高考物理一轮复习 知识点1：匀变速直线运动的规律及应用（基础原卷版）（基础版）

知识点1：匀变速直线运动的规律及应用考点一：解决匀变速直线运动的常用方法【知识思维方法技巧】（1）匀变速直线运动的位移与时间的关系式：x＝v0t+12at公式的推导：①利用微积分思想进行推导：在匀变速直线运动中，虽然速度时刻变化，但只要时间足够小，速度的变化就非常小，在这段时间内近似应用我们熟悉的匀速运动的公式计算位移，其误差也非常小，如图所示。②利用公式推导：匀变速直线运动中，速度是均匀改变的，它在时间t内的平均速度就等于时间t内的初速度v0和末速度v的平均值，即v=v0+vt2．结合公式x＝vt和v＝v（2）匀变速直线运动中的平均速度在匀变速直线运动中，对于某一段时间t，其中间时刻的瞬时速度vt/2＝v0+a×12t=2v0+at2，该段时间的末速度v＝vt+at，由平均速度的定义式和匀变速直线运动的位移公式整理加工可得v=即有：v=v0所以在匀变速直线运动中，某一段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度，又等于这段时间内初速度和末速度的算术平均值。（3）匀变速直线运动推论公式：任意两个连续相等时间间隔T内，位移之差是常数，即△x＝x2﹣x1＝aT2．拓展：△xMN＝xM﹣xN＝（M﹣N）aT2。推导：如图所示，x1、x2为连续相等的时间T内的位移，加速度为a。x1（4）解决匀变速直线运动的基本思路：eq\x(\a\al(画过程,示意图))→eq\x(\a\al(判断运,动性质))→eq\x(\a\al(选取,正方向))→eq\x(\a\al(选用公式,列方程))→eq\x(\a\al(解方程并,加以讨论))注意：无论是匀加速直线运动还是匀减速直线运动，通常以初速度v0的方向为正方向；当v0＝0时，一般以加速度a的方向为正方向．速度、加速度、位移的方向与正方向相同时取正，相反时取负。（5）解决匀变速直线运动的常用方法：题型一：应用基本公式及推论式解决匀变速直线运动问题【知识思维方法技巧】一般情况下用两个基本公式可以解决，当遇到以下特殊情况时，用导出公式会提高解题的速度和准确率：不涉及时间，可用v2－v02＝2ax。不涉及加速度a，可用x＝eq\x\to(v)t，；不涉及末速度v，可用x＝v0t＋eq\f(1,2)at2。一般有几个未知量列几个方程，列方程时尽量共用未知量，以减少未知量的使用个数，减少方程数。【典例1基础题】（多选）如图所示，直线MN表示一条平直公路，汽车以初速度v0＝2m/s，加速度a＝2m/s2由A向C做匀加速直线运动，在到达C点前1s内，所驶过的距离BC为eq\f(7,15)L，其中L为A、C间的距离，下列判断正确的是()A．平直公路AC长为21mB．平直公路BC长为7mC．汽车由A向C运动的时间为4sD．汽车到达C点的速度大小是8m/s【典例1基础题对应练习】“歼－15”舰载机在“山东舰”航母上舰尾降落滑行的过程可以简化为沿水平方向的匀减速直线运动，且舰载机滑行方向与航母运动方向在同一直线上。第一次试验时，航母静止，舰载机滑上跑道时的速度为80m/s，刚好安全停在甲板上；第二次试验时，航母以20m/s速度匀速航行，若两次在跑道上滑行过程中的加速度相同，已知跑道长为160m。求第二次舰载机安全降落在航母上的最大速度。题型二：应用平均速度法解决匀变速直线运动问题【知识思维方法技巧】若知道匀变速直线运动多个过程的运动时间及对应时间内的位移，常用平均速度法。【典例2基础题】物体从A点开始做匀变速直线运动，由A到B用时6s，由B到C用时2s，AB＝BC＝12m，则物体的加速度大小为()A．1m/s2 B．2m/s2C．3m/s2 D．4m/s2【典例2基础题对应练习】中国自主研发的“暗剑”无人机，时速可超过2马赫．在某次试飞中，起飞前沿地面做匀加速直线运动，加速过程中连续经过两段均为120m的测试距离，用时分别为2s和1s，则无人机的加速度大小是()A．20m/s2 B．40m/s2C．60m/s2 D．80m/s2题型三：应用位移差法解决匀变速直线运动问题【知识思维方法技巧】（1）连续相等的相邻时间间隔T内的位移差相等即：Δx＝x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝aT2.（2）不相邻相等的时间间隔T内的位移差xm－xn＝(m－n)aT2【典例3基础题】（多选）物体从静止开始做匀加速直线运动，已知第4s内与第2s内的位移之差是8m，则下列说法正确的是()A．物体运动的加速度为4m/s2B．第2s内的位移为6mC．第2s末的速度为2m/sD．物体在0～5s内的平均速度为10m/s【典例3基础题对应练习】一个物体从静止开始做匀加速直线运动，以T为时间间隔，物体在第1个T内位移为20m，第2个T时间末速度为40m/s，则()A.时间间隔T＝2s B.物体的加速度a＝5m/s2C.物体在前2T时间内的位移是40m D.物体在第1s末的速度是20m/s题型四：应用比例式法解决匀变速直线运动问题【知识思维方法技巧】初速度为零匀加速直线运动的四个重要比例式：（1）T末、2T末、3T末、…、nT末的瞬时速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n.（2）前T内、前2T内、前3T内、…、前nT内的位移之比为x1∶x2∶x3∶…∶xn＝1∶4∶9∶…∶n2.（3）第1个T内、第2个T内、第3个T内、…、第n个T内的位移之比为xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xN＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)．（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∶…∶tn＝1∶(eq\r(2)－1)∶(eq\r(3)－eq\r(2))∶…∶(eq\r(n)－eq\r(n－1))．【典例4基础题】一个物体从静止开始做匀加速直线运动．它在第1s内与第2s内的位移之比为x1∶x2，在走完第1m时与走完第2m时的速度之比为v1∶v2.以下说法正确的是()A．x1∶x2＝1∶3，v1∶v2＝1∶2B．x1∶x2＝1∶3，v1∶v2＝1∶eq\r(2)C．x1∶x2＝1∶4，v1∶v2＝1∶2D．x1∶x2＝1∶4，v1∶v2＝1∶eq\r(2)【典例4基础题对应练习】（多选）如图所示，光滑斜面上的四段距离相等，质点从O点由静止开始下滑，做匀加速直线运动，先后通过a、b、c、d，下列说法正确的是() A．质点由O到达各点的时间之比ta∶tb∶tc∶td＝1∶eq\r(2)∶eq\r(3)∶2B．质点通过各点的速率之比va∶vb∶vc∶vd＝1∶eq\r(2)∶eq\r(3)∶2C．质点在斜面上运动的平均速度v＝vbD．质点在斜面上运动的平均速度v＝eq\f(vb,2)题型五：应用逆向思维法解决匀减速直线运动问题【知识思维方法技巧】末速度为零的匀减速直线运动问题常用逆向思维法解题。注意：刹车模型指匀减速到速度为零后即停止运动，加速度a突然消失，求解时要注意确定其实际运动时间。类型一：刹车模型【典例5a基础题】若飞机着陆后以6m/s2的加速度做匀减速直线运动，其着陆时的速度为60m/s，则它着陆后12s内滑行的距离是()A．288mB．300mC．150m D．144m【典例5a基础题对应练习】汽车以20m/s的速度在平直公路上行驶，急刹车时的加速度大小为5m/s2，则自驾驶员急踩刹车开始，经过2s与5s汽车的位移大小之比为()A.5∶4 B.4∶5 C.3∶4 D.4∶3类型二：匀减速到0模型【典例5b基础题】如图所示，在水平面上固定着四个完全相同的木块，一子弹以水平速度v0射入。若子弹在木块中做匀减速直线运动，当穿透第四个木块(即D位置)时速度恰好为零，下列说法正确的是()A.子弹从O运动到D全过程的平均速度等于B点的瞬时速度B.子弹通过每一部分时，其速度变化量vA－vO＝vB－vA＝vC－vB＝vD－vC相同C.子弹到达各点的速率vO∶vA∶vB∶vC＝2∶∶∶1D.子弹从进入每个木块至到达各点经历的时间tA∶tB∶tC∶tD＝1∶∶∶2【典例5b基础题对应练习】（多选）如图所示，一冰壶以速度v垂直进入三个完全相同的矩形区域做匀减速直线运动，且刚要离开第三个矩形区域时速度恰好为零，则冰壶依次进入每个矩形区域时的速度之比和穿过每个矩形区域所用的时间之比分别是()A．v1∶v2∶v3＝3∶2∶1B．v1∶v2∶v3＝eq\r(3)∶eq\r(2)∶1C．t1∶t2∶t3＝1∶eq\r(2)∶eq\r(3)D．t1∶t2∶t3＝(eq\r(3)－eq\r(2))∶(eq\r(2)－1)∶1考点二：自由落体运动题型一：单物体自由下落的问题【知识思维方法技巧】（1）自由落体运动：①运动特点：初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动．②基本规律：速度与时间的关系式：v＝gt.位移与时间的关系式：x＝eq\f(1,2)gt2.速度与位移的关系式：v2＝2gx.③方法技巧：比例法等初速度为0的匀变速直线运动规律都适用，Δv＝gΔt.相同时间内，竖直方向速度变化量相同，位移差公式：Δh＝gT2.（2）要充分利用自由落体运动初速度为零的特点、比例关系及推论等规律解题．①从运动开始连续相等时间内的下落高度之比为1∶3∶5∶7∶…②从运动开始一段时间内的平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(h,t)＝eq\f(v,2)＝eq\f(1,2)gt.③连续相等时间T内的下落高度之差Δh＝gT2.（3）物体由静止开始的自由下落过程才是自由落体运动，从中间截取的一段运动过程不是自由落体运动，等效于竖直下抛运动，应该用初速度不为零的匀变速直线运动规律去解决此类问题．类型一：单个物体自由落体运动模型【典例1a基础题】在国际泳联世锦赛女子单人10米跳台比赛中，我国运动员陈芋汐在跳台上倒立静止，然后下落，前5m完成技术动作，随后5m完成姿态调整。假设整个下落过程近似为自由落体运动，重力加速度大小取10m/s2，则她用于姿态调整的时间约为()A．0.2sB．0.4sC．1.0s D．1.4s【典例1a基础题对应练习】如图所示是用频闪周期为的相机拍摄的一张真空中羽毛与苹果自由下落的局部频闪照片。关于提供的信息及相关数据处理，下列说法中正确的是（）A．苹果下落的加速度大小为eq\f(x3－x1,Δt2)B．羽毛下落到C点的速度大小为eq\f(x2＋x3,2Δt)C．一定满足关系x1∶x2∶x3＝1∶3∶5D．一段时间后苹果会在羽毛下方类型二：长度不能忽略的单个物体自由落体运动模型【知识思维方法技巧】杆过观察点时间问题的处理技巧：要充分利用初速度为0的特点解题。设杆长L，杆的下端到观察点的距离为h①杆下端下落到观察点的时间②杆上端下落到观察点的时间③所以整杆通过观察点的时间【典例1b基础题】如图所示，竖直悬挂一根长15m的直杆，在杆的正下方距杆下端5m处有一观察点A，当杆自由下落时，(g取10m/s2)，则杆全部通过A点所需的时间为()A．1s B．2s C．3s D．4s【典例1b基础题对应练习】一根矩形杆的长1.45m，从某一高处作自由落体运动，在下落过程中矩形杆通过一个2m高的窗口用时0.3s。则矩形杆的下端到达窗口上端的速度和矩形杆下端的初始位置到窗台的高度差为(g取10m/s2)分别为()A．v=8m/s B．v=10m/s C．∆h=5m D．∆h=6m题型二：多物体自由下落的问题类型一：等高不同时下落模型【典例2a基础题】从高度为125m的塔顶先后自由释放a、b两球，自由释放这两个球的时间差为1s，g取10m/s2，不计空气阻力，以下判断正确的是()A．b球下落高度为20m时，a球的速度大小为20m/sB．a球接触地面瞬间，b球离地高度为45mC．在a球接触地面之前，两球保持相对静止D．在a球接触地面之前，两球离地的高度差恒定【典例2a基础题对应练习】从某一高度相隔1s先后自由释放两个相同的小球甲和乙，不计空气阻力，它们在空中任一时刻()A.甲、乙两球距离始终保持不变，甲、乙两球速度之差保持不变B.甲、乙两球距离越来越大，甲、乙两球速度之差也越来越大C.甲、乙两球距离越来越大，甲、乙两球速度之差保持不变D.甲、乙两球距离越来越小，甲、乙两球速度之差也越来越小类型二：等高等时下落模型【知识思维方法技巧】在运动学问题的解题过程中，若多个物体所参与的运动规律完全相同，可用等效转化法将多个物体的运动等效转换为一个物体的连续运动，解答过程将变得简单明了。【典例2b基础题】某同学站在一平房边观察从屋檐边滴下的水滴，发现屋檐的滴水是等时的，且第5滴正欲滴下时，第1滴刚好到达地面；第2滴和第3滴水刚好位于窗户的下沿和上沿，他测得窗户上、下沿的高度差为1m，由此求屋檐离地面的高度。【典例2b基础题对应练习】雨后，屋檐还在不断滴着水滴。如图所示，小红同学认真观察后发现，这些水滴都是在质量积累到足够大时才由静止开始下落，每隔相等时间滴下一水滴，水滴在空中的运动情况都相同，某时刻起，第一颗水滴刚运动到窗台下边沿时，第5颗水滴恰欲滴下。她测得，屋檐到窗台下边沿的距离为H=3.2m，窗户的高度为h＝1.4m，不计空气阻力的影响。则下列结论正确的是（）A．水滴下落到达窗台下边沿时的速度大小6m/sB．每隔0.2s滴下一水滴C．水滴经过窗户的时间0.2sD．水滴经过窗户的平均速度为7m/s类型三：不等高不同时下落模型【典例2c基础题】如图所示，空中有A、B两个小球的初始高度差为h1。先将小球A由静止释放，当A下落高度为h2时，再将小球B由静止释放，结果两小球同时落到地面上，重力加速度为g，不计空气阻力，则小球A距离地面的高度为（）A．B．C． D．考点三：竖直上抛运动【知识思维方法技巧】（1）竖直上抛运动的两种研究方法：分段法将全程分为两个阶段，即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自由落体阶段全程法将全过程视为初速度为v0，加速度a＝－g的匀变速直线运动，必须注意物理量的矢量性．习惯上取v0的方向为正方向，则v＞0时，物体正在上升；v＜0时，物体正在下降；h＞0时，物体在抛出点上方；h＜0时，物体在抛出点下方（2）竖直上抛运动的主要特性：对称性①速度对称：上升和下降过程经过同一位置时速度等大、反向②时间对称：上升和下降过程经过同一段高度所用的时间相等多解性当物体经过抛出点上方某个位置时，可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段，形成多解，在解决问题时要注意这个特性题型一：应用逆向思维法求解竖直上抛运动【典例1基础题】如图，篮球架下的运动员原地竖直起跳扣篮，离地后重心上升的最大高度为H.上升第一个eq\f(H,4)所用的时间为t1，第四个eq\f(H,4)所用的时间为t2.不计空气阻力，则eq\f(t2,t1)满足()A．1<eq\f(t2,t1)<2B．2<eq\f(t2,t1)<3C．3<eq\f(t2,t1)<4 D．4<eq\f(t2,t1)<5【典例1基础题对应练习】课间，一些“弹簧”男常在走廊上跳摸指示牌秀