高中物理必修一：匀变速直线运动的速度与时间的关系要点梳理 (2).doc

匀变速直线运动的速度与时间的关系【学习目标】1、知道什么是匀变速直线运动2、知道匀变速直线运动的 v-t图象特点，知道直线的倾斜程度反映了匀变速直线运动的加速度3、理解匀变速直线运动的速度与时间的关系式，并会用它求解简单的匀变速直线运动问题【要点梳理】要点一、匀变速直线运动如图所示，如果一个运动物体的v-t图象是直线，则无论t取何值，对应的速度变化量v与时间t的比值都是相同的，由加速度的定义可知，该物体实际是做加速度恒定的运动这种运动叫匀变速直线运动要点诠释：(1)定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动 (2)特点：速度均匀变化，即为一定值 (3)v-t图象说明凡是倾斜直线的运动一定是匀变速直线运动，反之也成立，即匀变速直线运动的v-t图象一定是一条倾斜的直线 (4)匀变速直线运动包括两种情形： a与v同向，匀加速直线运动，速度增加； a与v反向，匀减速直线运动，速度减小要点二、匀变速直线运动的速度与时间的关系式设一个物体做匀变速直线运动，在零时刻速度为v0，在t时刻速度为vt，由加速度的定义得 解之得， 这就是表示匀变速直线运动的速度与时间的关系式要点诠释：速度公式反映了匀变速直线运动的瞬时速度随时间变化的规律，式中v0是开始计时时的瞬时速度，vt是经时间t后的瞬时速度 速度公式中v0、vt、a都是矢量，在直线运动中，规定正方向后(常以v0的方向为正方向)，都可用带正、负号的代数量表示，因此，对计算结果中的正、负，需根据正方向的规定加以说明，若经计算后vt0，说明末速度与初速度同向；若a0，表示加速度与v0反向 两种特殊情况： 当a0时，公式为vv0，做匀速直线运动当v00时，公式为vat，做初速为零的匀加速直线运动要点三、速度公式应用时的方法、技巧要点诠释： (1)速度公式vv0+at的适用条件是匀变速直线运动，所以应用公式时必须首先对运动性质和运动过程进行判断和分析 (2)分析物体的运动问题，要养成画运动草图的习惯，主要有两种草图：一是v-t图象；二是运动轨迹这样将加深对物体运动过程的理解，有助于发现已知量和未知量之间的相互关系 (3)如果一个物体的运动包含几个阶段，就要分段分析，弄清物体在每段上的运动规律如果全过程不是做匀变速运动，但只要每一小段做匀变速运动，也可以在每小段应用速度公式求解 要点四、v-t的应用要点诠释： (1)匀速直线运动的v-t图象 图象特征匀速直线运动的v-t图象是与横轴平行的直线，如图所示 图象的作用 a能直观地反映匀速直线运动速度不变的特点b从图象中可以看出速度的大小和方向，如图，图象在t轴下方，表示速度为负，即速度方向与规定的正方向相反 c可以求出位移x 在v-t图象中，运动物体在时间t内的位移xvt，就对应着“边长”分别为v和t的一块矩形的“面积”，如图中画斜线的部分 (2)匀变速直线运动的v-t图象 图象的特征匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线如图甲和乙所示为不同类型的匀变速运动的速度图象 初速为零的向加速直线运动的v-t图象是过原点的倾斜直线，如图丙所示 图象的作用 a直观地反映速度v随时间t均匀变化的规律图甲为匀加速运动，图乙为匀减速运动 b可以直接得出任意时刻的速度，包括初速度v0c可求出速度的变化率图甲表示速度每秒增加0.5m/s，图乙表示速度每秒减小1m/sd图线与时间轴所围“面积”表示物体在时间t内的位移如图所示，画斜线部分表示时间t内的位移(3)v-t图象的深入分析 v-t图象与时间轴的交点表示速度方向的改变，折点表示加速度方向的改变(如图所示) v-t图象中两图象相交，只是说明两物体在此时刻的速度相同，不能说明两物体相遇 v-t图象只能反映直线运动的规律 因为速度是矢量，既有大小又有方向物体做直线运动时，只可能有两个速度方向，规定了一个为正方向时，另一个便为负值，所以可用正、负号描述全部运动方向当物体做一般曲线运动时，速度方向各不相同，不可能仅用正、负号表示所有的方向所以不能画出v-t图象所以，只有直线运动的规律才能用v-t图象描述，任何州图象反映的也一定是直线运动规律 v-t图象为曲线时，曲线上某点的切线斜率等于该时刻物体的加速度下表列出几种v-t图象图线物理意义表示物体运动的加速度越来越大，速度越来越大表示物体运动的加速度越来越小，最后为零；速度越来越大，最后不变表示物体运动的加速度越来越大，速度越来越小，最后为零表示物体的加速度越来越小，速度越来越小要点五、匀变速直线运动的两个重要推论要点诠释：（1）某段路程的平均速度等于初、末速度的平均值即 注意：该推论只适用于匀变速直线运动（2）某段过程中间时刻的瞬时速度，等于该过程的平均速度，即注意:该推论只适用于匀变速直线运动，且以后在处理用打点计时器研究匀变速直线运动物体的速度时，可用此式精确求解打某点时物体的瞬时速度【典型例题】类型一、匀变速直线运动概念的理解例1、（2015 安徽省百校联考）一个做初速度为零的匀加速直线运动的物体，下列说法中正确的是（ ）A第4秒内的平均速度大于4秒内的平均速度B第4秒内的平均速度大于第4秒末的即时速度C第4秒内的位移大于头4秒内的位移D第3秒末的速度等于第4秒初的速度【解析】A、根据平均速度推论知，第4s内的平均速度，4s内的平均速度，可知第4秒内的平均速度大于4秒内的平均速度，故A正确B、第4s内速度逐渐增大，可知第4s内的平均速度小于第4s末的速度，故B错误C、物体做匀加速直线运动，位移逐渐增加，可知第4s内的位移小于头4s内的位移，故C错误D、第3s末与第4s初是同一时刻，速度大小相等，故D正确【答案】AD【总结升华】匀变速直线运动的速度随时间均匀变化，所以在相等的时间内速度的变化量相等匀速直线运动的速度是恒定的，而位移随时间均匀变化，所以在相等的时间内物体的位移相等。【变式】（2015 杭州市重点中学联考）汽车由静止开始匀加速前进，经过10s速度达到5m/s，则在这10s内汽车的（ ）A平均速度是0.5m/sB平均速度是2m/sC加速度是5m/s2D位移是25m【解析】A、根据匀变速直线运动的推论，知汽车的平均速度故A、B错误C、根据速度时间公式知，汽车的加速度a=故C错误D、位移x=故D正确【答案】D 类型二、刹车过程中速度与时间的关系例2、列车进站前刹车，已知刹车前列车速度为60km/h，刹车加速度大小为0.8m/s2，求刹车后15s和30s列车的速度【答案】4.7m/s 0【解析】以初速度方向为正方向，60km/h16.7m/s，刹车后15s，列车的速度；刹车至列车停下所需时间，故刹车后30s列车的速度v20【总结升华】解匀减速问题应注意：（1）书写格式规范，如不能写成v1v0-at，因a是矢量，代入数字时带有方向“+”或“-”.“+”可以省去(2)刹车类问题应注意停止运动的时间，一般应先判断多长时间停下，再来求解本题若代入30s运算得v2-7.3m/s，是错误的物理题目的求解结果一定要符合实际，例如你所求得的量若质量出现负值就是不符合实际的举一反三【变式1】汽车以54km/h的速度匀速行驶.（1） 若汽车以0.5m/s2的加速度加速，则10s后速度能达到多少？（2） 若汽车以1m/s2的加速度减速刹车，则10s后速度为多少？（3） 若汽车以3m/s2的加速度减速刹车，则10s后速度为多少？【答案】（1）20m/s （2）5 m/s （3） 0【高清课程：匀变速直线运动中速度与时间的关系 第4页】【变式2】物体沿水平方向做匀减速直线运动，已知加速度大小是0.5m/s2，经过10秒钟物体停止运动，求物体的初速度.【答案】5m/s类型三、利用v-t图象判定物体运动的运动情况例3、甲、乙两物体从同一位置出发沿同一直线运动的v-t图象如图所示，下列判断正确的是( ) A甲做匀速直线运动，乙做匀变速直线运动 B两物体两次相遇的时刻分别在1 s末和4 s末 C乙在前2 s内做匀加速直线运动，2 s后做匀减速直线运动 D2 s后，甲、乙两物体的速度方向相反【解析】甲以2 m/s的速度做匀速直线运动，乙在02s内做匀加速直线运动，a12m/s，26s做匀减速直线运动，a2-l m/s2t11 s和t24 s二者只是速度相同，未相遇甲、乙速度方向相同【答案】C【总结升华】分析图象问题应从轴、点、线、面积、斜率等几个方面着手举一反三【高清课程：匀变速直线运动中速度与时间的关系 第8页】【变式1】如图所示是几个质点的运动图象，其中始终是加速运动的是（ ）【答案】C【变式2】一质点的x-t图象如图甲所示，那么此质点的v-t图象可能是图乙中的( )【解析】解题关键明白两种图象斜率的物理意义不同v-t图象的切线斜率表示速度，由图象可知：0时间内图象的斜率为正且越来越小，在时刻图象斜率为0，即物体正向速度越来越小，时刻减为零；从时间内，斜率为负值，数值越来越大，即速度反向增大，故选项A正确【答案】A【总结升华】非匀速直线运动的v-t图象是曲线，但并不是说物体的运动轨迹是曲线x-t、v-t图象均只能描述直线运动【高清课程：匀变速直线运动中速度与时间的关系 第10页】【变式3】如图为一物体做匀变速直线运动的速度时间图线，根据图线做出的以下判断中，正确的是（ ）A物体始终沿正方向运动B物体先沿负方向运动，在t=2s后开始沿正方向运动C在t=2s前物体位于出发点负方向上，在t=2s后位于出发点正方向上D在t=2s时，物体距出发点最远【答案】BD类型四、应用匀变速直线运动速度公式解题例4、一物体从静止开始以2m/s2的加速度做匀加速直线运动，经5s后做匀速直线运动，最后2s的时间内物体做匀减速直线运动直至静止求： (1)物体做匀速直线运动的速度是多大? (2)物体做匀减速直线运动时的加速度是多大?【答案】10m/s 【解析】解题关键是画出如图所示的示意图 由图知AB为匀加速直线运动，BC为匀速直线运动，CD为匀减速直线运动，匀速运动段的速度为AB段的末速度，也为CD段的初速度 (1)由速度、时间的关系式得 vBa1t125m/s10m/s， 即做匀速直线运动的速度为10m/s， vCvB10m/s (2)由vv0+a2t2 得 ， 负号表示加速度方向与v0方向相反【总结升华】求解运动学问题时，由题意画出过程图示，可以将复杂的运动过程变得清晰，从中找到解题方法的一些启示举一反三【高清课程：匀变速直线运动中速度与时间的关系 第14页】【变式1】一物体做匀变速直线运动当t=0时，物体的速度大小为12m/s，方向向东，当t=2s时，物体的速度大小为8m/s，方向仍向东，则当t为多少时，物体的速度大小变为2m/s（ ）A3sB5sC7sD9s【答案】BC【变式2】汽车由静止开始在平直的公路上行驶，060s内汽车的加速度随时间变化的图线如图所示 (1)画出汽车在060s内的v-t图线； (2)求在这60s内汽车行驶的路程 【答案】（1） （2）900m 【解析】(1)设t10，40，60s时刻的速度分别为v1，v2，v3 由图知010s内汽车以加速度2m/s2匀加速行驶，由运动学公式得 v1210m/s20m/s 由图知1040s内汽车匀速行驶，因此 v220m/s 由图知4060s内汽车以加速度-1m/s2匀减速行驶，由运动学公式得 v320-1200 根据式，可画出汽车在060s内的v-t图线，如下图所示 (2)由上图可知，在这60 s内汽车行驶的路程为【高清课程：匀变速直线运动中速度与时间的关系 第23页】【变式3】足球运动员在罚点球时,球获得30m/s的速度井做匀速直线运动,设脚与球作用时间为0.1s,球又在空中飞行0.3s后被守门员挡出,守门员双手与球接触时间为0.1s,且球被挡出后以10m/s沿原路返弹,求:(1)罚球瞬间,球的加速度多大?(2)接球瞬间,球的加速度多大?【答案】(1)300m/s2(2)-400m/s2