2023年高考物理一轮复习核心知识点提升--匀变速直线运动的规律及应用.pdf
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1、1.2匀变速直线运动的规律及应用1.匀变速直线运动沿着一条直线且加速度不变的运动.如图所示,V-Z 图线是一条倾斜的直线.o 不涉及运动的时间t.二、匀变速直线运动的基本规律解题技巧1.基本思路画过程示意图|T|判断运动性质|1|选取正方向|T|选用公式列方IT|解方程并加以讨论2.正方向的选定无论是匀加速直线运动还是匀减速直线运动,通常以初速度W 的方向为正方向;当物=0 时,一般以加速度4 的方向为正方向.速度、加速度、位移的方向与正方向相同时取正,相反时取负.3.解决匀变速运动的常用方法(1)逆向思维法:对于末速度为零的匀减速运动,采用逆向思维法,可以看成反向的初速度为零的匀加速直线运动
2、.图像法:借助丫一/图像(斜率、面积)分析运动过程.两种匀减速直线运动的比较i.刹车类问题(1)其特点为匀减速到速度为零后停止运动,加速度a 突然消失.(2)求解时要注意确定实际运动时间.(3)如果问题涉及最后阶段(到停止)的运动,可把该阶段看成反向的初速度为零的匀加速直线运动.2.双向可逆类问题(1)示例:如沿光滑固定斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变.(2)注意:求解时可分过程列式也可对全过程列式,但必须注意x、v、。等矢量的正负号及物理意义.例 题 1.以7 2 k m/h 的速度在平直公路上行驶的汽车,遇到紧急情况而急刹车获得大小为4 m/
3、s 2的加速度,则刹车6 s 后 汽 车 的 速 度 为()A.4 4 m/s B.24 m/s C.4 m/s D.O【答案】D【解析】汽车的初速度为v o=7 2 k m/h=20 m/s,汽车从刹车到停止所用时间为t=-s=5 s,故刹车5a 4后汽车停止不动,则刹车6 s 后汽车的速度为0,故选DoI 一辆汽车在平直公路上匀速行驶,速度大小为均=1 0 m/s,关闭油门后汽车的加速度大小为2 m/s2求:关闭油门后到汽车位移x=24 m所经历的时间比(2)关闭油门后f 2=1 0s 内汽车滑行的距离。【答案】(1)4 s (2)25 m【解析】(I)取汽车初速度方向为正方向,用=1 0
4、 m/s,a=-2 m/s2根据速度-时间公式,可得汽车停止时间a代入数据解得f =5 s由 位 移-时 间 公 式 产代入数据解得关闭油门后到汽车位移x=24 m所经历的时间为力=4 S J 2=6 s(舍去)(2)由(1)知汽车刹停时间为F=5 s,则 在 1 0 s 时汽车已经停止通过的位移为X=/=TX5 m=25 m6国 软I在研究某公交车的刹车性能时,让公交车沿直线运行到最大速度后开始刹车,公交车开始刹车后位移与时间的关系满足x=1 6 r产(物理量均采用国际制单位),下列说法正 确 的 是()A.公交车运行的最大速度为4 m/sB.公交车刹车的加速度大小为I m/s2C.公交车从
5、刹车开始1 0 s 内的位移为6 0 mD.公交车刹车后第1 s内的平均速度为1 5 m/s【答案】D【解析】根据x=闱/一1!/2与 X=1 6/一尸的对比,可知刹车过程为匀减速直线运动,运行的最大速度就是刹车时车的速度,为 1 6 m/s,刹车的加速度大小为2 m/s 故 A、B 错误;已知刹车时车的速度,以及加速度,由/=;=8s可知,刹车停止需要8 s 时间,从刹车开始1 0 s内的位移,其实就是8 s内的位移,/=8 s 时有x=64 m,故 C 错误;F=l s 时,有V=1 5 m,由平均速度公式可得v =,=1 5 m/s,故 D 正确.I 匀变速直线运动的推论及应用(1)平均
6、速度公式:做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间内初、末时刻速度矢量和的一半,还等于中间时刻的瞬时速度.即:V =%.此公式可以求2某时刻的瞬时速度.(2)位移差公式:连续相等的相邻时间间隔T内的位移差相等.即:b x=X?-X=X3-1 2=X“-Xfl-=ClT.不相邻相等的时间间隔7内的位移差第一 为=(?一 此公式可以求加速度.(3)位移中点速度%”-.2 Y例 题 2.(多选)固定的光滑斜面的长度为L,一物体自斜面顶端由静止开始匀加速滑至底端,经历的时间为f,则下列说法正确的是()A.物体运动全过程中的平均速度是彳B.物体在方t 时的瞬时速度是2年LC.物体运动到斜
7、面中点时的瞬时速度是华D.物体从顶端运动到斜面中点所需的时间是孚【答案】A C D【解析】全程的平均速度y=宁I,A 正确:;t 时,物体的速度等于全程的平均速度1I B 错误;若末速度为也 峭=4,以=羊,中间位置的速度,由,一卬 2=2 以,对前半程有u 中 2()=2 .亨,对后半程有v2u j=2 0 4,联立可得:v,尸哗v=平,c正确;设物体的加速度为。,到达中间位置用时r,则乙=(at1,产,所以r=当,D 正确.物体以初速度w做匀减速直线运动,第 1 s 内通过的位移为X i =3 m,第 2 s内通过的位移为X 2=2 m,又经过位移制 物体的速度减小为0,则下列说法中不正确
8、的是()A.加速度a的大小为1 m/s2B.初速度出的大小为2.5 m/s9C.位移X 3 的大小为OD.位移格内的平均速度大小为0.7 5 m/s【答案】B【解析】根据x=aF得,_ 1 1 _4=尸=不斤 m/s2=_1 m/s2,A 项正确.根据犬1=阿 1+*”|2,得 v o=3.5 m/s,B 项错误;第2 s 末的速度也=酎()+叱=(3.5 1 x 2)m/s=1.5 m/s,0 V i-0 1.5?9 、则冗3=2:=-m=g m,位移X 3 内的平均速度大小u =5=0.7 5 m/s,C D 正确.一个做匀加速直线运动的物体,先后经过相距为x的 A、B 两点时的速度分别
9、为 v 和加,从 A 到 8的运动时间为f,则下列说法不正确的是()A.经过A B 中点的速度为4uB.经过A 8中间时刻的速度为4 v C.通过前方 位移所需时间是通过后出立移所需时间的2倍D.前0寸间通过的位移比后!时间通过的位移少1.5【答案】A【解析】由匀变速直线运动的规律得,物体经过4 3中点的速度为巴2v-vl,+7 u r 彳物体经过A 8中间时刻的速度 为 以=-z-=4v,B 正确:通过前彳位移所需时间t =-.T 2 2 av-v、=,通过后,位移所需时间亥=-=,C 正确;前4时间通过的位移为=c i乙Q a n 乙 乙t、4v+7 v t 1 1vt9 后5 时间通过的
10、位移 E=-AX=X 2-x i =1.5 v r,D 正确.(1)7末、2 T 末、3 7 末“7末的瞬时速度之比为0:也:吟:v=l:2:3 :.:n.(2)前 T 内、前 2 7内、前 3T 内.前n T内的位移之比为即:及:X 3 :x“=l:4 :9 :.:n2.第 1 个 T 内、第 2 个 T 内、第 3个 T 内、第”个 T 内的位移之比为x i :孙:x n i :.:XN=1:3 :5 :.:(2n-l).(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为h:t2:t3:.:t=:(V 2-1):(V 3-啦):.:(yfnyjnl).例 题 3.(多选)如图所示,光滑斜面A
11、E被分为四个相等的部分,一物体从4点由静止释放,它沿斜面向下做匀加速运动,依次通过B、C、D 点,最后到达底端E点.下列说法正确的是()A.物体通过各点的瞬时速度之比为V B:vc:V D:VE=1:陋:小:2B.通过各段所用的时间之比tA B tB C:/=1 :也:小C.物体由A点到各点所经历的时间之比为5:f c :加:1 :/:小:2D.下滑全程的平均速度V =VB【答案】ACD【解析】物体做初速度为零的匀加速直线运动.由户=2取得A正确;通过各段时间之比为I:(g 一I):(小 一 让),故 B 错误;又由 V =“r 知-tc-tD tE=VB Vc VD VE,C 正确:因ts*
12、tE=1*2,即tA B =tB E,IB为AE段的中间时亥的速度,故 V =丫8,D正确.1(多选)如图所示,一冰壶以速度u 垂直进入三个完全相同的矩形区域做匀减速直线运动,且刚要离开第三个矩形区域时速度恰好为零,则冰壶依次进入每个矩形区域时的速度之比和穿过每个矩形区域所用的时间之比分别是()A.v-V2 吟=3 *2*1B.VI:V2:V3=小:y2:1C.”:玄:玄=1 :啦:巾D.h:t 2 :t3=(小一柩:(巾一 1):1【答案】B D【解析】因为冰壶做匀减速直线运动,且末速度为零,故可以看成反向的初速度为零的匀加速直线运动来研究.初速度为零的匀加速直线运动中通过连续三段相等位移的
13、时间之比为1 :(小1):(小 一 黄),故所求时间之比为(小 一 陋):(小 一1):1,选项C错误,D正确;由 V2诏=2内可得,初速度为零的匀加速直线运动中通过连续相等位移时的速度之比为1 :也:A/3,故所求的速度之比为小:也:1,选项A错误,B正确.如图为港珠澳大桥上四段110m 的等跨钢箱连续梁桥,若汽车从a点由静止开始做匀加速直线运动,通过小段的时间为f,贝 立A.通过c d 段的时间为小fB.通过c e 段的时间为(2一也C.ae段的平均速度等于c点的瞬时速度D.a c 段的平均速度等于人点的瞬时速度【答案】B【解析】根据初速度为零的匀加速直线运动规律可知,汽车通过“6、be、
14、cd、d e 所用的时间之比为1 :(啦一 1):(小 一 啦):(2一#),可得出通过c d 段的时间为(小 一 啦)f,A错误:通过c d段的时间为(小 一 啦)/,通过d e 段的时间为(2一小)f,则通过c e 段的时间为(2爽 ,选项B正确;通过a e 段的时间为,通过点的时刻为通过a e 时间的中间时刻,故通过匕点的瞬时速度等于“e 段的平均速度,选项C、D错误.自由落体运动和竖直上抛运动1.自由落体运动(1)条件:物体只受重力,从静止开始下落.(2)基本规律速度公式:V=g f.位移公式:速度位移关系式:r=2 g x.(3)伽利略对自由落体运动的研究伽利略通过逻辑推理的方法推翻
15、了亚里士多德的“重的物体比轻的物体下落快”的结论.伽利略对自由落体运动的研究方法是逻辑推理一 猜想与假设一 实验验证一 合理外推.这种方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来.2.竖直上抛运动(1)运动特点:初速度方向竖直向上,加速度为g,上升阶段做匀减速运动,下降阶段做自由落体运动.(2)运动性质:匀变速直线运动.(3)基本规律速度公式:丫=%g r;位移公式:votgt1.例题4.如图所示木杆长5m,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2 0 m处的圆筒4B,圆筒AB长为5 m,g-1 0 m/s2,求:十 ,20 m日 OB(1)木杆
16、通过圆筒的上端A所用的时间n;(2)木杆通过圆筒AB所用的时间t2.【答案】(2 一小)s(小一小)s【解析】(1)木杆由静止开始做自由落体运动,设木杆的下端到达圆筒上端4所用的时间为公”4=5/h 下 4=2 0 m5 m=1 5 m解得,下八=小s设木杆的上端到达圆筒上端A所用的时间为,上Ah上 4 上/T解得,上 人=2 s则木杆通过圆筒上端A所用的时间tt 上 A -t 下 A=(2-3)s(2)设木杆的上端到达圆筒下端3所用的时间为/上8,1 ,2 上“=涉 上/h 上 “=2 0 m+5 m=2 5 m解得,上 8=邓S则木杆通过圆筒所用的时间匕=1 上 8 t rA =(小 小)
17、S.G国启气球下挂一重物,以 v o=l O m/s 匀速上升,当到达离地面高1 7 5 m 处时,悬挂重物的绳子突然断裂,那么重物再经多长时间落到地面?落地速度多大?(空气阻力不计,g取1 0 m/s2)答案7 s 6 0 m/s【解析】解 法 一 分 段 法绳子断裂后,重物先匀减速上升,速度减为零后,再匀加速下降.重物上升阶段,时间f i=l s,8VQ2由 v()2=2ghi 知,/?1=5 m重物下降阶段,下降距离”=小+1 7 5 m=1 8 0 m设下落时间为t2,则”=%益 2,故 2=、y=6 S重物落地总时间t=t+t2=y s,速 度 u=g,2=6 0 m/s.解 法 二
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