高考物理专题复习：匀变速直线运动课件.ppt

匀变速直线运动 匀变速直线运动是应用最多的运动模型 在高考中每年必考 它通常不是以直接命题的方式进行考查 而是将匀变速直线运动体现在运动与力 动量与能量的综合题中 考题为计算题或选择题 综合性强 能力要求高 对匀变速直线运动的掌握 要求我们要深刻理解这一运动的三大特点 灵活运用匀变速直线运动的规律公式或推论 掌握自由落体运动与竖直上抛运动及其规律 在解答匀变速直线运动的习题时 要注意运动量的方向性问题 一般是先规定一个正向 参考系的统一问题 一次往返运动要尽量使用 整体法 处理 重复往返运动要注意 拉直 研究 一定长度的物体过点可等效为 点沿物体的运动 多物运动的点迹可等效为 一个物体在各个不同时刻的位置 课前热身 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与开始刹车后6s汽车通过的位移之比为 a 1 4b 3 5c 3 4d 5 9 c 2 航空母舰以一定的速度航行 以保证飞能安全起飞 某航空母舰上的战斗机起飞时的最大加速度是a 5 0m s2 速度须达v 50m s才能起飞 该航空母舰甲板长l 160m 为了使飞机能安全起飞 航空母舰应以多大的速度v0向什么方向航行 解析 以航空母舰为参考系 则飞机的初速度为零 位移为l 设末速度为v1 则据匀变速直线的规律可得 v1 40m s 所以v0 v v1 10m s 即航空母舰应与飞机起飞方向相同至少以10m s的速度航行 课前热身 3 一个物体做自由落体运动 取重力加速度g 10m s2 则 a 物体2秒末的速度为20m sb 物体2秒末的速度为10m sc 物体2秒内下落的高度是40md 物体2秒内下落的高度是20m ad 4 一个做匀变速直线运动的质点 从某一时刻开始 在第一个2s内通过的位移是8m 在第二个2s内通过的位移是20m 求质点运动的初速度和加速度 课前热身 解析 如下图所示 设从质点运动到位置a时开始计时 s1 8m s2 20m 用速度公式和平均速度的有关公式 ab段的平均速度bc段的平均速度 10m s 第 讲课前热身 5 一个人在离地面10m高处 以40m s的初速度竖直上抛一个物体 g 10m s2 下面正确的是 a 4s末物体达到最高点 2s末物体达到最大高度的一半b 4s末物体瞬时速度为零 2s末物体的速度为初速度的一半c 4s末物体的加速度为零d 5s末物体的位移为5m b 课前热身 考点整合 匀变速直线运动特点 1 加速度为恒量 2 速度均匀变化 3 任意两个连续相等的时间t内的位移之差为恒量 规律 熟记二个主要式 三个导出式 四个结论 1 二个主要式 速度公式 vt v0 at 位移公式 s v0t at2 2 三个导出式 v v 2as 位速公式 s at2 恒量 3 四个结论 对于初速为0的匀加速直线运动 从t 0开始 存在以下四个结论 经过t 2t 3t nt时间的速度之比为v1 v2 v3 vn 1 2 3 n 在时间t 2t 3t nt内位移之比为s1 s2 s3 sn 1 22 32 n2 连续的第一个t内 第二个t内 第三个t内 第n个t内的位移之比为 s s s sn 1 3 5 2n 1 从t 0开始 通过连续相等的位移所用时间之比为 t1 t2 t3 tn 1 考点整合 特例 1 自由落体运动运动类型 匀加速直线运动 加速度为重力加速度g 方向竖直向下 规律 v gtv2 2gs 2 竖直上抛运动运动类型 匀减速直线运动 加速度为重力加速度g 方向竖直向下 该运动具有时间 速度的大小的对称性 上升的最大高度为h 落回原处的时间t 规律 vt v0 gt 考点整合 重点探究 探究点一对匀变速直线运动的理解 例1某一物体在水平面上做初速为6m s的匀变速直线运动 加速度的大小为2m s2 方向水平向右 下列对运动的描述正确的有 a 物体在第1s内 第2s内 第3s内的位移之比为1 3 5b 物体运动5s的位移为55m c 运动过程中某一个0 5s内的位移比相邻的前一个0 5s内的位移增加或减少0 5m的位移d 任一段位移的中点位置的速度大于这段时间的中间时刻的速度 解析 因为s s s sn 1 3 5 2n 1 只适用初速为0的匀加速直线运动 故a错 因物体有可能做匀减速直线运动 还有位移为5m的可能性 故b错 每经过相同的时间t 匀变速直线运动的位移变化的大小 s at2 2 0 52 0 5m 故c正确 从下图中的示意图可知 无论物体做何种匀变速运动 均有一段位移的中点位置的速度大于这段时间中间时刻的速度的结论 故d正确 重点探究 点评 画出运动示意图有利于帮助我们全面分析运动情景 快速准确地解答运动学习题 我们应注意培养这方面的习惯 若匀变速运动出现往复运动 可用整体法处理 但要特别注意选定一个统一的正方向 用正负符号表示各矢量方向 答案 cd 重点探究 变式题两木块自左向右运动 现用高速摄影机在同一底片上多次曝光 记录下木块每次曝光时的位置 如下图所示 连续两次曝光的时间间隔是相等的 由图可知 a 在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同 b 在时刻t1两木块速度相同 c 在时刻t3和时刻t4之间某瞬时两木块速度相同 d 在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同 重点探究 解析 首先由图看出 上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量 可以判定其做匀变速直线运动 下边那个物体明显的是做匀速运动 由于t2及t5时刻两物体位置相同 说明这段时间内它们的位移相等 因此上面木块在t2到t5时刻的中间时刻的即时速度与下面木块的速度相等 这个中间时刻显然在t3 t4之间 故c正确 点评 判断物体是否做匀变速直线运动可通过相邻相等时间内的位移之差是否为恒量来判断 若为匀变速直线运动 则任一点的瞬时速度可通过平均速度求得 而加速度可利用求得 答案 c 重点探究 探究点二求加速度与平均速度的方法 例2火车进站可视为匀减速运动 在停车前倒数第3个5s内 第2个5s内 第1个5s内火车行驶的距离分别12 5m 7 5m 2 5m 1 试用多种方法求出火车运动的加速度的大小 2 试用多种方法求出在停车前倒数第二个5s内火车运动的平均速度 解析 1 火车进站的过程可用下面的运动示意图表示 其中 ab 12 5m bc 7 5mcd 2 5mvd 0 重点探究 重点探究 方法三 利用v v 2as求解 对bd段 v0 2m svt 0s sbc scd 7 5 2 5 m 10m由v v 2as 0 22 2a 10 a 0 2m s2 方法四 对火车运动进行逆向处理求解解 火车匀减速至停止的过程 若逆向看待 火车做初速为0的匀加速直线运动 故火车是做加速度的大小为0 2m s2的匀减速直线运动 重点探究 第 讲重点探究 重点探究 点评 匀变速直线运动中存在五个常见运动量 s t a v0 vt 对于同一运动过程 任知其中三个量 就可求出其余量 匀变速直线运动的众多的规律公式只相对于同一参考系 同一个运动过程才成立 利用三个导式与四个结论解题往往简单快捷 对匀减速直线运动 我们也可用 可逆 思维来处理 重点探究 探究点三自由落体与竖直上抛 例3物体a从某一高度自由下落的同时 物体b由地面竖直上抛 两物体在空中相遇时速率相等 然后继续运动 则ab两物体 a 相遇时通过的位移大小之比为1 3b a物体在空中运动时间是b的一半c 两物体落地速度相等d a物体落地时 b物体正在向下运动 重点探究 解析 两物体相遇时速率相等 说明两运动恰能互补 即相遇前物体a的自由下落的逆过程可看成物体b竖直上抛运动的延伸 根据竖直上抛的对称性可知 物体a下落的起点与物体b上升的最高点等高 两物体落地速度相等 相遇时通过的位移大小之比为1 3 答案 abc 点评 1 将运动过程逆向看待是一个常用的解题技巧 2 深刻理解两种运动及竖直上抛的对称性是解答本题的关键 重点探究 变式题气球以4m s的速度匀速竖直上升 它上升到217m高处时 一重物由气球里掉落 则重物要经多长时间才能落到地面 到达地面时的速度是多少 g取10m s2 解析 重物掉落后 以v0 4m s做竖直上抛运动 解法一 分段研究设重物离开气球后经时间t1上升到最高点 则t1 0 4s 上升的高度h1 0 8m 物体上升到最高点后 做自由落体运动 设由最高点经t2落至地面 h 217 0 8 m 217 8m t2 6 6s知由 重点探究 掉落到落地的总时间t t1 t2 7 0s落至地面的速度v gt2 10 6 6m s 66m s解法二 整段研究物体由掉落至落地全过程为匀减速运动 以向上为正方向 则g 10m s2 抛出点以下位移亦为负值s 217m 由s v0t at2得 217 4t 5t2 解得t1 7s t2 6 2s 舍去 落至地面的速度v v0 gt 4 10 7 m s 66m s 负号说明末速度方向与设定正方向相反 即竖直向下 点评 竖直上抛运动从整体上讲是匀减速直线运动 因此 我们可将这一往复运动作为一个整体进行研究 解题时 要特别注意用正负符号表示各矢量的方向 重点探究 探究点四多对象问题与往返运动问题 例4从斜面上某一位置 每隔0 1s放下一颗相同的小球 在连续放下几颗以后 对在斜面上滚动的小球摄下照片 如下图所示 测得ab 15cm bc 20cm 试求 1 小球滚动的加速度大小 2 拍摄时b球的速度大小 3 拍摄时d球与c球的距离 4 拍摄时a球上面正在滚动的球还有几颗 重点探究 解析 1 因小球做匀变速直线运动 满足 s at2故有sbc sab at2所以a m s 5m s2 2 因v中时 v 故vb 1 75m s 3 因为 s at2 scd sbc at2 0 2 5 0 12 m 0 25m 4 b球已运动的时间为 tb s 0 35s 又 3 5 说明连b球本身在内是4个球 故a上面还有2个 点评 将本题中多个小球留下的轨迹看成是一个小球做匀变速直线运动时在不同时刻的位置是解这类习题的技巧 利用位移差求加速度 利用加速度求时间差 利用平均速度求瞬时速度是重要的解题方法 重点探究 变式题在光滑的水平面上静止一物体 现以水平恒力f1推此物体 作用一段时间后换成相反方向的水平恒力f2推物体 当恒力f2作用时间与恒力f1的