示：直线a为匀加速直线运动的图像；直线b为匀减速直线运动的图像；直线c表示0～t1时间内做匀减速直线运动，t1时刻后反向做匀加速直线运动，由于加速度不变，整个运动过程是匀变速直线运动。2．由v­t图像能获得的信息两图线的交点图线的拐点图线与坐标轴的交点图线的斜率图线上某点的纵坐标表示对应时刻速度相等表示加速度改变表示开始运动或速度为零的时刻横截距表示初速度纵截距表示加速度的大小绝对值表示加速度的方向正、负表示瞬时速度的大小绝对值表示瞬时速度的方向正、负[典例1][多选]甲、乙两物体从同一位置出发沿同一直线运动，甲、乙运动的v­t图像如图所示，下列判断正确的是()A．甲做匀速直线运动，乙做匀变速直线运动B．甲、乙两次速度相同的时刻分别在1s末和4s末C．乙在前2s内做匀加速直线运动，2s后做匀减速直线运动D．2s后，甲、乙速度方向相反[解析]由题图知，甲以2m/s的速度做匀速直线运动，乙在0～2s内做匀加速直线运动，加速度a1＝2m/s2，2～6s内做匀减速直线运动，加速度a2＝－1m/s2，A错误，C正确；t1＝1s和t2＝4s时甲、乙速度相同，B正确；0～6s内甲、乙的速度方向都沿正方向，D错误。[答案]BC[易错警示](1)v­t图像只能描述直线运动，无法描述曲线运动。(2)v­t图像描述的是物体的速度随时间的变化规律，不表示物体的运动轨迹。(3)加速与减速只决定于a与v方向是否相同，与v的方向无关。[对点练清]1．将某汽车的刹车过程视为匀变速直线运动。该汽车在紧急刹车时加速度的大小为6m/s2，在2s内停下来，则选项图中能正确表示该汽车刹车过程的是()解析：汽车在紧急刹车时加速度的大小为6m/s2，在2s内停下来，则a＝－6m/s2，由匀变速直线运动的公式得0＝v0＋at，解得v0＝12m/s，即在2s内汽车速度从12m/s变成0，能正确表示该汽车刹车过程的v­t图像的是A项。答案：A2.一个做匀变速直线运动的质点的v­t图像如图所示，由图线可知其速度—时间关系式为()A．v＝4＋2tB．v＝－4＋2tC．v＝－4－2tD．v＝4－2t解析：由题图可知v0＝－4m/s、a＝ΔvΔt＝2m/s2，所以由速度—时间关系式v＝v0＋at得，该质点运动的速度—时间关系式为v＝－4＋2t。故B项正确，A、C、D项错误。答案：B3.甲、乙两质点的v­t图像如图所示，由图可知()A．t＝0时刻，甲的速度大B．甲、乙两质点都做匀加速直线运动C．相等时间内乙的速度改变大D．在5s末之前甲的速度大解析：由题图可看出：乙的纵截距大，甲的纵截距为0，故t＝0时刻，乙的速度大，选项A错误；由于甲、乙都是倾斜的直线，且甲的斜率比乙的大，表明甲、乙都做匀加速直线运动，且甲的加速度大，即相等时间内甲的速度改变大，选项B正确，C错误；由题图知，在5s末之前，任一时刻甲的速度小于乙的速度，选项D错误。答案：B突破点二速度公式v＝v0＋at的理解及应用[学透用活]1．公式v＝v0＋at只适用于匀变速直线运动。2．公式的矢量性：公式中的v0、v、a均为矢量，应用公式解题时，首先应选取正方向。一般以v0的方向为正方向，若为匀加速直线运动，a＞0；若为匀减速直线运动，a＜0。若v＞0，说明v与v0方向相同；若v＜0，说明v与v0方向相反。3．两种特殊情况(1)当v0＝0时，v＝at(表示由静止开始的匀加速直线运动)。(2)当a＝0时，v＝v0(表示匀速直线运动)。[典例2]滑雪运动员不借助雪杖，以加速度a1由静止从山坡顶匀加速滑下，测得其20s后的速度为20m/s,50s后到达坡底，又以加速度a2沿水平面减速运动，经20s恰好停止运动。求：(1)a1和a2的大小；(2)滑雪运动员到达坡底后再经过6s的速度大小。[解析](1)运动员下滑过程中的加速度大小a1＝v1－v0t1＝20－020m/s2＝1m/s2运动员到达坡底时的速度大小v2＝a1t2＝1×50m/s＝50m/s运动员在水平面上的加速度a2＝v－v2t3＝0－5020m/s2＝－2.5m/s2即a2的大小为2.5m/s2。(2)运动员到达坡底后再经过6s的速度大小为v3＝v2＋a2t4＝50m/s－2.5×6m/s＝35m/s。[答案](1)1m/s22.5m/s2(2)35m/s[规律方法]运动方向变化的匀变速直线运动的分析方法(1)画出物体运动的草图(v­t图像或轨迹)，弄清楚每一过程的运动规律，确定各过程的已知量和未知量。(2)列出每个过程的已知量与未知量之间的关系式，注意前后两过程的衔接点。[对点练清]4．[多选]一辆汽车由静止开始做匀加速直线运动，经时间t，速度达到v，立即刹车做匀减速直线运动，又经时间2t停止，则汽车在加速阶段与减速阶段()A．加速度的方向相同B．速度变化量的大小相等C．加速度的大小相等D．加速阶段速度变化快解析：汽车做匀加速运动时速度从0增大到v，做匀减速运动时速度从v减小到0，可知速度变化量的大小相等，故B正确；根据加速度的定义式知，匀加速直线运动的加速度a＝vt，匀减速直线运动的加速度a＝－v2t，可知加速度的方向相反，加速阶段的加速度大，速度变化快，故D正确，A、C错误。答案：BD5．一家从事创新设计的公司打造了一台飞行汽车，既可以在公路上行驶，也可以在天空飞行。已知该飞行汽车在跑道上的加速度大小为2m/s2，速度达到40m/s后离开地面。离开跑道后的加速度为5m/s2，最大速度为200m/s。飞行汽车从静止到加速至最大速度所用的时间为()A．40sB．52sC．88sD．100s解析：由匀变速直线运动的公式v＝v0＋at知，飞行汽车在跑道上行驶的时间为t1＝v1a1＝402s＝20s。飞行汽车从离开地面到加速至最大速度的时间为t2＝v2－v1a2＝200－405s＝32s，故t＝t1＋t2＝52s，B正确。答案：B6．[多选]一辆电车做直线运动，速度v随时间t变化的函数关系为v＝bt，其中b＝0.3m/s2时()A．电车做匀速直线运动B．电车的速度变化率大小是0.3m/s2C．电车做匀变速直线运动D．电车的初速度为0.3m/s解析：电车做直线运动，由速度v＝bt，知速度随时间均匀变化，电车做匀变速直线运动，故A错误，C正确；根据v＝at＝0.3t，知电车的加速度a＝0.3m/s2，则速度的变化率大小为0.3m/s2，电车的初速度为0，故B正确，D错误。答案：BC突破点三刹车类问题1．汽车等交通工具的“刹车问题”车辆刹车时可看成匀减速直线运动直至速度变为零，所以刹车时车辆只在“刹停时间”内做匀减速运动，而速度减为零后保持静止。刹停时间取决于初速度和加速度的大小。[学透用活]2．处理刹车类问题的基本思路3．求解刹车类问题的常见错误当给定的时间大于“刹车时间”时，误认为汽车在给定的时间内一直做匀减速直线运动，简单套用匀变速直线运动公式v＝v0＋at，导致速度出现负值。[典例3]汽车以45km/h的速度匀速行驶。(1)若汽车以0.6m/s2的加速度加速，则10s后速度能达到多少？(2)若汽车刹车以0.6m/s2的加速度减速，则10s后速度能达到多少？(3)若汽车刹车以3m/s2的加速度减速，则10s后速度为多少？[思路点拨]解答本题的思路[解析](1)初速度v0＝45km/h＝12.5m/s，加速度a＝0.6m/s2，时间t＝10s。10s后汽车的速度为v＝v0＋at＝(12.5＋0.6×10)m/s＝18.5m/s。(2)汽车匀减速运动的加速度a1＝－0.6m/s2，减速到停止的时间tm＝0－v0a1＝0－12.5－0.6s≈20.83s10s，所以10s后汽车的速度为v1＝v0＋a1t＝(12.5－0.6×10)m/s＝6.5m/s。(3)汽车减速到停止的时间t2＝0－v0a2＝0－12.5－3s10s，所以10s后汽车已经停止，则10s后汽车的速度为0。[答案](1)18.5m/s(2)6.5m/s(3)0[对点练清]7．在平直公路上，一辆汽车以108km/h的速度行驶，司机发现前方有危险立即刹车，刹车时加速度大小为6m/s2，则刹车后3s末和6s末汽车的速度大小分别为()A．12m/s、6m/sB．18m/s、6m/sC．12m/s、0D．以上均不正确解析：v0＝108km/h＝30m/s，规定v0的方向为正方向，则a＝－6m/s2，汽车刹车所用的总时间t0＝0－v0a＝5s。t1＝3s时的速度v1＝v0＋at1＝(30－6×3)m/s＝12m/s；由于t0＝5s6s,6s末汽车已停止，即6s末汽车的速度为0。故C项正确，A、B、D项错误。答案：C8．磁悬浮列车由静止开始加速出站，加速度为0.6m/s2，2min后列车速度为多大？列车匀速运动时速度为432km/h，如果以0.8m/s2的加速度减速进站，求减速160s时速度为多大？解析：取列车开始运动的方向为正方向列车运动的初速度v0＝0，加速度为a1＝0.6m/s2则列车2min后的速度v1＝v0＋a1t1＝(0＋0.6×2×60)m/s＝72m/s当列车减速进站时a2＝