高考物理总复习（高考备考导航+基础要点整合+解题素能培养+考点核心突破+训练高效提能）1.2 匀变速直线运动的规律课件.ppt

第二节匀变速直线运动的规律 一 匀变速直线运动的规律 问题导引做匀减速直线运动的质点 它的加速度大小为a 初速度大小为v0 经过时间t速度减小到零 则它在这段时间内的位移大小可用下列哪些式子表示 答案 cd 知识梳理1 匀变速直线运动 1 定义 沿着一条直线 且不变的运动 2 分类2 匀变速直线运动的基本规律 1 速度公式 v 2 位移公式 x 3 位移 速度关系式 v2 v02 加速度 同向 反向 v0 at 2ax 自主检测1 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 9m s答案b 二 匀变速直线运动的推论 问题导引图1 2 1所示 一物体在做匀加速直线运动 加速度为a 在a点的速度为v0 物体从a到b和从b到c的时间均为t 则物体在b点和c点的速度各是多大 物体在ac阶段的平均速度多大 此过程平均速度与b点速度大小有什么关系 xbc与xab的差又是多大 中间时刻 一半 at2 m n at2 2 初速度为零的匀加速直线运动比例式 1 物体在1t末 2t末 3t末 的瞬时速度之比为 v1 v2 v3 2 物体在1t内 2t内 3t内 的位移之比 x1 x2 x3 3 物体在第 个t内 第 个t内 第 个t内 第n个t内的位移之比 x x x xn 4 物体通过连续相等的位移所用时间之比 t1 t2 t3 tn 1 2 3 12 22 32 1 3 5 2n 1 自主检测2 2013 安徽示范高中联考 动车把动力装置分散安装在每节车厢上 使其既具有牵引动力 又可以载客 而动车组就是几节自带动力的车辆 动车 加几节不带动力的车辆 也叫拖车 编成一组 若动车组在匀加速运动过程中 通过第一个60m所用时间是10s 通过第二个60m所用时间是6s 则a 动车组的加速度为0 5m s2 接下来的6s内的位移为78mb 动车组的加速度为1m s2 接下来的6s内的位移为78m c 动车组的加速度为0 5m s2 接下来的6s内的位移为96md 动车组的加速度为1m s2 接下来的6s内的位移为96m解析本题考查匀变速直线运动的规律 通过第一个60m的平均速度为v1 可以代替中间时刻的瞬时速度 所以5s末的速度v1 x1 t1 解得v1 6m s 通过第二个60m的平均速度为v2 可以代替中间时刻的瞬时速度 所以13s末的速度v2 x2 t2 解得v2 10m s 由v2 v1 at得a 0 5m s2 由于接下来的6s和前面的6s是连续相等的时间 则有 x at2即x 60 at2 解得x 78m 答案a 三 自由落体运动和竖直上抛运动 问题导引人民广场上喷泉喷出的水能到达20m高处 怎样计算水刚被喷出时的速度大小 知识梳理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 重力 静止 匀加速直线 v gt v2 2gh 2 竖直上抛运动 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 v 位移公式 h 速度 位移关系式 v2 v 上升的最大高度h 上升到最大高度用时 t 匀减速直线 自由落体 v0 gt 2gh 自主检测3 2014 郑州模拟 在某一高度以v0 20m s的初速度竖直上抛一个小球 不计空气阻力 当小球速度大小为10m s时 以下判断正确的是 g取10m s2 a 小球在这段时间内的平均速度大小可能为15m s 方向向上b 小球在这段时间内的平均速度大小可能为5m s 方向向下c 小球在这段时间内的平均速度大小可能为5m s 方向向上d 小球的位移大小一定是15m 答案acd 考点一匀变速直线运动规律的应用 典例1 2013 新课标全国 水平桌面上有两个玩具车a和b 两者用一轻质细橡皮筋相连 在橡皮筋上有一红色标记r 在初始时橡皮筋处于拉直状态 a b和r分别位于直角坐标系中的 0 2l 0 l 和 0 0 点 已知a从静止开始沿y轴正向做加速度大小为a的匀加速运动 b平行于x轴朝x轴正向匀速运动 在两车此后运动的过程中 标记r在某时刻通过点 l l 假定橡皮筋的伸长是均匀的 求b运动速度的大小 规律总结求解匀变速直线运动问题的一般步骤1 基本思路 2 应注意的三类问题 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 v a x 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 会使问题简化 3 对于刹车类问题 当车速度为零时 停止运动 其加速度也突变为零 求解此类问题应先判断车停下所用时间 再选择合适公式求解 突破训练1 某乘客用手表估测火车的加速度 他先观测3分钟 发现火车前进了540m 隔3分钟后又观测1分钟 发现火车前进了360m 若火车在这7分钟内做匀加速直线运动 则这列火车的加速度大小为a 0 03m s2b 0 01m s2c 0 5m s2d 0 6m s2 答案b 1 一般公式法一般公式法指速度公式 位移公式及推论三式 它们均是矢量式 使用时要注意方向性 2 平均速度法 考点二解决匀变速直线运动的常用方法 3 比例法对于初速度为零的匀加速直线运动与末速度为零的匀减速直线运动 可利用初速度为零的匀加速直线运动的重要特征的比例关系 用比例法求解 4 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 典例2 物体以一定的初速度v0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1 2 2所示 已知物体第一次运动到斜面长度3 4处的b点时 所用时间为t 求物体从b滑到c所用的时间 现将整个斜面分成相等的四段 如图所示 设通过bc段的时间为tx 那么通过bd de ea的时间分别为 答案 t 解题感悟 一道题可能有多种不同的解题方法 但采用不同的方法 繁简程度不同 因此在处理问题时 要分析题目特点 判断利用哪种方法更合适 一般情况下 若知位移和时间时选用平均速度法比较简单 突破训练2 短跑名将博尔特在北京奥运会上创造了100m和200m短跑项目的新世界纪录 他的成绩分别是9 69s和19 30s 假定他在100m比赛时从发令到起跑的反应时间是0 15s 起跑后做匀加速运动 达到最大速率后做匀速运动 200m比赛时 反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与100m比赛时相同 但由于弯道和体力等因素的影响 以后的平均速率只有跑100m时最大速率的96 求 1 加速所用时间和达到的最大速率 2 起跑后做匀加速运动的加速度 结果保留两位小数 答案 1 1 29s11 24m s 2 8 71m s2 1 自由落体运动实质 初速度为零 加速度为g的匀加速直线运动 2 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降过程的自由落体阶段 考点三自由落体运动和竖直上抛运动 2 全程法 将全过程视为初速度为v0 加速度为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 v0时 物体在抛出点上方 h 0时 物体在抛出点下方 3 竖直上抛运动的对称性如图1 2 3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tab tba 2 速度对称性 物体上升过程经过a点与下降过程经过a点的速度大小相等 3 能量的对称性 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 典例3 王兵同学利用数码相机连拍功能记录运动会上女子跳水比赛中运动员在10m跳台跳水的全过程 所拍摄的第一张照片恰为她们起跳的瞬间 第四张如图1 2 4甲 王兵同学认为这时她们处在最高点 第十九张如图乙 她们正好身体竖直 双手刚刚触及水面 查阅资料得知相机每秒连拍10张 设起跳时重心离台面及触水时重心离水面的距离相等 由以上材料 1 估算运动员的起跳速度大小 2 分析第四张照片是在最高点吗 如果不是 此时重心是处于上升阶段还是下降阶段 审题指导 1 审读题干 获取有用信息 跳台高10m 运动员触及水面时发生向下的位移10m 相机每秒连拍10张 拍摄两张时间间隔为t 0 1s 第一张到第四张时间间隔t 0 4s 第十九张双手刚触及水面 运动时间t 0 1s 18 1 8s 2 分析过程 确定解题方案 运动员做竖直上抛运动 用全过程法或分段法处理 通过求解上升到最高点所用时间判断 答案 1 3 4m s 2 不是 重心处于上升阶段 规律总结竖直上抛运动解题时应注意的问题竖直上抛运动可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 也可能处于下降阶段 因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解 3 2014 福建安溪一中 德化一中联考 在地质 地震 勘探 气象和地球物理等领域的研究中 需要精确的重力加速度g值 g值可由实验精确测定 近年来测g值的一种方法叫 对称自由下落法 它是将测g归于测长度和时间 以稳定的氦氖激光波长为长度标准 用光学干涉的方法测距离 以铷原子钟或其他手段测时间 能将g值测得很准 具体做法是 将真空长直管沿竖直方向放置 自其中o点向上抛小球又落至原处的时间为t2 在小球运动过程中经过比o点高h的p点 小球离开p点至又回到p点所用的时间为t1 测得t1 t2和h 可求得g等于 突破训练 答案a 2 思维转化法 将 多个物体的运动 转化为 一个物体的运动 典例4 某同学站在一平房边观察从屋檐边滴下的水滴 发现屋檐的滴水是等时的 且第5滴正欲滴下时 第1滴刚好到达地面 第2滴和第3滴水刚好位于窗户的下沿和上沿 他测得窗户上 下沿的高度差为1m 由此求 g取10m s2 1 屋檐离地面多高 2 滴水的时间间隔为多少 物理思想方法 方法点拨 如图1 2 5所示 如果将这5滴水的运动等效为一滴水的自由落体运动 并且将这一滴水运动的全过程分成时间相等的4段 设时间间隔为t 则这一滴水在0时刻 ts末 2ts末 3ts末 4ts末所处的位置 分别对应图示第5滴水 第4滴水 第3滴水 第2滴水 第1滴水所处的位置 据此可作出解答 答案 1 3 2m 2 0 2s 规律总结在运动学问题的解题过程中 若按正常解法求解有困难时 往往可以通过变换思维方式 使解答过程简单明了 在直线运动问题中常见的思维转化方法还有 将末速度为零的匀减速直线运动通过逆向思维转化为初速度为零的匀加速直线运动 将平均速度转化为中间时刻的速度 将位置变化转化为相对运动等 1 各球的加速度的大小 2 拍照片时 a球上方正运动的球有几个 突破训练 4 2014 宝鸡检测 相同的小球从斜面的某一位置每隔0 1s释放一颗 连续放了几颗后 对斜面上正运动着的小球拍下部分照片 如图1 2 6所示 现测得ab 15cm bc 20cm 已知小球在斜面上做加速度相同的匀加速直线运动 初速度为零 求 答案 1 5m s2 2 2个 随堂演练 1 2014 郑州三模 伽利略在研究自由落体运动时 首先研究铜球在斜面上的运动 然后通过合理外推 得出自由落体运动是匀变速直线运动的结论 伽利略用 斜面实验 研究自由落体运动的原因是a 便于测量位移b 便于测量时间c 便于测量速度d 便于测量加速度 答案b 2 一石块从楼房阳台边缘向下做自由落体运动到达地面 把它在空中运动的时间分为相等的三段 如果它在第一段时间内的位移是1 2m 那么它在第三段时间内的位移是a 1 2mb 3 6mc 6 0md 10 8m答案c 3 2014 泰安模拟 汽车在平直公路上做初速度为零的匀加速直线运动 途中用了6s时间经过a b两根电线杆 已知a b间的距离为60m 车经过b时的速度为15m s 则a 车从出发到b杆所用时间为9sb 车的加速度为15m s2c 经过a杆时速度为5m sd 从出发点到a杆的