2022年高中物理必修一匀变速直线运动的规律及其应用典型例题精讲精练.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载:xv t12 at匀变速直线运动的规律及其应用二、匀变速直线运动的位移与时间的关系匀变速直线运动位移时间关系式:xv t1at22匀变速直线运动的两个基本关系式: 速度时间关系式:v=v0+at 位移时间关系式22 公式中的 x,v0,a 都是矢量 , 应用时必需选取统一的方向为正方向. 活学活用2. 已知 O,A,B,C 为同始终线上的四点 ,AB 间的距离为 l 1,BC 间的距离为 l 2. 一物体自 O点由静止动身 , 沿此直线做匀加速运动 , 依次经过 A,B,C 三点 . 已知物体通过 AB段与 BC段所用的时间
2、相等 . 求 O与 A 的距离 . 解析:设物体的加速度为 a, 到达 A 点的速度为 v0, 通过 AB 段和 BC段所用的时间为 t, 就有 l 1 v t 0 1at 2 l 1+l 2=2v0t+2at 22,联立式得 l2-l 1=at 2, 3l 1-l 2=2v0t ,设 O与 A 的距离为 l, 就有 l v 0 2 联立式得 l 3l 1 l 22a 8 l 2 l 1三、匀变速直线运动的位移与速度的关系匀变速直线运动的位移与速度的关系:v2-v2=2ax 1不含时间 , 应用很便利 .2 公式中四个矢量也要规定统一的正方向. 0四、匀变速直线运动的规律1. 几个重要推论:平
3、均速度公式 v v 0 v t . 任意两个相邻的相等的时间间隔 T 内的位移差相等,即 x=x-x=x-x2= =xN-xN-1=aT 2. 中间时刻的瞬时速度 v t v 0 v t . 即匀变速直线运动的物体在一段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时2 22 2v 0 v t间的平均速度,等于初速度、末速度和的一半 . 中点位置的瞬时速度 v x 2 . 22. 初速度为零的匀加速直线运动的四个比例关系 :T 为时间单位 1Ts 末 ,2Ts 末 ,3Ts 末 的速度之比 v1: v2: v3: : vn=1: 2:3: : n. 前 1Ts 内, 前 2Ts 内 , 前 3Ts 内 的位
4、移之比 x1: x2:x 3: : xn=1: 4:9:n 2. 第一个 Ts 内 , 其次个 Ts 内, 第三个 Ts 内 的位移之比 x :x :x : : xn=1:3:5: : 2n-1. 通过连续相等的位移所用的时间之比 t1 : t 2: t 3: : t n=1: 2 -1 : 3 2 : :n n 1 . 3. 从斜面上某一位置 , 每隔 0.1s 释放一个小球 , 在连续释放几个小球后 , 拍下在斜面上滚动的小球的照片 , 如下列图 , 测得sAB=15cm,sBC=20cm,求: 1 小球的加速度 ;2 拍照时 B 球的速度 ;3 拍照时 sCD的大小 ;4A球上面滚动的小
5、球仍有几个. 名师归纳总结 解析 :1 由aTs得小球的加速度as BCt2sAB5 m / s2; 第 1 页,共 9 页2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载2B 点的速度等于 AC段上的平均速度 , 即 v B s AC 1.75 m / s ; 2t3 由相邻相等时间的位移差恒定 , 即 sCD-s BC=s BC-s AB, 所以 sCD=2sBC-s AB=0.25m; 4 设 A 点小球的速度为 vA, 由于 vA=vB-at=1.25m/s 所以 A 球的运动时间为 t= v A =0.25s, 所以在 A 球上方滚动
6、的小球仍有 2 个 . a考点 1匀变速直线运动规律及应用几个常用公式速度公式:VtV0at;位移公式:sV0 t1 at 22;速度位移公式:Vt2V22as;位移平均速t=0 时刻的位0度公式:sV 02Vtt以上五个物理量中,除时间t 外, s、V0、 Vt、 a 均为矢量一般以V0的方向为正方向,以移为起点,这时s、 Vt 和 a 的正负就都有了确定的物理意义特殊提示:对于位移、速度和加速度等矢量要留意矢量的方向性,一般要先选取参考方向对于有来回过程的匀变速直线运动问题, 可以分阶段分析特殊留意汽车、 飞机等机械设备做减速运动速度等于零后不会反向运动【例 1】 一物体以 l0ms 的初
7、速度,以 2ms2的加速度作匀减速直线运动,当速度大小变为 16ms 时所需时间是多少 .位移是多少?物体经过的路程是多少 .解析: 设初速度方向为正方向,依据匀变速直线运动规律 Vt V 0 at 有:16 10 2t ,所以经过 t 13 s 物体的速度大小为 16ms,又 s V 0 t 1 at 2可知这段时间内的位移为:s 10 13 12 13 2m 39 m ,物体的运动分为两个2 22 2阶段,第一阶段速度从 10m/s 减到零,此阶段位移大小为 s 1 0 10m 25 m;其次阶段速度从零反向加速到 16m/s,位移大2 22 2小为 s 2 16 0 m 64 m,就总路
8、程为 L s 1 s 2 25 m 64 m 89 m2 2【实战演练】( 2022 全国理综) 甲乙两辆汽车都从静止动身做加速直线运动,加速度方向始终不变;在第一段时间间隔内,两辆汽车的加速度大小不变,汽车乙的加速度大小是甲的两倍;在接下来的相同时间间隔内,汽车甲的加速度大小增加为原先的两倍,汽车乙的加速度大小减小为原先的一半;求甲乙两车各悠闲这两段时间间隔内走过的总路程之比;解析:设汽车甲在第一段时间间隔末(时间 t 0)的速度为 v , 第一段时间间隔内行驶的路程为 s1, 加速度为 a , 在其次段时间间隔内行驶的路程为 s2;由运动学公式得 v at 0 ,s 1 1 at 0 2,
9、s 2 vt 0 1 2 a t 0 2,设乙车在时间 t0的速度为v,在第一、2 2二段时间间隔内行驶的路程分别为 1s、s 2;同样有 v 2 a t 0 ,s 1 1 2 a t 0 2,s 2 v t 0 1 at 0 2,设甲、乙2 2两车行驶的总路程分别为 s 、 s ,就有 s s 1 s 2 ,s s 1 s 2 ,联立以上各式解得,甲、乙两车各自行驶的总路程之比为 s 5 ,s 7【例 2】 飞机着陆后以 6m/s2加速度做匀减速直线运动,如其着陆速度为 60m/s,求:(1)它着陆后 12s 内滑行的距离; ( 2)静止前 4s 内飞机滑行的距离解析:飞机在地面上滑行的最长
10、时间为 t 60s 10 s ;(1)由上述分析可知,飞机 12s 内滑行的距离即为 10s 内前进的距离62 2s :由 v 0 22 as ,s v 0 60m 300 m,(4)静止前 4s 内位移:s /s v t 0 1 1at 1 2,其中 t 1 10 4 s 6 s2 a 2 6 2故 s / 16 4 2m 48 m2【实战演练 1】一个匀加速直线运动的物体,在前 4 s 内经过的位移为 24 m,在其次个 4 s 内经过的位移是 60 m求这个物体的加速度和初速度各是多少?【详解】由公式xaT 2,得 a x T2 6024 m/s22.25 m/s2. 依据 v vt得2
11、4 60 8 m/s v04a,所以 v01.5 m/s. 第 2 页,共 9 页2 4名师归纳总结 2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 【实战演练学习好资料欢迎下载1 s 内和第 2 s 内位移大小2】2022 年福州市模拟 一辆公共汽车进站后开头刹车,做匀减速直线运动. 开头刹车后的第依次为 9 m 和 7 m. 就刹车后 6 s 内的位移是 A.20 m B.24 m C.25 m D.75 m 【详解】由s aT2得 a 2 m/s 2,由得 v010 m/s ,汽车刹车时间故刹车后 6 s 内的位移为C对 . 考点 2匀变速直线运动的几个有用
12、的推论及应用(一)匀变速直线运动的几个推论(1)匀变速直线运动的物体相邻相等时间内的位移差Sat2,asSmat2;asnm2s n;T2mT可以推广为: Sm-S n=m-naT 2(2)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:VtV 0VtV2 0Vt222(3)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)Vs2无论匀加速仍是匀减速,都有VtVs222(二) 初速度为零的匀变速直线运动特殊推论V做匀变速直线运动的物体,假如初速度 为零,或者 末速度 为零,那么公式都可简化为:Vat,s1 at 22,22as,sVt2以上各式都是单项式,因此可以便利地找到各
13、物理量间的比例关系前 1s、前 2s、前 3s 内的位移之比为 1 49 第 1s、第 2s、第 3s 内的位移之比为 1 35 前 1m、前 2m、前 3m 所用的时间之比为 123 第 1m、第 2m、第 3m 所用的时间之比为 12 1(3 2) 【例 3】 物体沿始终线运动,在 t 时间内通过的路程为 S,它在中间位置 1 S 处的速度为 V 1,在中间时刻 1 t 时的速度为 V 2,2 2就 V 1 和 V 2 的关系为()A当物体作匀加速直线运动时,V1V2; B.当物体作匀减速直线运动时,V1V2; C当物体作匀速直线运动时,V 1=V 2; D.当物体作匀减速直线运动时,V1
14、V2解析: 设物体运动的初速度为 V0,未速度为 V t,由时间中点速度公式 V V 0 V t 得 V 2 V 0 V t;由位移中点速度公式2 22 2 2 2V中点 V 0 V t 得 V 1 V 0 tV用数学方法可证明,只要 V0 V t,必有 V1V 2;当 V0 V t,物体做匀速直线运动,2 2必有 V 1=V 2【实战演练】 2022 长治模拟 一个从静止开头做匀加速直线运动的物体,从开头运动起,连续通过三段位移的时间分别是 1 s 、 2 s、 3 s ,这三段位移的长度之比和这三段位移上的平均速度之比分别是 A.12232,1 23 B.1 23 33, 1 22 32
15、C.12 3,111 D.1 3 5,12 3 【详解】物体从静止开头做匀加速直线运动,相等时间位移的比是 1 35 2n-1,2 s 通过的位移可看成第 2 s 与第 3 s 的位移之和, 3 s 通过的位移可看成第 4 s 、第 5 s 与第 6 s 的位移之和,因此这三段位移的长度之比为 1827,这三段位移上的平均速度之比为 1 49,应选 B. 名师归纳总结 第 3 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载【例 4】地铁站台上,一工作人员在电车启动时,站在第一节车厢的最前端,4后,第一节车厢末端经过此人 .如电车做
16、匀加速直线运动,求电车开动多长时间,第四节车厢末端经过此人 .每节车厢长度相同 解析:做初速度为零的匀变速直线运动的物体通过连续相等位移的时间之比为:1:21:32:423 :.:n2n134s8s故前 4 节车厢通过的时间为:1134高考重点、热点题型探究刹车问题、图象问题、逆向思维及初速度为零的匀加速直线运动的推论公式既是考试的重点,也是考试的热点热点 1:图表信息题 题 1 ( 2022 上海) 要求摩托车由静止开头在尽量短的时间内走完一段直道,然后驶入一段半圆形的弯道,但在弯道上行驶时车速不能太快,以免因离心作用而偏出车道求摩托车在直道上行驶所用的最短时间有关数据见表格启动加速度1a4
17、2 m sv 1 40 m/s,然后再减速到v2 20m/s,t1 = v1/ a1 = ;制动加速度a 22 8 m s直道最大速度1v40m s弯道最大速度 直道长度 s2v20m s218m 应先由静止加速到最大速度某同学是这样解的: 要使摩托车所用时间最短,t2 = (v 1 v 2) / a2= ; t=t 1 + t2你认为这位同学的解法是否合理?如合理,请完成运算;如不合理,请说明理由,并用你自己的方法算出正确结果解析 不合理,由于按这位同学的解法可得vt1=10s ,t2=2.5s,总位移s0=275m s故不合理由上可知摩托车不能达到最大速度 v2,设满意条件的最大速度为v,
18、就2 v2v 22s,解得v=36m/s 又 t1= v/a1 =9s t2=v-v2/a2=2 s 因此所用的最短时2a 12 a 2间 t=t1+t2=11s 重点 1:力与运动的综合问题 题 2物体以肯定的初速度冲上固定的光滑斜面, 到达斜面最高点C 时速度恰为零 , 如图 . 已知物体运动到斜面长度3/4 处的 B图 1-2-1 点时 , 所用时间为t, 求物体从 B 滑到 C所用的时间 . 解析: 方法 一 : 逆向思维法: 物体向上匀减速冲上斜面, 相当于向下匀加速滑下斜面. 故 xBC=at2BC/2, xAC=at+tBC2/2, 又 xBC=x AC/4, 解得 :tBC=t
19、 ; 方法二:比例法:对于初速度为零的匀变速直线运动,在连续相等的时间里通过的位移之比为:x1:x 2:x3: : xn=1: 3:5: : 2n-1 ,现有 xBC: xBA=x AC/4 :3x AC/4=1 :3, 通过 xAB的时间为t, 故通过 x BC的时间 t BC=t ;方法三 : 中间时刻速度法;利用教材中的推论: 中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度;vAC=v t +v0/2=v0+0/2=v0/2 ,又v2=2axAC, ,v2=2axBC, ,x BC=xAC/4, ,0B解得得: vB=v0/2. 可以看出 vB 正好等于 AC段的平均速度,因此 相像三角形面积
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