【走向高考】高考物理总复习 第一章 第2讲 匀变速直线运动的规律及应用课件.ppt

温故自查1 定义 物体在一直线上运动 如果在相等时间内 这种运动叫匀变速直线运动 2 特点 a 恒量 速度变化相等 以上式中v0 vt a x均为矢量 应用时应先规定正方向 凡与正方向相同者取 相反者取负值 考点精析1 匀变速直线运动的公式涉及五个物理量 v0 vt a x和t 其中v0和a决定物体的运动性质 指做匀加速运动 匀减速运动 所以称为特征量 x和vt随着时间t的变化而变化 2 在只有规定初速度v0的方向为正方向时 若物体做匀加速直线运动 a与v0是同向的 a应取正值 若物体做匀减速直线运动a与v0是反向的 a应取负值 正值 3 从加速度的角度来看 只要加速度 大小和方向 一定即为匀变速直线运动 可能是单向的直线运动 也可能是往返的直线运动 4 取初速度v0方向为正 一般习惯 在匀减速直线运动中 单向或往返 vt x可为正值也可为负值 vt为正值说明物体正在向正方向减速运动 vt为负值则向负方向匀加速运动 也可理解为向正方向做匀减速运动 x为正值 说明物体处于正方向的某位置 x为负值说明物体已经返回到参考点后 继续运动到负方向上的某点 5 综上所述 上述几个公式并不只适用于单向的匀变速直线运动 对往返的匀变速直线运动同样适用 可将运动的全过程作为一个整体直接应用公式计算 从而避免了分段计算带来的麻烦 但要对v x a正 负值做出正确的判断 这一点是应用时的关键 温故自查1 任意相邻两个连续相等的时间里的位移之差是一个恒量 即 x 恒量2 某段时间内的平均速度 等于该时间的中间时刻的瞬时速度 即 at2 3 某段位移中点的瞬时速度等于初速度v0和末速度vt平方和一半的平方根 即 4 初速度为零的匀加速直线运动的规律 设t为等分时间间隔 1 1t内 2t内 3t内 位移之比x1 x2 x3 2 1t末 2t末 3t末 速度之比v1 v2 v3 12 22 32 1 2 3 3 第一个t内 第二个t内 第三个t内 的位移之比为x x x 4 从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为t1 t2 t3 1 3 5 考点精析1 一个做匀减速直线运动的物体 末速度为零 若将整个运动时间分为相等的n个t 整个运动位移分为相等的n个x 可以得到如同初速度为零的匀加速直线运动相似的比例关系式 只是二者首尾颠倒 2 基本公式加上这么多推论公式 应该如何选择呢 一种方法是不管推论只选基本公式 把已知量代入基本公式求解 再一种方法是分析已知量 相关量与待求量 看这些量共存于哪个公式中 这个公式就是要选取的最合适的公式 前种方法需要列出的方程个数多 求解麻烦 后者选公式需要花点工夫 但列出的方程数目少 求解比较简单 温故自查1 自由落体运动的概念物体只在重力作用下从开始下落的运动 叫做自由落体运动 2 自由落体运动的特点v0 a g m s2方向 静止 0 9 8 竖直向下 3 自由落体运动的规律vt h vt2 2gh gt 考点精析1 自由落体运动实际上是物理学中的理想化运动 只有满足一定的条件才能把实际的落体运动看成是自由落体运动 第一 物体只受重力作用 如果还受空气阻力作用 那么空气阻力与重力相比可以忽略不计 第二 物体必须从静止开始下落 即初速为零 必须是从静止开始算起的自由下落过程才是自由落体运动 从中间取的一段运动过程不是自由落体运动 温故自查1 竖直上抛运动的概念物体以初速v0竖直上抛后 只在重力作用下而做的运动 叫做竖直上抛运动 2 竖直上抛运动的规律取向上的方向为正方向 有vt v0 gt h vt2 v02 3 几个特征量 1 上升的最大高度hm 2 上升到最大高度处所需时间t上和从最高点处落回原抛出点所需时间t下相等 即t上 t下 2gh v02 2g v0 g 考点精析1 竖直上抛运动的两个结论 2 竖直上抛运动的对称性 1 时间对称性 物体在上升和下降过程中通过同一竖直距离所用时间相同 2 速度对称性 物体在上升和下降过程中通过同一位置时速度大小相等 方向相反 3 对竖直上抛运动的处理法 1 二步分析法根据竖直上抛的过程特点 以达到的最高点为界 可分为上升过程的匀减速直线运动和下降过程的自由落体运动 两个阶段分别按其对应的运动形式选用相应规律 命题规律考查对匀变速直线运动规律的理解 会利用有关公式进行计算 并能利用不同方法灵活解答问题 考例1 已知o a b c为同一直线上的四点 ab间的距离为l1 bc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段所用的时间为t 则有 总结评述 对于用运动学规律解题的题目 基本思路是 抓住一段运动过程 寻找v0 vt t s a五个量中的任三个量 选用合适的规律列式 对于缺少的物理量 可以题设 实际解题过程中往往会消去 由于运动学公式较多 因此解运动学问题往往可以一题多解 本题同学们不妨尝试一下用其他方法解题 2010 新课标全国卷 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 2m s 2 8 71m s2 命题规律考查对自由落体和竖直上抛运动的理解及特征的应用 考例2 2010 德州质检 2009年10月6日 第十一届全运会10m跳台比赛中 奥运冠军陈若琳以绝对优势获得全运会冠军 假设全运会赛场上某一跳水运动员从10m高的平台上跳起 举双臂身体离开台面 此时其重心位于从手到脚全长的中点 跃起后重心升高0 45m达到最高点 落水时身体竖直 手先入水 在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计 估算运动员从离开跳台到手触水面 用于完成空中动作的时间 g取10m s2 解析 由题意可知 运动员在空中的运动可以视为竖直上抛运动 情景示意图如图所示 将上升过程看成反方向的初速度为零的匀加速直线运动 则有v02 2gh1 其中h1 0 45m解得v0 3 0m s以初速度v0方向为正方向 将运动员从离开跳台到手接触到水面的全过程看成匀减速直线运动 运动员的加速度是重力加速度g 方向竖直向下 故有a g 10m s2 位移大小为10m 方向竖直向下 故有x 10m 答案 1 75s 总结评述 竖直上抛问题通常有两类问题 一类是研究单个物体的竖直上抛问题 这类问题通常用分段法或整体法来研究 分段法就是把竖直上抛运动看成是匀减速上升和自由落体运动两个过程研究 整体法就是把整个过程看成是匀变速运动 规定正方向后与正方向同向的矢量取正 反之取负 运动学公式仍然成立 一类是追及相遇类问题 这类问题常用相对运动解题 取一根长2m左右的细线 5个铁垫圈和一个金属盘 在线端系上第一个垫圈 隔12cm再系一个 以后垫圈之间的距离分别为36cm 60cm 84cm 如图所示 站在椅子上 向上提起线的上端 让线自由垂下 且第一个垫圈紧靠放在地面上的金属盘内 松手后开始计时 若不计空气阻力 则第2 3 4 5各垫圈 答案 b 解析 垫圈的运动可以看成倒过来的初速度为零的匀加速运动 垫圈之间的距离分别为12cm 36cm 60cm 84cm 满足1 3 5 7的关系 因此时间间隔相等 a错误 b正确 各个时刻末的速度之比应为1 2 3 4 依次落到盘上的时间关系为1 2 3 4 c d错误 命题规律对实际问题进行分析建立物理模型 利用合理的物理方法和规律解答 考查理解能力 分析问题能力 抽象思维能力 建模能力等 考例3 2009 江苏 如图所示 以8m s匀速行驶的汽车即将通过路口 绿灯还有2s将熄灭 此时汽车距离停车线18m 该车加速时最大加速度大小为2m s2 减速时最大加速度大小为5m s2 此路段允许行驶的最大速度为12 5m s 下列说法中正确的有 a 如果立即做匀加速运动 在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线b 如果立即做匀加速运动 在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速c 如果立即做匀减速运动 在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车线d 如果距停车线5m处减速 汽车能停在停车线处 答案 ac 2010 黑龙江哈尔滨 甲 乙两汽车沿同一平直公路同向匀速行驶 甲车在前 乙车在后 它们行驶的速度均为v0 16m s 已知甲车紧急刹车时加速度的大小为a1 3m s2 乙车紧急刹车时加速度的大小为a2 4m s2 乙车司机的反应时间为 t 0 5s 即乙车司机看到甲车开始刹车后0 5s才开始刹车 求为保证两车在紧急刹车过程中不相撞 甲 乙两车行驶中至少应保持多大距离 答案 1 5m 解析 设甲车刹车后经时间t 甲 乙两车速度相等 则 v0 a1t v0 a2 t t 代入数据得 t 2s 在这段时间内 甲 乙走过的位移分别为s甲 s乙 则 命题规律考查质点做多过程匀变速直线运动的分析方法 能灵活运用匀变速直线运动的规律解决有关问题 考例4 为了使航天员能适应在失重环境下的工作和生活 国家航天局组织对航天员进行失重训练时需要创造出一种失重环境 航天员乘坐在总质量m 5 104kg的训练飞机上 飞机以200m s的速度沿30 倾角匀速爬升到7000m高空时向上拉起 沿竖直方向以v0 200m s的初速度向上做匀减速直线运动 匀减速的加速度大小为g 当飞机到最高点后立即掉头向下 沿竖直方向以加速度g做加速运动 在这段时间内创造出完全失重的环境 当飞机离地2000m高时 为了安全必须拉起 之后又可一次次重复为航天员提供失重训练 若飞机飞行时所受的空气阻力f kv k 900n s m 每次飞机速度达到350m s后必须终止失重训练 否则飞机可能失控 求 整个运动空间重力加速度g的大小均为10m s2 1 飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间 2 飞机从最高点下降到离地4500m时飞机发动机的推力 答案 1 55s 2 2 7 105n 2010 烟台模拟 某电视剧制作中心要拍摄一特技动作 要求特技演员从高80m的大楼楼顶自由下落到行驶的汽车上 若演员开始下落的同时汽车从60m远处由静止向楼底先匀加速运动3s 再匀速行驶到楼底 为保证演员能安全落到汽车上 不计空气阻力 人和汽车看成质点 g取10m s2 求 1 汽车经多长时间开到楼底 2 汽车匀加速运动时的加速度 答案 1 4s 2 8m s2 命题规律逆向过程处理 逆向思维法 是把运动过程的 末态 作为 初态 来反向研究问题的方法 如物体做加速运动看成反向的减速运动 物体做减速运动看成反向的加速运动 该方法一般用在末状态已知的情况 采用逆向思维方法 往往能收到事半功倍的效果 在处理末速度为零的匀减速直线运动时 可以采用逆推法 将该运动对称地看作是加速度大小相等的初速度为零的匀加速运动 则相应的位移 速度公式以及在连续相等时间的位移之比 连续相等位移内的时间之比等结论 均可使用 采用这种方法尤其在解选择题或填空题时十分简捷 考例5 一物块以一定的初速度从光滑斜面底端a点上滑 最高可滑至b点 c是ab的中点 如图所示 已知物块从a至c需要的时间为t0 问它从c经b再回到c 需要的时间是多少 总结评述 本题可采用逆推法 将滑块的运动视为由b点开始下滑的匀加速直线运动 已知通过第二段相等位移ca的时间为t0 因此只要求出通过第一段相等位移bc所需的时间t1 那么2t1就是所求时间 如下图所示有若干相同的小球 从斜面上的某一位置每隔0 1s无初速地释放一颗 在连续释放若干小钢球后 对准斜面上正在