2008高考物理第一轮专题复习教案直线运动.pdf

08 高考高三第一轮复习教案：直线运动 一、基本概念 1、质点：用来代替物体的有质量的几何点，是理想化的模型。2、位移和路程：位移：表示物体位置变化的物理量，与运动轨迹无关，由初位置指向末位置，是矢量。路程：质点从初位置到末位置实际走过路程的长度，是标量。3、速度：表示物体（质点）运动快慢的物理量 平均速度：一段位移跟发生这段位移所用时间的比值 瞬时速度：质点在某位置或某时刻的速度 4、加速度：用于反映质点速度变化快慢的物理量 问题：（1）a=0 可 V0（匀速直线运动）a0 也可 V=0（竖直上抛至最高点）即 a、V 无关，而 a 是反映 V 变化之快慢 （2）a 变化表示何意？a 变化则 V 必变化吗？（3）a=-3m/s2是什么含义？如何判定加速还是减速？5、参照物 例题分析：1、一物体沿半径为 R 的圆周运动一周后又回到了出发点，在此运动过程中，质点通过的路程和位移的大小的最大值分别为 2R 和 2R。2、某物体沿直线向一个方向运动，先以速度 V1发生了位移 S，再以速度 V1发生了位移 S，它在 2s 的位移中平均速度为2V1V2/(V1+V2)；若先以速度 V1运动了时间 t，又以速度 V1运动了时间 t，则它在全部时间内的平均速度为(V1+V2)/2。3、一质点作直线运动，在 t=t0时，s0，V0，a0，此后 a 逐渐减小，则：（ACD）A、速度的变化越来越慢 B、速度逐渐减小 C、位移继续增大 D、位移、速度始终为正值 4、某测量员是这样利用回声测距离的，他站在两平行峭壁间某位置鸣枪，经过 1.00s 第一次听到回声，又经过 0.50s 再次听到回声，已知声速为 340m/s，则两峭壁间的距离多大？分析：设近峭壁距离人为 S1，则 S1=Vt1=340m/ss200.1=170m，声音从人传到远峭壁需时间 t2=ss75.0250.000.1，所以有S2=340m/s0.75s=255m,相距为 170m+255m=425m。学生练习：1、一物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为 4m/s，1s 后速度的大小变为 10m/s，这 1s 内该物体的：（AD）A、位移的大小可能小于 4m B、位移的大小可能大于10m C、加速度的大小可能小于 4m/s2 D、加速度的大小可能大于10m/s2 2、一个做匀变速直线运动的物体，其加速度方向不变而大小逐渐减小到零，那么该物体的运动情况可能是：（ABCD）A、速度不断增大，到加速度减小到零时速度达到最大，而后做匀速直线运动 B、速度不断减小，到加速度减小到零时速度达到最小，而后做匀速直线运动 C、速度不断减小，到加速度减小到零时运动停止 D、速度不断减小到零后，又反向做加速运动，最后做匀速运动。二、基本规律 1、匀速直线运动 特点：a=0,V=恒量，s=Vt 2、匀变速直线运动 特点：a=恒量，V 是时间的一次函数，s 是时间的二次函数 概念：规律 问题：某物体在水平面上以恒定的加速度运动其位移与时间的关系是 S=24t-6t2，则据此关系式可得哪些信息？当 t=4s时有 S=0，表示什么意思？这 4s 时间内是匀变速直线运动吗？Vt=V0+at 例题分析：1、以 18m/s 的速度行驶的汽车，紧急刹车后做匀减速直线运动，其加速度大小为 6m/s2，求：（1）汽车在 2s 内通过的距离，（2）汽车在 6s 内通过的距离。教师分析：匀减速运动要注意会停止下来，即加速度会变，它不是一直匀减速，要判断何时会停（3 秒即停了），之后是静止的。（24m，27m）d c b a 2、矿井里的升降机由静止开始匀加速上升，经过 5s 速度达到4m/s，又以这个速度匀速上升 20s，然后匀减速上升，再经 4s停在井口，求矿井的深度。教师分析：可用两种方法求解，一用位移公式，二用平均速度公式。（10+80+8=98m）学生练习：1、海滨浴场的滑梯从顶端到入水处长约为 12m，一人由滑梯顶端开始做初速度为零的匀加速直线运动，开始运动后1s 内通过的路程是 0.75m，则人滑动的加速度的大小是 1.5，从顶端开始到入水所需的时间是 4s，人入水时速度的大小是 6m/s。2、一物体由静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为 a1，经时间 t 后做匀减速直线运动，加速度大小为 a2，若再经时间 t 恰能回到出发点，则 a1：a2应为：（C）A、1：1 B、1：2 C、1：3 D、1：4 讲评：前题为已知部分求整体，应注意各量的对应。后题应强化整体的匀变速来处理：S1=a1t2/2,而 S2=-S1，此过程去了还返回且整段是匀变速，所以有：S=V1t-a2t2/2，V1=a1t 即可得。注意规律均为矢量式，约定以 V0为正方向，减速运动尽量取整段。3、如图所示，ad、bd、cd 是竖直平面内三根固定的细杆，a、b、c、d 位于同一圆周上，a 点为圆周的最高点，d 为最低点，每根杆上都套着一个小滑环（图中未画出）三个 滑环分别从 a、b、c 处释放（初速为零），用 t1、t2、t3、依次表示各滑环到达 d 所用的时间，则：（D）A、t1t2t2t3 C、t3t1t2 D、t1=t2=t3 题型变换训练：1、两木块自左向右运动，现用高速摄象机在同一底片上多次爆光，记录下每次爆光时木块的位置，如图所示，连续两次爆光的时间间隔是相等的，由图可知：（c）A、在时刻 t2以及时刻 t3两木 块速度相等 B、在时刻 t3两木块速度相等 C、在时刻 t3和时刻 t4之间某瞬时两木块速度相等 D、在时刻 t4和时刻 t5之间某瞬时两木块速度相等 讲评：匀速运动的速度 V=TT4624(T 为两次爆光的时间间隔),而另一个物体有S=恒量，所以为匀加速直线运动，由图数据：S=1=2aT，所以,V3=TT27243，V4=TT29254，选 C。2、为了测定某辆轿车在平直路上起动时的加速度（轿车起动时的运动可近似看做匀加速运动），某人拍摄了一张在同一底片上多次爆光的照片（如下图），如果拍摄时每隔 2s 爆光一次，轿车车身总长为 4.5m，那么 这辆轿车的加速度约为：（B）A、1m/s2 B、2m/s2 C、3m/s2 D、4m/s2 注意：车身的长度对应的实际长度（每个刻度即为 0.5m）,再用s=aT2求解，s=20.1m-12m,T=2s,所以 a=2m/s2。3、用相同的钢球，从斜面上的某点每隔 0.1s 放下一颗，在连续放下几颗后，对正在斜面上运动的小球拍摄得如图所示的照A C B D t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 片，测得 AB=15cm，BC=20cm，求：（1）钢球运动的加速度，（2）拍摄时 B 球的速度，（3）照片上 C、D 两球间的距离，（4）A 球上面正在运动的球还有几颗？分析：据s=aT2可求得 a=5m/s2，再利用中间时刻的速度等于该段时间的平均速度有：VB=1.75m/s，同理 SCD-SBC=at2得：SCD=0.25m，释放第一个钢球在 T 间隔内通过的位移为：S1=aT2/2=0.025m，因：(SAB-S1)/s=2.53(或 计 算VA=VB-at2=1.25m/s，VA=at，t=0.25s)，所以 A 球上面还有 2 颗。匀变速直线运动的特例（1）自由落体运动 特点：V0=0，a=g 的匀变速直线运动 例题分析：1、物体做自由落体运动，下落的总时间是 6s，若 g取10m/s2，则下落的高度是180m，它在02s内下落的高度为20m，24s 内下落的高度为 60m，46s 内下落的高度为 100m。要强化规律及导出公式。2、一物体从某高度处开始做自由落体运动，在到达地面前的最后 1 秒内的位移是总位移的19%，取 g=10m/s2，问物体从多高的地方开始下落？落地时的速度多大 3、一条铁链 AB 长为 0.49m，悬于 A 端，使其自然下垂，然后让它自由下落，求整个铁链通过悬点下方 2.45m 处的小孔 o 时需要的时间是多少？应 着 眼 于 整 段，t=t2-t1=ghgh12227.5 10-2s（h1=h2-l=2.45-0.49）。学生练习：1、一只小球自屋檐自由下落，在t=0.2s 内通过高为h=2m 的窗口，问窗口的顶端距离屋檐多远？（g 取 10m/s2）分 析：在 提 高 窗 的 中 点 时 刻 据 基 本 公 式 有：)/(102.02smthVV中 小球从开始到窗的中点时刻的时间为)(11010sgVt中，所以小球从开 始 到 窗 顶 的 时 间)(9.02/sttt，高 度 为)(05.49.010212122/mgth 2、某人在室内以窗户为背景摄影时，恰好把窗外从高处落下的一个石子摄在照片中，已知本次摄影的爆光时间是 0.02s，量得照片中石子运动痕迹的长度为 1.6cm，实际长度为 100cm 的窗框在照片中的长度为 4.0cm，凭以上数据，你知道这个石子闯入镜头时大约已经运动了多长时间？（g 取 10m/s2）爆光的 0.2s 内石子下落了 S=mcm4.0406.10.4100，在该段时间的中点时刻瞬时速度为smV/2002.04.0，此速度为石子闯入镜头0.01s 时的速度，此时石子已经运动的时间为 tsgV21020，实际已经运动的时间为 2-0.01=2s。（2）竖直上抛运动 特点：V00 且竖直向上，a=g，是匀变速直线运动。例题分析：1、竖直上抛一个物体，当它在抛出点上方 0.4m 时的速 度 为1m/s,则 它 在 抛 出 点 下 方0.4m时 的 速 度 为5m/s(V0=sm/17)。分析：据asVVt2202求解。2、从地面竖直上抛一个物体，它在 1 秒内两次经过离地面18.75米高的一点，则该物体上抛的初速度是 20m/s。分 析：据 对 称mgsH205.02175.1875.182，smgHV/202。三、运动图象和相遇问题 1、速度和位移图象 图象的意义，反映直线运动的位移和速度随时间的变化关系。任何图象必须明确图象中任何一点（交点）、线、截距、斜率、面积的含义，然后再求应用。（1）S-t 图象 平行 t 轴的直线-静止 斜线-匀速直线运动 抛物线-匀变速直线运动 某点的斜率表示该时刻的瞬时速度 问题：右上图物体如何运动？下图物体的 V 大小、方向如何变化？（2）V-t 图象 平行 t 轴的直线-匀速直线运动 斜线-匀变速直线运动 t S t S t V A B C t t t t t V V V V V A B C D E 0 2 4 6 t X 曲线-变加速直线运动 某点的斜率表示该时刻的加速度 问题：上面图中各图线比较，t1、t2、t3各点的含义？例题分析：1、做直线运动的四个物体其运动的速度图象如下所示，则当 t=4s 时，离开出发点最近的是 D,最远的是 AB。2、如图为某物体在一段时间内的速度时间图象,若 物体在图示时间内的平均速度为 15m/s,则物体做匀速 运动的时间为 20s，减速运动时加速度的大小为 1m/s2_。分析：面积即位移大小，面积也有正负，S=Vt=15*40=600m，S=20t+20(40-t)/2，所以，t=20s，a=1m/s2。学生练习：1、一个物体竖直向上抛出，如果在上升阶段和下降阶段所 受的空气阻力数值相同，那么在图中:（1）哪一个能正确反映物体的速度变化（以竖直向上为正方向）？()（2）哪一个能正确反映物体的速率变化？()2、某物体的运动图象如图所示，若图中 X 表示物体的位移，则物体（）A、做往复运动 B、做匀速直线运动 C、朝某一方向直线运动 D、无法确定运动状态 3、图示为一物体做直线运动的 Vt 图，初速度为 V0，末速度为Vt，则物体在 t1时间内的平均速度为（）A、2VVVt0 B、2VVVt0 A B C D 2 4 t 2 1 2 4 t 2 1 2 4 t 2 1-1 -2 2 4 t 2 1 V 0 t1 t Vt V0 V/m.s2 20 0 t 40 t/s C、2VVVt0 D、无法判断 4、A、B、C 三个物体同时同地出发做直线运动，它们运动情况如图，在 20s 内，它们平均速度大小的关系是：丙乙甲V_V_V,它们在 20s 内平 均速率的关系是：丙乙甲V_V_V。2、相遇问题 讨论追及、相遇的问题，其实质就是分析讨论两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置问题。1两个关系：即时间关系和位移关系 2一个条件：即两者速度相等，它往往是物体间能否追上、追不上或（两者）距离最大、最小的临界条件，也是分析判断的切入点。解题思路和方法 相遇问题属匀变速运动的基本应用，其条件是在一定的时间关系中满足位移等值的关系，解题思路是分别写出两物的坐标随时间的关系（包括时间关系），然后由位置相同的条件立式求解。例题分析：1、一小汽车从静止开始以 3m/s2的加速度行驶，恰有一自行车以 6m/s 的速度从车边匀速驶过，则：（1）汽车从开始丙 乙 甲 0 20 t/s S/m 分析两物体运动过程，画运动示意图 由示意图找两物体位移关系 据物体运动性质列（含有时间）位移方程 到追上自行车之前经多长时间两者相距最远？此时距离是多少？（2）经过多长时间汽车追上自行车？此时小汽车的速度是多少？分析：解 1：汽车开动速度由零增大，而自行车速度为定植，当汽车速度自行车速度时，S 增大，否则S 减小，故当两车速度相等时S 最大，有：V汽=at=V自，t=V自/a=2s，S=V自t-)(62321262122mat,另当S=0 时有 t=4s，此时 V汽=at=12m/s。解 2：S=V自t-22321621ttat,二次函数最值则=0，即0)()23(462S，即S6，当S=6 时，t=2s。解 3：用图象求解。学生练习：1、车从静止开始以 1m/s2的加速度前进，车后相距S0为 25m 处，与车开行方向相同，某人同时开始以 6m/s 的速度匀速追车，能否追上？若追不上，求人、车间的最小距离。分析：当车速度从 0 增至 6m/s 时若没追上则就追不上了，此过程经历时间 tsa606，此过程有：S人=Vt=66=36m，S车=mat18212，因为 S人 S车+25m，所以，人追不上，且当 V车=V人时S 有最小值，S=S车+25-S人=7m。2、一汽车在平直公路上以 V0=10m/s 的速度匀速行驶，从某一时刻起汽车开始刹车，加速度大小为 a=2m/s2，该时刻在汽车后面S=7m 远处有一自行车以 V=4m/s 的速度匀速运动，汽车开始刹车后，自行车追上汽车所需的时间 t 是多少？分析：汽车 S1=V0t-221021ttat 自行车 S2=Vt=4t S2+S=S1 4t+7=10t-t2 可 t=7s 时汽车已经停止，5s 即停了，S汽=V02/2a=25m，S自=S汽+S=32m，t=S汽/V=8s 例题分析：1、汽车以速度 V1匀速行驶，司机发现前方相距 S 处有另一辆汽车沿同方向以速度 V2(V2sVV2)(212，或写出 S=)21(212attVstV，方程要无解（不碰）则判别式应小于零也可得。2、以 30m/s 的速度竖直向上抛出小球甲，经t=2s 后，又以相同的速度从同一点竖直向上抛出小球乙，问：甲抛出后经过多长时间甲与乙相遇？分析：一般解法相遇有 S甲=S乙，相遇必发生在甲下落时，即)(21020ttVgttV，t=4s。据速度对称：V甲=-V乙，)(00ttgVgtV，得：t=4s。据时间对称：相遇必发生在甲下落时，乙上升时，据对称甲从相遇上升到最高点与从最高点下降至相遇点时间相等，而又 V甲=V乙=V0，故甲、乙从抛出点上升到相遇点也有时间相等，即t 即为甲从相遇点开始上、再下的时间之和，即上 1 秒，t=-1s（舍去）T=7s 下 1 秒，所以：t=V0/g+1=4s 可得。问题：当t=？时，甲、乙不相遇？（6 秒，讨论上抛物体上下及在空中的时间）