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1、第二单元 直线运动教学要求1知识目标：使学生对匀速直线运动、匀变速直线运动的主要概念、规律有进一步的认识。通过复习应使学生熟练掌握匀变速直线运动的规律，形成解题思路。2能力目标：1培养学生运用方程组、图像等数学工具解决物理问题的能力。2通过一题多解培养发散思维。3德育目标：1渗透物理思想方法的教育，如模型方法、等效方法等。2通过例的分析，使学生形成解题思路，体会特殊解题技巧，即获得解决物理问题的认知策略。教学重点、难点分析对能力的培养是本课时的重点，也是难点。高考将审题、画草图、建立物理图景作为一种能力考查，学生往往无视对物理过程的分析，以及一些特殊解题技巧，因此，能力的形成不是一蹴而就的。通
2、过例分析，使学生积极参与分析解题的思维过程，让他们亲自参与讨论、交流，在这过程中思维能力得到锻炼，同时获得解决问题的认知策略。教学过程力学中，只研究物体运动的描述及运动的规律叫运动学。一、根本概念1机械运动：一个物体相对于另一个物体位置的改变叫机械运动，简称运动。包括平动、转动、振动等运动形式。2参照物：为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体叫参照物。通常以地球为参照物。3质点：用来代替物体的有质量的点，是一个理想模型。当物体的大小、形状对所研究的问题的影响可以忽略时，物体可作为质点。4时间和时刻：时刻指某一瞬时，时间是两时刻间的间隔。5位移和路程：位移描述物体位置的变化，是从物体初位置指向
3、末位置的矢量；路程是物体运动轨迹的长度，是标量。6速度和加速度：速度是描述物体运动快慢的物理量，是位移对时间的变化率，有平均速度、瞬时速度，是矢量；加速度是描述速度变化快慢的物理量，是速度对时间的变化率，是矢量。7变化率：表示变化的快慢，不表示变化的大小。几种物理研究方法：模型方法。突出主要因素，忽略次要因素的研究方法，是一种理想化方法。如：研究一个物体运动时，如果物体的形状和大小属于次要因素，为使问题简化，忽略了次要因素，就用一个有质量的点来代替物体，叫质点。实际物理现象和过程一般都十分复杂，涉及到众多的因素，采用模型方法，能够排除非本质因素的干扰，突出反映事物的本质特征，从而使物理现象或过
4、程得到简化。等效方法。对于一些复杂的物理问题，我们往往从事物的等同效果出发，将其转化为简单的、易于研究的物理问题，这种方法称为等效代替的方法如引入平均速度，就可把变速直线运动等效为匀速直线运动，从而把复杂的变速运动转化为简单的匀速运动来处理。位移、速度、加速度是本章的重要概念，对速度、加速度两个物理量要从引入原因、定义方法、定义表达、单位、标矢量、物理意义等方面全面理解。二、匀速直线运动：1定义：在任意相等的时间里位移相等的直线运动2特点：a=0，v=恒量3规律：位移公式：s=vt4图像：速度图像 位移图像 三、匀变速直线运动：定义：在相等的时间内速度的变化相等的直线运动。特点：a=恒量1匀变
5、速直线运动常用公式有以下四个： 以上四个公式中共有五个物理量：s、t、a、v0、vt，这五个物理量中只有三个是独立的，可以任意选定。只要其中三个物理量确定之后，另外两个就唯一确定了。每个公式中只有其中的四个物理量，当某三个而要求另一个时，往往选定一个公式就可以了。如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等，那么另外的两个物理量也一定对应相等。以上五个物理量中，除时间t外，s、a、v0、vt均为矢量。一般以v0的方向为正方向，以t=0时刻的位移为零，这时s、vt和a的正负就都有了确定的物理意义。初速度为零或末速度为零的匀变速直线运动，那么公式都可简化为：， ， ，以上各式都是单项式，因此可以方便
6、地找到各物理量间的比例关系。2推论：有的学生能总结出以下推论1匀变速直线运动：s=aT2，即任意相邻相等时间内的位移之差相等。可以推广到sm-sn=m-naT2，某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。 ，某段位移的中间位置的即时速度公式不等于该段位移内的平均速度。可以证明，无论匀加速还是匀减速，都有。2v0=0的匀加速直线运动：在时间t、2t、3t内位移之比为：s1s2s3sn=12232n2第一个t内、第二个t内、位移之比为：ssssN=1352n-1在位移s、2s、3s内所用的时间之比为：1通过连续相等的位移所用时间之比为：对末速为零的匀变速直线运动，可以相应的运用这些规律
7、。3一种典型的运动：物体由静止开始先做匀加速直线运动，紧接着又做匀减速直线运动到静止。用右图描述该过程，可以得出以下结论：，；。【例1】两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上屡次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如以下图，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知A在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同B在时刻t1两木块速度相同C在时刻t3和时刻t4之间某瞬间两木块速度相同D在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同解：首先由图看出：上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量，可以判定其做匀变速直线运动；下边那个物体明显地是做匀速运动。由于t2及t5时刻两物体位置相同，说明这段时间内它们
8、的位移相等，因此其中间时刻的即时速度相等，这个中间时刻显然在t3、t4之间，因此此题选C。【例2】在与x轴平行的匀强电场中，一带电量q=1.010-8C、质量m=2.510-3kg的物体在光滑水平面上沿着x轴作直线运动，其位移与时间的关系是x0.16t-0.02t2，式中x以m为单位，t以s为单位。从开始运动到5s末物体所经过的路程为 m，克服电场力所做的功为 J。解：须注意：此题第一问要求的是路程；第二问求功，要用到的是位移。将x0.16t0.02t2和对照，可知该物体的初速度v0=0.16m/s，加速度大小a=0.04m/s2，方向跟速度方向相反。由v0=at可知在4s末物体速度减小到零，
9、然后反向做匀加速运动，末速度大小v5=0.04m/s。前4s内位移大小，第5s内位移大小，因此从开始运动到5s末物体所经过的路程为0.34m，而位移大小为0.30m，克服电场力做的功W=mas5=310-5J。【例3】物体在恒力F1作用下，从A点由静止开始运动，经时间t到达B点。这时突然撤去F1，改为恒力F2作用，又经过时间2t物体回到A点。求F1、F2大小之比。A B vBvA解：设物体到B点和返回A点时的速率分别为vA、vB， 利用平均速度公式可以得到vA和vB的关系。再利用加速度定义式，可以得到加速度大小之比，从而得到F1、F2大小之比。画出示意图如右。设加速度大小分别为a1、a2，有：
10、，a1a2=45，F1F2=45特别要注意速度的方向性。平均速度公式和加速度定义式中的速度都是矢量，要考虑方向。此题中以返回A点时的速度方向为正，因此AB段的末速度为负。4运动图象1st图象。能读出s、t、v 的信息斜率表示速度。2vt图象。能读出s、t、v、a的信息斜率表示加速度，曲线下的面积表示位移。可见vt图象提供的信息最多，应用也最广。vto p qvtq tp p qABC【例4】一个固定在水平面上的光滑物块，其左侧面是斜面AB，右侧面是曲面AC。AB和AC的长度相同。两个小球p、q同时从A点分别沿AB和AC由静止开始下滑，比拟它们到达水平面所用的时间Ap小球先到 Bq小球先到C两小
11、球同时到 D无法确定解：可以利用vt图象这里的v是速率，曲线下的面积表示路程s定性地进行比拟。在同一个vt图象中做出p、q的速率图线，显然开始时q的加速度较大，斜率较大；由于机械能守恒，末速率相同，即曲线末端在同一水平图线上。为使路程相同曲线和横轴所围的面积相同，显然q用的时间较少。【例5】甲、乙、丙三辆汽车以相同的速度同时经过某一路标，从此时开始甲车一直做匀速直线运动，乙车先加速后减速，丙车先减速后加速，它们经过下个路标时速度又相同。那么：A甲车先通过下一个路标B乙车先通过下一个路标C丙车先通过下一个路标D条件缺乏，无法判断vaav1v2l1l1l2l2点拨：直接分析难以得出答案，能否借助图
12、像来分析？学生讨论发言，有些学生可能会想到用图像。解答：作出三辆汽车的速度时间图像：甲、乙、丙三辆汽车的路程相同，即速度图线与t轴所围的面积相等，那么由图像分析得出答案B。【例6】两支完全相同的光滑直角弯管如以下图现有两只相同小球a和a同时从管口由静止滑下，问谁先从下端的出口掉出？假设通过拐角处无机械能损失 解：首先由机械能守恒可以确定拐角处v1 v2，而两小球到达出口时的速率v相等。又由题薏可知两球经历的总路程s相等。由牛顿第二定律，小球的加速度大小a=gsin，小球a第一阶段的加速度跟小球a第二阶段的加速度大小相同设为a1；小球a第二阶段的加速度跟小球a第一阶段的加速度大小相同设为a2，根
13、据图中管的倾斜程度，显然有a1 a2。根据这些物理量大小的分析，在同一个vt图象中两球速度曲线下所围的面积应该相同，且末状态速度大小也相同纵坐标相同。开始时a球曲线的斜率大。由于两球两阶段加速度对应相等，如果同时到达经历时间为t1那么必然有s1s2，显然不合理。考虑到两球末速度大小相等图中vm，球a的速度图象只能如蓝线所示。因此有t1 t2，即a球先到。【例7】火车紧急刹车后经7s停止，设火车作的是匀减速直线运动，它在最后1s内的位移是2m，那么火车在刹车过程中通过的位移和开始刹车时的速度各是多少？分析：首先将火车视为质点，由题意画出草图：由条件直接用匀变速直线运动根本公式求解有一定困难。大家
14、能否用其它方法求解？解法一：用根本公式、平均速度质点在第7s内的平均速度为：那么第6s末的速度：v6=4m/s求出加速度：a=0-v6/t=4/1=-4m/s2求初速度：0=v0-at，v0=at=47=28m/s求位移：解法二：逆向思维，用推论。倒过来看，将匀减速的刹车过程看作初速度为0，末速度为28m/s，加速度大小为4m/s2的匀加速直线运动的逆过程。由推论：s1s7=172=149那么7s内的位移：s7=49s1=492=98m求初速度由知v0=28m/s解法三：逆向思维，用推论。仍看作初速为0的逆过程，用另一推论：sss=135791113s=2m那么总位移：s=21+3+5+7+9+11+13=98m求v0同解法二。解法四：图像法。作出质点的速度时间图像，可知质点第7s内的位移大小为阴影局部小三角形面积：，又，小三角形与大三角形相似，有v6v0=17，v0=28m/s总位移为大三角形面积：小结：1逆向思维在物理解题中很有用。有些物理问题，假设用常规的正向思维方法去思考，往往不易求解，假设采用逆向思维去反面推敲，那么可使问题得到简明的解答。2熟悉推论并能灵活应用它们，即能开拓解题的思路，又能简化解题过程。3图像法解题的特点是直观
