【同步】物理人教版必修1：第二章　章末素养提升学案

章末素养提升素养再现物理观念匀变速直线运动特点：加速度恒定；v－t图像是一条倾斜的直线匀变速直线运动的基本公式(1)速度与时间的关系式v＝v0＋at(2)位移与时间的关系式x＝v0t＋12at自由落体运动(1)条件：只受重力作用由静止下落(2)重力加速度：g＝9.8m/s2，方向竖直向下，地球上不同位置g值可能不同(3)h＝12gt2，v＝科学思维微元法利用微元法推导v－t图像与t轴围成的面积表示位移图像法利用v－t图像分析并解决生产和生活中有关的实际问题，例如追及相遇问题推导并会应用匀变速直线运动的公式(1)速度与位移关系式：v2－v02＝(2)平均速度公式：v(3)位移差公式：连续相等时间内的位移之差Δx＝aT2科学探究1.能提出与“小车速度的测量方法”“小车速度随时间变化的可能关系”等有关的物理问题2.会结合打点计时器设计实验方案并完成实验操作。能在打出的纸带上合理选取时间间隔计算各点的瞬时速度，会设计合适的表格并记录数据3.能建立标度合适的v－t坐标系并描点，会用直线拟合数据点。能通过对拟合所得的图像进行分析、思考，得到小车速度随时间变化的规律，知道测量误差产生的原因4.能撰写实验报告，陈述实验研究的过程和结果5.能借助计算机数表软件绘制v－t图像，并选择适当的函数拟合数据科学态度与责任1.了解伽利略研究自由落体运动的实验思想及所用的推理方法，认识到物理实验与科学推理在物理学研究中的作用，认识到伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步中的重大意义2.了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用3.在探究小车速度随时间变化的规律实验中，养成实事求是的态度，能与他人合作提能训练例1(2024·淄博市高一期末)近年来由于司机驾驶时低头看手机，交通事故频繁发生，各地出台相关的法规严格惩罚这种违法行为来减少事故的发生。假如司机驾驶一辆汽车正在平直的公路上以v0＝20m/s的速度匀速行驶，突然发现前方60m处有障碍物便立即以大小为a＝4m/s2的加速度刹车，刹车后汽车做匀减速直线运动。(1)求汽车刹车后6s内的位移大小x2；(2)若该司机由于低头看手机导致t0＝0.6s后才刹车，其他条件不变，试通过计算分析汽车是否会撞到障碍物。答案(1)50m(2)见解析解析(1)汽车停止运动需要的时间t2＝v0a＝5s<6则汽车刹车后6s内的位移大小与停止运动总位移大小相等，则有v02＝2解得x2＝50m(2)该司机由于低头看手机导致t0＝0.6s后才刹车，该过程汽车做匀速直线运动，则有x3＝v0t0＝12m由于x2＋x3＝62m>60m，可知汽车会撞到障碍物。例2(2023·汕尾市高一期末)下列四个描述直线运动的图像中(a为加速度、x为位移，v为速度、t为时间)，一定不能用来描述初速度为零的匀加速直线运动的是()答案D解析A图像描述的是加速度不变的直线运动，即匀变速直线运动，但初速度可能为零，也可能不为零，即有可能描述初速度为零的匀加速直线运动；B图像中相邻相等时间间隔的位移之比为1∶3，因此，可以用来描述初速度为零的匀加速直线运动；由初速度为0的匀加速直线运动位移时间关系x＝12at2可知，x∝t2，C图像可以描述初速度为零的匀加速直线运动；D图像中加速度变化，一定不是匀加速直线运动，故选D例3(来自教材)ETC是高速公路上不停车电子收费系统的简称。如图所示，汽车以15m/s的速度行驶，如果过人工收费通道，需要在收费站中心线处减速至0，经过20s缴费后，再加速至15m/s行驶；如果过ETC通道，需要在中心线前方10m处减速至5m/s，匀速到达中心线后，再加速至15m/s行驶。设汽车加速和减速的加速度大小均为1m/s2。(1)汽车过人工收费通道，从收费前减速开始，到收费后加速结束，总共通过的路程和所需的时间是多少？(2)如果过ETC通道，汽车通过第(1)问路程所需要的时间是多少？汽车通过ETC通道比人工收费通道节约多长时间？答案(1)225m50s(2)23s27s解析(1)汽车通过人工收费通道所用时间t1＝v1a×2＋20s＝50汽车通过人工收费通道的总路程x1＝v122a×2(2)汽车过ETC通道时，减速运动的位移和加速运动的位移相等，均为x2＝v12-v所以通过的总位移x总2＝2x2＋10m＝210m通过ETC通道所用时间t2＝v1-v2a×2＋二者的位移差Δx＝x1－x总2＝225m－210m＝15m在这段位移内汽车过ETC通道时是匀速运动的，汽车通过第(1)问路程所需的时间为t总2＝t2＋Δxv1＝22s＋1515s节约时间Δt＝t1－t总2＝50s－23s＝27s。分析多过程问题的方法：1.画出运动的示意图，明确题目中的各个过程。2.多过程中交接处的速度往往起到承上启下的作用，是解题的关键。例4(来自教材改编)某跳伞运动员做低空跳伞表演，他离开飞机后先做自由落体运动，t1＝4s后打开降落伞，伞张开后该运动员向下做匀减速直线运动，再经过t2＝7s到达地面时的速度大小为5m/s，重力加速度g取10m/s2，求：(1)伞张开前瞬间，运动员的速度大小；(2)伞张开后，运动员的加速度大小；(3)运动员离开飞机时距离地面的高度。答案(1)40m/s(2)5m/s2(3)237.5m解析运动员下落过程运动情况如图所示。(1)由自由落体运动有v1＝gt1解得伞张开前瞬间，运动员的速度大小为v1＝40m/s(2)伞张开后运动员做匀减速直线运动，有v2＝v1－at2解得a＝5m/s2(3)运动员做自由落体运动的位移为h1＝12gt12＝设运动员做匀减速直线运动的位移为h2，有v22-v解得h2＝157.5m故运动员离开飞机时距离地面的高度为h＝h1＋h2＝237.5m。例5(多选)(2025·宁波市高一月考)如图所示四幅图为物体做直线运动的图像，下列说法正确的是()A.甲图中，物体在0~t0这段时间内的位移大于vB.乙图中，物体的加速度为2m/s2C.丙图中，阴影面积表示t1~t2时间内物体的加速度变化量D.丁图中，t＝3s时物体的速度为25m/s答案AD解析甲图中，v－t图像与t轴围成的面积表示位移，可知物体在0~t0这段时间内的位移大于物体在这段时间内做匀加速直线运动的位移v0t0乙图中，根据v2＝2ax，可知2a＝1515m/s可得物体的加速度为a＝0.5m/s2，故B错误；丙图中，根据Δv＝aΔt可知，阴影面积表示t1~t2时间内物体的速度变化量，故C错误；丁图中，根据x＝v0t＋12at2，可得xt＝v0＋结合图像可知12a＝5m/s2，a＝10m/s2，v0＝－5则t＝3s时物体的速度为v＝v0＋at＝25m/s，故D正确。1.对基本图像的理解各图像含义(质点在直线运动中)在0~t1内图线表示质点做匀速直线运动在0~t1内图线表示质点做匀加速直线运动在0~t1内图线表示质点做加速度均匀增大的变速直线运动在t1~t2内图线表示质点静止在t1~t2内图线表示质点做匀速直线运动在t1~t2内图线表示质点做匀变速直线