天之骄子高考物理一轮总复习第1章运动的描述匀变速直线运动的研究第2节匀变速直线运动的规律课件新人教版.ppt

2017高三一轮总复习 物理 必修一 第一章运动的描述匀变速直线运动的研究 第二节匀变速直线运动的规律 栏目导航 基础知识整合 热门考点研析 方法技巧归纳 考题随堂演练 基础知识整合 汽车由甲地从静止开始出发 沿平直公路驶向乙地 汽车先以加速度a1做匀加速运动 然后做匀速运动 最后以加速度a2做匀减速运动 到乙地恰好停止 已知甲 乙两地相距为x 求汽车从甲地到乙地的最短时间和运行过程中的最大速度 思路引导 1 选择何种运动 汽车从甲地到乙地的所需时间最短 2 运行过程中何时具有最大速度 解析 本问题涉及匀变速直线运动规律的考查 抓住甲 乙两地距离不变 可以通过物理过程分析法或运动图象法多角度求解 运动图象法 做出汽车运动的速度 时间图象 匀变速直线运动的规律1 匀变速直线运动 1 定义 沿着一条直线 且 不变的运动叫做匀变速直线运动 2 分类 匀加速直线运动 速度和加速度方向 匀减速直线运动 速度和加速度方向 2 基本公式 1 速度时间公式 2 位移时间公式 x 3 速度位移公式 知识点1 加速度 相同 相反 v v0 at v2 v 2ax 3 匀变速直线运动的重要推论 2 中点位置的瞬时速度 v中点 一段位移中点位置的瞬时速度等于根号下初 末速度平方和的一半 3 任意两个连续相等时间间隔内的位移差为恒量 x2 x1 x3 x2 推广到xm xn 中间时刻 矢量和 aT2 m n aT2 4 初速度为零的匀加速直线运动的规律 1 1T末 2T末 3T末 瞬时速度之比为 v1 v2 v3 2 前1T 前2T 前3T 时间内的位移之比为 x1 x2 x3 3 第1T 第2T 第3T 连续相等时间内的位移之比为 x x x 1 2 3 12 22 32 1 3 5 特别提醒运动学公式是矢量式 x v a都是有方向的 注意把矢量运算转化为代数运算 在匀变速直线运动中 一般规定初速度v0的方向为正 方向与正方向相同的矢量值为正值 相反的矢量值为负值 自由落体运动1 定义 物体只在 作用下从 开始下落的运动 2 条件 1 受力条件 只受重力作用 2 运动条件 初速度为零 3 运动性质 初速度为零 加速度为 加速度的匀加速直线运动 4 基本公式 1 速度公式 v 2 位移公式 h 3 速度位移公式 知识点2 重力 静止 重力 gt v2 2gh 特别提醒物体从高处下落的运动 如果空气阻力不可忽略时 物体所做的运动不是自由落体运动 竖直上抛运动1 定义 物体以初速度v0竖直向上抛出后 只在 作用下的运动 2 运动特点 1 加速度为 加速度 2 上升阶段做 直线运动 下降阶段做 运动 知识点3 重力 重力 匀减速 自由落体 3 基本规律 1 速度公式 v 2 位移公式 h 3 速度位移公式 4 上升最大高度 H 5 运动所需时间 t v0 gt v2 v 2gh 热门考点研析 一 解决匀变速直线运动问题常用的物理方法1 公式法应用三个基本公式 速度公式 位移公式 速度位移公式 三个公式都是矢量 注意方向 2 平均速度法 2 对于匀变速直线运动 一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度 应用该推论 可以避免常规解法中含有时间二次方的复杂式子 从而简化解题过程 提高解题效率 匀变速直线运动规律的应用 考点1 3 逆向思维法把运动的末态看作运动的初态的一种研究问题的方法 常用的是把正向匀减速直线运动看作反向匀加速直线运动 4 比例法比例法适用于初速度为零的匀变速直线运动 比如自由落体运动速度 位移的求解 5 图象法根据题干信息画出位移 时间图象和速度 时间图象 利用图象的物理含义可使复杂问题变得简单 形象 避免复杂的计算过程 6 推论法在匀变速直线运动过程中 连续相等的时间间隔T内位移之差为常量 即 x aT2 解题过程中 出现相等的时间间隔 应首先考虑应用此推论 二 求解匀变速直线运动的基本思路画出过程示意图 判断运动性质 选取正方向 选用公式列方程 解方程并讨论 注意点 1 物体运动的过程包括几个阶段时 可以找出临界状态 分段来分析 连接各段的桥梁是临界状态的速度 2 公式的正确选取 可以使问题简化 3 刹车类问题 汽车刹车做匀减速直线运动 减速到零后停止运动 不存在反向加速的情况 求解时注意确定减速停止的时间 判断所给时间内汽车是否已停止 如果问题涉及到最后阶段的运动 可以把正向匀减速看作反向匀加速运动 4 双向可逆类问题 物体做匀减速直线运动 减速到零后 反向加速 全过程中加速度大小 方向均不变 如沿光滑斜面向上滑行的物块 运动到最高点后沿原路返回 加速度恒定不变 这类问题求解时 可以分段列式 也可以列全过程关系式 注意位移 速度 加速度等矢量的正负号 2016届福建晨曦中学模拟 最新交规规定 黄灯亮时车头已越过停车线的车辆可以继续通行 车头未越过停车线的若继续前行则视为闯黄灯 属于交通违章行为 我国一般城市路口红灯变亮之前绿灯和黄灯各有3s的闪烁时间 国家汽车检测标准中有关汽车制动初速度与刹车距离的规定是这样的 小客车在制动初速度为14m s的情况下 制动距离不得大于20m 例1 1 若要确保小客车在3s内停下来 则刹车前的行驶速度不能超过多少 2 某小客车正以v0 8m s的速度驶向路口 绿灯开始闪时车头距离停车线L 36 5m 小客车至少以多大的加速度匀加速行驶才能不闯黄灯 已知驾驶员从眼睛看到灯闪到脚下采取动作的反应时间是0 5s 思路引导 1 小客车做匀减速运动的加速度如何求解 2 驾驶员在反应时间内做什么运动 小客车加速时间是多少 解析 1 小客车初速度v01 14m s时 制动距离x 20m 根据运动学公式v 2ax 解得加速度a 4 9m s2 要确保小客车在3s内停下来 根据运动学公式v02 at 解得行驶速度v02 14 7m s 答案 1 14 7m s 2 4m s2 总结提升 1 直线运动公式大部分为矢量 解题的关键是规定正方向 把物理量用带正 负号的代数值表示 化矢量式为标量式 2 基本公式中含有五个物理量 知道其中的三个可以求另两个 列运动学方程时 方程式中每一个物理量均对应同一运动过程 3 匀变速直线运动常常可以一题多解 掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论 并能灵活运用 有时运用推论求解会使问题更加简捷 4 养成根据题意画出物体运动示意图的习惯 尤其是较复杂的运动 画出示意图可以使问题简化 2014年海南高考 短跑运动员完成100m赛跑的过程可简化为匀加速直线运动和匀速直线运动两个阶段 一次比赛中 某运动员用11 00s跑完全程 已知运动员在加速阶段的第2s内通过的距离为7 5m 求该运动员的加速度及在加速阶段通过的距离 针对训练1 答案 5m s210m 自由落体运动是初速度为零 加速度为重力加速度g的匀加速直线运动 一切匀加速直线运动的公式均适用于自由落体运动 尤其是初速度为零的匀加速直线运动的比例式 应用更加频繁 自由落体运动 考点2 2015年重庆高考 同学们利用如图所示方法估测反应时间 首先 甲同学捏住直尺上端 使直尺保持竖直状态 直尺零刻度线位于乙同学的两指之间 当乙看见甲放开直尺时 立即用手指捏直尺 若捏住位置刻度读数为x 则乙同学的反应时间为 重力加速度为g 例2 基于上述原理 某同学用直尺制作测量反应时间的工具 若测量范围为0 0 4s 则所用直尺的长度至少为 cm g取10m s2 若以相等时间间隔在该直尺的另一面标记出表示反应时间的刻度线 则每个时间间隔在直尺上对应的长度是 的 选填 相等 或 不相等 思路引导 1 直尺做何种运动 如何计算运动时间 2 自由落体运动 相等时间内位移是否相等 直尺做自由落体运动 相等时间内位移逐渐增大 每个时间间隔在直尺上对应的长度不相等 总结提升 自由落体运动的解题步骤1 确定研究对象 选定研究过程 明确物体做自由落体运动 2 由匀变速直线运动的基本公式得到自由落体运动的公式 3 取竖直向下为正方向 把各已知量代入公式求解 如图所示的A B两个物体 距地面高度为45m A物体在运动过程中阻力不计 做自由落体运动 B物体在下落过程中受空气阻力作用 其加速度大小为9m s2 已知重力加速度g取10m s2 A B两物体均可视为质点 则 1 若A B两物体同时由静止释放 求当物体A落地时物体B离地距离 针对训练2 2 若要使两物体同时落地 且两物体均由静止开始释放 求物体B需提前多长时间释放 3 若将B物体移到A的正下方且距地面高度18m处的C点 并由静止释放 且AB同时释放 为了使A在运动过程中与B相碰 则至少给A物体多大的竖直向下的初速度 一 竖直上抛运动的特点 竖直上抛运动 考点3 1 对称性 如图所示 物体以初速度v0做竖直上抛运动 A B为运动过程中的两点 C为运动的最高点 2 速度的对称性 物体在通过同一高度位置A时 上升速度与下落速度大小相等 方向相反 2 多解性 由于竖直上抛运动的往复性 物体通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 时间上具有多解性 如果已知距抛出点的距离为x时 还要考虑物体处于抛出点下方的情况 二 竖直上抛运动的处理方法1 分段法上升过程 物体做匀减速直线运动 加速度为重力加速度g 方向竖直向下 取初速度v0方向为正方向 a g 当物体上升到最高点时末速度v 0 下落过程 自由落体运动 加速度为重力加速度g 方向竖直向下 2 整体法竖直上抛运动全过程可看做匀变速直线运动 上升 下降过程中加速度均为重力加速度g 方向竖直向下 与初速度v0方向相反 2014年上海高考 在离地高h处 沿竖直方向向上和向下抛出两个小球 他们的初速度大小均为v0 不计空气阻力 两球落地的时间差为 思路引导 1 竖直向上和竖直向下抛出的小球各做什么运动 2 两球落地速度是否相等 例3 答案 A 总结提升 1 正确理解竖直上抛运动关系式 求解时把竖直上抛运动看成一个整体运动更简便 但应用时要注意位移 速度和加速度的正负及抛出点与坐标原点的关系 在分析关系式时 要把它们与实际运动情况相结合 2 竖直下抛运动 1 以一定初速度v0竖直向下抛出 只在重力作用下的运动 性质是初速度v0 0 加速度为g的匀加速直线运动 3 变换参考系 利用相对运动求解在抛体或自由落体运动中 物体运动的加速度相等 可以选取其中某一物体为参考系 此时其他物体相对于该物体处于匀速直线运动状态或静止状态 问题得到简化 如图所示 有一根长为L 0 5m的木棍AB 悬挂在某房顶上 一窗口高为d 1 5m 木棍B端离窗口上沿的距离h 5m 窗口下边缘离地面的竖直高度H 13 5m 木棍正下方的地面上有一小球 现让木棍从初始位置自由下落并经过窗口 不计空气阻力 取g 10m s2 则 1 求木棍B端下落到窗口上沿所用的时间 2 求木棍通过窗口所用的时间为多少 针对训练3 3 若木棍B端到达窗口上沿时 地面上的小球立即以某一初速度向上抛出 小球返回出发点时恰能与木棍B端相遇 则小球的初速度为多少 答案 1 1s 2 0 18s 3 5m s 方法技巧归纳 多过程问题的求解思路对多过程问题解决的基本方法是将一个复杂的物理过程分解成几个简单的有规律的子过程 并找出子过程之间的相互联系和制约条件 这样 只要我们在头脑里形成一个清晰的物理情景 就能找到解决问题的简捷办法 1 准确选取研究对象 根据题意画出物体在各阶段的运动示意图 直观呈现物体的运动过程 2 明确物体在各阶段的运动性质 找出题目给定的已知量 待求未知量以及中间量 3 合理选择运动学公式 列出物体在各阶段的运动方程 同时列出物体各阶段间的关联方程 4 匀变速直线运动涉及的公式较多 各公式相互联系 大多数题目可一题多解 解题时要开阔思路 通过分析 对比 根据已知条件和题目特点适当地拆分 组合运动过程 选取最简捷的解题方法 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 故需要创造一种失重环境 航天员乘坐到民航客机上后 训练客机总重5 104kg 以200m s速度沿30 倾角爬升到7000米高空后飞机向上拉起 沿竖直方向以200m s的初速度向上做匀减速直线运动 匀减速的加速度为g 取g 10m s2 当飞机到最高点后立即掉头向下 仍沿竖直方向以加速度g做加速运动 在前段时间内创造出完全失重 当飞机离地2000米高时为了安全必须拉起 后又可一次次重复为航天员失重训练 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 否则飞机可能失速 求 例4 1 飞机一次上下运动为航天员创造的完全失重的时间 2 飞机下降离地4500米时飞机发动机的推力 整个运动空间重力加速度不变 思路引导 1 飞机飞行过程中 速度先达到350m s 还是先运动到2000米高空 2 飞机下降离地4500米时 处于何种运动状态 发动机的推力和空气阻力具有何种关系 答案 1 55s 2 2 7 105N 2016届山西模拟 自由落体机 是一种使人体验超重和失重的巨型娱乐器械 一个可乘十多人的环形座舱套在竖直柱子上 由升降机送上几十米高处 然后让座舱自由落下 加速度可看作g 落到一定位置时 制动系统启动 制动加速度为a 到达地面时刚好停止 若已知开始下落时座舱离地高度为h 求 1 其在下落过程中的最大速度v 2 其在整个下落过程经历的时间t 针对训练4 考题随堂演练 1 2016届保定期中 关于匀变速直线运动的理解 下列说法不正确的是 A 做直线运动的物体 如果在相同时间里速度的变化量相同 则一定是匀变速直线运动B 做直线运动的物体 如果在任意两个连续相等的时间间隔内位移之差为一恒量 则一定是匀变速直线运动C 匀变速直线运动中在某段时间内的中间时刻的瞬时速度小于中间位置的瞬时速度D 加速度恒定的直线运动是匀变速直线运动 答案 A 2 2016届北京丰台期中 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3 5sD 滑块运动的总位移为4 5m 答案 D 3 2015年江苏高考 如图所示 某 闯关游戏 的笔直通道上每隔8m设有一个关卡 各关卡同步放行和关闭 放行和关闭的时间分别为5s和2s 关卡刚放行时 一同学立即在关卡1处以加速度2m s2由静止加速到2m s 然后匀速向前 则最先挡住他前进的关卡是 A 关卡2B 关卡3C 关卡4D 关卡5 答案 C 4 2014年上海高考 如