高中物理_匀变速直线运动的位移与时间的关系解决方案.ppt

知识与技能 1．知道匀速直线运动的位移与时间的关系． 2．理解匀变速直线运动的位移及其应用． 3．理解匀变速直线运动的位移与时间的关系及其应用． 4．理解v－t图象中图线与t轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移． 过程与方法 1．通过近似推导位移公式的过程，体验微元法的特点和技巧，能把瞬时速度的求法与此比较． 2．感悟一些数学方法的应用特点． 情感态度与价值观 1．经历微元法推导位移公式和公式法推导速度位移关系，培养自己动手的能力，增加物理情感． 2．体验成功的快乐和方法的意义． “割之弥细，所失弥少，割之又割，以至于不可割，则与圆合体，而无所失矣”，这是用圆内接正多边形的周长去无限逼近圆周并以此求取圆周率的方法．这个方法是我国古代魏晋时期的刘徽创造的一种崭新的方法．祖冲之在刘徽的这一基础上经过努力，使圆周率精确到了小数点以后的第七位，该成就比西方早了一千一百多年． 本节我们也用无限逼近的思想去破解位移与时间的关系． 1．匀速直线运动的位移公式：x＝vt，它的特点是v大小方向都不变，位移x跟发生这段位移所用的时间t成正比． 2．位移公式x＝vt在v－t图象上的意义 如左下图所示，速度图线与时间轴所围矩形的边长恰好是速度v与时间t，矩形的面积正好是vt.所以物体做匀速直线运动的位移，在数值上等于速度图线与时间轴所围的面积． 知识拓展：当速度为正值时，其速度图线在时间轴的上方，图线与时间轴所围的面积也在时间轴之上，表示物体的位移沿着正方向；当速度为负值时，其速度图线在时间轴的下方，图线与时间轴所围的面积也在时间轴之下，表示物体的位移沿着负方向．如右上图所示，物体在前2s内的位移大小为4m，方向沿正方向，在后2s内的位移大小为4m，方向沿负方向，物体在0～4s内的位移为零，但其路程为8m. 如果把每一小段Δt内的运动看做匀速运动，则矩形面积之和等于各段匀速直线运动的位移，显然不等于匀变速直线运动在该时间内的位移．但时间越小，各匀速直线运动位移和与匀变速直线运动位移之间的差值就越小，当Δt→0时，各矩形面积之和趋近于v－t图象下面的面积．可以想象，如果把整个运动过程划分得非常细，很多小矩形的面积之和就能准确代表物体的位移了，位移的大小等于图丙中梯形的面积． 3．对位移公式的理解 (1)反映了位移随时间的变化规律． (2)因为v0、a、x均为矢量，使用公式时应先规定正方向．一般以v0的方向为正方向． 若a与v0同向，则a取正值； 若a与v0反向，则a取负值； 若位移计算结果为正值，说明这段时间内位移的方向为正； 若位移计算结果为负值，说明这段时间内位移的方向为负． (3)因为位移公式是关于x的一元二次函数，故x－t图象是一条抛物线(一部分)． (1)对于任何形式的直线运动的v－t图象中图线与时间轴所围的面积都等于物体的位移． (2)如果一个物体的v－t图象如图所示，图线与t轴围成两个三角形，面积分别为x1和x2，此时x10，x20，则0～t2时间内的总位移x＝|x2|－|x1|.若x0，位移为正；若x0，位移为负． 例1一物体做匀加速直线运动，初速度为v0＝5m/s，加速度为a＝0.5m/s2，求： (1)物体在3s内的位移； (2)物体在第3s内的位移． 解析：计算物体运动的位移，应该认清是哪一段时间内的位移，第(1)小题所求位移的时间间隔是3s；第(2)小题所求位移的时间间隔是1s，即2s末到3s末的位移．因为物体做匀加速直线运动，可以运用匀加速直线运动的公式来计算． 变式训练1　一物体运动的位移与时间的关系式为x＝6t－4t2(t以s为单位)，则 (　　) A．这个物体的初速度为12m/s B．这个物体的初速度为6m/s C．这个物体的加速度为8m/s2 D．这个物体的加速度为－8m/s2 答案：BD 例2若一质点从t＝0开始由原点出发沿直线运动，其速度—时间图象如图所示，则该质点 (　　) A．t＝1s时离原点最远 B．t＝2s时离原点最远 C．t＝3s时回到原点 D．t＝4s时回到原点 答案：BD 解析：做直线运动的速度—时间图线与时间轴所围成的图形的面积表示了质点的位移，要想离原点最远，则所围成图形的面积应最大．t＝1s时，所围成图形为△OAB，t＝2s时，为△OAC.很显然S△OACS△OAB，所以t＝2s时位移大，离原点最远；当t＝3s时，所围图形为△OAC和△CDE，由于△CDE在t轴以下，位移为负，则S合应为S△OAC－S△CDE≠0；t＝4s时，S合＝S△OAC－S△CDF＝0，即位移为零，质点回到出发点，故选B、D. 规律总结：利用v－t图象处理匀变速直线运动的方法： (1)明确研究过程． (2)搞清v、a的正负及变化情况． (3)利用图象求解a时，须注意其矢量性． (4)利用图象求解位移