物理同步学案人教必修1　匀变速直线运动的速度与时间的关系

1、第二章匀变速直线运动的研究第2节匀变速直线运动的速度与时间的关系物体做变速运动的vt图象，vt图象是一条倾斜的直线，物体的加速度有什么特点？倾斜直线所表示的速度随时间变化的关系怎样用公式来描述？要点一、匀变速直线运动1定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动2图象：vt图象说明凡图象是倾斜直线的运动一定是匀变速直线运动，反之也成立，即匀变速直线运动的vt图象一定是一条倾斜的直线3匀变速直线运动包括两种情形：a与v同向，匀加速直线运动，速度增加；a与v反向，匀减速直线运动，速度减小要点二、速度与时间的关系式 1推导过程对于匀变速直线运动，其加速度是恒定的，由加速度的定义式a可得vat，从运动开始(

2、t0)到时刻t，时间的变化量tt，速度变化量vvv0，故vv0at，得vv0at.2对速度公式vv0at的理解(1)此式叫匀变速直线运动的速度公式，它反映了匀变速直线运动的速度随时间变化的规律，式中v0是开始计时时刻的速度，v是经过时间t后的瞬时速度(2)速度公式中，末速度v是时间t的一次函数，其vt图象是一条倾斜的直线，斜率即为加速度a，纵轴上的截距为初速度v0.(3)此速度公式既适用于匀加速直线运动，也适用于匀减速直线运动式中v0，v，a都是矢量在直线运动中，当规定了正方向后，它们都可用带正、负号的代数值表示，则矢量运算转化为代数运算，通常情况下取初速度方向为正方向对于匀加速直线运动，a取

3、正值；对于匀减速直线运动，a取负值计算结果若v0，说明v的方向与v0方向相同；若v0，则说明v的方向与v0方向相反(4)此公式中有四个物理量，知道任意三个物理量便能确定第四个物理量(5)从静止开始的匀加速直线运动，即v00，则vat，速度与时间成正比要点三 对vt图象的理解1用图象法处理问题的优点：形象直观，清晰便捷，能非常直观地反映运动物体的速度随时间变化的情况，便于从整体上认识运动的特点2几种变速运动的vt图象(1)匀速直线运动的vt图象平行于t轴(2)初速度为零的匀加速直线运动的vt图象是一条过原点的倾斜的直线(3)初速度不为零的匀变速直线运动的vt图象是一条在v轴上有截距的倾斜的直线(

4、4)做变加速运动的vt图象是一条曲线在vt图象中，直线的斜率等于物体的加速度，曲线上各点的斜率等于该时刻物体的加速度3关于交点的理解(1)两条图线相交，表明在该时刻两物体具有相同的速度(2)图线与v轴相交：表示物体的初速度4速度图象与时间轴交点表示速度方向改变，折点表示加速度方向改变图224图225(1)如图224所示，图线为与横轴相交的直线，交点处表示该时刻物体反向运动，速度方向改变，但加速度不变，仍为匀变速直线运动(2)如图225所示，t0时刻图线由向上倾斜变为向下倾斜，表示物体加速度方向改变，不表示速度方向改变图2265如图226所示，vt图线为曲线，表示物体做的不是匀变速运动，物体在各

5、时刻的加速度大小不同，在相等的时间间隔内速度的变化量不相等，即速度不是均匀变化的一、对匀变速直线运动的理解例1 下列有关对匀变速直线运动的认识，其中观点正确的是()A物体在一条直线上运动，若在相等的时间内通过的位移相等，则物体的运动就是匀变速直线运动B加速度大小不变的运动就是匀变速直线运动C匀变速直线运动是速度变化量为零的运动D匀变速直线运动的加速度是一个恒量解析匀变速直线运动的速度大小时刻在发生变化，在相等的时间里通过的位移一定不会相等，A错误；匀变速直线运动的加速度大小和方向都不能变化，B错误；C的说法也是错误的，正确答案为D.答案D二、对速度公式的理解和应用例2 汽车在平直路面紧急刹车时

6、，加速度的大小是6 m/s2，如果必须在2 s内停下来，汽车的行驶速度最高不能超过多少？如果汽车以最高允许速度行驶，必须在1.5 s内停下来，汽车在刹车的过程中加速度至少多大？解析(1)由题意知a6 m/s2，t2 s，v0 m/s，由vv0at得v0vat0 m/s(6 m/s2)×2 s12 m/s43.2 km/h所以汽车的速度不能超过43.2 km/h.(2)根据vv0at，有a8 m/s2所以汽车刹车匀减速运动加速度至少为8 m/s2.答案(1)43.2 km/h(2)8 m/s2三、vt图象的理解及应用图228例3 如图228，请回答：(1)图线分别表示物体做什么运动？(

7、2)物体3 s内速度的改变量是多少，方向与速度方向有什么关系？(3)物体5 s内速度的改变量是多少？方向与其速度方向有何关系？(4)物体的运动加速度分别为多少？方向如何？(5)两图象的交点A的意义解析分析物体：做匀加速直线运动，3 s内速度的改变量为v9 m/s09 m/s，方向与速度方向相同，a3 m/s2，方向与v方向相同，即a与v方向相同分析物体：做匀减速直线运动，5 s内速度的改变量为v09 m/s9 m/s，说明v与v方向相反a1.80 m/s2，说明a方向与v方向相同，与v方向相反，做匀减速直线运动图象交点A的意义是在t2 s时两物体的速度相同答案(1)做匀加速直线运动；做匀减速直

8、线运动(2)物体3 s内速度的改变量是9 m/s，方向与速度方向相同(3)物体5 s内速度的改变量是9 m/s，方向与其速度方向相反(4)物体的运动加速度分别为3 m/s2、1.80 m/s2，物体加速度与速度方向相同，物体加速度与速度方向相反(5)两图象交点表示速度相同1.下列各图所示分别为四个物体在一条直线上运动的vt图象，那么由图象可以看出，做匀变速直线运动的是()答案BC解析v-t图象的斜率表示物体的加速度，A中图象平行于时间轴，斜率为零，加速度为零，所以做匀速直线运动B中图象斜率不变，加速度不变，是匀变速直线运动，且由图象可看出，物体的速度随时间减小，所以是做匀减速直线运动C中图象斜

9、率不变，加速度不变，做匀加速直线运动D中图象的切线斜率越来越大，表示物体做变加速运动2一个做初速度为零的匀加速直线运动的物体，它在第1 s末、第2 s末、第3 s末的瞬时速度之比是( )A111 B123C122232 D135答案B3下列关于匀变速直线运动的说法正确的是()A做匀变速直线运动的物体，它的加速度方向和速度方向总是相同的B做匀变速直线运动的物体，它的加速度方向和速度变化的方向总是相同的C做匀变速直线运动的物体，它的速度变化越大，加速度越大D做匀变速直线运动的物体，它的速度在单位时间内变化越大，加速度越大答案BD解析匀加速直线运动的速度方向和加速度方向相同，而匀减速直线运动的速度方

10、向和加速度方向相反；加速度表示速度变化的快慢，速度变化越快，加速度就越大图2294如图229所示，对质点运动的描述正确的是()A该质点做曲线运动B该质点做匀加速直线运动C该质点的加速度逐渐增大D该质点的加速度逐渐减小答案D解析vt图象中图线的斜率表示加速度，题中图线的斜率逐渐减小，故加速度逐渐减小，D正确图22105如图2210所示是某质点的vt图象，则()A前2 s物体做匀加速运动，后3 s物体做匀减速运动B2 s5 s内物体静止C前2 s和后3 s内速度的增量均为5 m/sD前2 s的加速度是2.5 m/s2，后3 s的加速度是 m/s2答案AD解析前2 s物体做匀加速运动，加速度a1 m

11、/s22.5 m/s2,2 s5 s内物体做匀速运动，v5 m/s，后3 s物体做匀减速运动，加速度a2 m/s2m/s2，速度的变化量前2 s和后3 s分别为5 m/s和5 m/s.故A、D正确，B、C错误6做匀变速直线运动的物体，在某时刻的速度为5 m/s，而其加速度为3 m/s2，这表示()A物体的加速度方向一定与速度方向相同，而速度在减小B物体的加速度方向可能与速度方向相同，而速度在增大C物体的加速度方向一定与速度方向相反，而速度在增大D物体的加速度方向一定与速度方向相反，而速度在减小答案D解析此时速度为正，加速度为负，其正、负号表示方向，表明物体加速度与速度的方向相反，由vv0at可

12、知，物体的速度在减小，故只有D正确7以72 km/h的速度在平直公路上行驶的汽车，遇紧急情况而急刹车获得大小为4 m/s2的加速度，则刹车6 s后汽车的速度为()A44 m/s B24 m/s C4 m/s D0答案D解析取初速度方向为正方向，则v020 m/s，a4 m/s2，设刹车经t0时间而停止运动，由0v0at0得t0 s5 s，故在tt05 s末汽车速度为零，而后汽车静止，故在刹车6 s后汽车速度为零8一个做直线运动的物体，其速度随时间的变化关系为v(125t) m/s，则其初速度为_m/s，加速度为_m/s2，3 s末的速度为_m/s.答案1253解析将v(125t) m/s与方程

13、vv0at对比知，物体做匀变速直线运动，且v012 m/s，a5 m/s2,3 s末的速度v(125×3) m/s3 m/s.9质点从静止开始做匀加速直线运动，经4 s后速度达到20 m/s，然后匀速运动了10 s，接着经4 s匀减速运动后静止求(1)质点在加速运动阶段的加速度是多大？(2)质点在16 s末的速度为多大？答案(1)5 m/s2(2)10 m/s.解析(1)设加速阶段的加速度为a1，则v1a1t1a1 m/s25 m/s2(2)设减速运动阶段的加速度为a2，由v2v1a2t2其中v20，v120 m/s所以a2 m/s25 m/s2当t16 s时，质点已减速运动了t32

14、 s，此时质点的速度为v3v1a2t320 m/s5×2 m/s10 m/s 题型1 速度公式的理解及应用例1 一质点从静止开始以1 m/s2的加速度匀加速运动，经5 s后做匀速运动，最后2 s的时间质点做匀减速运动直至静止，则质点匀速运动时的速度是多大？减速运动时的加速度是多大？答案5 m/s2.5 m/s2，方向与速度方向相反解析质点的运动过程包括加速匀速减速三个阶段，如图所示图示中AB为加速阶段，BC为匀速阶段，CD为减速阶段，匀速运动的速度即为AB段的末速度，也为CD段的初速度，这样一来，就可以利用公式方便地求解了由运动学公式可知：vBv0at5 m/s，vCvB5 m/s，

15、由vv0at应用于CD段 (vD0)得：a m/s22.5 m/s21多运动过程问题要划分不同的运动阶段，并搞清各运动过程之间的联系2画出运动过程的草图，标上已知量以便于灵活选用公式3选取一个过程为研究过程，以初速度方向为正方向判断各量的正负，利用vv0at由已知条件求解未知量4讨论所得矢量的大小及方向. 题型2 速度公式矢量性的应用图221例2 如图221所示，小球以v06 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时需多少时间？(小球在光滑斜面上运动时，加速度大小、方向不变)答案1.5 s或4.5 s解析小球先沿斜

16、面向上做匀减速直线运动，后反向做匀加速直线运动若小球在上升过程中，速度减为3 m/s时，以沿斜面向上的方向为正方向，根据vv0at1，解得t11.5 s.若小球在上升过程中，速度减为0时，以沿斜面向上的方向为正方向，由0v0at2，解得t23 s.若小球在下降过程中速度又增为3 m/s，以沿斜面向下的方向为正方向，由v3at3，解得t31.5 s.综上可知，若小球在上升过程中达到3 m/s，则经历的时间为1.5 s；若在下降过程中达到3 m/s，则经历的时间为3 s1.5 s4.5 s.拓展探究一物体做匀变速直线运动，初速度为2 m/s，加速度大小为1 m/s2，则经1 s后，其末速度()A一

17、定为3 m/sB一定为1 m/sC可能为1 m/sD不可能为1 m/s答案C解析由vv0at，得v2 m/s±1×1 m/s，即末速度可能为3 m/s，也可能为1 m/s.利用vv0at进行计算时要注意区别a是正还是负，即物体是做匀加速直线运动还是做匀减速直线运动1速度公式是一个矢量表达式，速度和加速度都是矢量，可以引起多解问题2小球沿斜面上、下滑动时加速度大小、方向均不变，而匀变速直线运动的速度公式的适用条件就是加速度恒定，因此对这类“双向可逆”类匀变速运动，可以全过程列式，但应注意各量的方向(正、负号)若在下滑过程中达到3 m/s，以沿斜面向上的方向为正方向，则有；v0

18、6 m/s，a2 m/s2，v3 m/s由vv0at得t4.5 s.3对同一研究过程，各物理量正、负号选取的标准应是统一的. 题型3 vt图象的理解及应用例3 如图222所示为某物体的vt图象，说明该物体的运动情况图222答案见解析解析在前4 s内，物体的速度越来越大，说明物体做匀加速直线运动，且每秒速度增加 1 m/s.在4 s末物体速度达到最大，然后做匀减速直线运动，6 s末物体的速度减小为零，此时物体的位移最大在4 s6 s时间内，物体的速度每秒减少4 m/s.在6 s末物体又往回运动，即反向加速1 s的时间，速度大小是4 m/s，但跟开始运动的方向相反，自第7 s开始物体的速度又减小，

19、8 s末速度减小为零，其运动特点可用右图所示拓展探究上例中物体在04 s,46 s,67 s,78 s内的加速度各为多少？4 s至7 s内的加速度有什么特点？为什么？答案见解析解析04 s内的加速度a1 m/s21 m/s246 s内的加速度a2 m/s24 m/s267 s内的加速度a3 m/s24 m/s278 s内的加速度a4 m/s24 m/s2由上面的计算结果可知，4 s至7 s内的加速度相同，原因是直线的斜率未变1从vt图象可获得物体运动的信息有：(1)物体运动快慢对应纵轴数值(2)物体运动的方向t轴上方为正方向，t轴下方为负方向(3)运动快慢的变化从图线对应的v数值变化可以看出运

20、动快慢的变化(4)加速度大小及变化图线斜率大则a大，斜率小则a小2图象的斜率不变，a即不变3利用a求a时，vvtv0，必须是末态的速度减去初态的速度. 1一物体做直线运动的图象如图223所示，则该物体() 图223A先做匀加速运动，后做匀减速运动，速度方向相同B先做匀加速运动，后做匀减速运动，速度方向相反C先做匀减速运动，后做匀加速运动，速度方向相同D先做匀减速运动，后做匀加速运动，速度方向相反答案A2物体做匀加速直线运动，已知第1 s末的速度是6 m/s，第2 s末的速度是8 m/s，则下面结论正确的是()A物体零时刻的速度是3 m/sB物体的加速度是2 m/s2C任何1 s内的速度变化都是

21、2 m/sD第1 s内的平均速度是6 m/s答案BC解析由题意知t11 s时，v16 m/s；t22 s时，v28 m/s.由v2v1a(t2t1)知，物体的加速度a m/s22 m/s2.因为物体做匀加速运动，所以任何1 s内速度的变化量都为vat2×1 m/s2 m/s.故B、C正确由v1v0at得，零时刻的速度为v0v1at6 m/s2×1 m/s4 m/s，故A不正确第1 s内的平均速度大于4 m/s，小于6 m/s，故D不正确3一辆车由静止开始做匀变速直线运动，在第8 s末开始刹车，经4 s停下来，汽车刹车过程也在做匀变速运动，那么前后两段加速度的大小之比是()A

22、14 B12C21 D41答案B解析设前后两段的加速度分别为a1、a2，则a1，a2，所以a1a2t2t112.4关于匀变速直线运动有以下说法，其中正确的是()A匀加速直线运动的加速度是不断增加的B匀减速直线运动的加速度是不断减小的C匀变速直线运动是加速度不变的直线运动D匀变速直线运动是速度和加速度都均匀变化的直线运动答案C解析匀变速直线运动包括匀加速直线运动和匀减速直线运动，它是加速度不变，而速度均匀变化的直线运动，故只有C正确5下列每一个图都有两条图线，分别表示同一直线运动过程中的加速度和速度随时间的变化关系的图象其中哪些图对应的运动不能实现()答案D6一质点做直线运动，在第1 s内速度增

23、加1 m/s；在第2 s内速度增加1 m/s；在第3 s内速度增加1 m/s；在第4 s内速度增加1 m/s，则这个质点的运动是()A匀速直线运动B一定是匀加速直线运动C不一定是匀加速直线运动D一定是非匀变速直线运动答案C解析由题意知，质点的速度随时间在增加，但不能判定出是否均匀增加，而匀加速直线运动必须是任意相等时间内速度增加相等，故应选C.7物体做匀变速直线运动，初速度为10 m/s，加速度为10 m/s2，则2 s末的速度为()A10 m/s B0 C10 m/s D5 m/s答案C8一辆农用“小四轮”漏油，假如每隔1 s漏下一滴，车在平直公路上行驶，一位同学 根据漏在路面上的油滴分布，分析“小四轮”的运动情况(已知车的运动方向)下列说法中正确的是()A当沿运动方向油滴始终均匀分布时，车可能做匀速直线运动B当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车一定在做匀加速直线运动C当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在减小D当沿运动方向油滴间距逐渐增大时，车的加速度可能在增大答案ACD解析当油滴始终均匀分布时，说明四轮车在每秒内的位移相同，车可能做匀速直线运动，选项A正确；当油滴的间距增大时，说明四轮车的速度在增加，其加速度可能保持不变，也可能在减小，还可能在增大，故选项C、D正