初中已学过匀速直线运动求位移的方法x=vt,在速度-时间图像中可看出位移对应着一块矩形面积。(此处让学生思考回答)
对于匀变速直线运动是否也对应类似关系呢?
☺ 引入新课
分析书上 “思考与讨论” ,引入微积分思想,对书P41图2.3-2的分析理解(教师与学生互动)确认v-t图像中的面积可表示物体的位移。
☺ 位移公式推导:
先让学生写出梯形面积表达式:
S=(OC+AB)OA/2
分请学生析OC,AB,OA各对应什么物理量?并将v = v0 + at 代入,
得出:x = v0t + at2/2
注意式中x, v0 ,a要选取统一的正方向。
☺ 应用:1。书上例题分析,按规范格式书写。
2.补充例题:汽车以10s的速度行驶,刹车加速度为5m/s,求刹车后1s,2s,3s的位移。
已知: v= 10m/s, a= -5m/s2。
由公式:x = v0t + at2/2
可解出:x1 = 10*1 - 5*12/2 = 7.5m
x2 = 10*2 - 5*22/2 = 10m
x3 = 10*3 - 5*32/2 = 7.5m ?
由x3=7.5m学生发现问题:汽车怎么往回走了?
结合该问题教师讲解物理知识与实际问题要符合,实际汽车经2S已
经停止运动,不会往回运动,所以3S的位移应为10米。事实上汽车在大于2S的任意时间内位移均为10m。
☺ 匀变速直线运动的位移与速度的关系:
如果我们所研究的问题不涉及时间,而仍用v=v0+at 和x=v0t+at2/2会显得繁琐。在以上两公式中消去时间t,所得的结果直接用于解题,可使不涉及时间的问题简洁起来。
由:v = v0 + at
x = v0t + at2/2
消去t,得v2 - v02 = 2ax (注意:该式为不独立的导出式)
☺ 练习:由前面例题:v0 =10m/s, a = -5m/s2 求刹车经7.5m时的速度?
由公式:
v = -5m/s (舍去)
刹车经7.5米时的速度为5m/s,与初速度方向相同。
☺ 补充练习:
- 答案