2020届高考物理第一轮复习精品组合包(课件教案习题)：直线运动精品教案：直线运动.pdf

2020 届高考物理第一轮复习精品组合包（课件教案习题）：直线运动精品教案：直线运动目的要求：熟知运动量描述的物理意义,牢固把握公式,灵活运用规律结论,正确使用图象，能画出合理的情境草图，分析求解物理咨询题重点难点：教具：过程及内容：描述运动的差不多概念基础知识 一、机械运动一个物体相关于另一个物体的位置的改变叫做机械运动，简称运动，它包括平动、转动和振动等运动形式二、参照物为了研究物体的运动而假定为不动的物体，叫做参照物对同一个物体的运动，所选择的参照物不同，对它的运动的描述就会不同，灵活地选取参照物会给咨询题的分析带来简便；通常以地球为参照物来研究物体的运动三、质点研究一个物体的运动时，假如物体的形状和大小属于无关因素或次要因素，对咨询题的研究没有阻碍或阻碍能够忽略，为使咨询题简化，就用一个有质量的点来代替物体用来代管物体的有质量的做质点像这种突出要紧因素，排除无关因素，忽略次要因素的研究咨询题的思想方法，即为理想化方法，质点即是一种理想化模型四、时刻和时刻时刻：指的是某一瞬时在时刻轴上用一个点来表示对应的是位置、速度、动量、动能等状态量时刻：是两时刻间的间隔在时刻轴上用一段长度来表示对应的是位移、路程、冲量、功等过程量时刻间隔=终止时刻开始时刻。五、位移和路程位移：描述物体位置的变化，是从物体运动的初位置指向末位置的矢量路程：物体运动轨迹的长度，是标量只有在单方向的直线运动中，位移的大小才等于路程。六、速度描述物体运动的方向和快慢的物理量1平均速度：在变速运动中，物体在某段时刻内的位移与发生这段位移所用时刻的比值叫做这段时刻内的平均速度，即V S/t，单位：m s，其方向与位移的方向相同它是对变速运动的粗略描述公式V=V0Vt/2 只对匀变速直线运动适用。2瞬时速度：运动物体在某一时刻或某一位置的速度，方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧瞬时速度是对变速运动的精确描述瞬时速度的大小叫速率，是标量七、匀速直线运动1定义：在相等的时刻里位移相等的直线运动叫做匀速直线运动2特点：a0，v=恒量3位移公式：Svt第 1 课A B V0V0a1a2八、加速度1、速度的变化：V=Vt V0，描述速度变化的大小和方向，是矢量2、加速度：描述速度变化的快慢和方向的物理量，是速度的变化和所用时刻的比值：a V/t，单位：ms2加速度是矢量，它的方向与速度变化V的方向相同3、速度、速度变化、加速度的关系：方向关系：加速度的方向与速度变化的方向一定相同。在直线运动中，假设a 的方向与 V0的方向相同，质点做加速运动；假设a 的方向与 V0的方向相反，质点做减速运动。大小关系：V、V、a 无必定的大小决定关系。规律方法 1、灵活选取参照物【例 1】甲、乙两辆汽车以相同的恒定速度直线前进，甲车在前，乙车在后，甲车内的人A和乙车内的人B 各用石子瞄准对方，以相对自身为v0的初速度同时水平射击对方，假设不考虑石子的竖直下落，那么A、A 先被击中；B、B 先被击中；C、两同时被击中；D、能够击中B 而不能击中A；解析：由于两车都以相同而恒的速度运动，假设以车为参照物，那么两石子做的是速度相同的匀速运动，故应同时被击中，答案C 讲明：灵活地选取参照物，以相对速度求解有时会更方便。【例】如下图，在光滑的水平地面上长为的木板的右端放一小物体，开始时、静止。同时给予、相同的速率，使向左运动，向右运动，、相对运动的过程中，的加速度向右，大小为，的加速度向左，大小为，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第一时期的加速度跟小球a/第二时期的加速度大小相同设为a1；小球a第二时期的加速度跟小球a/第一时期的加速度大小相同设为a2，依照图中管的倾斜程度，明显有a1 a2。依照这些物理量大小的分析，在同一个v-t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。由于两球两时期加速度对应相等，假如同时到达经历时刻为t1那么必定有s1s2，明显不合理。考虑到两球末速度大小相等图中vm，球a/的速度图象只能如实线所示。因此有t1 t2，即a球先到。【例 6】一只老鼠从洞口爬出后沿一直线运动，其速度大小与其离开洞口的距离成反比。当其到达距洞口为d1的 A 点时速度为v1假设 B 点离洞口的距离为d2 d2d1，求老鼠由A 运动至 B 所需的时刻。【解析】图中的曲线与横轴所围面积的数值正是老鼠通过一定的位移所需的时刻。如下图，取一窄条，其宽度x 专门小x0，此段位移所需时刻t 也专门小 v0，能够认为在如此短时刻内，老鼠的速度改变专门小v0，如图中窄条的面积为Axv1=vx，这正表示老鼠经位移x 所需的时刻。故图中，图线v1=KX，x1dl，x2 d2及 x 轴所围的梯形面积正是老鼠由dl爬至 d2va av1 v2 l1 l1 l2 l2 v t1 t2 tov所需的时刻。K=v1d1=v2d2;T=122121ddkdkdkdd221221221222dvdd。讲明：利用图象的物理意义来解决实际咨询题往往起到意想不到的成效在中学时期某些咨询题全然无法借助初等数学的方法来解决，但假如注意到一些图线的斜率和面积所包含的物理意义，那么可利用比较直观的方法解决咨询题。【例 7】甲、乙两车同时同向沿直线驶向某地，甲在前一半时刻以v1匀速运动，后一半时刻以 v2匀速运动.乙在前一半路程以v1匀速运动，后一半路程以v2匀速运动，先到目的地的是_.解析：图中画出了甲与乙的s-t 图线，图象画好答案也显现了，t乙t甲，因此甲先到达目的地；.图中假设v1v2，假设 v2v1可得到同样的结果，此题也能用vt 图象求解，不管用 st 图象依旧vt 图象，都要比用运算的方法简捷得多.【例 8】质点 P 以 O 点为平稳位置竖直向上作简谐运动，同时质点 Q 也从 O 点被竖直上抛，它们恰好同时到达最高点，且高度相同，在此过程中，两质点的瞬时速度vP与 vQ的关系应该是D A.vPvQ.B.先 vPvQ，后 vPvQ，最后 vP=vQ=0.C.vPvQ.D.先 vPvQ，后 vPvQ，最后 vP=vQ=0.解析：这也是用解析方法专门难下手的题目，但假设能利用题设条件，画好、分析好两个质点的 v t 图线，就能专门快找到答案.先在图中画出Q 作匀减速运动的vt 图象.由于 P 作简谐运动，当它由平稳位置向极端位置运动过程中，受到的回复力从零开始不断变大，它的加速度也从零开始不断变大，速度不断变小，P 作加速度不断增大的减速运动，其vt 图线是一条曲线.依照 vt 图线上任一点的切线的斜率数值上等于质点在该时刻的加速度，由于P 的加速度由零开始不断变大，画出曲线切线斜率的绝对值也应由零开始不断增大，即曲线的切线应从呈水平状态开始不断变陡，那么只有向右边凸出的下降的曲线才能满足如此的条件.又因 P 与 Q 的运动时刻相等，因此曲线的终点也应在t，P 与 Q 的路程相等，因此曲线包围的面积应等于三角形vQ0Ot的面积，依照这些要求，曲线的起点，即s t S0S0/2 乙甲t甲t甲/2 t乙0 质点 P 的初速度vP0必定小于Q 的初速 vQ0，且两条vt 图线必定会相交，如图7 中的实线所示.图 7 的两条虚线表示的质点P 的 vt 图线都不满足题设条件 P 与 Q 的路程相等，因此 D选项正确.试题展现运动学典型咨询题及解决方法基础知识一、相遇、追及与避碰咨询题关于追及咨询题的处理，要通过两质点的速度比较进行分析，找到隐含条件 即速度相同时，而质点距离最大或最小。再结合两个运动的时刻关系、位移关系建立相应的方程求解，必要时可借助两质点的速度图象进行分析。二、追击类咨询题的提示1匀加速运动追击匀速运动，当二者速度相同时相距最远2匀速运动追击匀加速运动，当二者速度相同时追不上以后就永久追不上了现在二者相距最近3匀减速直线运动追匀速运动，当二者速度相同时相距最近，现在假设追不上，以后就永久追不上了4匀速运动追匀减速直线运动，当二者速度相同时相距最远5匀加速直线运动追匀加速直线运动，应当以一个运动当参照物，找出相对速度、相对加速度、相对位移规律方法 1、追及咨询题的分析思路1)依照追赶和被追赶的两个物体的运动性质，列出两个物体的位移方程，并注意两物体运动时刻之间的关系2)通过对运动过程的分析，画出简单的图示，找出两物体的运动位移间的关系式追及的第 5 课要紧条件是两个物体在追上时位置坐标相同(3)查找咨询题中隐含的临界条件，例如速度小者加速追赶速度大者，在两物体速度相等时有最大距离；速度大者减速追赶速度小者，在两物体速度相等时有最小距离，等等利用这些临界条件常能简化解题过程4)求解此类咨询题的方法，除了以上所述依照追及的要紧条件和临界条件解联立方程外，还有利用二次函数求极值，及应用图象法和相对运动知识求解【例 1】羚羊从静止开始奔驰，通过50m 能加速到最大速度25m/s，并能坚持一段较长的时刻；猎豹从静止开始奔驰，通过60 m 的距离能加速到最大速度30m/s，以后只能坚持此速度 4.0 s.设猎豹距离羚羊xm 时开时攻击，羚羊那么在猎豹开始攻击后1.0 s 才开始奔驰，假定羚羊和猎豹在加速时期分不做匀加速运动，且均沿同一直线奔驰，求：猎豹要在从最大速度减速前追到羚羊，x 值应在什么范畴？解析：先分析羚羊和猎豹各自从静止匀加速达到最大速度所用的时刻，再分析猎豹追上羚羊前，两者所发生的位移之差的最大值，即可求x 的范畴。设 猎 豹 从 静 止 开 始 匀 加 速 奔 驰60m达 到 最 大 速 度 用 时 刻t2，那 么1112tvs，svst4306022111羚 羊 从 静 止 开 始 匀 加 速 奔 驰50m达 到 最 大 速 度 用 时 刻t1，那 么2222tvs，svst4255022222猎豹要在从最大速度减速前追到羚羊，那么猎豹减速前的匀速运动时刻最多4s，而羚羊最多匀速 3s 而被追上，此 x 值为最大值，即 x=S豹S羊=60 30 4 50 253=55m，因此应取x55m。【例 2】一辆小车在轨道MN 上行驶的速度v1可达到 50km/h，在轨道外的平地上行驶速度v2可达到 40km/h，与轨道的垂直距离为30km 的 B 处有一基地，如下图，咨询小车从基地B动身到离D 点 100km 的 A 处的过程中最短需要多长时刻设小车在不同路面上的运动差不多上匀速运动，启动时的加速时刻可忽略不计？【解析】建构合理的知识体系，巧用类比，触发顿悟性联想。明显，用常规解法是相当繁琐的。我们明白，光在传播过程中走的是时刻最短的路径。可见，我们能够把小车的运动类比为光的全反射现象的临界状态如下图，依照临界角知识得：sinC=v2/v1 4/5，由图得：sinC x/2230 x，小车运动时刻：t=100 x/vl2230 x/v2由以上几式可得：c40km，t 2 45h。【例 2】高为 h 的电梯正以加速度a 匀加速上升，突然天花板上一颗螺钉脱落螺钉落到电梯底板上所用的时刻是多少？解析：此题为追及类咨询题，依题意画出反映这一过程的示意图，如图227所示如此至少可不能误认为螺钉作自由落体运动，实际上螺钉作竖直上抛运动从示意图还能够看出，电梯与螺钉的位移关系：S梯一 S钉=h 式中 S梯vt 十?at2，S钉vt?gt2可得 t=agh/2错误：学生把相遇过程示意图画成如以下图，那么会显现S梯S钉=h 式中 S梯v0t 十?at2，S钉v0t?gt2如此得到v0t 十?at2v0t?gt2=h，即?agt22v0th=0 由于未知v0，无法解得结果。判不方法是对上述方程分析，应该是对任何时刻t，都能相遇，即上式中的4v022agh0 也确实是v02/hga，这就对a 与 g 关系有了限制，而事实上不应有如此的限制的。点评：对追及类咨询题分析的关键是分析两物体运动的运动过程及转折点的条件可见，在追赶过程中，速度相等是一个转折点，要熟记这一条件在诸多的物理咨询题中存在隐藏条件，这类咨询题往往是难题，因此，如何分析出隐藏条件成为一个专门重要的咨询题，一样是 依照物理过程确定 该题中隐藏条件确实是当两车速度相同时距离最大解析后，咨询题就迎刃而解2、相遇咨询题的分析思路相遇咨询题分为追及相遇和相向运动相遇两种情形，其要紧条件是两物体在相遇处的位置坐标相同(1)列出两物体运动的位移方程，注意两个物体运动时刻之间的关系(2)利用两物体相遇时必处在同一位置，查找两物体位移间的关系3)查找咨询题中隐含的临界条件4)与追及中的解题方法相同【例 3】在某铁路与公路交叉的道口外安装的自动拦木装置如下图，当高速列车到达A 点时，道口公路上应显示红灯，警告来越过停车线的汽车迅速制动，而且超过停车线的汽车能在列车到达道口前安全通过道口。高速列车的速度 V1=120km/h，汽车过道口的速度V2=5km/h，汽车驶至停车线时赶忙制动后滑行的距离是S05m，道口宽度 s26m，汽车长 l=15m。假设栏木关闭时刻tl16s，为保证安全需多加时刻t2=20s。咨询：列车从 A 点到道口的距离L 应为多少才能确保行车安全？解析：由题意知，关闭道口时刻为16s，为安全保证再加20s，即关闭道口的实际时刻为t0=20+16=36s，汽车必须在关闭道口前已通过道口，汽车从停车线V0、a 到通过道口实际行程为S=26+5+15=46m，需用时24636005000t，由此亮起红灯的时刻为T=t0+t2，故 A 点离道口的距离应为：L=V1T=12000046 3636360050=2304m【例 4】火车以速度Vl匀速行驶，司机发觉前方同轨道上相距S 处有另一火车沿同方向以速度 V2对地、且V1V2做匀速运动司机赶忙以加速度a紧急刹车要使两车不相撞，a 应满足什么条件？解法一：后车刹车后虽做匀减速运动，但在其速度减小至和V2相等之前，两车的距离仍将逐步减小；当后车速度减小至小于前车速度，两车距离将逐步增大可见，当两车速度相等时，两车距离最近 假设后车减速的加速度过小，那么会显现后车速度减为和前车速度相等之前即追上前车，发生撞车事故；假设后车加速度过大，那么会显现后车速度减为和前车速度相等时仍未过上前车，全然不可能发生撞车事故；假设后车加速度大小为某值时，恰能使两车在速度相等时后车追上前车这正是两车恰不相撞的临界状态，现在对应的加速度即为两车不相撞的最小加速度综上分析可知，两车恰不相撞时应满足以下两方程：V1ta0t2/2 V2tS V1 a0t=V2 解之可得：a0=SVV2212因此当aSVV2212时，两车即可不能相撞解法二：要使两车不相撞，其位移关系应为V1tat2/2 SV2t 即 at2/2 V2 V1t S0 对任一时刻t，不等式都成立的条件为V2V122as 0 由此得 aSVV2212解法三：往常车为参照物，刹车后后车相对前车做初速度V0=V1V2，加速度为a 的匀减速直线运动当后车相对前车的速度成为零时，假设相对位移S/S，那么可不能相撞故由S/=V02/2a=V1V22/2a S，得 aSVV2212点评：三种解法中，解法一注重对运动过程的分析，抓住两车间距有极值时速度应相等这一关键条件来求解；解法二中由位移关系得到一元二次方程然后利用根的判不式来确定方程中各系数间的关系，这也是中学物理中常用的数学方法；解法三通过巧妙地选取参照物，使两车运动的关系变得简明讲明：此题还能够有多种咨询法，如以多大的加速度刹车就能够不相碰？，两车距多少米就能够不相碰？，货车的速度为多少就能够不相碰？等，但不管哪一种咨询法，都离不开两车速度相等那个条件【例 5】甲、乙两车相距S，同时同向运动，乙在前面做加速度为a1、初速度为零的匀加速运动，甲在后面做加速度为a2、初速度为v0的匀加速运动，试讨论两车在运动过程中相遇次数与加速度的关系。【分析】由于两车同时同向运动，故有v甲=v0a2t，v乙=a1t。当 ala2时，alt a2t，可得两车在运动过程中始终有，V甲V乙。由于原先甲在后，乙在前，因此甲、乙两车的距离在不断缩短，通过一段时刻后甲车必定超过乙车，且甲超过乙后相距越来越大，因此甲、乙两车只能相遇一次。当 al=a2时，alt a2t，可得 v甲=v0v乙，同样有 v甲v乙，因此甲、乙两车也只能相遇一次。当 ala2时，alt a2t，v甲和 v乙的大小关系会随着运动时刻的增加而发生变化。刚开始，alt 和 a2t 相差不大且甲有初速v0，因此 v甲 v乙；随着时刻的推移，alt 和 a2t 相差越来越大；当alt a2t v0时，v甲=v乙，接下来alt a2t v0，那么有v甲v乙，假设在v甲=v乙之前，甲车还没有超过乙车，随后由于v甲v乙，甲车就没有机会超过乙车，即两车不相遇；假设在v甲=v乙时，两车刚好相遇，随后v甲v乙，甲车又要落后乙车，如此两车只能相遇一次；假设在v甲=v乙前，甲车已超过乙车，即已相通过一次，随后由于v甲v乙，甲、乙距离又缩短，直到乙车后反超甲车时，再相遇一次，那么两车能相遇两次。【解】由于S甲=v0 t?a2t2，S乙=?a1t2，相遇时有S甲S乙s，那么 v0 t?a2t2?a1t2 S，?a1一 a2t2一 v0 t S0200122221vvaastaa当 a1a2时，式；只有一个正解，那么相遇一次。当 a1a2时S甲一 S乙=v0 t?a2t2?a1t2=v0 t=S，t=S/v0t 只有一个解，那么相遇一次。当ala2时，假设v202ala2s，式无解，即不相遇。假设 v02=2 ala2s，式 t 只有一个解，即相遇一次。假设v022 ala2s，式 t 有两个正解，即相遇两次。解法 2：利用 v 一 t 图象求解。当ala2时，甲、乙车的运动图线分不为如图，其中划斜线部分的面积表示t 时刻内甲车比乙车多发生的位移，着此而积为S，那么 t 时刻甲车追上乙车而相遇，以后在相等时刻内甲车发生的位移都比乙车多，因此只能相遇一次。当 al=a2时，甲、乙两车的运动图线分不如图，讨论方法同，因此两车也只能相遇一次。当 ala2时，甲、乙两车的运动图线分不为如图的1 和 11，其中划实斜线部分面积表示用车比乙车多发生的位移，划虚斜线部分的面积表示乙车比甲车多发生的位移。假设划线部分的面积小于S，讲明甲追不上乙车，那么不能相遇；假设划实斜线部分的面积等于S，讲明甲车刚追上乙车又被反超，那么相遇一次；假设划实斜线部分的面积大于S，讲明 tl内划实线部分的面积为S，讲明 t1时刻甲车追上乙车，以后在t1 t 时刻内，甲车超前乙车的位移为tl t 时刻内划实线部分的面积，随后在t t2时刻内，乙车比甲车多发生划应线部分的面积，假如两者相等，那么t2时刻乙车反超甲车，故两车先后相遇两次。【例 6】在空中足够高的某处，以初速度v 竖直上抛一小球，t s 后在同一地点以初速度v/竖直下抛另一个小球，假设使两个小球在运动中能够相遇，试就下述两种情形讨论t 的取值范畴：l0v/v，2 v/v【解析】假设两小球在运动中能够在空中相遇，必须是下抛小球刚抛出时，上抛小球已进入下降时期，且速度大的小球在后，追赶前面速度小的球，（1）如图甲所示上抛小球速度方向变为向下，大小达v/时所经历的时刻为t0，那么t0=vggv/当 tt0时，上抛小球的即时速度vtv/，上抛小球能够追上下抛小球，然而，假设上抛小球已越过抛出点，再向下抛出另一个小球时，两球就可不能相遇，而上抛球回到抛出点的时刻t1为：t1=gv2即：当/vvgtgv2时两球能够在运动中相遇 2如图乙所示，上抛小球速度方向变为向下，大小达v/时所经历时刻为t0/，那么：t0/=gvv/当 tt0/时，上抛时即时速度vtv/，但假设使上抛球在前，t 还大于 t1=2v/g才行，因此，两球在运动中相遇的条件为：gv2tgvv/试题展现