高中物理 1.2匀变速直线运动规律课件 沪科版.ppt

第2讲匀变速直线运动规律 考点1匀变速直线运动的规律 1 匀变速直线运动 1 定义 物体沿着一条直线运动 且 大小 方向都不变的运动 2 分类 匀加速直线运动 a与v0方向 匀减速直线运动 a与v0方向 加速度 相同 相反 2 匀变速直线运动的规律 1 速度公式 2 位移公式 3 位移速度关系式 vt v0 at vt2 v02 2as 1 匀变速直线运动的两个重要推论 1 物体在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 还等于初末时刻速度矢量和的一半 即 2 任意两个连续相等的时间间隔t内的位移之差为一恒量 即 s s2 s1 s3 s2 sn sn 1 at2 可以推广到sm sn m n at2 2 初速度为零的匀变速直线运动的四个重要推论 1 1t末 2t末 3t末 瞬时速度的比为 v1 v2 v3 vn 1 2 3 n 2 1t内 2t内 3t内 位移的比为 s1 s2 s3 sn 12 22 32 n2 3 第一个t内 第二个t内 第三个t内 位移的比为 s s s sn 1 3 5 2n 1 4 从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比为 t1 t2 t3 tn 3 对匀变速直线运动规律的两点说明 1 匀变速直线运动的基本公式均是矢量式 应用时要注意各物理量的符号 一般规定初速度的方向为正方向 当v0 0时 一般以a的方向为正方向 2 物体先做匀减速直线运动 速度减为零后又反向做匀加速直线运动 全程加速度不变 对这种情况可以将全程看做匀变速直线运动 应用基本公式求解 2012 大庆模拟 一物体做匀减速直线运动 初速度大小为10m s 加速度大小为1m s2 则物体在停止运动前2s内的平均速度大小为 a 0 5m sb 1m sc 5m sd 5 5m s 解析 选b 将物体的运动看做反方向初速度为零的匀加速直线运动 则物体在停止前2s时刻的速度为v at 2m s 故物体在停止运动前2s内的平均速度大小为b正确 考点2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 从 开始下落 2 运动性质 初速度v0 0 加速度为重力加速度g的 运动 3 基本规律 速度公式 位移公式 速度位移关系式 匀加速直线 重力 静止 vt gt vt2 2gh 2 竖直上抛运动规律 1 运动特点 加速度为g 上升阶段做 运动 下降阶段做 运动 2 基本规律 速度公式 vt 位移公式 h 速度位移关系式 vt2 v02 上升的最大高度 h 上升到最高点所用时间 t 匀减速直线 自由落体 v0 gt 2gh 1 竖直上抛运动的研究方法竖直上抛运动的实质是加速度恒为g的匀变速运动 处理时可采用两种方法 1 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 2 全程法 将全过程视为初速度为v0 加速度a g的匀变速直线运动 必须注意物理量的矢量性 习惯上取v0的方向为正方向 则 v 0时 物体正在上升 v 0时 物体正在下降 h 0时 物体在抛出点上方 h 0时 物体在抛出点下方 2 竖直上抛运动的对称性如图所示 物体以初速度v0竖直上抛 a b为途中的任意两点 c为最高点 则 1 时间对称性 物体上升过程中从a c所用时间tac和下降过程中从c a所用时间tca相等 同理有tab tba 2 速度对称性 物体上升过程经过a点的速度与下降过程经过a点的速度大小相等 3 能量对称性 物体从a b和从b a重力势能变化量的大小相等 均等于mghab 某物体以30m s的初速度竖直上抛 不计空气阻力 g取10m s2 5s内物体的 a 路程为65mb 位移大小为25m 方向向上c 速度改变量的大小为10m sd 平均速度大小为13m s 方向向上 解析 选a b 初速度为30m s 物体上升到最高点的时间位移为再自由下落t2 2s 下降高度为h2 gt22 0 5 10 22m 20m 故路程为65m a正确 此时离抛出点高25m 故位移大小为h 25m 方向竖直向上 b正确 此时速度为v gt2 10 2m s 20m s 方向向下 速度改变量大小为50m s c错误 平均速度为 5m s 方向向上 d错误 运用匀变速直线运动规律解题 例证1 2011 新课标全国卷 13分 甲乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动 加速度方向一直不变 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来的两倍 汽车乙的加速度大小减小为原来的一半 求甲乙两车各自在这两段时间间隔内走过的总路程之比 解题指南 解答本题时可由运动学公式分别求出两汽车的速度和位移方程 再根据两车加速度的关系 求出两车路程之比 规范解答 设汽车甲在第一段时间间隔末 时刻t0 的速度为vt 第一段时间间隔内行驶的路程为s1 加速度为a 在第二段时间间隔内行驶的路程为s2 由运动学公式有 vt at0 2分 s1 at02 2分 s2 vtt0 2a t02 2分 设汽车乙在时刻t0的速度为vt 在第一 二段时间间隔内行驶的路程分别为s1 s2 同理有 vt 2at0 1分 s1 2at02 1分 s2 vt t0 at02 1分 设甲 乙两车行驶的总路程分别为s s 则有s s1 s2 1分 s s1 s2 1分 联立以上各式解得 甲 乙两车各自行驶路程之比为 2分 答案 总结提升 匀变速直线运动的规范求解1 一般解题的基本思路 2 应注意的问题 1 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联系各段的纽带 2 描述匀变速直线运动的基本物理量涉及v0 vt a s t五个量 每一个基本公式中都涉及四个量 选择公式时一定要注意分析已知量和待求量 根据所涉及的物理量选择合适的公式求解 会使问题简单化 变式训练 2012 肇庆模拟 一质量为m的滑块在粗糙水平面上滑行 通过频闪照片分析得知 滑块在最开始2s内的位移是最后2s内位移的两倍 且已知滑块最开始1s内的位移为2 5m 由此可求得 a 滑块的加速度为5m s2b 滑块的初速度为5m sc 滑块运动的总时间为3sd 滑块运动的总位移为4 5m 解析 选c d 根据题意可知 滑块做末速度为零的匀减速直线运动 其逆运动是初速度为零的匀加速直线运动 设其运动的总时间为t 加速度为a 设逆运动最初2s内位移为s1 最后2s内位移为s2 由运动学公式有s1 a 22 s2 at2 a t 2 2 且s2 2s1 2 5 at2 a t 1 2 联立以上各式并代入数据可解得a 1m s2 t 3s a错误 c正确 v0 at 1 3m s 3m s b错误 s at2 1 32m 4 5m d正确 变式备选 物体做匀加速直线运动 加速度为a 物体通过a点时的速度为va 经过时间t到达b点 速度为vb 再经过时间t到达c点速度为vc 则有 解析 选a b c b点为物体由a运动到c的中间时刻的位置 所以故a b正确 ab和bc为连续相等的时间内的位移 所以bc ab at2 故c正确 由于vc va a 2t 所以故d错误 自由落体和竖直上抛运动 例证2 在塔顶上将一物体竖直向上抛出 抛出点为a 物体上升的最大高度为20m 不计空气阻力 设塔足够高 则物体位移大小为10m时 物体通过的路程可能为 a 10mb 20mc 30md 50m 解题指南 解答本题时应注意位移大小为10m时 物体可能处于抛出点上方 也可能处于抛出点下方 处于抛出点上方时 可能正在上升 也可能正在下降 自主解答 选a c d 物体在塔顶上的a点抛出 位移大小为10m的位置有两处 如图所示 一处在a点之上 另一处在a点之下 在a点之上时 通过位移为10m处又有上升和下降两种过程 上升通过时 物体的路程x1等于位移s1的大小 即x1 s1 10m 下落通过时 路程x2 2h s1 2 20m 10m 30m 在a点之下时 通过的路程x3 2h s2 2 20m 10m 50m 故a c d正确 互动探究 求在 例证2 中 1 物体抛出的初速度大小为多少 2 若塔高h 60m 求物体从抛出到落到地面的时间和速度大小 g取10m s2 解析 1 由位移公式得 0 v02 2gh解得 v0 20m s 2 由位移公式得 h v0t gt2 解得 t 6s物体由最高点做自由落体运动 落地时的速度为v 则 v2 2g h h 解得 v 40m s答案 1 20m s 2 6s40m s 总结提升 竖直上抛运动解题时应注意的问题竖直上抛运动分为竖直向上的匀减速直线运动和竖直向下的自由落体运动两个阶段 解题时应注意以下两点 1 可用整体法 也可用分段法 自由落体运动满足初速度为零的匀加速直线运动的一切规律及特点 2 在竖直上抛运动中 当物体经过抛出点上方某一位置时 可能处于上升阶段 也可能处于下落阶段 因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解 刹车类问题 例证3 以36km h的速度行驶的汽车 刹车后做匀减速直线运动 若汽车在刹车后第2s内的位移是6 25m 则刹车后5s内的位移是多少 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 由汽车刹车第2s内的位移利用位移公式求出加速度 2 由速度公式判断刹车至停止运动的时间 自主解答 设汽车的运动方向为正方向 初速度v0 36km h 10m s由位移公式s v0t at2得 第2s内的位移 即 6 25 10 2 1 a 4 1 解得 a 2 5m s2设刹车后经过ts停止运动 则 可见 刹车后5s的时间内有1s是静止的 故刹车后5s内的位移为 s v0t at2 10 4 2 5 16 m 20m答案 20m 总结提升 解答刹车类问题的关键在于判断刹车时间 确定汽车的运动过程 然后计算汽车的位移 易犯错误具体分析如下 变式训练 一辆公共汽车进站后开始刹车 做匀减速直线运动 开始刹车后的第1s内和第2s内位移大小依次为9m和7m 则刹车后6s内的位移是 a 20mb 24mc 25md 75m 解析 选c 由 s at2得 因为汽车刹车后第1s内的位移为9m 由s1 v0t at2得 9 v0 1 2 12 解得v0 10m s 汽车刹车时间 5s 6s 故刹车后6s内的位移为 25m c正确 例证 10米折返跑 的成绩反映了人体的灵敏素质 测定时 在平直跑道上 受试者以站立式起跑姿势站在起点终点线前 当听到 跑 的口令后 全力跑向正前方10米处的折返线 测试员同时开始计时 受试者到达折返线处时 用手触摸折返线处的物体 如木箱 再转身跑向起点终点线 当胸部到达起点终点线的垂直面时 测试员停表 所用时间即为 10米折返跑 的 成绩 如图所示 设受试者起跑的加速度为4m s2 运动过程中的最大速度为4m s 到达折返线处时需减速到零 加速度的大小为8m s2 返回时达到最大速度后不需减速 保持最大速度冲线 受试者在加速和减速阶段的运动均可视为匀变速直线运动 问该受试者 10米折返跑 的成绩为多少秒 规范解答 对受试者 由起点终点线向折返线运动的过程中加速阶段 减速阶段 匀速阶段 由折返线向起点终点线运动的过程中加速阶段 匀速阶段 受试者 10米折返跑 的成绩为 t t1 t2 t3 t4 t5 6 25s 答案 6 25s 针对高考常考点和疑难点 精编十个角度 穿插于十讲内容 助考生探寻知识内涵 积累解题技巧 剖析疑难知识 分析常见模型 提升应考能力 点滴积累 聚沙成塔 高考成败 关键在此 特别关注 利用平均速度巧解匀变速直线运动问题1 平均速度两个计算公式 为定义式 适用于任何运动 仅适用于匀变速直线运动 2 两个公式的灵活应用 1 在解决匀变速直线运动问题时 可根据题目给出的条件灵活选取两个公式 进而求得中间时刻的瞬时速度 2 在处理纸带问题时 灵活应用两个公式可求得纸带中某一点的瞬时速度 典题例证1 2011 安徽高考 一物体做匀加速直线运动 通过一段位移 x所用的时间为t1 紧接着通过下一段位移 x所用时间为t2 则物体运动的加速度为 命题探究 解答本题时应明确以下两点 1 某段位移内的平均速度等于其中间时刻的速度 2 利用进行分析求解 深度剖析 选a 物体做匀加速直线运动在前一段 x所用的时间为t1 平均速度为时刻的瞬时速度 物体在后一段 x所用的时间为t2 平均速度为时刻的瞬时速度 速度由变化到的时间为所以加速度a正确 典题例证2 某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度 电源频率f 50hz 在纸带上打出的点中 选出零点 每隔4个点取1个计数点 因保存不当 纸带被污染 如图所示 a b c d是依次排列的4个计数点 仅能读出其中3个计数点到零点的距离 sa 16 6mmsb 126 5mmsd 624 5mm 若无法再做实验 可由以上信息推知 1 相邻两计数点的时间间隔为 s 2 打c点时物体的速度大小为 m s 取2位有效数字 命题探究 本题主要考查c点的瞬时速度等于bd段的平均速度这一知识点 可将瞬时速度转化为平均速度求解 深度剖析 1 由题中每隔4个点取1个计数点可知t 0 02 5s 0 1s 2 因纸带做匀加速直线运动 故c点的瞬时速度等于bd段的平均速度 即答案 1 0 1 2 2 5 1 2011 重庆高考 某人估测一竖直枯井深度 从井口静止释放一石头并开始计时 经2s听到石头落地声 由此可知井深约为 不计声音传播时间 重力加速度g取10m s2 a 10mb 20mc 30md 40m 解析 选b 可以认为石头做自由落体运动 则下落高度为 h gt2 10 22m 20m 由此可知井深约为20m 2 一个小石块从空中a点自由落下 先后经过b点和c点 不计空气阻力 已知它经过b点时的速度为v 经过c点时的速度为3v 则ab段与ac段位移之比为 a 1 3b 1 5c 1 8d 1 9 解析 选d 经过b点时的位移为经过c点时的位移为所以sab sac 1 9 故d正确