物理必修12 匀变速直线运动的速度与时间的关系图文ppt课件

这是一份物理必修12 匀变速直线运动的速度与时间的关系图文ppt课件，共28页。PPT课件主要包含了课前自主学习，加速度，均匀增加，均匀减小，匀加速，匀减速，v0+at，速度v0，变化量at，匀变速直线等内容，欢迎下载使用。

一、匀变速直线运动1.概念:沿着一条直线,且_______不变的运动。2.特点:(1)_______不变。(2)运动轨迹是_____。3.分类:(1)匀加速直线运动:速度随着时间_________的匀变速直线运动。 (2)匀减速直线运动:速度随着时间_________的匀变速直线运动。4.v -t图像:一条_____的直线,如图,a为_______直线运动,b为_______直线运动。
二、速度与时间关系1.速度公式:v=_____。2.公式的意义: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______,再加上在整个过程中速度的_________。3.公式适用条件:___________运动。
主题一 匀变速直线运动　【生活情境】一只猎豹正以某一初速度在广阔的草原上沿直线奔跑,某摄影师抓拍了猎豹在不同时刻的速度值,列表如下:
【问题探究】　(1)画出猎豹运动的v -t图像,并说明其v -t图像有哪些特点。提示:v -t图像如图所示。猎豹运动的v -t图像是一条倾斜的直线。 (2)从v -t图像中可以看出,猎豹的速度变化有什么特点?猎豹做什么运动?提示:从v -t图像中可以看出,在相等的时间间隔Δt内,对应的速度变化量Δv都相等,即是一个恒量,即猎豹运动的加速度保持不变;猎豹做匀加速直线运动。
【结论生成】1.匀速直线运动的v -t图像:如图甲所示,由于匀速直线运动的速度不随时间改变,因而v -t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。2.匀变速直线运动:沿着一条直线,且加速度不变的运动。
3.匀变速直线运动的v -t图像:如图乙所示,匀变速直线运动的v -t图像是一条倾斜的直线。(1)直线a反映了速度随着时间是均匀增加的,为匀加速直线运动的图像。(2)直线b反映了速度随着时间是均匀减小的,为匀减速直线运动的图像。(3)直线c反映了速度随着时间先均匀减小,后均匀增加,由于加速度不变,整个运动过程也是匀变速直线运动。
4.v-t图像中的五点信息:(1)纵截距:表示物体的初速度。(2)横截距:表示物体在开始计时后过一段时间才开始运动,或物体经过一定时间速度变为零。(3)与横轴的交点:表示速度为零且方向改变的时刻。(4)图线拐点:表示加速度改变的时刻。(5)两图线的交点:表示该时刻两物体具有相同的速度。
【典例示范】　(多选)如图所示是质点做直线运动的v -t图像,则有(　　)A.在前6 s内质点做匀变速直线运动B.在2～4 s内质点做匀变速直线运动C.4 s末质点的速度大小是4 m/s,方向与规定的正方向相反D.3～4 s内与4～6 s内质点的速度方向相反【解析】选B、C。质点在0～6 s内速度方向改变,加速度没有保持恒定不变,故整个6 s内质点不是做匀变速直线运动,A错误;质点在2～4 s内,速度图线的斜率不变,即加速度不变,质点做匀变速直线运动,B正确;根据图像可知4 s末质点的速度是-4 m/s,即大小是4 m/s,方向与规定的正方向相反,C正确;质点在3～4 s内和4～6 s内速度均为负值,表明在这两段时间内质点的速度方向相同,都与规定的正方向相反,D错误。
【规律方法】 v -t图像的认识方法(1)正确认识v -t图像,从图像中读出需要的信息是解题的关键。其中图线在t轴以上部分说明速度为正方向,图线斜率k>0,加速度为正,图线斜率k<0,加速度为负。(2)物体的速度变为负值,表示物体运动方向发生了变化,负号不表示速度的大小。(3)v -t图线为直线且跨过t轴,表示物体的速度方向发生了变化,但加速度方向不变;分段分析可知物体先做匀减速直线运动至速度为零后反向做匀加速直线运动,全程物体做有往复的匀变速直线运动。
【素养训练】某质点做直线运动的v-t图像如图所示,由图可知这个质点的运动情况是 (　　) A.前5 s质点静止B.5～15 s内质点做匀加速直线运动,加速度为1 m/s2C.15～20 s内质点做匀减速直线运动,加速度为-3.2 m/s2D.15 s末质点离出发点最远,20 s末质点回到出发点
【解析】选C。由图像可知,质点前5 s做速度为8 m/s的匀速直线运动,A错误;图像的斜率表示加速度,结合图像可知,质点在5～15 s做匀加速直线运动,a= m/s2=0.8 m/s2,B错误;质点在15～20 s做匀减速直线运动, a′= m/s2=-3.2 m/s2,C正确;整个过程,质点一直向正方向移动,直至静止,故20 s末离出发点最远,D错误。
【补偿训练】(多选)一物体做直线运动,如图表示该物体做匀变速直线运动的是(　　) 【解析】选A、C。v-t图像斜率保持不变,说明加速度恒定不变,物体做匀变速直线运动,故A正确;x-t图像斜率保持不变,说明速度恒定不变,物体做匀速运动,故B错误;a-t图像纵坐标保持不变,说明物体的加速度不变,物体做匀变速直线运动,故C正确;D图像中斜率不断变化,所以物体做变加速直线运动,故D错误。
主题二 速度与时间的关系　【生活情境】如图,小树正在一天天长高,火箭的速度正在越来越快。若小树的高度在均匀增加,火箭的速度也在均匀增加。
【问题探究】　(1)它们开始的高度(或速度)与一段时间后的高度(或速度)有什么关系?提示:它们后来的高度(或速度)等于开始的高度(或速度)与高度变化量(或速度变化量)的和。(2)计算小树高度,进行的是标量运算,计算火箭速度,进行的是矢量运算,它们的解题过程有什么不同之处?提示:矢量运算,应首先规定正方向,确定已知矢量的正、负,最后还要根据结果说明所求矢量的方向,而标量运算不用。(3)设一个物体做匀变速直线运动,运动开始时刻(t=0)的速度为v0(叫作初速度),加速度为a,经过的时间为t。求t时刻物体的瞬时速度。提示:由加速度的定义式a= ,整理得:v=v0+at。
【结论生成】1.公式的适用条件:公式v=v0+at只适用于匀变速直线运动。2.公式的矢量性:(1)公式v=v0+at中的v0、v、a均为矢量,应用公式解题时,首先应选取正方向。(2)一般以v0的方向为正方向,此时匀加速直线运动a>0,匀减速直线运动a<0;对计算结果v>0,说明v与v0方向相同;v<0,说明v与v0方向相反。3.公式的特殊形式:(1)当a=0时,v=v0(匀速直线运动)。(2)当v0=0时,v=at(由静止开始的匀加速直线运动)。
【拓展延伸】对于做匀减速直线运动的物体,应注意物体速度减为零之后能否加速返回,若不能返回,应注意题中所给时间与物体所能运动的最长时间t= 的关系。例如:汽车刹车类问题。
【典例示范】新能源汽车作为战略性新兴产业,代表汽车产业新的发展方向,对减少空气污染、推动交通运输行业转型升级具有积极意义,工信部等四部委规定,自2018年1月1日至2020年12月31日,对购置的新能源汽车免征车辆购置税。如图所示,某品牌新能源汽车以45 km/h的速度匀速行驶。(1)若汽车以0.6 m/s2的加速度加速,则10 s末速度能达到多少?(2)若汽车刹车以0.6 m/s2的加速度减速,则10 s末速度能达到多少?(3)若汽车刹车以3 m/s2的加速度减速,则10 s末速度为多少?
【解析】(1)取初速度方向为正方向,则v0= m/s=12.5 m/s,a1=0.6 m/s2,所以10 s末的速度v1=v0+a1t=(12.5+0.6×10) m/s=18.5 m/s。(2)a2=-0.6 m/s2,减速到停止的时间t1= s≈20.83 s>10 s,所以10 s末的速度v2=v0+a2t=(12.5-0.6×10) m/s=6.5 m/s。(3)设汽车经t0时间就停止,末速度v=0,a3=-3 m/s2,由v=v0+a3t0,得t0= ≈4.2 s<10 s所以10 s末汽车的速度为零。答案:(1)18.5 m/s　(2)6.5 m/s　(3)0
【误区警示】处理刹车应注意的问题(1)明确车辆的刹车时间(车辆末速度变为零时所用的时间)。通常可由t= 计算得出。并判断要研究的时长大于刹车时间还是小于刹车时间。(2)若要研究的时长小于刹车时间,则汽车在要研究的时间段内的实际运动时间等于时长;反之,实际运动时间等于刹车时间。(3)常见错误:误以为汽车在给定的时间内一直做匀减速直线运动,简单套用速度公式v=v0+at,得出的速度出现负值。
【素养训练】1.物体沿一条直线做匀加速直线运动,经过A点的速度为2 m/s,经过2 s到达B点时的速度为6 m/s,再经过3 s物体到达C点。求:(1)物体加速度的大小。(2)物体到达C点时的速度。【解析】(1)设物体运动的方向为正方向,则vA=2 m/s,vB=6 m/s,t1=2 s,根据v=v0+at可知vA+at1=vB,代入数据解得a=2 m/s2。(2)根据v=v0+at可知,vC=vB+at2=6 m/s+2×3 m/s=12 m/s。答案:(1)2 m/s2　(2)12 m/s
2.一辆公共汽车由静止出发做匀加速直线运动,后改做速度为 12 m/s 的匀速直线运动,汽车在匀速行驶的过程中突遇紧急情况,需要停车,若其刹车的加速度大小为4 m/s2,那么刹车2 s和刹车5 s时的速度为多少?【解析】中途紧急刹车,设汽车停下所需时间为t0,则t0= s=3 st1=2 s<3 s,则2 s时的速度v1=v0+at1v1=[12+(-4)×2] m/s=4 m/st2=5 s<3 s,此时汽车已经停止,其速度v2=0答案:4 m/s　0
【补偿训练】1.由于发射卫星耗资巨大,必须建造火箭——通常是在返回大气层或坠入海洋时四分五裂。还要耗费大量燃料推动沉重的金属物体在地球大气中飞行。科学家正在研发一种解决方案,利用一架喷气式飞机发射一个高效的小型推进系统,把卫星送入近地轨道。已知卫星必须达到8 000 m/s 才能达到预定轨道,发射时喷气式飞机运行了16.7 min。则喷气式飞机的加速度为(　　)A.6 m/s2　　　　　　　B.8 m/s2C.10 m/s2D.12 m/s2【解析】选B。根据公式v=at可得,加速度为8 m/s2,选项B正确。
2.如图所示,美国“尼米兹”号航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统。已知“F-18”型战斗机在跑道上加速时产生的最大加速度为5.0 m/s2,起飞的最小速度是50 m/s,弹射系统能够使飞机所具有的最大速度为30 m/s,则飞机起飞时在跑道上至少加速多长时间才能起飞? 【解析】飞机在跑道上运动的过程中,当有最大初速度、最大加速度时,起飞所需时间最短,故有v=v0+at,t= s=4.0 s则飞机起飞时在跑道上至少应有4.0 s的加速时间。答案:4.0 s