高中物理问题原型与延伸专题2.1位移时间关系学案新人教版.docx

专题2.1 位移时间关系知识点拨1、对位移公式xv0at22、公式xv0tat2为矢量式，其中的x、v0、a都是矢量，应用时必须选取统一的正方向，一般选取初速度v0的方向为正方向.若物体做匀加速直线运动a与v0同向，a取正值若物体做匀减速直线运动a与v0反向，a取负值若位移的计算结果为正值说明这段时间内位移的方向与规定的正方向相同若位移的计算结果为负值说明这段时间内位移的方向与规定的正方向相反 【原型】位移时间关系式的应用火车原来以5m/s的速度行驶，当第一节车厢前端运动到站台上旅客正前方时，开始加速，加速度大小为2m/s2，已知第一节车厢经过此旅客用时2秒，问第5节车厢经过此旅客用时多少？解析：火车相对于人做初速度为5m/s，加速度为2m/s2的匀加速直线运动可以看成人相对于火车做初速度为5m/s，加速度为2m/s2的匀加速直线运动，因为该题的初速度不是0，所以所学的推论不能应用；先算出一节车厢的长度；求出前四节车厢经过旅客的时间：；求出前五节车厢经过旅客的时间：，所以 点评：掌握匀变速直线运动的规律是解决问题的关键，但不能死套公式，要注意公式的适用条件。 变型1、竖直方向的运动问题【延伸1】屋檐定时滴下水滴，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好到达地面，而第3滴与第2滴正分别位于高为1m的窗户的上、下沿，如图所示，取g10m/s2。问： （1）滴水的时间间隔是多少？ （2）此屋檐离地面多高？ 解析：（1） （1）得t=0.2s（2）（2）（3）点评：解决本题的关键是掌握匀变速直线运动的位移-时间规律。 变型2、竖直方向的双向运动问题【延伸2】从距地面高h处将一小球以初速度v0=10m/s竖直向上抛出，经时间t=3s落地，不计空气阻力，重力加速度g=10m/s2，求： 小球落地时速度v； 高度h解析：取竖直向上为正方向，则小球的加速度为a=-g。小球落地时速度为：v=v0-gt=10-1030=-20 m/s2（1）大小为20 m/s2，方向竖直向下小球的位移为：x= v0t-gt2=103-1032=-15m（2）故高度为：h=|x|=15m（3）点评：竖直上抛运动注意其方向性和对称性。 变型3、斜面上的运动问题【延伸3】在一段平滑的斜冰坡的中部将冰块以8m/s的初速度沿斜坡向上打出，冰块沿斜坡上滑，加速恒为-1m/s2（设斜足够长）求：（1）冰块在5s时的速度；（2）冰块在10s时的位移。 变型4、斜面上的双向运动问题 【延伸4】如图所示，小球以v0=6 m/s的速度从中间滑上光滑的足够长斜面，已知小球在斜面上运动时的加速度大小为2 m/s2，问小球速度大小为3 m/s时需多长时间？位移是多少？（小球在光滑斜面上运动时，加速度大小、方向不变） 跟踪练习：1.汽车以20m/s的速度做匀速直线运动，刹车后的加速度大小为5m/s2 ， 那么开始刹车后2s内与开始刹车后6s内汽车通过的位移之比为（ ） A.1：1 B.1:3 C.3:4 D.4:3 2.如图所示，一物块从一光滑且足够长的固定斜面顶端O点无初速释放后，先后通过P、Q、N三点，已知物块从P点运动到Q点与从Q点运动到N点所用的时间相等，且PQ长度为3m，QN长度为4m，则由上述数据可以求出OP的长度为（ ） A. 2m B. m C. m D. 3m3.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10s的时间通过一座长120m的桥，过桥后汽车的速度为16m/s，汽车自身长度忽略不计，则（ ） A.汽车的加速度为1.6m/s2 B.汽车过桥头时的速度为12m/sC.汽车从出发到过完桥所用时间为16s D.汽车从出发点到桥头的距离为40m4.甲乙两车在同一条笔直的公路上做同方向的直线运动，从t=0时刻开始，甲车的运动规律为X=10t,乙车刹车，其运动规律为X=50+10t2t2（以上两式各物理量的单位均为国际基本单位），则从t=0开始，甲追上乙的时间是（ ） A.5s B. 6.25s C. 3. 15s D. 10s5.一质点在某一木板上做初速度为零的匀加速直线运动，已知质点从木板的前端滑到末端的过程中，它在前3s内的位移与后3s内的位移之比为3：7，后3s内的位移比前3s内的位移多24m，取g=10m/s2 则（ ） A. 该质点总共运动了6s B. 该质点的加速度大小为2m/s2C. 木板的长度为50m D. 质点在木板上运动的末速度大小为18m/s6.（多选）一辆汽车以14m/s的速度做直线运动,某时刻开始以恒定的加速度刹车,第一个1s内位移为12m,汽车刹车的加速度小于14m/s2,下列说法正确的是 ( ) A.汽车刹车的加速度大小为12m/s2 B.5 s内汽车的位移为24.5mC.汽车在第2s内的位移是8m D.汽车在第4s内的平均速度是1m/s7.一架客机在着陆前的速度为540 km/h，着陆过程中可视为匀变速直线运动，其加速度大小为10 m/s2 ， 求： （1）客机从着陆开始20 s内滑行的距离； （2）客机从着陆开始经过位移1080 m时所经历的时间。 8.一辆汽车沿平直公路从甲站开住乙站，启动时加速度为a14 m/s2 ， 匀加速行驶t12.5 s后，再匀速行驶t23 min，然后刹车滑行x50 m，正好到达乙站求： （1）汽车刹车时的加速度大小； （2）汽车从甲站到乙站运动的时间t； （3）甲、乙两站的距离L。 9.沪杭高铁是连接上海和杭州的现代化高速铁路,列车在一次试运行中由A站开往B站,A、B车站间的铁路为直线.技术人员乘此列车从A车站出发,列车从启动至速度达360km/h用了250s时间,此过程为匀加速运动,又匀速运动了10min后,开始匀减速运动,经过5min后刚好停在B车站。 （1）求此高速列车启动、减速时的加速度大小； （2）求、两站间的距离。 10.一辆汽车以72km/h的速度正在平直公路上匀速行驶，突然发现前方有需要紧急停车的危险信号，司机立即采取刹车措施已知该车在刹车过程中加速度的大小为5m/s2,求从刹车开始经过5s时汽车前进的距离是多少。 答案与解析：1.【答案】C 【考点】运动的图象，匀变速直线运动基本公式应用 分析：先求出汽车刹车到停止的时间，因为汽车速度为零后不再运动，然后根据匀变速直线运动的位移时间公式求出刹车后的位移 2.【答案】C 【考点】运动的图象，匀变速直线运动基本公式应用 【解析】解答：设相等的时间为t ， 加速度为a ， 由：s=at2 ， 得加速度：a= 分析：某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，设相等时间为t ， 即可表示出Q点的速度，在相邻的相等时间内的位移差是恒量，即x=at2=1m，结合Q的速度等于PN段的平均速度，求出Q的速度，再结合运动学公式求出OQ的距离，结合PQ距离求出OP长度 3.【答案】D 【考点】运动的图象，匀变速直线运动基本公式应用 【解析】解答：解：A、C、车通过桥的平均速度 ，又 ，v=16m/s，故上桥头的速度v0=8m/s，车的加速度 ，故A错误； B、初期加速用时： ，总用时为20s，故C错误；D、从出发点到A杆的距离 ，故D正确；故选：D分析：根据平均速度的定义式求出车经过桥的平均速度，根据匀变速直线运动的平均速度这个推论求出经过桥头的速度，通过加速度的定义式求出车的加速度，结合位移速度公式求出出发点距离桥头的距离 4.【答案】A 【考点】运动的图象，匀变速直线运动基本公式应用 【解析】【解答】令10t=50+10t2t2 ， 解得t=5s，故t=5s；故A正确，BCD错误；故选：A【分析】若两者相遇，则两者位移相同，直接令甲乙两车位移相等，可得出结果 5.【答案】C 【考点】运动的图象，匀变速直线运动基本公式应用 【解析】解答： A、若该质点总共运动了6s，则它在前3s内的位移与后3s内的位移之比为1：3故A错误；B、在前3s内的位移与后3s内的位移之比为3：7，设前3s内的位移与后3s内的位移分别为3x和7x；由于后3s内的位移比前3s内的位移多24m，则得：7x3x=24m所以：3x=18m，7x=42m由于： 所以： 故B错误；C、D、最后3s内的平均速度： 即倒数1.5s时刻的速度，质点在木板上运动的末速度大小为： 木板的长度： 故C正确，D错误故选：C分析：物体做匀加速直线运动，在前3s内的位移与后3s内的位移之比为3：7，在两个3s的时间间隔内所通过的位移的差为24m，代入数据即可求出加速度，再由位移公式求出物体的末速度以及运动的时间、木板的长度等。 6.【答案】B,C 【考点】匀变速直线运动基本公式应用 第4s内的平均速度为0.5m/s，D不符合题意。故答案为：BC。【分析】假设物体的加速度，利用条件“第一个1s内位移为12m”求出加速度，再结合选项分析即可。7.【答案】（1）解: 根据速度时间关系 得客机减速到静止所用时间 20 s内的位移 （2）解:由位移时间关系得 代入数据得 解得 或 （不合题意，舍去） 【考点】匀变速直线运动基本公式应用 8. 【答案】（1）解:加速 后的速度为： ，根据公式： ，则刹车时的加速度： ，负号表示加速度的方向与运动的方向相反。（2）解:加速 后的速度为： ，匀减速过程的初速度为 ，末速度为零，对于匀减速运动，由 ，得： 从甲站到乙站的总时间为： （3）解:匀加速过程的位移： 匀速过程： 全过程： 【考点】匀变速直线运动基本公式应用 【解析】【分析】（1）先利用公式求出减速时的初速度，再利用公式求解加速度即可。（2）利用公式求解运动时间。（3）利用运动学公式分别求出三段位移，相加即可。9.【答案】（1）解:高速列车启动过程，初速度为0，末速度为：v=360km/h=100m/s，时间为t=250s，则加速度为： ； 减速运动过程，初速度为v0=100m/s，末速度为0，时间为t=5min=300s，则加速度为： （2）解:列车的位移为：