(浙江专)高考物理大一轮复习第一章运动的描述匀变速直线运动的研究第2课时匀变速直线运动规律创新学案.pdf
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1、2直线运动规律创新学案 1/19 第 2 课时 匀变速直线运动规律 1.匀变速直线运动(1)定义:沿着一条直线且加速度不变的运动。(2)分类 匀加速直线运动,a与v0方向相同。匀减速直线运动,a与v0方向相反。2.匀变速直线运动的规律(1)速度公式:vv0at。(2)位移公式:xv0t12at2。(3)位移与速度关系式:v2v202ax。(4)平均速度公式xv0v2t。3.两个重要推论(1)中间时刻的瞬时速度vt2v12(v0v)。(2)相邻的相等时间内的位移差xaT2。4.自由落体运动(1)自由落体运动的特点:v00,ag的匀加速直线运动。(2)自由落体运动的规律 速度公式:vgt。位移公式
2、:h12gt2。速度与位移的关系式:v22gh(h为物体下落的高度,不是距离地面的高度)。【思考判断】1.匀加速直线运动是速度均匀变化的直线运动()2.匀加速直线运动的位移是均匀增大的()3.在匀变速直线运动中,中间时刻的速度一定等于该段时间的平均速度()4.物体由某高度由静止下落一定做自由落体运动()2直线运动规律创新学案 2/19 5.做竖直上抛运动的物体,在上升过程中,速度的变化量的方向是向下的()6.伽利略利用理想实验研究得出自由落体是初速度为零的匀加速运动()考点一 匀变速直线运动速度公式(d/d)要点突破 1.解答运动学问题的基本思路 画过程示意图判断运动性质 选取正方向选公式列方
3、程解方程并讨论 2.运动学公式中正、负号的规定 直线运动可以用正、负号表示矢量的方向,一般情况下,我们规定初速度v0的方向为正方向,与初速度同向的物理量取正值,反向的物理量取负值,当v00 时,一般以加速度a的方向为正方向。典例剖析【例 1】如图所示,高速动车出站时能在 150 s 内匀加速到 180 km/h,然后正常行驶。某次因意外列车以加速时的加速度大小将车速减至 108 km/h。以初速度方向为正方向,则下列说法不正确的是()A.列车加速时的加速度大小为13 m/s2 B.列车减速时,若运用vv0at计算瞬时速度,其中a13 m/s2 C.若用vt图象描述列车的运动,减速时的图线在时间
4、轴t轴的下方 D.列车由静止加速,1 min 内速度可达 20 m/s 解析 列车的加速度大小avt50150 m/s213 m/s2,减速时,加速度方向与速度方向相反,a13 m/s2,故选项 A、B 都正确;列车减速时,vt图象中图线依然在时间轴t轴的上方,选项 C 错误;由vat可得v1360 m/s20 m/s,选项 D 正确。答案 C【例 2】一辆汽车在平直的公路上,正以 54 km/h 的速度匀速行驶。2直线运动规律创新学案 3/19(1)若汽车以 0.5 m/s2的加速度加速,则 10 s 时速度能达到多少?(2)若汽车以 3 m/s2的加速度刹车,则 3 s 时速度为多少?6
5、s 后速度为多少?解析 以初速度的方向为正方向,则v054 km/h15 m/s,加速时加速度a10.5 m/s2,减速时a23 m/s2。(1)设 10 s 时汽车的速度为v1,则 v1v0a1t115 m/s0.510 m/s20 m/s(2)设 3 s 时速度为v2,则 v2v0a2t215 m/s33 m/s6 m/s 设汽车经时间t0停下来,则由vv0at得 t0vv0a0153 s5 s,可见 6 s 时汽车已经停止运动,因此汽车在 6 s 后速度为 0。答案(1)20 m/s(2)6 m/s 0【方法总结】(1)公式vv0at为矢量式,应用时应规定正方向。(2)如果一个物体的运动
6、包含几个阶段,就要分段分析,各段交接处的速度往往是联系各段的纽带,应注意分析各段的运动性质。(3)对于做匀减速直线运动的物体,应注意物体速度减为零之后能否加速返回,若不能,应注意题中所给时间与物体所能运动的最长时间tv0a的关系。针对训练 1.一辆车由静止开始做匀变速直线运动,在第 8 s 末开始刹车,经 4 s 停下来,汽车刹车过程也在做匀变速运动,那么前后两段加速度的大小之比是()A.14 B.12 C.21 D.41 解析 设前后两段的加速度大小分别为a1、a2,开始刹车时汽车速度为v,则a1vt1,a2vt2,所以a1a2t2t112。答案 B 2.航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统
7、,已知飞机在跑道上加速时产生的最大加速度为 5.0 m/s2,起飞的最小速度是 50 m/s,弹射系统能够使飞机所具有的最大速度为 30 m/s,则飞机起飞时在跑道上至少加速多长时间才能起飞?2直线运动规律创新学案 4/19 解析 飞机在跑道上运动的过程中,当有最大初速度、最大加速度时,起飞所需时间最短,故由vv0at得tvv0a50305.0 s4.0 s 则飞机起飞时在跑道上加速时间至少为 4.0 s。答案 4.0 s 考点二 匀变速直线运动的位移与时间、位移与速度的关系(d/d)要点突破 1.描述匀变速直线运动常见的物理量有 5 个,即初速度v0、加速度a、时间t、速度(末速度)v、位移
8、x,已知任意三个物理量,就可以求出另外两个。2.使用公式时要注意矢量的方向性。通常选初速度v0的方向为正方向,与初速度同向的矢量为正,与初速度反向的矢量为负。3.注意培养画运动示意图的习惯。典例剖析【例 1】(2015江苏单科)如图所示,某“闯关游戏”的笔直通道上每隔 8 m 设有一个关卡,各关卡同步放行和关闭,放行和关闭的时间分别为 5 s 和 2 s。关卡刚放行时,一同学立即在关卡 1 处以加速度 2 m/s2由静止加速到 2 m/s,然后匀速向前,则最先挡住他前进的关卡是()A.关卡 2 B.关卡 3 C.关卡 4 D.关卡 5 解析 该同学从关卡 1 出发做初速度为零的匀加速直线运动,
9、由vat12 m/s,易知t11 s,在这 1 s 内他跑了x12at211 m,从 1 s 末起,他将做匀速直线运动,此时离关卡关闭还剩 4 s,他能跑 2 m/s4 s8 m,因此,他能顺利通过关卡 2,选项 A 错误;而 7 s 末时他跑了 1 m2 m/s6 s13 m,还未到关卡 3,而 12 s 末时他跑了 1 m2 m/s11 s23 m,还未到关卡 4,离关卡 4 还有 1 m,仅需 0.5 s60 km/h,该车超速,故 B 项正确,C、D 项错误;刹车所用的时间为tv0a2010 s2 s,故 A 项错误。答案 B 考点三 解决匀变速直线运动常用方法(d/d)要点突破 1.
10、一般公式法 一般公式法指速度公式、位移公式及位移和速度的关系式。2.平均速度法 定义式vxt对任何性质的运动都适用,而v12(v0v)vt2只适用于匀变速直线运动。3.逆向思维法 如匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动。4.推论法 利用xaT2,其推广式xmxn(mn)aT2。5.图象法 利用vt图可以求出某段时间内位移的大小;用xt图象可求出任意时间内的平均速度等。典例剖析【例 1】(2017浙江东阳中学测试)如图所示,在某次阅兵中,某直升机在地面上空某高度A位置处于静止状态待命,要求该机 10 时 56 分 40 秒由静止状态沿水平方向做匀加速直线运动,经过AB段加速后,进入BC段的
11、匀速受阅区,11 时准时通过C位置,已知:AB4 km,BC8 km。求:(1)直升机在BC段的速度大小;2直线运动规律创新学案 7/19(2)直升机在AB段做匀加速直线运动时的加速度大小。解析(1)直升机从A点到C点共用时间t200 s,设到达B点的速度为v,根据匀变速直线运动的规律xABvt124 000 m,xBCvt28 000 m,t1t2200 s。联立以上各式解得v80 m/s。(2)由vt124 000 m 解得t1100 s,所以avt180100 m/s20.8 m/s2。答案(1)80 m/s(2)0.8 m/s2【例 2】已知O、A、B、C为同一直线上的四点,A、B间的
12、距离为l1,B、C间的距离为l2。一物体自O点由静止出发,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段所用的时间均为t,则有l1v0t12at2 l1l22v0t2at2 联立式得 l2l1at2 3l1l22v0t 设O与A的距离为l,则有lv202a 联立式得l(3l1l2)28(l2l1)答案 l(3l1l2)28(l2l1)【例 3】(2017温州测试)如图所示,在一个倾斜的长冰道上方,一群孩子排成队,每隔 1 s 有一个小孩往下滑,一游客对着冰道的孩子拍下一张
13、照片,照片上有甲、乙、丙、丁四个孩子,他根据照片与实物的比例推算出乙与甲和丙孩子间的距离为 12.5 m 和 17.5 m。请你据此求解下列问题:(1)小孩在下滑过程的加速度是多大?(2)拍照时,最下面的小孩丁的速度是多少?(3)拍照时,在小孩甲上面的冰道上下滑的小孩不会超过几个?2直线运动规律创新学案 8/19 解析(1)甲、乙之距x112.5 m,乙、丙之距x217.5 m,由x2x1aT2得,加速度ax2x1T217.512.512 m/s25 m/s2。(2)乙的速度v乙x1x22T12.517.521 m/s15 m/s,丁的速度v丁v乙a2T(15521)m/s25 m/s。(3)
14、从开始至摄像时乙滑动的时间t乙v乙0a3 s;则甲滑动的时间为 2 s,所以甲上面不会超过两个小孩。答案(1)5 m/s2(2)25 m/s(3)两个【方法总结】多过程问题的分析方法 如果一个物体的运动包含几个阶段,就要分段分析,各段交接处的速度往往是连接各段的纽带,应注意分析各段的运动性质。针对训练 1.物体做匀变速直线运动,已知在时间t内通过的位移为x,则以下说法正确的是()A.可求出物体在时间t内的平均速度 B.可求出物体的加速度 C.可求出物体在t时刻的瞬时速度 D.可求出物体通过x2时的瞬时速度 解析 已知在时间t内的位移x,可求出平均速度vxt,但不能求出加速度,A 正确,B错误;
15、做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度对应着这段时间内中间时刻的瞬时速度,但无法求出t时刻的瞬时速度,C、D 错误。答案 A 2.如图所示,装甲车在水平地面上以v020 m/s 的速度沿直线前进,装甲车从开始匀减速运动到停下行进了 90 m。求装甲车匀减速运动的加速度大小和匀减速运动的时间。解析 由v2v202ax 得装甲车加速度a0202290 m/s2209 m/s2 2直线运动规律创新学案 9/19 由vv0at得t020209 s9 s 答案 209 m/s2 9 s 3.在一次汽车性能测试中,汽车达到一定速度后关闭发动机并刹车,刹车后汽车连续通过长度都是L的两段距离,并继续向前
16、运动,它通过第一段距离所用的时间为t,通过第二段距离所用的时间为 2t,假设汽车在运动过程中所受阻力不变,求汽车在刚刚通过第一段距离L时的速率。解析 画出运动示意图如图所示,设AB中间时刻速度为v1,B点速度为vB,BC中间时刻速度为v2,刹车后的加速度为a,由AB段中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度可得v1Lt,同理可得v2L2t,对两个中间时刻之间由av2v132t得aL3t2,对D到B用运动学公式:vBv1at2LtL3t2t25L6t。答案 5L6t 考点四 自由落体运动(c/c)伽利略对自由落体运动的研究(a/)要点突破 1.自由落体运动是匀变速直线运动的特例,分析匀变速直线运
17、动的各种方法对于自由落体运动仍然适用。2.物体由静止开始的自由下落过程才是自由落体运动,从中间截取的一段运动过程不是自由落体运动,而是竖直下抛运动,应该用初速度不为零的匀变速直线运动规律去解决竖直下抛运动问题。3.竖直上抛运动的特点(1)初速度的方向竖直向上(2)只受重力作用,加速度 ag(3)上升和下降过程具有对称性 典例剖析 2直线运动规律创新学案 10/19【例 1】(2015浙江 9 月测试)质量为m的物体从高为h处自由下落,开始的h3用时为t,则()A.物体落地所用的时间为 3t B.物体落地所用的时间为 3t C.物体落地时的速度为 6gt D.物体落地时的速度为 3gt 解析 根
18、据自由落体运动规律有h12gt2,h312gt2,解得t 3t,A 正确,B 错误;物体落地时的速度vgt 3gt,C、D 错误。答案 A【例 2】如图所示木杆长 5 m,上端固定在某一点,由静止放开后让它自由落下(不计空气阻力),木杆通过悬点正下方 20 m 处圆筒AB,圆筒AB长为 5 m,取g10 m/s2,求:(1)木杆经过圆筒的上端A所用的时间t1是多少?(2)木杆通过圆筒AB所用的时间t2是多少?解析(1)木杆由静止开始做自由落体运动,木杆的下端到达圆筒上端A用时t下A2h下Ag21510 s 3 s 木杆的上端到达圆筒上端A用时 t上A2h上Ag22010 s2 s 则木杆通过圆
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