2023届新高考新教材物理人教版一轮学案-第一章第2讲　匀变速直线运动的规律.docx

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1、第2讲匀变速直线运动的规律主干知识填一填一、匀变速直线运动的规律1匀变速直线运动沿一条直线且加速度不变的运动2基本公式(1)速度公式：vv0at(2)位移公式：xv0tat2(3)位移速度关系式：v2v2ax3重要推论(1)平均速度：v，即一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，也等于这段时间初、末时刻速度矢量和的一半(2)任意两个连续相等时间间隔(T)内的位移之差相等，即xx2x1x3x2xnxn1aT2注意：此公式可以延伸为xmxn(mn)aT2，常用于纸带或闪光照片逐差法求加速度(3)位移中点速度：v .4初速度为零的匀加速直线运动的四个重要推论(1)1T末、2T末、3T末、

2、nT末的瞬时速度之比为v1v2v3vn123n(2)1T内、2T内、3T内、nT内的位移之比为x1x2x3xn122232n2(3)第1个T内、第2个T内、第3个T内、第n个T内的位移之比为xxxxN135(2n1)(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为t1t2t3tn1(1)()(2)()二、自由落体和竖直上抛运动的基本规律1自由落体运动(1)条件：物体只受重力，从静止开始下落(2)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猜想与假设实验验证合理外推这种方法的核心是把实验和逻辑推理(

3、包括数学演算)结合起来2基本规律自由落体运动竖直上抛运动速度公式vgtvv 0gt位移公式hgt2hv 0tgt2速度位移关系式v 22ghv 2v 2gh规律结论记一记1匀变速直线运动的公式中，各物理量必须相对同一参考系，高中阶段一般都选地面为参考系2匀变速直线运动的速度公式、位移公式和速度位移关系式均为矢量表达式，应用公式解题时应注意选取正方向，代入“”“”3解题中常用到的二级结论(1)不论是匀加速直线运动还是匀减速直线运动，均有vv.(2)在“刹车”问题中要注意汽车从刹车到停止的时间t0与题干所给时间的大小关系(3)物体做匀减速直线运动，可看成反向匀加速直线运动必刷小题测一测一、易混易错

4、判断1匀变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1T末、2T末、3T末的瞬时速度之比为123.()3对任意直线运动，其中间时刻的瞬时速度一定等于其平均速度()4物体从某高度由静止下落一定做自由落体运动()5做竖直上抛运动的物体，在上升和下落过程中，速度变化量的方向都是竖直向下的()二、经典小题速练1.如图所示，高速公路一般情况下小汽车限速120 km/h，但由于施工等特殊情况会有临时限速某货车正在以72 km/h的速度行驶，看到临时限速牌开始匀减速运动，加速度大小为0.1 m/s2，减速行驶了2 min，则减速后货车的速度为()A6.0 m/sB8.0 m/sC10.0 m/s

5、 D12.0 m/s解析：Bv072 km/h20 m/s，t2 min120 s，a0.1 m/s2.由vv0at得v(200.1120) m/s8.0 m/s，故选项B正确2.如图所示，一小球从A点由静止开始沿斜面向下做匀变速直线运动，若到达B点时速度为v，到达C点时速度为2v，则ABBC等于()A11 B12C13 D14解析：C根据匀变速直线运动的速度位移公式v2v2ax知，xAB，xAC，所以ABAC14，则ABBC13，故C正确，A、B、D错误3一个质点正在做匀加速直线运动，用固定在地面上的照相机对该质点进行闪光照相，由闪光照片得到的数据，发现质点在第一次、第二次闪光的时间间隔内移

6、动了s12 m；在第三次、第四次闪光的时间间隔内移动了s38 m由此可求得()A第一次闪光时质点的速度B质点运动的加速度C在第二、第三两次闪光时间间隔内质点的位移D质点运动的初速度解析：C由于闪光时间未知，所以根据s2s1s3s2aT2，只能求出第二、第三次闪光的时间间隔内质点的位移s25 m，选项C正确命题点一匀变速直线运动规律的应用(自主学习)核心整合1运动学公式中正、负号的规定一般情况下，规定初速度方向为正方向，与正方向相同的物理量取正值，相反的取负值2解决运动学问题的基本思路3两类特殊的匀减速直线运动刹车类问题双向运动类其特点为匀减速到速度为零后即停止运动，加速度a突然消失，求解时要注

7、意确定其实际运动时间如果问题涉及最后阶段(到停止运动)的运动，可把该阶段看成反向的初速度为零、加速度不变的匀加速直线运动如沿光滑斜面上滑的小球，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，求解时可对全过程列式，但必须注意x、v、a等矢量的正负号及物理意义题组突破1(基本公式的应用)一质点沿直线运动，其平均速度与时间的关系满足v2t(各物理量均选用国际单位制中单位)，则关于该质点的运动，下列说法正确的是()A质点可能做匀减速直线运动B5 s内质点的位移为35 mC质点运动的加速度为1 m/s2D质点3 s末的速度为5 m/s解析：B根据平均速度v知，xvt2tt2，根据xv

8、0tat22tt2知，质点的初速度v02 m/s，加速度a2 m/s2，质点做匀加速直线运动，故A、C错误；5 s内质点的位移xv0tat225 m225 m35 m，故B正确；质点在3 s末的速度vv0at2 m/s23 m/s8 m/s，故D错误2(刹车类问题)若飞机着陆后以6 m/s2的加速度做匀减速直线运动，其着陆时的速度为60 m/s，则它着陆后12 s内滑行的距离是()A288 mB300 mC150 m D144 m解析：B设飞机着陆后到停止所用时间为t，由vv0at，得t s10 s，由此可知飞机在12 s内不是始终做匀减速直线运动，它在最后2 s内是静止的，故它着陆后12 s

9、内滑行的距离为xv0t6010 m(6) m300 m，故选B.3(双向可逆类问题)(多选)在足够长的光滑斜面上，有一物体以10 m/s的初速度沿斜面向上运动，如果物体的加速度始终为5 m/s2，方向沿斜面向下，当物体的位移大小为7.5 m时，下列说法正确的是()A物体运动时间可能为1 sB物体运动时间可能为3 sC物体运动时间可能为(2) sD物体此时的速度大小一定为5 m/s解析：ABC以沿斜面向上为正方向，a5 m/s2，当物体的位移为向上的7.5 m时，x7.5 m，由运动学公式xv0tat2，解得t13 s或t21 s，故A、B正确. 当物体的位移为向下的7.5 m时，x7.5 m，

10、由xv0tat2解得：t3(2) s或t4(2) s(舍去)，故C正确. 由速度公式vv0at，解得v15 m/s或v25 m/s、v35 m/s，故D错误4(多过程问题)高铁被誉为中国新四大发明之一因高铁的运行速度快，对制动系统的性能要求较高，高铁列车上安装有多套制动装置制动风翼、电磁制动系统、空气制动系统、摩擦制动系统等在一段直线轨道上，某高铁列车正以v0288 km/h的速度匀速行驶，列车长突然接到通知，前方x05 km处道路出现异常，需要减速停车列车长接到通知后，经过t12.5 s将制动风翼打开，高铁列车获得a10.5 m/s2的平均制动加速度减速，减速t240 s后，列车长再将电磁制

11、动系统打开，结果列车在距离异常处500 m的地方停下来(1)求列车长打开电磁制动系统时，列车的速度的大小；(2)求制动风翼和电磁制动系统都打开时，列车的平均制动加速度a2的大小解析：(1)打开制动风翼时，列车的加速度大小为a10.5 m/s2，设经过t240 s时，列车的速度为v1，则v1v0a1t260 m/s.(2)列车长接到通知后，经过t12.5 s，列车行驶的距离x1v0t1200 m，打开制动风翼到打开电磁制动系统的过程中，列车行驶的距离x22800 m，打开电磁制动后，列车行驶的距离x3x0x1x2500 m1500 m，a21.2 m/s2.答案：(1)60 m/s(2)1.2

12、m/s2求解多阶段运动问题的四个关键(1)根据题意画出物体在各阶段的运动示意图，直观呈现物体的运动过程(2)明确物体在各阶段的运动性质，找出题目给定的已知量、待求量以及中间量(3)合理选择运动学公式，列出物体在各阶段的运动方程，同时列出物体各阶段间的关联方程(4)物体前一阶段的末速度是后一阶段的初速度，即速度是联系各阶段运动的桥梁命题点二解决匀变速直线运动的常用方法(自主学习)核心整合解决匀变速直线运动的六种方法题组突破1(平均速度公式的应用)(多选)高铁进站的过程近似为高铁做匀减速运动，高铁车头依次经过A、B、C三个位置，已知ABBC，测得AB段的平均速度为30 m/s，BC段平均速度为20

13、 m/s.根据这些信息可求得()A高铁车头经过A、B、C的速度B高铁车头在AB段和BC段运动的时间C高铁运动的加速度D高铁车头经过AB段和BC段时间之比解析：AD设高铁车头在经过A、B、C三点时的速度分别为vA、vB、vC，根据AB段的平均速度为30 m/s，可以得到：30 m/s；根据在BC段的平均速度为20 m/s，可以得到：20 m/s；设ABBCx，整个过程中的平均速度为：24 m/s，所以有：24 m/s，联立解得：vA34 m/s，vB26 m/s，vC14 m/s，由于不知道AB和BC的具体值，则不能求解运动时间及其加速度的大小，A选项正确，B、C选项错误tABtBC23，D选项

14、正确2(位移差公式的应用)如图所示，某物体自O点由静止开始做匀加速直线运动，A、B、C、D为其运动轨迹上的四个点，测得xAB2 m，xBC3 m且该物体通过AB、BC、CD所用时间相等，则下列说法正确的是()A可以求出该物体加速度的大小B可以求得xCD5 mC可求得OA之间的距离为1.125 mD可求得OA之间的距离为1.5 m解析：C设加速度为a，该物体通过AB、BC、CD所用时间均为T，由xaT2，xxBCxABxCDxBC1 m，可以求得aT21 m，xCD4 m，而B点的瞬时速度vB，则OB之间的距离xOB3.125 m，OA之间的距离为xOAxOBxAB1.125 m，C选项正确3(

15、逆向思维法的应用)假设某次深海探测活动中，“蛟龙号”完成海底科考任务后竖直上浮，从上浮速度为v时开始匀减速并计时，经过时间t，“蛟龙号”上浮到海面，速度恰好减为零，则“蛟龙号”在t0(t0a3，则甲一定先由A到达C解析：A根据速度时间图线得，若a1a3，如图(a)，因为末速度相等，位移相等，即图线与时间轴所围成的面积相等，则t乙a1，如图(b)，因为末速度相等，位移相等，即图线与时间轴所围成的面积相等，则t乙t甲通过图线作不出位移相等，速度相等，时间也相等的图线，所以甲、乙不能同时到达故A正确，B、C、D错误命题点三自由落体运动(师生互动)核心整合求解自由落体运动的两点注意1可充分利用自由落体

16、运动初速度为零的特点、比例关系及推论等规律解题(1)从运动开始连续相等时间内的下落高度之比为1357(2)从运动开始一段时间内的平均速度gt.(3)连续相等时间T内的下落高度之差hgT2.2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，等效于竖直下抛运动，应该用初速度不为零的匀变速直线运动规律去解决此类问题如图所示，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

17、是多少？【思维导引】(1)木杆经过A点过程中位移等于杆的长度(2)木杆通过圆筒AB过程中位移等于杆和筒的长度之和解析：(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A s s木杆的上端到达圆筒上端A用时t上A s2 s则木杆通过圆筒上端A所用的时间t1t上At下A s.(2)木杆的上端到达圆筒下端B用时t上B s s则木杆通过圆筒所用的时间t2t上B t下A s.答案：(1) s(2) s在计算杆通过圆筒的时间时，既不能将杆视为质点，又不能将圆筒视为质点，此时要注意确定杆通过圆筒的开始和终止时刻之间所对应的下落高度题组突破1(自由落体运动规律)(多选)如图所示，甲同学用手

18、拿着一把长50 cm的直尺，并使其处于竖直状态，乙同学把手放在直尺0刻度线位置做抓尺的准备某时刻甲同学松开直尺，直尺保持竖直状态下落，乙同学看到后立即用手抓直尺，手抓住直尺位置的刻度值为20 cm；重复以上实验，乙同学第二次手抓住直尺位置的刻度值为10 cm.直尺下落过程中始终保持竖直状态若从乙同学看到甲同学松开直尺到他抓住直尺所用时间叫“反应时间”空气阻力不计，重力加速度g取10 m/s2.下列说法中正确的是()A乙同学第一次的“反应时间”比第二次长B乙同学第一次抓住直尺之前的瞬间，直尺的速度约为4 m/sC若某同学的“反应时间”大于0.4 s，则用该直尺将无法用上述方法测量他的“反应时间”

19、D若将直尺上原来的长度值改为对应的“反应时间”值，则可用上述方法直接测出“反应时间”解析：ACD根据hgt2可知，下落的高度越大，则时间越长，选项A正确；根据v22gh可得，第一次抓住直尺时，直尺的速度v2 m/s，选项B错误；反应时间大于0.4 s，则直尺下落的高度大于100.42 m80 cm，此高度大于直尺长度50 cm，选项C正确；“反应时间”与长度是一一对应的关系，选项D正确2(多个物体的自由落体运动)(多选)一根轻质细线将2个薄铁垫片A、B连接起来，一同学用手固定B，此时A、B间距为3L，A距地面为L，如图所示由静止释放A、B，不计空气阻力，且A、B落地后均不再弹起从开始释放到A落

20、地历时t1，A落地前的瞬时速率为v1，从A落地到B落在A上历时t2，B落在A上前的瞬时速率为v2，则()At1t2Bt1t2Cv1v212 Dv1v213解析：BCA垫片下落用时t1等于B垫片开始下落L用时，B垫片再下落3L用时t2，由于t1、t2时间内B下落的位移满足13的关系，故t1t2，由vgt可知，v1v212，所以选项B、C均正确命题点四竖直上抛运动(师生互动)核心整合1竖直上抛运动的两种研究方法分段法将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段全程法将全过程视为初速度为v 0，加速度ag的匀变速直线运动，必须注意物理量的矢量性习惯上取v 0的方向为正方向，则v

21、0时，物体正在上升；v0时，物体正在下降；h0时，物体在抛出点上方；h0时，物体在抛出点下方2.竖直上抛运动的主要特性对称性速度对称：上升和下降过程经过同一位置时速度等大、反向时间对称：上升和下降过程经过同一段高度所用的时间相等多解性当物体经过抛出点上方某个位置时，可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段，形成多解，在解决问题时要注意这个特性某校一课外活动小组自制一枚火箭，设火箭从地面发射后，始终在竖直方向上运动火箭点火后可认为做匀加速直线运动，经过4 s到达离地面40 m高处时燃料恰好用完，若不计空气阻力，取g10 m/s2，求：(1)燃料恰好用完时火箭的速度；(2)火箭上升离地面的最大高度；(

22、3)火箭从发射到残骸落回地面过程的总时间【思维导引】(1)燃料刚用完后火箭做竖直上抛运动(2)全程火箭经历了三个运动阶段：向上匀加速、向上匀减速、自由落体运动解析：设燃料用完时火箭的速度为v1，所用时间为t1.火箭的上升运动分为两个过程，第一个过程做匀加速直线运动，第二个过程做竖直上抛运动至最高点(1)对第一个过程有h1t1，代入数据解得v120 m/s.(2)对第二个过程有h2，代入数据解得h220 m所以火箭上升离地面的最大高度hh1h240 m20 m60 m.(3)从燃料用完到运动至最高点的过程中，由v1gt2，得t2 s2 s从最高点落回地面的过程中hgt，而h60 m，代入得t32

23、 s，故总时间t总t1t2t3(62) s.答案：(1)20 m/s(2)60 m(3)(62) s竖直上抛运动为双向可逆运动，要注意其多解性，对某一高度h，常有以下三种情况：(1)当h0时，表示物体在抛出点的上方此时t有两解：较小的t表示上抛物体第一次到达这一高度所用的时间；较大的t表示上抛物体落回此高度所用的时间(2)当h0时，表示物体刚抛出或抛出后落回原处此时t有两解：一解为零，表示刚要上抛这一时刻，另一解表示上抛后又落回抛出点所用的时间(3)当h0时，表示物体抛出后落回抛出点后继续下落到抛出点下方的某一位置此时t有两解：一解为正值，表示物体落到抛出点下方某处所用的时间；另一解为负值，应

24、舍去题组突破1.(应用逆向思维求解竖直上抛运动)(2019全国卷)如图，篮球架下的运动员原地竖直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为H.上升第一个所用的时间为t1，第四个所用的时间为t2.不计空气阻力，则满足()A12B23C34 D45解析：C运动员的竖直上抛运动可等同于从一定高度处开始的自由落体运动的逆运动，所以第四个所用的时间为t2，第一个所用的时间为t1 ，因此有2，即36 s Bt6 sC4 st6 s Dt4 s解析：D设汽车刹车做匀减速直线运动的加速度大小为a，运动总时间为t，把汽车刹车的匀减速直线运动看成反向的初速度为0的匀加速直线运动，则汽车最后3 s内通过的位移x2ata，

25、在最初3 s内通过的位移x1at2a(t3)2a(6t9)，又x1x253，解得t4 s，故A、B、C错误，D正确10.如图所示，在一个桌面上方有三个金属小球a、b、c，离桌面高度分别h1h2h3321.若先后顺次静止释放a、b、c，三球刚好同时落到桌面上，不计空气阻力，则下列说法不正确的是()A三者到达桌面时的速度之比是 1B三者运动的平均速度之比是 1Cb与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差Db与a开始下落的时间差大于c与b开始下落的时间差解析：D三球做自由落体运动，由公式v22gh可得v，所以三者到达桌面时的速度之比是1，A正确；三者都做匀变速直线运动，初速度为零，所以平均速度

26、，故平均速度之比为1，B正确；根据hgt2可得a、b开始下落的时间差为t1 () ，b、c开始下落的时间差为t2 (1) ，所以t1t2，C正确，D错误11高速公路的ETC电子收费系统如图所示，ETC通道的长度是识别区起点到自动栏杆的水平距离某汽车以21.6 km/h的速度匀速进入识别区，ETC天线用了0.3 s的时间识别车载电子标签，识别完成后发出“滴”的一声，司机发现自动栏杆没有抬起，于是采取制动刹车，汽车刚好没有撞杆已知司机的反应时间为0.7 s，刹车的加速度大小为5 m/s2，则该ETC通道的长度约为()A4.2 m B6.0 mC7.8 m D9.6 m解析：D汽车的运动过程分为两个

27、阶段，在识别时间内和司机反应时间内汽车做匀速运动，然后减速刹车在识别车载电子标签的0.3 s时间内汽车匀速运动距离x1vt160.3 m1.8 m，在司机的反应时间0.7 s内汽车匀速运动距离x2vt260.7 m4.2 m，刹车距离x33.6 m，该ETC通道的长度约为xx1x2x39.6 m，所以选项D正确12有一部电梯，启动时匀加速上升的加速度大小为2 m/s2，制动时匀减速上升的加速度大小为1 m/s2，中间阶段电梯可匀速运行，电梯运行上升的高度为48 m问：(1)若电梯运行时最大限速为9 m/s，电梯升到最高处的最短时间是多少？(2)如果电梯先加速上升，然后匀速上升，最后减速上升，全程共用时间为15 s，上升的最大速度是多少？解析：(1)要想所用时间最短，则电梯只有加速和减速过程，而没有匀速过程，设最大速度为vm，由位移公式得h，代入数据解得vm8 m/s，因为vm8 m/s9 m/s，符合题意加速的时间为t1 s4 s.减速的时间为t2 s8 s.运动的最短时间为tt1t212 s.(2)设加速的时间为t1，减速的时间为t2，匀速上升时的速度为v，且v8 m/s，则加速的时间为t1，减速的时间为t2.匀速运动的时间为t15 st1t2.上升的高度为h(t1t2)v(15 st1t2)，联立解得v4 m/s，另一解不合理，舍去答案：(1)12 s(2)4 m/s