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2018-2019高中物理 第2章 研究勻變速直線運動的規(guī)律 2.4 勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用課件 滬科版必修1.ppt

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1、2.4 勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用,第2章 研究勻變速直線運動的規(guī)律,[目標定位],1.會分析汽車行駛的安全問題,知道與行駛時安全車距有關(guān)的因素. 2.能正確分析“剎車”問題. 3.會分析簡單的追及和相遇問題.,內(nèi)容索引,,知識探究 新知探究 點點落實,達標檢測 當堂檢測 鞏固反饋,知識探究,一、汽車行駛安全問題和v-t圖像的應(yīng)用,1.汽車行駛安全問題,(1)汽車運動模型,啟動過程:勻加速直線運動 行駛過程:勻速直線運動 剎車過程:勻減速直線運動,,(2)反應(yīng)時間:從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動經(jīng)過的時間.,(3)反應(yīng)距離 反應(yīng)距離s1=車速v0反應(yīng)時間t. 在車速一定的情況下,反應(yīng)越快即反應(yīng)時間越短

2、越安全.,(5)安全距離s=反應(yīng)距離s1+剎車距離s2 2.利用v-t圖像求位移 v-t圖像上,某段時間內(nèi)圖線與時間軸圍成的圖形的面積表示該段時間內(nèi)物體通過的位移大小.,例1 汽車在高速公路上行駛的速度為108 km/h,若駕駛員發(fā)現(xiàn)前方80 m處發(fā)生了交通事故,馬上緊急剎車,汽車以恒定的加速度經(jīng)過4 s才停下來,假設(shè)駕駛員看到交通事故時的反應(yīng)時間是0.5 s,則 (1)在反應(yīng)時間內(nèi)汽車的位移是多少?,答案 15 m,答案,解析,解析 解法一 設(shè)汽車的初速度為v,且v=108 km/h=30 m/s. 汽車在反應(yīng)時間內(nèi)的位移為 s1=vt1=300.5 m=15 m. 解法二 汽車的位移可以通

3、過v-t圖像求解,作出 汽車這個過程的v-t圖像(如圖),由圖像可知 反應(yīng)時間內(nèi)的位移s1=300.5 m=15 m.,(2)緊急剎車后,汽車的位移是多少?,解析 解法一 汽車在剎車過程中的位移為,答案 60 m,答案,解析,(3)該汽車行駛過程中是否會出現(xiàn)安全問題?,解析 解法一 汽車停下來的實際位移為 s=s1+s2=(15+60) m=75 m. 由于前方80 m處出現(xiàn)了事故,所以不會出現(xiàn)安全問題.,答案 不會,答案,解析,由于前方80 m處出現(xiàn)了事故,所以不會出現(xiàn)安全問題.,二、剎車類問題和逆向思維法,1.特點:對于汽車剎車,飛機降落后在跑道上滑行等這類交通工具的勻減速直線運動,當速度

4、減到零后,加速度也為零,物體不可能倒過來做反向的運動,所以其運動的最長時間t= (a<0).在這種題目中往往會存在“時間陷阱”. 2.處理方法:首先計算速度減到零所需時間,然后再與題中所給的時間進行比較,確定物體在所給的時間內(nèi)是否已停止運動,如果是,則不能用題目所給的時間計算.,注意 雖然汽車剎車后不會以原來的加速度反向做加速運動,但我們在處理這類末速度為零的勻減速直線運動時,可采用逆向思維法,即把運動倒過來看成是初速度為零的勻加速直線運動.,例2 一輛汽車正在平直的公路上以72 km/h的速度行駛,司機看見紅色信號燈便立即踩下制動器,此后,汽車開始做勻減速直線運動.設(shè)汽車減速過程的加速度大

5、小為5 m/s2,求: (1)開始制動后,前2 s內(nèi)汽車行駛的距離.,答案 30 m,答案,解析,解析 汽車的初速度v0=72 km/h=20 m/s,末速度vt=0,加速度a=-5 m/s2;,因為t1=2 st,所以汽車5 s時已停止運動,三、追及相遇問題,1.追及相遇問題是一類常見的運動學(xué)問題,分析時,一定要抓?。?(1)位移關(guān)系:s2=s0+s1. 其中s0為開始追趕時兩物體之間的距離,s1表示前面被追趕物體的位移,s2表示后面物體的位移. (2)臨界狀態(tài):v1=v2. 當兩個物體的速度相等時,可能出現(xiàn)恰好追上、恰好避免相撞、相距最遠、相距最近等臨界、最值問題.,2.處理追及相遇問題的

6、三種方法 (1)物理方法:通過對物理情景和物理過程的分析,找到臨界狀態(tài)和臨界條件,然后列出方程求解. (2)數(shù)學(xué)方法:由于勻變速直線運動的位移表達式是時間t的一元二次方程,我們可利用判別式進行討論:在追及問題的位移關(guān)系式中,若Δ>0,即有兩個解,并且兩個解都符合題意,說明相遇兩次;Δ=0,有一個解,說明剛好追上或相遇;Δ<0,無解,說明不能夠追上或相遇. (3)圖像法:對于定性分析的問題,可利用圖像法分析,避開繁雜的計算,快速求解.,B追上A時距出發(fā)點的距離s=vAt1=1010 m=100 m,例3 物體A、B同時從同一地點沿同一方向運動,A以10 m/s的速度做勻速直線運動,B以2 m/s

7、2的加速度從靜止開始做勻加速直線運動,求: (1)B經(jīng)多長時間追上A?追上A時距出發(fā)點多遠?,答案 10 s 100 m,答案,解析,解析 設(shè)經(jīng)過時間t1,B追上A,B追上A時兩物體位移相等,sB=sA,,(2)A、B再次相遇前兩物體間的最大距離.,答案 25 m,答案,解析,解析 解法一 物理分析法 A做vA=10 m/s的勻速直線運動,B做初速度為零、加速度為a=2 m/s2的勻加速直線運動.根據(jù)題意,開始一小段時間內(nèi),A的速度大于B的速度,它們之間的距離逐漸變大;當B加速到速度大于A的速度后,它們之間的距離又逐漸變小;A、B間的距離有最大值的臨界條件是vA=vB ① 設(shè)兩物體經(jīng)歷時間t相

8、距最遠,則 vB=at ② 把已知數(shù)據(jù)代入①②兩式聯(lián)立解得t=5 s.,在時間t內(nèi),A、B兩物體前進的距離分別為: sA=vAt=105 m=50 m,A、B再次相遇前兩物體間的最大距離為: Δsm=sA-sB=50 m-25 m=25 m. 解法二 圖像法 根據(jù)題意作出A、B兩物體的v-t圖像,如圖所示. 由圖可知,A、B再次相遇前它們之間的距離有最大值的臨界條件是vA=vB,得t1=5 s.,A、B間距離的最大值在數(shù)值上等于△OvAP的面積,,解法三 極值法,則A、B再次相遇前兩物體間的距離Δs=10t-t2, 可知Δs有最大值,且最大值為:,,課堂要點小結(jié),1.安全行駛距離=反應(yīng)距離

9、 + 剎車距離 勻速直線運動 勻減速直線運動,,3.v-t圖像的應(yīng)用:利用“面積”的意義解決問題.,達標檢測,答案,1,2,3,4,1.(利用圖像分析追及運動)甲、乙兩物體先后從同一地點出發(fā),沿一條直線運動,它們的v-t圖象如圖1所示,由圖可知 A.甲比乙運動快,且早出發(fā),所以乙追不上甲 B.t=20 s時,乙追上甲 C.在t=20 s之前,甲比乙運動快;在t=20 s之后, 乙比甲運動快 D.由于乙在t=10 s時才開始運動,所以t=10 s時,甲在乙前面,它們之 間的距離為乙追上甲前的最大距離,√,解析,圖1,解析 從題圖中看出開始甲比乙運動快,且早出發(fā),但是乙做勻加速運動

10、,最終是可以追上甲的,A項錯誤; t=20 s時,v-t圖象中甲的速度圖線與時間軸所圍的面積大于乙的,即甲的位移大于乙的位移,所以乙沒有追上甲,B項錯誤; 在t=20 s之前,甲的速度大于乙的速度,在t=20 s之后,乙的速度大于甲的速度,C項正確; 乙在追上甲之前,當它們速度相同時,它們之間的距離最大,對應(yīng)的時刻為t=20 s,D項錯誤.,1,2,3,4,2.(汽車行駛安全問題)駕駛手冊規(guī)定具有良好剎車性能的汽車以80 km/h的速率行駛時,可以在56 m的距離內(nèi)被剎住,在以48 km/h的速度行駛時,可以在24 m的距離內(nèi)被剎住.假設(shè)對這兩種速率,駕駛員的反應(yīng)時間相同(在反應(yīng)時間內(nèi)駕駛員來

11、不及剎車,車速不變),剎車產(chǎn)生的加速度也相同,則駕駛員的反應(yīng)時間約為多少?,1,2,3,4,答案 0.72 s,答案,解析,解析 設(shè)駕駛員反應(yīng)時間為t,剎車距離為s,剎車后加速度大小為a,,將兩種情況下的速度和剎車距離代入上式得:,由①②兩式解得t=0.72 s 故駕駛員的反應(yīng)時間約為0.72 s,1,2,3,4,1,2,3,4,3.(剎車問題及逆向思維法)一輛卡車緊急剎車過程加速度的大小是5 m/s2,如果在剛剎車時卡車的速度為10 m/s,求: (1)剎車開始后1 s內(nèi)的位移大??;,解得s1=7.5 m.,答案 7.5 m,答案,解析,解析 v0=10 m/s,a=-5 m/s2,t1=1

12、 s,,1,2,3,4,(2)剎車開始后3 s內(nèi)的位移大小和3 s內(nèi)的平均速度大小.,答案,t2=3 s時的位移大小等于前2 s內(nèi)的位移大小,解析,1,2,3,4,4.(追及相遇問題)A、B兩列火車,在同一軌道上同向行駛,A車在前,其速度vA=10 m/s,B車在后,其速度vB=30 m/s,因大霧能見度低,B車在距A車s0=85 m時才發(fā)現(xiàn)前方有A車,這時B車立即剎車,但B車要經(jīng)過180 m 才能停止,問:B車剎車時A車仍按原速度行駛,兩車是否會相撞?若會相撞,將在B車剎車后何時相撞?若不會相撞,則兩車最近距離是多少?,答案 不會 5 m,答案,解析,解析 B車剎車至停下來過程中,,假設(shè)不相撞,設(shè)經(jīng)過時間t兩車速度相等,對B車有vA=vB+aBt 解得t=8 s,A車位移為sA=vAt=80 m 因sB

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