物理学案同步粤教版必修一课件:第二章 探究匀变速直线运动规律 第三节 课时2
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第二章 探 究匀变速直 线运动规律
第三节 从自由落体到匀变速直线运动
课时2 匀变速直线运动的推论公式 ——速度位移公式和初速度为零的比例式
[学习目标] 1.会推导速度与位移的关系式,并知道关系式中各物理量的含义. 2.会用公式vt2-v02=2as进行分析和计算. 3.掌握初速度为零的匀变速直线运动的几个典型的比例式. 4.会用匀变速运动的公式解决落体运动问题.
(√ )
答案
2.汽车以10 m/s的速度行驶,刹车的加速度大小为3 m/s2,则它向前 滑行12.5 m后的瞬时速度为5___ m/s.
答案
•
1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞:用脚跳舞,用思想跳舞,用言语跳舞,不用说,还需用笔跳舞。
•
2、一切真理要由学生自己获得,或由他们重新发现,至少由他们重建。
达标检测
1.(速度—位移公式的应用)某航母跑道长200 m,飞机在航母上滑行的
最大加速度为6 m/s2,起飞需要的最小速度为50 m/s.那么,飞机在滑
行前,需要借助弹射系统获得的最小初速度为
A.5 m/s C.15 m/s
B.10 m√/s
D.20 m/s
解析 由vt2-v02=2as得:
v0= vt2-2as= 502-2×6×200 m/s=10 m/s.
第1 s内与前6 s内的位移之比s1∶s6=12∶62 故前6 s内小球的位移s6=36s1=18 m
解析 答案
(3)第6 s内的位移大小. 答案 5.5 m 解析 第1 s内与第6 s内的位移之比sⅠ∶sⅥ=1∶(2×6-1)=1∶11 故第6 s内的位移sⅥ=11sⅠ=5.5 m.
解析 答案
技巧点拨
123
解体从静止开始做匀加速直线运动,它在
第1 s内与第2 s内的位移之比为s1∶s2,在走完第1 m时与走完第2 m时 的速度之比为v1∶v2.以下说法正确的是 A.s1∶s2=1∶3,v1∶v2=1∶2
√B.s1∶s2=1∶3,v1∶v2=1∶ 2
C.s1∶s2=1∶4,v1∶v2=1∶2 D.s1∶s2=1∶4,v1∶v2=1∶ 2
时间 tⅡ=t2-t1=( 2-1)
2 a
同理经过第 3 m 所用时间 tⅢ=t3-t2=( 3- 2)
2 a
所以有 tⅠ∶tⅡ∶tⅢ=1∶( 2-1)∶( 3- 2).
解析 答案
总结归纳
1.初速度为0的匀加速直线运动,按时间等分(设相等的时间间隔为T), 则: (1)T末、2T末、3T末、…、nT末的瞬时速度之比为: v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n. (2)T内、2T内、3T内、…、nT内的位移之比为: s1∶s2∶s3∶…∶sn=12∶22∶32∶…∶n2. (3)第一个T内、第二个T内、第三个T内、…、第n个T内的位移之比为: s1′∶s2′∶s3′∶…∶sn′=1∶3∶5∶…∶(2n-1).
例2 有一长为L的列车,正以恒定的加速度过铁路桥,桥长为2L,现已 知列车车头过桥头的速度为v1,车头过桥尾时的速度为v2,那么,车尾 过桥尾时的速度为
A.3v1-v2
B.3v2-v1
√C.
3v22-v12 2
D.
3v12-v22 2
解析 列车车头过桥头到车头过桥尾有:v22-v12=2a·2L 车头过桥尾到车尾过桥尾有:v32-v22=2aL 由以上两式可得,v3= 3v22-2 v12.
例4 一小球沿斜面由静止开始匀加速滚下(斜面足够长),已知小球在 第4 s末的速度为4 m/s.求: (1)第6 s末的速度大小; 答案 6 m/s 解析 由于第4 s末与第6 s末的速度之比v4∶v6=4∶6=2∶3 故第 6 s 末的速度 v6=32v4=6 m/s
解析 答案
(2)前6 s内的位移大小; 答案 18 m 解析 由 v4=at4 得 a=vt44=44ms/s=1 m/s2. 所以第 1 s 内的位移 s1=12a×12 m=0.5 m
答案 解析
v2 2a 飞机起飞所用时间 t=va,起飞发生的位移 s=12at2=12ava2=2va2.
解析 答案
[知识深化] 1.适用范围:速度与位移的关系vt2-v02=2as仅适用于匀变速直线运动. 2.公式的矢量性:vt2-v02=2as是矢量式,v0、vt、a、s都是矢量,解题时一定要 先设定正方向,一般取v0方向为正方向: (1)若加速运动,a取正值,减速运动,a取负值. (2)s>0,位移的方向与初速度方向相同,s<0则为减速到0,又反向运动到计时 起点另一侧的位移. (3)vt>0,速度的方向与初速度方向相同,vt<0则为减速到0,又反向运动的速度. 注意:应用此公式时,注意符号关系,必要时对计算结果进行分析,验证其合理性. 3.公式的特点:不涉及时间,v0、vt、a、s中已知三个量可求第四个量.
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 t=vt-a v0=50-5 30 s=4 s. 则飞机起飞时在跑道上的加速时间至少为4 s.
解析 答案
(2)航空母舰的跑道至少应该多长? 答案 160 m 解析 由vt2-v02=2as得 s=vt2- 2av02=5022- ×3502 m=160 m,即航空母舰的跑道至少为 160 m.
•
3、教育始于母亲膝下,孩童耳听一言一语,均影响其性格的形成。
•
4、好的教师是让学生发现真理,而不只是传授知识。
•
5、数学教学要“淡化形式,注重实质.
6、“教学的艺术不在于传授本领,而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月上午5时58分21.11.2205:58November 22, 2021
•
就都不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方,儿童才会产生上进心。上午5时5
8分50秒上午5时58分05:58:5021.11.22
重点探究
一、速度位移公式的应用
[导学探究]
如果你是机场跑道设计师,若已知飞机的加速度为a,起飞速度为v,
则跑道的长度至少为多长?
图2 答案 25 m
解析 答案
总结提升
自由落体运动为初速度为0、加速度为g的特殊的匀加速直线运动, 故一切匀变速直线运动的规律、推论对于自由落体运动都是适用的. (1)速度公式:vt=gt. (2)位移公式:s=12gt2. (3)推论公式:vt2=2gs. (4)初速度为零的匀变速直线运动的所有比例式.
解析 答案
方法总结
解答匀变速直线运动问题时巧选公式的基本方法 1.如果题目中无位移s,也不让求s,一般选用速度公式vt=v0+at; 2.如果题目中无末速度vt,也不让求vt,一般选用位移公式s=v0t+12at2; 3.如果题目中无运动时间t,也不让求t,一般选用导出公式vt2-v02=2as.
解析 答案
(4)经过连续位移,1 m末、2 m末、3 m末的瞬时速度之比; 答案 1∶ 2∶ 3 解析 由 v2=2as 得:v= 2as 得:v1′∶v2′∶v3′=1∶ 2∶ 3.
解析 答案
(5)第1 m内、第2 m内、第3 m内所用时间之比. 答案 1∶( 2-1)∶( 3- 2)
解析 由 s=12at2 得:通过第 1 m 所用时间 tI= 2a,通过第 2 m 所用
7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去,他的生活就会变得
不堪忍受。他不仅应该是一个学生,而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021年11月22日星期一5时58分50
秒05:58:5022 November 2021
•
8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心,这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进,不知自勉,任何教育者
解析 答案
(2)1 s内、2 s内、3 s内的位移之比;
答案 1∶4∶9 解析 由 s=12at2 得:s1∶s2∶s3=1∶22∶32=1∶4∶9
(3)第1 s内、第2 s内、第3 s内的位移之比; 答案 1∶3∶5 解析 第 1 s 内位移 sⅠ=12a×12 第 2 s 内位移 sⅡ=12a×22-12a×12=12a×3 第 3 s 内位移 sⅢ=12a×32-12a×22=12a×5 故sⅠ∶sⅡ∶sⅢ=1∶3∶5
例1 美国“肯尼迪”号航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统.已知 “F-15”型战斗机在跑道上加速时,产生的最大加速度为5 m/s2,起 飞的最小速度是50 m/s,弹射系统能够使飞机具有的最大速度为30 m/s, 则:(航空母舰始终静止) (1)飞机起飞时在跑道上至少加速多长时间才能起飞? 答案 4 s
2.按位移等分(设相等的位移为s)的比例式 (1)前 s 末、前 2s 末、前 3s 末、…、前 ns 末的瞬时速度之比为: v1′∶v2′∶v3′∶…∶vn′=1∶ 2∶ 3∶…∶ n. (2)通过前 s、 前 2s、 前 3s、 … 、前 ns 的位移所用时间之比为: t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶ 2∶ 3∶…∶ n. (3)通过连续相同的位移所用时间之比为: t1′∶t2′∶t3′∶…∶tn′=1∶( 2-1)∶( 3- 2)∶…∶( n- n-1).
答案 2 m/s2
图2
123
解析 答案
(2)物体从底端D点滑到B点的位移大小.
答案 3.75 m
解析 把 a 代入①得到 vB=-a2=1 m/s. 物体从底端 D 点滑到 B 点的位移大小为 sDB=vB2-2avD2=2×1--162 m=3.75 m.
123
解析 答案
求出第1 s末的速度和第1 s内的位移,然后灵活应用初速度为零的比例 式求解会比较简捷.
三、自由落体运动规律的应用
例5 如图2所示,悬挂着的一根长为15 m的直杆AB,在直杆正下方5 m处 有一个无底圆筒CD.若将悬线剪断,直杆通过圆筒所用的时间为2 s,求无 底圆筒的长度.(g=10 m/s2)
内容索引
自主预习
预习新知 夯实基础
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
检测评价 达标过关
自主预习
速度与位移的关系式 1.公式:vt2-v02= 2as . 2.推导 速度公式vt= v0+at . 位移公式s= v0t+12at2 . 由以上两式可得:vt2-v02= 2as .
[即学即用] 1.判断下列说法的正误. (1)公式vt2-v02=2as适用于所有的直线运动.( × ) (2)确定公式vt2-v02=2as中的四个物理量的数值时,选取的参考系应该 是统一的.( √ ) (3)因为vt2-v02=2as,vt2=v02+2as,所以物体的末速度vt一定大于初速 度v0.( × ) (4)在公式vt2-v02=2as中,a为矢量,与规定的正方向相反时a取负值.
123
答案
3.(速度与位移关系的理解与应用)如图2所示,质量m=0.5 kg的物体以 4 m/s的速度从光滑斜面底端D点上滑做匀减速直线运动,途径A、B两点, 已知物体在A点时的速度是在B点时速度的2倍,由B点再经过0.5 s物体滑 到顶点C点时速度恰好为零,已知AB=0.75 m.求: (1)物体在斜面上做匀减速直线运动的加速度大小;
解析 答案
总结提升
中间位置的速度与初、末速度的关系:
在匀变速直线运动中,某段位移s的初、末速度分别是v0和vt,加速度
为a,中间位置的速度为vs ,则 vs =
2
2
v02+vt2 .(请同学们自己推导) 2
二、初速度为零的匀加速直线运动的比例式
例3 飞机、火车、汽车等交通工具由静止到稳定运动的过程都可以看 做初速度为零的匀加速直线运动.若一辆汽车从静止开始做匀加速直线 运动,求汽车: (1)1 s末、2 s末、3 s末瞬时速度之比; 答案 1∶2∶3 解析 由v=at知:v1∶v2∶v3=1∶2∶3
第三节 从自由落体到匀变速直线运动
课时2 匀变速直线运动的推论公式 ——速度位移公式和初速度为零的比例式
[学习目标] 1.会推导速度与位移的关系式,并知道关系式中各物理量的含义. 2.会用公式vt2-v02=2as进行分析和计算. 3.掌握初速度为零的匀变速直线运动的几个典型的比例式. 4.会用匀变速运动的公式解决落体运动问题.
(√ )
答案
2.汽车以10 m/s的速度行驶,刹车的加速度大小为3 m/s2,则它向前 滑行12.5 m后的瞬时速度为5___ m/s.
答案
•
1、所有高尚教育的课程表里都不能没有各种形式的跳舞:用脚跳舞,用思想跳舞,用言语跳舞,不用说,还需用笔跳舞。
•
2、一切真理要由学生自己获得,或由他们重新发现,至少由他们重建。
达标检测
1.(速度—位移公式的应用)某航母跑道长200 m,飞机在航母上滑行的
最大加速度为6 m/s2,起飞需要的最小速度为50 m/s.那么,飞机在滑
行前,需要借助弹射系统获得的最小初速度为
A.5 m/s C.15 m/s
B.10 m√/s
D.20 m/s
解析 由vt2-v02=2as得:
v0= vt2-2as= 502-2×6×200 m/s=10 m/s.
第1 s内与前6 s内的位移之比s1∶s6=12∶62 故前6 s内小球的位移s6=36s1=18 m
解析 答案
(3)第6 s内的位移大小. 答案 5.5 m 解析 第1 s内与第6 s内的位移之比sⅠ∶sⅥ=1∶(2×6-1)=1∶11 故第6 s内的位移sⅥ=11sⅠ=5.5 m.
解析 答案
技巧点拨
123
解体从静止开始做匀加速直线运动,它在
第1 s内与第2 s内的位移之比为s1∶s2,在走完第1 m时与走完第2 m时 的速度之比为v1∶v2.以下说法正确的是 A.s1∶s2=1∶3,v1∶v2=1∶2
√B.s1∶s2=1∶3,v1∶v2=1∶ 2
C.s1∶s2=1∶4,v1∶v2=1∶2 D.s1∶s2=1∶4,v1∶v2=1∶ 2
时间 tⅡ=t2-t1=( 2-1)
2 a
同理经过第 3 m 所用时间 tⅢ=t3-t2=( 3- 2)
2 a
所以有 tⅠ∶tⅡ∶tⅢ=1∶( 2-1)∶( 3- 2).
解析 答案
总结归纳
1.初速度为0的匀加速直线运动,按时间等分(设相等的时间间隔为T), 则: (1)T末、2T末、3T末、…、nT末的瞬时速度之比为: v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n. (2)T内、2T内、3T内、…、nT内的位移之比为: s1∶s2∶s3∶…∶sn=12∶22∶32∶…∶n2. (3)第一个T内、第二个T内、第三个T内、…、第n个T内的位移之比为: s1′∶s2′∶s3′∶…∶sn′=1∶3∶5∶…∶(2n-1).
例2 有一长为L的列车,正以恒定的加速度过铁路桥,桥长为2L,现已 知列车车头过桥头的速度为v1,车头过桥尾时的速度为v2,那么,车尾 过桥尾时的速度为
A.3v1-v2
B.3v2-v1
√C.
3v22-v12 2
D.
3v12-v22 2
解析 列车车头过桥头到车头过桥尾有:v22-v12=2a·2L 车头过桥尾到车尾过桥尾有:v32-v22=2aL 由以上两式可得,v3= 3v22-2 v12.
例4 一小球沿斜面由静止开始匀加速滚下(斜面足够长),已知小球在 第4 s末的速度为4 m/s.求: (1)第6 s末的速度大小; 答案 6 m/s 解析 由于第4 s末与第6 s末的速度之比v4∶v6=4∶6=2∶3 故第 6 s 末的速度 v6=32v4=6 m/s
解析 答案
(2)前6 s内的位移大小; 答案 18 m 解析 由 v4=at4 得 a=vt44=44ms/s=1 m/s2. 所以第 1 s 内的位移 s1=12a×12 m=0.5 m
答案 解析
v2 2a 飞机起飞所用时间 t=va,起飞发生的位移 s=12at2=12ava2=2va2.
解析 答案
[知识深化] 1.适用范围:速度与位移的关系vt2-v02=2as仅适用于匀变速直线运动. 2.公式的矢量性:vt2-v02=2as是矢量式,v0、vt、a、s都是矢量,解题时一定要 先设定正方向,一般取v0方向为正方向: (1)若加速运动,a取正值,减速运动,a取负值. (2)s>0,位移的方向与初速度方向相同,s<0则为减速到0,又反向运动到计时 起点另一侧的位移. (3)vt>0,速度的方向与初速度方向相同,vt<0则为减速到0,又反向运动的速度. 注意:应用此公式时,注意符号关系,必要时对计算结果进行分析,验证其合理性. 3.公式的特点:不涉及时间,v0、vt、a、s中已知三个量可求第四个量.
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 t=vt-a v0=50-5 30 s=4 s. 则飞机起飞时在跑道上的加速时间至少为4 s.
解析 答案
(2)航空母舰的跑道至少应该多长? 答案 160 m 解析 由vt2-v02=2as得 s=vt2- 2av02=5022- ×3502 m=160 m,即航空母舰的跑道至少为 160 m.
•
3、教育始于母亲膝下,孩童耳听一言一语,均影响其性格的形成。
•
4、好的教师是让学生发现真理,而不只是传授知识。
•
5、数学教学要“淡化形式,注重实质.
6、“教学的艺术不在于传授本领,而在于激励、唤醒、鼓舞”。2021年11月上午5时58分21.11.2205:58November 22, 2021
•
就都不能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方,儿童才会产生上进心。上午5时5
8分50秒上午5时58分05:58:5021.11.22
重点探究
一、速度位移公式的应用
[导学探究]
如果你是机场跑道设计师,若已知飞机的加速度为a,起飞速度为v,
则跑道的长度至少为多长?
图2 答案 25 m
解析 答案
总结提升
自由落体运动为初速度为0、加速度为g的特殊的匀加速直线运动, 故一切匀变速直线运动的规律、推论对于自由落体运动都是适用的. (1)速度公式:vt=gt. (2)位移公式:s=12gt2. (3)推论公式:vt2=2gs. (4)初速度为零的匀变速直线运动的所有比例式.
解析 答案
方法总结
解答匀变速直线运动问题时巧选公式的基本方法 1.如果题目中无位移s,也不让求s,一般选用速度公式vt=v0+at; 2.如果题目中无末速度vt,也不让求vt,一般选用位移公式s=v0t+12at2; 3.如果题目中无运动时间t,也不让求t,一般选用导出公式vt2-v02=2as.
解析 答案
(4)经过连续位移,1 m末、2 m末、3 m末的瞬时速度之比; 答案 1∶ 2∶ 3 解析 由 v2=2as 得:v= 2as 得:v1′∶v2′∶v3′=1∶ 2∶ 3.
解析 答案
(5)第1 m内、第2 m内、第3 m内所用时间之比. 答案 1∶( 2-1)∶( 3- 2)
解析 由 s=12at2 得:通过第 1 m 所用时间 tI= 2a,通过第 2 m 所用
7、不能把小孩子的精神世界变成单纯学习知识。如果我们力求使儿童的全部精神力量都专注到功课上去,他的生活就会变得
不堪忍受。他不仅应该是一个学生,而且首先应该是一个有多方面兴趣、要求和愿望的人。2021年11月22日星期一5时58分50
秒05:58:5022 November 2021
•
8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心,这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进,不知自勉,任何教育者
解析 答案
(2)1 s内、2 s内、3 s内的位移之比;
答案 1∶4∶9 解析 由 s=12at2 得:s1∶s2∶s3=1∶22∶32=1∶4∶9
(3)第1 s内、第2 s内、第3 s内的位移之比; 答案 1∶3∶5 解析 第 1 s 内位移 sⅠ=12a×12 第 2 s 内位移 sⅡ=12a×22-12a×12=12a×3 第 3 s 内位移 sⅢ=12a×32-12a×22=12a×5 故sⅠ∶sⅡ∶sⅢ=1∶3∶5
例1 美国“肯尼迪”号航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统.已知 “F-15”型战斗机在跑道上加速时,产生的最大加速度为5 m/s2,起 飞的最小速度是50 m/s,弹射系统能够使飞机具有的最大速度为30 m/s, 则:(航空母舰始终静止) (1)飞机起飞时在跑道上至少加速多长时间才能起飞? 答案 4 s
2.按位移等分(设相等的位移为s)的比例式 (1)前 s 末、前 2s 末、前 3s 末、…、前 ns 末的瞬时速度之比为: v1′∶v2′∶v3′∶…∶vn′=1∶ 2∶ 3∶…∶ n. (2)通过前 s、 前 2s、 前 3s、 … 、前 ns 的位移所用时间之比为: t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶ 2∶ 3∶…∶ n. (3)通过连续相同的位移所用时间之比为: t1′∶t2′∶t3′∶…∶tn′=1∶( 2-1)∶( 3- 2)∶…∶( n- n-1).
答案 2 m/s2
图2
123
解析 答案
(2)物体从底端D点滑到B点的位移大小.
答案 3.75 m
解析 把 a 代入①得到 vB=-a2=1 m/s. 物体从底端 D 点滑到 B 点的位移大小为 sDB=vB2-2avD2=2×1--162 m=3.75 m.
123
解析 答案
求出第1 s末的速度和第1 s内的位移,然后灵活应用初速度为零的比例 式求解会比较简捷.
三、自由落体运动规律的应用
例5 如图2所示,悬挂着的一根长为15 m的直杆AB,在直杆正下方5 m处 有一个无底圆筒CD.若将悬线剪断,直杆通过圆筒所用的时间为2 s,求无 底圆筒的长度.(g=10 m/s2)
内容索引
自主预习
预习新知 夯实基础
重点探究
启迪思维 探究重点
达标检测
检测评价 达标过关
自主预习
速度与位移的关系式 1.公式:vt2-v02= 2as . 2.推导 速度公式vt= v0+at . 位移公式s= v0t+12at2 . 由以上两式可得:vt2-v02= 2as .
[即学即用] 1.判断下列说法的正误. (1)公式vt2-v02=2as适用于所有的直线运动.( × ) (2)确定公式vt2-v02=2as中的四个物理量的数值时,选取的参考系应该 是统一的.( √ ) (3)因为vt2-v02=2as,vt2=v02+2as,所以物体的末速度vt一定大于初速 度v0.( × ) (4)在公式vt2-v02=2as中,a为矢量,与规定的正方向相反时a取负值.
123
答案
3.(速度与位移关系的理解与应用)如图2所示,质量m=0.5 kg的物体以 4 m/s的速度从光滑斜面底端D点上滑做匀减速直线运动,途径A、B两点, 已知物体在A点时的速度是在B点时速度的2倍,由B点再经过0.5 s物体滑 到顶点C点时速度恰好为零,已知AB=0.75 m.求: (1)物体在斜面上做匀减速直线运动的加速度大小;
解析 答案
总结提升
中间位置的速度与初、末速度的关系:
在匀变速直线运动中,某段位移s的初、末速度分别是v0和vt,加速度
为a,中间位置的速度为vs ,则 vs =
2
2
v02+vt2 .(请同学们自己推导) 2
二、初速度为零的匀加速直线运动的比例式
例3 飞机、火车、汽车等交通工具由静止到稳定运动的过程都可以看 做初速度为零的匀加速直线运动.若一辆汽车从静止开始做匀加速直线 运动,求汽车: (1)1 s末、2 s末、3 s末瞬时速度之比; 答案 1∶2∶3 解析 由v=at知:v1∶v2∶v3=1∶2∶3