高中物理魯科版 (2019)必修 第一冊(cè)第1節(jié) 速度變化規(guī)律課前預(yù)習(xí)ppt課件

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在物理學(xué)中，將物體速度發(fā)生變化的運(yùn)動(dòng)稱為變速運(yùn)動(dòng)。做變速運(yùn)動(dòng)的物體，其速度變化是否存在規(guī)律?一般來(lái)說(shuō)，做變速運(yùn)動(dòng)的物體速度變化情況非常復(fù)雜。我們先從最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，討論勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度變化規(guī)律。
1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)
什么是勻變速直線運(yùn)動(dòng)?我們以一輛從靜止開(kāi)始沿直線運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)為例(圖2-1)。若在某段路程中，每隔1s測(cè)一個(gè)速度值，所得數(shù)據(jù)見(jiàn)表 2-1。
表2-1 汽車(chē)沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)速度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)
將表 2-1中兩個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的速度值代入加速度定義式，可得該車(chē)加速行駛時(shí)的加速度例如，分別將2s和3s 這兩個(gè)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的速度值代人加速度定義式，得
若繼續(xù)將汽車(chē)任意兩個(gè)時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的速度值代人加速度定義式，皆可得到相同的加速度值，則可認(rèn)為該車(chē)在行駛時(shí)，加速度保持不變物理學(xué)中，將物體加速度保持不變的直線運(yùn)動(dòng)稱為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。
勻變速直線運(yùn)動(dòng)是一種簡(jiǎn)單且特殊的變速直線運(yùn)動(dòng)，是一種物理模型。物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，加速度的大小和方向都不改變。
當(dāng)加速度與速度同向時(shí)，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng):當(dāng)加速度與速度反向時(shí)，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。為了便于研究，人們通常將某些物體的運(yùn)動(dòng)(或其中的一段運(yùn)動(dòng))近似視為變速直線運(yùn)動(dòng)。
2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間關(guān)系
當(dāng)物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)加速度的定文式可得
這個(gè)公式描述了做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，通常稱為勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式。公式中， vt為物體在時(shí)刻t的速度，為初速度。
通常v0的方向?yàn)檎较颍?dāng)a>0時(shí)，a與v0的方向相同，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng):當(dāng)a0說(shuō)明汽車(chē)未停下，計(jì)算結(jié)果合理
遷移求解物理問(wèn)題時(shí)，不能盲目將數(shù)據(jù)代入公式，應(yīng)關(guān)注問(wèn)題的物理情境。上題中，若求汽車(chē)剎車(chē)后6s末的速度，結(jié)果又如何?請(qǐng)算一算，并說(shuō)明理由。
我們不僅可用公式描述做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，還可用圖像直觀地描述這一變化規(guī)律。
仍以圖2-1所示的汽車(chē)運(yùn)動(dòng)為例，選汽車(chē)行駛的時(shí)間t為橫坐標(biāo)，汽車(chē)的速度為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上描出相應(yīng)的點(diǎn)，將各點(diǎn)用平滑曲線連接，便得到如圖2-3 所示的圖像。
該圖像描述了汽車(chē)勻加速直線行駛時(shí)速度與時(shí)間的關(guān)系，通常稱為速度一時(shí)間圖像(-t圖像)。勻變速直線運(yùn)動(dòng)的-t圖像是一條傾斜的直線。
根據(jù)v-t圖像，我們可直觀了解物體運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，可較準(zhǔn)確地判斷基時(shí)刻物體的運(yùn)動(dòng)速度或物體達(dá)到某速度所需要的時(shí)間，還可求出物體的加速度。
如果選時(shí)間t為橫坐標(biāo)、加速度a 為縱坐標(biāo)，可得到加速度隨時(shí)間變化的圖像，通常稱為a-t圖像。做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)，在任意時(shí)刻加速度都不變，其a-t圖像為平行于時(shí)間軸的直線(圖2-4)。
(1)圖2-5給出了A、B、C三輛車(chē)的u-t圖像，在不計(jì)算的情況下，你能推斷出這三輛車(chē)加速度的大小排序嗎? 分別估算這三輛車(chē)的加速度，看看結(jié)果與你的判斷是否--致，并與同學(xué)交換看法。
(2)圖2-6(a)和(b)分別表示的是什么運(yùn)動(dòng)?初速度是否為0?是加速還是減速?請(qǐng)說(shuō)說(shuō)你判斷的理由。
1.某轎車(chē)在緊急別車(chē)時(shí)加速度大小為6 /s2。如果必須在5s內(nèi)停下來(lái)，該轎車(chē)的行駛速度最大不能超過(guò)多少?轎車(chē)行駛的最大速度為v=at=30m/s
3.一架以145m/s的速度飛行的超音速飛機(jī)，以23.1 m/s2的加速度沿直線勻加速飛行20s后，速度達(dá)到多大?此時(shí)飛機(jī)速度是聲音速度的多少倍?（取聲音在空氣中的傳播速度為331 m/s）
4.一輛摩托車(chē)沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度隨時(shí)間突化的數(shù)據(jù)見(jiàn)下表。摩托車(chē)在0~15s和15-30 s 兩段時(shí)間內(nèi)近似視為做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。
(2)請(qǐng)根據(jù)表中救據(jù)畫(huà)出摩托車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t 圖像。
5.請(qǐng)對(duì)比觀察如圖所示的兩個(gè)不同物體運(yùn)動(dòng)的S-t圖像和v-t圖像，分析并指出圖(a)(b)中的OA、AB、BC、CD各段圖線分別表示物體做怎樣的運(yùn)動(dòng)。
6.某物休在水平方向做直線運(yùn)動(dòng)的 v-t圖像如圖所示。請(qǐng)根據(jù)圖像畫(huà)出物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的示意圖，并求出各運(yùn)動(dòng)階段的加速度。