2019-2020学年新教材高中物理 第2章 第1节 速度变化规律课件 鲁科版必修第一册

第2章匀变速直线运动第1节速度变化规律课标要求1．认识什么是匀变速直线运动，并知道匀变速直线运动的分类。2．能理解匀变速直线运动的v­t图像特点。3．理解匀变速直线运动的速度与时间的关系式，并用速度公式解决简单的匀变速直线运动问题。一、匀变速直线运动的特点1．填一填(1)定义：物体的保持不变的直线运动。(2)特点：物体的加速度和都不改变。(3)分类①匀加速直线运动：加速度与速度方向；②匀减速直线运动：加速度与速度方向。加速度大小方向相同相反2．判一判(1)物体的速度增大，则物体一定做匀加速直线运动。()(2)物体在一条直线上运动，若加速度恒定，则物体一定做匀变速直线运动。()(3)物体的加速度与速度同向，且a恒定不变，物体一定做匀加速直线运动。()×√√3．选一选(1)[多选]关于匀变速直线运动，下列说法中正确的是()A．匀变速直线运动的加速度是恒定的，不随时间而改变B．匀变速直线运动的速度时间图像是一条倾斜的直线C．速度不断随时间增加的运动，称为匀加速直线运动D．匀加速直线运动中，加速度一定为正值解析：匀变速直线运动的加速度是恒定的，大小和方向都不随时间变化，其v­t图像是一条倾斜的直线，A、B均正确。如果速度随时间均匀增加，那么是匀加速直线运动；如果不是均匀增加，就不是匀加速直线运动，C错误。加速运动中，加速度方向与速度方向相同，若初速度v00，a0，也为加速运动，D错误。答案：AB(2)[多选]一辆汽车在平直的高速公路上行驶。已知在某段时间内这辆汽车的加速度方向与速度方向相同，则在这段时间内，该汽车()A．一定做加速直线运动B．不一定做匀加速直线运动C．可能做匀变速直线运动D．一定做匀变速直线运动解析：汽车的加速度方向与速度方向相同，所以一定是加速运动。因为不能判断加速度大小是否恒定，所以不能确定汽车是否做匀变速运动。故A、B、C正确，D错误。答案：ABC二、匀变速直线运动的速度—时间关系1．填一填(1)公式表示速度公式：vt＝。当初速度为零时，公式为：vt＝。v0＋atat(2)图像描述v­t图像：匀变速直线运动的v­t图像是一条倾斜的，如图甲所示。a­t图像：如果以时间为横坐标，为纵坐标可以得到加速度随时间变化的图像，通常称为a­t图像，如图乙所示。做匀变速直线运动的物体，其a­t图像为的直线。直线加速度平行于t轴2．判一判(1)匀加速直线运动的速度方向一定是正方向。()(2)匀加速直线运动的速度大小与时间成正比。()(3)公式vt＝v0＋at适用于任何直线运动。()×××3．想一想物体的初速度越大，加速度越大，运动的时间越长，则由公式vt＝v0＋at知物体的末速度一定越大吗？提示：不一定。由公式vt＝v0＋at知，当物体做匀加速运动时，物体的初速度越大，加速度越大，运动的时间越长，则物体的末速度一定越大。而当物体做匀减速运动时，末速度可能反而越小。突破点一对匀变速直线运动的理解[学透用活]1．匀变速直线运动的轨迹为直线，速度随时间均匀变化，加速度恒定。2．物体是否做匀变速直线运动的判断，依据运动物体是否在同一直线上运动，加速度是否恒定，与物体的速度方向无关。只要物体沿直线运动且加速度恒定，即使物体的速度方向发生变化也是匀变速直线运动。3．加速度的正、负取决于正方向的选取，加速度方向与规定的正方向相同时加速度为正值，反之为负值。所以无论是匀加速直线运动还是匀减速直线运动，加速度可能是正值，也可能是负值。4．匀加速直线运动和匀减速直线运动的判断，要看速度方向与加速度方向的关系，二者同向时为匀加速直线运动，二者反向时为匀减速直线运动。[对点练清]1．[多选]下列关于直线运动的说法正确的是()A．匀速直线运动的速度是恒定的B．匀变速直线运动的瞬时速度随时间而改变C．速度随时间不断增加的运动，叫匀加速直线运动D．速度随时间均匀减小的直线运动，是匀减速直线运动解析：匀速直线运动的速度是恒定的，大小和方向都不随时间变化，所以选项A正确。匀变速直线运动是加速度保持不变的直线运动，它的速度随时间均匀变化，所以选项B正确。如果速度随时间均匀增加，那么是匀加速直线运动；如果速度随时间不均匀增加，那么这种运动就不是匀加速直线运动，所以选项C错误。速度随时间均匀减小的直线运动，是匀减速直线运动，所以选项D正确。答案：ABD2．做直线运动的某物体在第1s末、第2s末、第3s末、…的速度分别为1m/s、2m/s、3m/s、…，则此物体的运动性质是()A．匀变速直线运动B．非匀变速直线运动C．加速度不断增大的运动D．可能是匀变速直线运动，也可能是非匀变速直线运动解析：虽然此物体单位时间内速度的变化量是相等的，但运动过程中任意时刻的速度不能确定，而匀变速直线运动是指在任意相等的时间内速度的变化量都相等，所以不能确定此物体的运动性质，只有D正确。答案：D3．[多选]关于匀变速直线运动中加速度的方向和正、负值，下列说法正确的是()A．匀加速直线运动中，加速度方向一定和初速度方向相同B．匀加速直线运动中，加速度一定是负值C．在匀加速直线运动中，加速度也有可能取负值D．只有在规定了初速度方向为正方向的前提下，匀加速直线运动的加速度才取正值解析：匀加速直线运动中，加速度和初速度方向相同，选项A正确；加速度的正、负取决于正方向的选取，加速度方向与规定的正方向相同时加速度为正值，反之为负值，所以无论是匀加速直线运动还是匀减速直线运动，加速度可能是正值，也可能是负值，选项C正确，B错误；当规定初速度方向为正方向时，匀加速直线运动中的加速度与初速度方向相同，故取正值，选项D正确。答案：ACD突破点二对公式vt＝v0＋at的理解和应用[学透用活]1．公式vt＝v0＋at中各量的物理意义v0是开始计时时的瞬时速度，称为初速度；vt是经时间t后的瞬时速度，称为末速度；at是在时间t内速度的变化量，即Δv＝at。2．公式的适用条件：做匀变速直线运动的物体。3．注意公式的矢量性公式中的v0、vt、a均为矢量，应用公式解题时，一般取v0的方向为正方向，若物体做匀加速直线运动，a取正值；若物体做匀减速直线运动，a取负值。4．特殊情况(1)当v0＝0时，vt＝at，即vt∝t(由静止开始的匀加速直线运动)。(2)当a＝0时，vt＝v0(匀速直线运动)。[典例1]一物体从静止开始以2m/s2的加速度做匀加速直线运动，经5s后做匀速直线运动，最后2s的时间内物体做匀减速直线运动直至静止。求：(1)物体做匀速直线运动的速度的大小；(2)物体做匀减速直线运动时的加速度。[解析]解题关键是画出如下的示意图：设图中A→B为匀加速直线运动，B→C为匀速直线运动，C→D为匀减速直线运动，匀速运动段的速度为AB段的末速度，也为CD段的初速度。(1)由速度时间的关系式得vB＝a1t1＝2m/s2×5s＝10m/svC＝vB＝10m/s即做匀速直线运动的速度为10m/s。(2)由vt＝v0＋at得a2＝vD－vCt2＝0－10m/s2s＝－5m/s2。负号表示加速度方向与运动方向相反。[答案](1)10m/s(2)－5m/s2，加速度方向与运动方向相反[规律方法]解答运动学问题，分析物体的运动过程是求解的关键。对于匀变速直线运动问题，一般的解题思路是：明确研究对象，建立运动模型，规定坐标方向，列出运动方程。[对点练清]4．一物体从静止开始做匀加速直线运动，4s末的速度为2m/s，则10s末物体的速度为多大？解析：由匀变速直线运动的速度公式得v1＝at1，物体的加速度为a＝v1t1＝2m/s4s＝0.5m/s2，所以物体在10s末的速度为v2＝at2＝0.5m/s2×10s＝5m/s。答案：5m/s5．火车沿平直铁轨匀加速前进，通过某一路标时的速度为10.8km/h,1min后变成54km/h，又需经多少时间，火车的速度才能达到64.8km/h?解析：题中给出了火车在三个不同时刻的瞬时速度，分别设为v1、v2、v3，火车的运动示意图如图所示。三个不同时刻的速度分别为v1＝10.8km/h＝3m/s，v2＝54km/h＝15m/s，v3＝64.8km/h＝18m/s，时间t1＝1min＝60s加速度a＝v2－v1t1＝15m/s－3m/s60s＝0.2m/s2，则由v3＝v2＋at2知t2＝v3－v2a＝18m/s－15m/s0.2m/s2＝15s。答案：15s突破点三对v­t图像的分析及应用[学透用活]1．匀速直线运动的v­t图像如图甲所示，匀速直线运动的v­t图像是一条平行于时间轴的直线。从图像中可以直接读出速度的大小和方向。由图像知，A、B两物体的运动方向相反，且vAvB。2．匀变速直线运动的v­t图像(1)如图乙所示，匀变速直线运动的v­t图像是一条倾斜的直线，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。(2)斜率：斜率表示加速度，斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向。(3)截距：纵截距表示初速度，横截距表示速度为零的时刻。(4)交点：交点表示该时刻两物体具有相同的速度。(5)如果某时间段内v­t图像一段在t轴上方，另一段在t轴下方，但仍是直线，只是说明运动方向发生了改变，但加速度是恒定的，全过程可以看成统一的匀变速直线运动，如图乙中的c所示。[典例2][多选]某质点做直线运动的v­t图像如图所示，下列说法正确的是()A．在前4s内质点做匀变速直线运动B．在1～3s内质点做匀变速直线运动C．3s末质点的速度大小为5m/s，方向与规定的正方向相反D．1～2s内与2～3s内质点的加速度方向相反[解析]由图像知，前4s内质点的加速度发生变化，不是匀变速直线运动，故A项错；1～3s内质点加速度不变，质点做匀变速直线运动，故B项对；3s末质点的速度为－5m/s，即速度大小为5m/s，方向与规定的正方向相反，故C项对；1～2s内加速度为负，2～3s内加速度也为负，故D项错。[答案]BC[规律方法]v­t图像的两类应用(1)判断速度的大小和方向：v­t图像纵坐标表示速度，纵坐标的绝对值表示速度的大小，纵坐标的正负表示速度的方向。(2)判断加速度的大小和方向：v­t图像斜率表示加速度，斜率的绝对值表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向。[对点练清]6．如图所示的四个图像中，表示物体做匀加速直线运动的是()解析：若速度大小随时间的增加而均匀增大，则物体做匀加速直线运动，速度的正负只表示速度的方向，A图表示物体做匀加速直线运动，B、C两图表示物体做匀减速直线运动，D图表示物体做匀速直线运动，故A正确。答案：A7.[多选]甲、乙两车在同一地点同时做直线运动，其v­t图像如图所示，则()A．它们的初速度均为零B．甲的加速度大于乙的加速度C．t1时刻，甲的速度大于乙的速度D．t1时刻，甲的速度等于乙的速度解析：v­t图像中纵轴截距表示初速度，可知v甲＝0，v乙≠0，选项A错误；v­t图像中图线斜率表示加速度，由a＝ΔvΔt可知a甲＞a乙，选项B正确；t1时刻甲、乙纵坐标相同，即v­t图像的交点表示二者此时具有相同的速度，故选项C错误，D正确。答案：BD8．如图所示，请分析回答：(1)图线a、b分别表示物体做什么运动？(2)图线a表示的物体3s内速度的改变量是多少？方向与其速度方向有什么关系？(3)图线b表示的物体5s内速度的改变量是多少？方向与其速度方向有何关系？(4)图线a、b表示的两物体的运动加速度分别为多少？方向如何？(5)两图线的交点A的意义。解析：(1)图线a表示物体做匀加速直线运动，图线b表示物体做匀减速直线运动；(2)图线a表示的物体3s内速度的变化量为Δv＝9m/s－0＝9m/s，方向与速度方向相同；(3)图线b表示的物体5s内的速度改变量为Δv′＝0－9m/s＝－9m/s，负号表示速度改变量与速度方向相反；(4)图线a表示的物体的加速度为a1＝ΔvΔt＝3m/s2，方向与速度方向相同图线b表示的物体的加速度为a2＝Δv′Δt′＝－1.8m/s2，方向与速度方向相反；(5)图线的交点A表示两物体在2s时的速度相同。答案：见解析落实新课标理念，教材