匀变速直线运动规律习题课
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第二章 匀变速直线运动的规律习题课1.平均速度关系公式: 。
2.中点瞬时速度公式: 。
3.初速度为0的匀加速直线运动是一种特殊的匀变速直线运动,它有着自己所具有的独特的规律,熟知这些规律对解决很多运动学问题有极大的帮助:(1)1T 秒末,2T 秒末,3T 秒末……瞬时速度之比为:(2)1T 秒内,2T 秒内,3T 秒内……位移之比为:(3)第一个T 秒内,第二个T 秒内,第三个T 秒内,……第n 个T 秒内位移之比为:(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为:4.在确定的匀变速直线运动中,在连续相等的时间间隔T 内位移之差为恒量,这个恒量是:知识点一:平均速度公式的应用1.我国自行研制的“枭龙”战机已在四川某地试飞成功.假设该战机起飞前从静止开始做匀加速直线运动,达到起飞速度v 所需时间为t ,则起飞前的运动距离为( )A .vt B.vt 2C .2vtD .不能确定2.沿直线做匀变速运动的质点在第一个0.5 s 内的平均速度比它在第一个1.5 s 内的平均速度大2.45 m/s ,以质点初始时刻的运动方向为正方向,则质点的加速度为( )A.2.45 m/s 2B.-2.45 m/s 2C.4.90 m/s 2D.-4.90 m/s 23.一质点从静止开始做匀加速直线运动,第3 s 内的位移为2 m ,那么( )A.这3 s 内平均速度是1.2 m/sB.第3 s 末瞬时速度是2.2 m/sC.质点的加速度是0.6 m/s 2D.质点的加速度是0.8 m/s 2知识点二:比例公式的应用4.如图所示,完全相同的三块木块并排固定在水平面上,一颗子弹以速度v 水平射入,若子弹在木块中做匀减速运动,且穿过第三块木块后速度恰好为零,则子弹依次射入每块木块时的速度之比和穿过每块木块的时间之比分别为( )A .v 1:v 2:v 3 =3:2:1B .C .D .5.一个物体从静止开始做匀加速直线运动,它在第1 s内与第2 s内的位移之比为x1∶x2,在走完第1 m时与走完第2 m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∶2C.x1∶x2=1∶4,v1∶v2=1∶2D.x1∶x2=1∶4,v1∶v2=1∶26.从静止开始做匀加速直线运动的物体,在第1 s内、第2 s内、第3 s内的平均速度之比为()A.1∶3∶5B.1∶4∶9C.1∶2∶3D.1∶2∶3知识点三:位移差公式的应用7.如图所示,物体做匀加速直线运动,A、B、C、D为其运动轨迹上的四点,测得AB=2 m,BC=3 m,且物体通过AB、BC、CD所用的时间均为0.2 s,则下列说法正确的是()A.物体的加速度为20 m/s2B.物体的加速度为25 m/s2C.CD=4 mD.CD=5 m8.一个做匀加速直线运动的物体,在前4 s内经过的位移为24 m,在第4个4 s内经过的位移是60 m,求这个物体的加速度和初速度各是多少?第二章 匀变速直线运动的规律习题课1.一个物体由静止开始做匀加速直线运动,第1 s 末的速度达到4 m/s ,物体在第2 s 内的位移是( )A.6 mB.8 mC.4 mD.1.6 m2.物体从静止开始做匀加速直线运动,第3 s 内通过的位移是3 m ,则( )A.第3 s 内的平均速度是3 m/sB.物体的加速度是1.2 m/s 2C.前3 s 内的位移是6 mD.3 s 末的速度是3.6 m/s3.火车的速度为8 m /s ,关闭发动机后做匀减速直线运动,前进70 m 时速度减为6 m/s.若再经过40 s ,火车又前进的距离为( )A.80 mB.90 mC.120 mD.160 m4.如图所示,木块A 、B 并排且固定在水平桌面上,A 的长度是L ,B 的长度是2L .一颗子弹沿水平方向以速度v 1射入A ,以速度v 2穿出B .子弹可视为质点,其运动视为匀变速直线运动.则子弹穿出A 时的速度为( )A.2v 1+v 23B.2v 21-v 223C.2v 21+v 223D.23v 1 5.物体以初速度v 0做匀减速直线运动,第1 s 内通过的位移为x 1=3 m ,第2 s 内通过的位移为x 2=2 m ,又经过位移x 3物体的速度减小为0,则下列说法中不正确的是( )A.加速度a 的大小为1 m/s 2B.初速度v 0的大小为2.5 m/sC.位移x 3的大小为98m D.位移x 3内的平均速度大小为0.75 m/s6.一个做匀加速直线运动的物体先后经过A 、B 两点时的速度分别为v 1和v 2,则下列结论中正确的有( )A.物体经过AB 位移中点的速度大小为v 1+v 22B.物体经过AB 位移中点的速度大小为v 21+v 222C.物体通过AB 这段位移的平均速度为v 1+v 22D.物体通过AB 这段位移所用时间的中间时刻的速度为v 1+v 227.质点从静止开始做匀加速直线运动,在第1个2 s 、第2个2 s 和第5个2 s 内三段位移之比为( )A.1∶4∶25B.2∶8∶7C.1∶3∶9D.2∶2∶18.如图所示,一个滑块从斜面顶端A由静止开始沿斜面向下做匀加速直线运动到达底端C,已知AB=BC,则下列说法正确的是()A.滑块到达B、C两点的速度之比为1∶2B.滑块到达B、C两点的速度之比为1∶2C.滑块通过AB、BC两段的时间之比为1∶2D.滑块通过AB、BC两段的时间之比为(2+1)∶19.物体沿一直线做匀加速直线运动,已知它在第2 s内的位移为4.0 m,第3 s内的位移为6.0 m,则下列说法中正确的是()A.它在第2 s初到第3 s末的平均速度的大小是5.0 m/sB.它在第1 s内的位移是2.0 mC.它的初速度为零D.它的加速度大小是2.0 m/s210.向东行驶的汽车,刹车后做匀减速直线运动,第6 s末到第8 s末运动了20 m,第12 s末到第14 s末运动了8 m.求:(1)汽车的初速度和加速度;(2)汽车前20 s的位移大小.11.一辆汽车从静止开始做匀加速直线运动,已知途中先后经过相距27 m的A、B两点所用时间为2 s,汽车经过B点时的速度为15 m/s.求:(1)汽车经过A点时的速度大小和加速度大小;(2)汽车从出发点到A点经过的距离;(3)汽车经过B点后再经过2 s到达C点,则BC间距离为多少?。
习题课:匀变速直线运动的推论及初速度为零的比例式的应用课后篇巩固提升合格考达标练1.图甲是郑新黄河大桥的照片,乙图中a、b、c、d、e是五个连续等距的桥墩,若一汽车从a点由静止开始做匀加速直线运动,已知通过ab段的时间为t,则通过be段的时间为()A.(2+√2)tB.√2tC.2tD.t,初速度为零的匀加速直线运动连续相等的时间间隔内的位移之比为1∶3∶5∶…∶(2n1),由于be段与ab段位移之比为1∶3,故两段过程时间相等,通过be段的时间也为t,故D正确。
2.沿直线做匀变速运动的质点在第一个0.5 s内的平均速度比它在第一个1.5 s内的平均速度大2.45 m/s,以质点初始时刻的运动方向为正方向,则质点的加速度为() A.2.45 m/s2 B.2.45 m/s2C.4.90 m/s2D.4.90 m/s20.5 s内的平均速度为v1,即在t1=0.25 s 时的速度为v1;在第一个1.5 s内的平均速度为v2,即在t2=0.75 s时速度为v2。
由题意得v1v2=2.45 m/s,故a=v2-v1t2-t1=-2.450.75-0.25m/s2=4.90 m/s2,选项D正确。
3.一小球沿斜面向下做匀加速直线运动,先后经过斜面上的A、B两点,其速度分别为v A=2 m/s和v B=14 m/s,经历时间为2 s。
下列说法中正确的是()A.从A到B的加速度为7 m/s2B.经过A、B中点时速度为8 m/sC.A、B两点之间的距离为16 mD.从A到B中间时刻的速度为12 m/sA到B的加速度为a=v B-v At =14-22m/s2=6 m/s2,选项A错误;A、B中点的速度为v x2=√v A2+v B22=√22+1422m/s=10 m/s,选项B错误;A、B两点之间的距离为:x=v B+v A2t=14+22×2 m=16 m,选项C正确;A、B中间时刻的瞬时速度为v t2=v A+v B2=2+142m/s=8 m/s,选项D错误。
习 题1.做匀加速直线运动的物体:[ ]A . 在第1s 内,第2s 内,第3s 内的位移之比一定是1:3:5。
B .在相邻相等的时间间隔内位移之差是个恒量。
C . 它的加速度是均匀增加的。
D .在相同的时间间隔内的速度变化量相同。
2.一质点从静止开始做匀加速直线运动,自运动开始,通过连续三段位移所用时间之比为1:2:3,则这三段位移之比和通过这三段位移时的平均速度之比为[ ]A .1:2:3,1:1:1B .1:23:33,1:22:32C .1:22:32,1:2:3D .1:3:5,1:22:323.如右图所示,斜面AB 与水平面BC 连接处为一小段圆滑曲面,物体由斜面上的A 点从静止释放,沿斜面下滑再进入水平轨道,最后停水平面上的C 点,已知AB :BC=3:2,则物体在AB 及BC 段的加速度之比和所用时间比为( ) A .3:2,3:2 B .2:3,2:3C .2:3,3:2D .3:2,2:34.两辆完全相同的汽车,沿水平直路一前一后以相同速度匀速行驶,若前车突然以恒定的加速度刹车,在它刚停住时,后车以前车刹车时的加速度开始刹车,已知前车在刹车时所行驶的距离为s ,若要保证两辆车在上述情况中不相撞,则两车在匀速行驶时保持的距离至少应为()A .sB .2sC .3s D4s .5.物体由静止开始做匀加速直线运动,在前4s 内的位移是16m ,再过4s ,物体的速度是:( )A .16m/sB .4m/sC .8m/sD .12m/s6.一个由静止开始做匀加速直线运动的物体,第一秒内位移是5m ,第二秒内位移是 m 。
前4秒共位移 m 。
7.物体从斜面的顶端由静止开始匀加速下滑,1s 后到达斜面的中点,物体到达斜面底端所经历的时间是 。
8.一做匀加速直线运动的质点,从A 运动至C 所用时间为t ,B 是AC 间的一点,质点在AB 段的平均速度为v ,在BC 段的平均速度为3 v ,则物体的加速度为 。
高考物理 一轮复习 匀变速直线运动的规律 课时精选习题(含解析)一、概念规律题组1.在公式v =v 0+at 和x =v 0t +12at 2中涉及的五个物理量,除t 是标量外,其他四个量v 、v 0、a 、x都是矢量,在直线运动中四个矢量的方向都在一条直线中,当取其中一个量的方向为正方向时,其他三个量的方向与此相同的取正值,与此相反的取负值,若取速度v 0方向为正方向,以下说法正确的是( )A .匀加速直线运动中a 取负值B .匀加速直线运动中a 取正值C .匀减速直线运动中a 取正值D .无论匀加速直线运动还是匀减速直线运动a 都取正值 答案 B解析 据v =v 0+at 可知,当v 0与a 同向时,v 增大;当v 0与a 反向时,v 减小.x =v 0t +12at 2也是如此,故当v 0取正值时,匀加速直线运动中,a 取正;匀减速直线运动中,a 取负,故选项B 正确.2.某运动物体做匀变速直线运动,加速度大小为0.6 m/s 2,那么在任意1 s 内( ) A .此物体的末速度一定等于初速度的0.6倍B .此物体任意1 s 的初速度一定比前1 s 末的速度大0.6 m/sC .此物体在每1 s 内的速度变化为0.6 m/sD .此物体在任意1 s 内的末速度一定比初速度大0.6 m/s 答案 C解析 因已知物体做匀变速直线运动,又知加速度为0.6 m/s 2,主要涉及对速度公式的理解:①物体可能做匀加速直线运动,也可能做匀减速直线运动;②v =v 0+at 是矢量式.匀加速直线运动a =0.6 m/s 2;匀减速直线运动a =-0.6 m/s 2.3.我国自行研制的“枭龙”战机已在四川某地试飞成功.假设该战机起飞前从静止开始做匀加速直线运动,达到起飞速度v 所需时间为t ,则起飞前的运动距离为( )A .v t B.v t2C .2v tD .不能确定答案 B解析 因为战机在起飞前做匀加速直线运动,则x =v t =0+v 2t =v2t .B 选项正确.4.一个做匀加速直线运动的物体,通过A 点的瞬时速度是v 1,通过B 点的瞬时速度是v 2,那么它通过AB 中点的瞬时速度是( )A.v 1+v 22B.v 1-v 22C. v 21+v 222D. v 22-v 212答案 C二、思想方法题组5.如图1所示,请回答:图1(1)图线①②分别表示物体做什么运动?(2)①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)②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)①②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. 答案 见解析解析 (1)①做匀加速直线运动;②做匀减速直线运动 (2)①物体3 s 内速度的改变量Δv =9 m/s -0=9 m/s ,方向与速度方向相同(3)②物体5 s 内的速度改变量Δv ′=(0-9) m/s =-9 m/s ,负号表示速度改变量与速度方向相反. (4)①物体的加速度a 1=Δv Δt =9 m/s 3 s =3 m/s 2,方向与速度方向相同.②物体的加速度a 2=Δv ′Δt ′=-9 m/s 5 s =-1.8 m/s 2,方向与速度方向相反.(5)图象的交点A 表示两物体在2 s 时的速度相同. 6.汽车以40 km/h 的速度匀速行驶.(1)若汽车以0.6 m/s 2的加速度加速,则10 s 后速度能达到多少? (2)若汽车刹车以0.6 m/s 2的加速度减速,则10 s 后速度减为多少? (3)若汽车刹车以3 m/s 2的加速度减速,则10 s 后速度为多少? 答案 (1)17 m/s (2)5 m/s (3)0解析 (1)初速度v 0=40 km /h≈11 m/s , 加速度a =0.6 m/s 2,时间t =10 s. 10 s 后的速度为v =v 0+at =11 m/s +0.6×10 m/s =17 m/s.(2)汽车刹车所用时间t 1=v 0a 1=110.6s>10 s ,则v 1=v 0-at =11 m/s -0.6×10 m/s =5 m/s.(3)汽车刹车所用时间t 2=v 0a 2=113s<10 s ,所以10 s 后汽车已经刹车完毕,则10 s 后汽车速度为零.思维提升1.匀变速直线运动的公式都是矢量式,应注意各物理量的正负以及物理量的符号与公式中加减号的区别.2.一个匀变速运动,其时间中点的速度v 1与位移中点的速度v 2不同,且不论匀加速还是匀减速总有v 1<v 2.3.分析图象应从轴、点、线、面积、斜率等几个方面着手.轴是指看坐标轴代表的物理量,是x -t 图象还是v -t 图象.点是指看图线与坐标轴的交点或者是图线的折点.线是看图的形状,是直线还是曲线,通过图线的形状判断两物理量的关系,还要通过面积和斜率看图象所表达的含义.4.①物体做匀减速运动时,必须考虑减速为零后能否返回,若此后物体停止不动,则此后任一时刻速度均为零,不能用公式v =v 0+at 来求速度.②处理“刹车问题”要先判断刹车所用的时间t 0.若题目所给时间t <t 0,则用v =v 0+at 求t 秒末的速度;若题目所给时间t >t 0,则t 秒末的速度为零.一、匀变速直线运动及其推论公式的应用 1.两个基本公式(1)速度公式:v =v 0+at(2)位移公式:x =v 0t +12at 2两个公式中共有五个物理量,只要其中三个物理量确定之后,另外两个就确定了.原则上应用两个基本公式中的一个或两个联立列方程组,就可以解决任意的匀变速直线运动问题.2.常用的推论公式及特点 (1)速度—位移公式v 2-v 20=2ax ,此式中不含时间t ;(2)平均速度公式v =v t 2=v 0+v2,此式只适用于匀变速直线运动,式中不含有时间t 和加速度a ;v =xt,可用于任何运动.(3)位移差公式Δx =aT 2,利用纸带法求解加速度即利用了此式.(4)初速度为零的匀加速直线运动的比例式的适用条件:初速度为零的匀加速直线运动.3.无论是基本公式还是推论公式均为矢量式,公式中的v 0、v 、a 、x 都是矢量,解题时应注意各量的正负.一般先选v 0方向为正方向,其他量与正方向相同取正值,相反取负值.【例1】 短跑名将博尔特在北京奥运会上创造了100 m 和200 m 短跑项目的新世界纪录,他的成绩分别是9.69 s 和19.30 s .假定他在100 m 比赛时从发令到起跑的反应时间是0.15 s ,起跑后做匀加速运动,达到最大速率后做匀速运动.200 m 比赛时,反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与100 m 比赛时相同,但由于弯道和体力等因素的影响,以后的平均速率只有跑100 m 时最大速率的96%.求:(1)加速所用时间和达到的最大速率;(2)起跑后做匀加速运动的加速度.(结果保留两位小数) 答案 (1)1.29 s 11.24 m/s (2)8.71 m/s 2解析 (1)设加速所用时间为t (以s 为单位),匀速运动时的速度为v (以m/s 为单位),则有 12v t +(9.69-0.15-t )v =100① 12v t +(19.30-0.15-t )×0.96v =200② 由①②式得 t =1.29 s v =11.24 m/s(2)设加速度大小为a ,则 a =vt=8.71 m/s 2[规范思维] (1)对于物体的直线运动,画出物体的运动示意图(如下图),分析运动情况,找出相应的规律,是解题的关键.(2)本题表示加速阶段的位移,利用了平均速度公式v =v 0+v 2,平均速度v 还等于v t2.公式特点是不含有加速度,且能避开繁琐的计算,可使解题过程变得非常简捷.[针对训练1] 如图2所示,以8 m/s 匀速行驶的汽车即将通过路口,绿灯还有2 s 将熄灭,此时汽车距离停车线18 m .该车加速时最大加速度大小为2 m/s 2,减速时最大加速度为5 m/s 2.此路段允许行驶的最大速度为12.5 m/s.下列说法中正确的有( )图2A .如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线B .如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速C .如果立即做匀减速运动,在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车线D .如果距停车线5 m 处减速,汽车能停在停车线处 答案 AC解析 如果立即做匀加速直线运动,t 1=2 s 内汽车的位移x 1=v 0t 1+12a 1t 21=20 m>18 m ,此时汽车的速度v 1=v 0+a 1t 1=12 m/s<12.5 m/s ,汽车没有超速,A 项正确,B 项错误;如果立即做匀减速运动,速度减为零需要时间t 2=v 0a 1=1.6 s ,此过程通过的位移为x 2=12a 2t 22=6.4 m ,C 项正确,D 项错误.【例2】 (全国高考)已知O 、A 、B 、C 为同一直线上的四点,AB 间的距离为l 1,BC 间的距离为l 2,一物体自O 点由静止出发,沿此直线做匀加速运动,依次经过A 、B 、C 三点,已知物体通过AB 段与BC 段所用的时间相等.求O 与A 的距离.答案 (3l 1-l 2)28(l 2-l 1)解析 首先画出运动情况示意图:解法一 基本公式法设物体的加速度为a ,到达A 点时的速度为v 0,通过AB 段和BC 段所用的时间都为t ,则有l 1=v 0t +12at 2 l 1+l 2=2v 0t +12a (2t )2联立以上二式得l 2-l 1=at 2 3l 1-l 2=2v 0t设O 与A 的距离为l ,则有l =v 202a联立以上几式得l =(3l 1-l 2)28(l 2-l 1).解法二 利用推论法由连续相等时间内的位移之差公式得: l 2-l 1=at 2①又由平均速度公式:v B =l 1+l 22t②l +l 1=v 2B2a③由①②③得:l =(3l 1-l 2)28(l 2-l 1).[规范思维] (1)合理选用公式可简化解题过程.本题中解法二中利用位移差求加速度,利用平均速度求瞬时速度,使解析过程简化了.(2)对于多过程问题,要注意x 、v 0、t 等量的对应关系,不能“张冠李戴”.[针对训练2] (安徽省2010届高三第一次联考)一个质点正在做匀加速直线运动,用固定在地面上的照相机对该质点进行闪光照相,由闪光照片得到的数据,发现质点在第一次、第二次闪光的时间间隔内移动了2 m ;在第三次、第四次闪光的时间间隔内移动了8 m .由此可求得( )A .第一次闪光时质点的速度B .质点运动的加速度C .从第二次闪光到第三次闪光这段时间内质点的位移D .质点运动的初速度 答案 C解析 质点运动情况如图所示.照相机照相时,闪光时间间隔都相同,第一次、第二次闪光的时间间隔内质点通过的位移为x 1,第二次、第三次闪光时间内质点位移为x 2,第三、四次闪光时间内质点位移为x 3,则有x 3-x 2=x 2-x 1,所以x 2=5 m.由于不知道闪光的周期,无法求初速度、第1次闪光时的速度和加速度.C 项正确. 二、用匀变速运动规律分析两类匀减速运动1.刹车类问题:即匀减速直线运动到速度为零后即停止运动,加速度a 突然消失,求解时要注意先确定其实际运动时间.2.双向可逆类:如沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变,故求解时可对全过程列式,但必须注意x 、v 、a 等矢量的正、负号.3.逆向思维法:对于末速度为零的匀减速运动,可把该阶段看成反向的初速度为零、加速度不变的匀加速运动.【例3】 一辆汽车以72 km/h 的速度行驶,现因故紧急刹车并最终停止运动.已知汽车刹车过程中加速度的大小为5 m/s 2,则从开始刹车经过5 s ,后汽车通过的距离是多少?答案 40 m解析 设汽车由刹车开始至停止运动所用的时间为t 0,选v 0的方向为正方向. v 0=72 km/h =20 m/s ,由v =v 0+at 0得t 0=v t -v 0a =0-20-5s =4 s 可见,该汽车刹车后经过4 s 就已经停止,最后1 s 是静止的.由x =v 0t +12at 2知刹车后5 s 内通过的距离x =v 0t 0+12at 02=[20×4+12×(-5)×42] m =40 m.[规范思维] 此题最容易犯的错误是将t =5 s 直接代入位移公式得x =v 0t +12at 2=[20×5+12×(-5)×52] m =37.5 m ,这样得出的位移实际上是汽车停止后又反向加速运动1 s 的总位移,这显然与实际情况不相符.[针对训练3] 物体沿光滑斜面上滑,v 0=20 m/s ,加速度大小为5 m/s 2,求: (1)物体多长时间后回到出发点;(2)由开始运动算起,求6 s 末物体的速度.答案 (1)8 s (2)10 m/s ,方向与初速度方向相反解析 由于物体连续做匀减速直线运动,加速度不变,故可以直接应用匀变速运动公式,以v 0的方向为正方向.(1)设经t 1秒回到出发点,此过程中位移x =0,代入公式x =v 0t +12at 2,并将a =-5 m/s 2代入,得t =-2v 0a =-2×20-5s =8 s.(2)由公式v =v 0+at 知6 s 末物体的速度 v t =v 0+at =[20+(-5)×6] m/s =-10 m/s.负号表示此时物体的速度方向与初速度方向相反.【基础演练】1.(北京市昌平一中2010第二次月考)某人欲估算飞机着陆时的速度,他假设飞机停止运动前在平直跑道上做匀减速运动,飞机在跑道上滑行的距离为x ,从着陆到停下来所用的时间为t ,则飞机着陆时的速度为( )A.x tB.2x tC.x 2tD.x t 到2xt 之间的某个值 答案 B解析 根据公式v =v 2=x t 解得v =2xt2.(福建省季延中学2010高三阶段考试)在交通事故的分析中,刹车线的长度是很重要的依据,刹车线是汽车刹车后,停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹.在某次交通事故中,汽车的刹车线长度是14 m ,假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7,g 取10 m/s 2,则汽车刹车前的速度大小为( )A .7 m/sB .10 m/sC .14 m/sD .20 m/s 答案 C解析 设汽车刹车后滑动时的加速度大小为a ,由牛顿第二定律可得μmg =ma ,a =μg 由匀变速直线运动速度—位移关系式v 20=2ax ,可得汽车刹车前的速度为 v 0=2ax =2μgx=2×0.7×10×14 m/s =14 m/s3.物体沿一直线运动,在t 时间内通过的位移为x ,它在中间位置12x 处的速度为v 1,在中间时刻12t时的速度为v 2,则v 1和v 2的关系为( )A .当物体做匀加速直线运动时,v 1>v 2B .当物体做匀减速直线运动时,v 1>v 2C .当物体做匀速直线运动时,v 1=v 2D .当物体做匀减速直线运动时,v 1<v 2 答案 ABC解析 设物体的初速度为v 0、末速度为v t ,由v 21-v 20=v 2t -v 21=2a ·x 2. 所以路程中间位置的速度为v 1=v 20+v 2t2.①物体做匀变速直线运动时中间时刻的速度等于这段时间内的平均速度,即v 2=v 0+v t2② 第①式的平方减去第②式的平方得v 21-v 22=(v 0-v t )24.在匀变速或匀速直线运动的过程中,v 21-v 22一定为大于或等于零的数值,所以v 1≥v 2.4.2009年3月29日,中国女子冰壶队首次夺得世界冠军,如图3所示,一冰壶以速度v 垂直进入三个矩形区域做匀减速运动,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分别是( )图3A .v 1∶v 2∶v 3=3∶2∶1B .v 1∶v 2∶v 3=3∶2∶1C .t 1∶t 2∶t 3=1∶2∶ 3D .t 1∶t 2∶t 3=(3-2)∶(2-1)∶1 答案 BD解析 因为冰壶做匀减速运动,且末速度为零,故可以看做反向匀加速直线运动来研究.初速度为零的匀加速直线运动中通过连续三段相等位移的时间之比为1∶(2-1)∶(3-2),故所求时间之比为(3-2)∶(2-1)∶1,所以选项C 错,D 正确;由v 2-v 20=2ax 可得初速度为零的匀加速直线运动中的速度之比为1∶2∶3,则所求的速度之比为3∶2∶1,故选项A 错,B 正确,所以正确选项为B 、D.5.一辆公共汽车进站后开始刹车,做匀减速直线运动.开始刹车后的第1 s 内和第2 s 内位移大小依次为9 m 和7 m .则刹车后6 s 内的位移是( )A .20 mB .24 mC .25 mD .75 m 答案 C6. 如图4所示,在光滑的斜面上放置3个相同的小球(可视为质点),小球1、2、3距斜面底端A 点的距离分别为x 1、x 2、x 3,现将它们分别从静止释放,到达A 点的时间分别为t 1、t 2、t 3,斜面的倾角为θ.则下列说法正确的是( )图4A.x 1t 1=x 2t 2=x 3t 3B.x 1t 1>x 2t 2>x 3t 3C.x 1t 21=x 2t 22=x 3t 23 D .若θ增大,则xt 2的值减小 答案 BC7. 如图5所示,小球沿足够长的斜面向上做匀变速运动,依次经a 、b 、c 、d 到达最高点e .已知ab =bd =6 m ,bc = 1 m ,小球从a 到c 和从c 到d 所用的时间都是2 s ,设小球经b 、c 时的速度分别为v b 、v c ,则( )图5A .v b =8 m/sB .v c =3 m/sC .de =3 mD .从d 到e 所用时间为4 s 答案 BD 【能力提升】8.某动车组列车以平均速度v 行驶,从甲地到乙地的时间为t .该列车以速度v 0从甲地出发匀速前进,途中接到紧急停车命令后紧急刹车,列车停车后又立即匀加速到v 0,继续匀速前进.从开始刹车至加速到v 0的时间是t 0,(列车刹车过程与加速过程中的加速度大小相等),若列车仍要在t 时间内到达乙地.则动车组列车匀速运动的速度v 0应为( )A.v t t -t 0B.v t t +t 0C.v t t -12t 0D.v t t +12t 0答案 C解析 该动车组从开始刹车到加速到v 0所发生的位移大小为v 02·t 0,依题意,动车组两次运动所用的时间相等,即v t -v 02·t0v 0+t 0=t ,解得v 0=v tt -12t 0,故正确答案为C.9.航空母舰(Aircraft Carrier)简称“航母”、“空母”,是一种可以供军用飞机起飞和降落的军舰.蒸汽弹射起飞,就是使用一个长平的甲板作为飞机跑道,起飞时一个蒸汽驱动的弹射装置带动飞机在两秒钟内达到起飞速度,目前只有美国具备生产蒸汽弹射器的成熟技术.某航空母舰上的战斗机,起飞过程中最大加速度a =4.5 m/s 2,飞机要达到速度v 0=60 m/s 才能起飞,航空母舰甲板长L =289 m ,为使飞机安全起飞,航空母舰应以一定速度航行以保证起飞安全,求航空母舰的最小速度v 的大小.(设飞机起飞对航空母舰的状态没有影响,飞机的运动可以看做匀加速直线运动)答案 9 m/s解析 解法一 若航空母舰匀速运动,以地面为参考系,设在时间t 内航空母舰和飞机的位移分别为x 1和x 2,航母的最小速度为v ,由运动学知识得x 1=v t ,x 2=v t +12at 2,x 2-x 1=L ,v 0=v +at联立解得v =9 m/s.解法二 若航空母舰匀速运动,以航空母舰为参考系,则飞机的加速度即为飞机相对航空母舰的加速度,当飞机起飞时甲板的长度L 即为两者的相对位移,飞机相对航空母舰的初速度为零,设航空母舰的最小速度为v ,则飞机起飞时相对航空母舰的速度为(v 0-v )由运动学公式可得(v 0-v )2-0=2aL ,解得v =9 m/s.10.如图6所示,某直升飞机在地面上空某高度A 位置处于静止状态待命,要求该机10时56分40秒由静止状态沿水平方向做匀加速直线运动,经过AB 段加速后,进入BC 段的匀速受阅区,11时准时通过C 位置,如图7所示.已知x AB =5 km ,x BC =10 km.问:图6图7(1)直升飞机在BC 段的速度大小是多少?(2)在AB 段飞机做匀加速直线运动时的加速度大小是多少? 答案 (1)100 m/s (2)1 m/s 2解析 (1)设BC 段飞机做匀速直线运动的速度大小为v ,运动的时间为t 2.在AB 段飞机做匀加速直线运动的时间为t 1,加速度的大小为a .对AB 段,由平均速度公式得到: (v +0)/2=x AB /t 1①对BC段,由匀速直线运动的速度公式可得:v=x BC/t2②根据飞机10时56分40秒由A出发,11时准时通过C位置,则:t1+t2=200 s③联立①②③,代入已知数据解得v=100 m/s,(2)在AB段,由运动学公式v2t-v20=2ax得:a=v2/2x AB=1 m/s2.易错点评1.在用比例法解题时,要注意初速度为0这一条件.若是匀减速运动末速度为0,应注意比例的倒置.2.匀变速直线运动公式中各物理量是相对于同一惯性参考系的,解题中应注意参考系的选取.3.解匀减速类问题,要注意区分“返回式”和“停止式”两种情形,特别是“停止式”要先判明停止时间,再根据情况计算.。
匀变速直线运动的规律习题课
一. 教学内容:
二. 重点、难点:
知识重点:
1、加深对公式特点、推导、适用范围的理解。
2、掌握运用匀变速直线运动的规律来解答习题的步骤。
3、通过对物理过程的分析,选用适当的公式列方程解决问题。
知识难点:
1、通过读题、作图等方式理清物理过程。
2、加深对s-t、v-t图象的理解,并会解决具体问题。
(一)匀变速直线运动的几个推论式:
(1)任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差是一个恒量,即
s2-s1=s3-s2……=Δs=aT2
或 s n+k-s n=kaT2
(2)在一段时间t内,中间时刻的瞬时速度v等于这段时间的平均速度,即
v==s AB/t=(v A+v B)/2
式中s AB为这段时间内的位移,v A、v B分别为这段时间初、末时刻的瞬时速度。
(3)中间时刻瞬时速度等于这段时间内的平均速度:
(4)中间位移处的速度:
(5)初速为零的匀加速运动有如下特征
①从运动开始计时起,在连续相等的各段时间内通过的位移之比为
s1:s2:s3:……:s n=1:3:5:……:(2n-1)(n=1、2、3…………)
②从运动开始计时起,时间t内,2t内,3t内…Nt内通过的位移之比为
sⅠ:sⅡ:sⅢ:……:s N=12:22:32:……:N2
③从运动开始计时起,通过连续的等大位移所用的时间之比为
(二)公式总结:
要求:
1)知道每个公式的名字
2)知道每个公式的物理意义
3)要掌握复杂公式的推导过程
4)知道每个公式的适用范围及其特点
(三)图象:
1、s-t图象
1)熟悉各种运动s-t图象特征
2)计算单个物体的位移、速度
3)对比多个物体的位移、速度
4)确定多个物体的相对位置
注意:图象是数学图线而非物体的运动轨迹
2、v-t图象
1)熟悉各种运动v-t图象特征
2)计算单个物体的位移、速度、加速度
3)对比多个物体的位移、速度、加速度
注意:除非题目特别交代,v-t图象无法确定物体间的相对位置
(四)解题步骤:
(1)根据题意,确定研究对象
(2)明确物体做什么运动,并且画出草图
(3)分析运动过程的特点,并选用反映其特点的公式
(4)确定正方向,列出方程求解
(5)进行验算和讨论
【典型例题】
例1、火车紧急刹车后经7s停止,设火车匀减速直线运动,它在最后1s内的位移是2m,则火车在刹车过程中通过的位移和开始刹车时的速度各是多少?
分析:首先将火车视为质点,由题意画出草图:
从题目已知条件分析,直接用匀变速直线运动基本公式求解有一定困难。
大家能否用其它方法求解?
解法一:用基本公式、平均速度。
质点在第7s内的平均速度为:
则第6s末的速度:v6=4(m/s)
求出加速度:a=(0-v6)/t=-4(m/s2)
求初速度:0=v0+at,v0=at=4×7=28(m/s)
解法二:逆向思维,用推论。
倒过来看,将匀减速的刹车过程看作初速度为0,末速度为28m/s,加速度大小为4m/s2的匀加速直线运动的逆过程。
由推论:s1∶s7=1∶49
则7s内的位移:s7=49s1=49×2=98(m)
v0=28(m/s)
解法三:逆向思维,用推论。
仍看作初速为0的逆过程,用另一推论:
s I∶s II∶s III∶……:s VII=1∶3∶5∶……∶13
s I=2(m)
则总位移:s=2(1+3+5+7+9+11+13)=98(m)
求v0同解法二。
解法四:图像法作出质点的速度-时间图像,质点第7s内的位移大小为阴影部分小三角形面积:
小三角形与大三角形相似,有
v6∶v0=1∶7,v0=28(m/s)
总位移为大三角形面积:
小结:
1. 逆向思维在物理解题中很有用。
有些物理问题,若用常规的正向思维方法去思考,往往不易求解,若采用逆向思维去反面推敲,则可使问题得到简明的解答;
2. 熟悉推论并能灵活应用它们,既能开拓解题的思路,又能简化解题过程;
3. 图像法解题的特点是直观,有些问题借助图像只需简单的计算就能求解;
4. 一题多解能训练大家的发散思维,对能力有较高的要求。
这些方法在其它内容上也有用,希望大家用心体会。
例2、某做匀加速直线运动的物体,设它运动全程的平均速度是v1,运动到中间时刻的速度是v2,经过全程一半位置时的速度是v3,则下列关系中正确的是[]
A. v1>v2>v3
B. v1<v2=v3
C. v1=v2<v3
D. v1>v2=v3
解析:
法一:设初速度为v0 ,末速度为v t ,如图所示:
全程的平均速度是
据推论中间时刻的速度
由推论得:前半程
后半程
则:
所以:
法二:图像法
例3、汽车做匀变速直线运动在第一个4秒内位移为80m,第二个4秒内位移为64m,求:
汽车做加速还是减速运动,加速度多大?
汽车在12秒内的总位移是多少?
解析:1)匀变速直线运动的推论式:任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差是一个恒量,即:
s2-s1=s3-s2……=Δs=aT2
或s n+k-s n=kaT2
则:
其中=4s,=80m,=64m
则:-0.25m 负号表示汽车做减速运动
2)前12秒即为3个4秒内,则:
-16m
得:48m
12秒内的总位移192m
【模拟试题】
1、光滑斜面的长度为L,一物体由静止开始从斜面顶端沿斜面匀加速滑下,当该物体滑到底部时的速度为v,则物体下滑到L/2处的速度为
A. B. v/2 C. D. v/4
2、下图中表示三个物体运动位置和时间的函数关系图象,其异同点是
A. 运动速率相同,3秒内经过路
程相同,起点位置相同
B. 运动速率相同,3秒内经过路
程相同,起点位置不同
C. 运动速率不同,3秒内经过路
程不同,但起点位置相同
D. 均无共同点
3、物体先做初速为零的匀加速运动,加速度为a1,当速度达到v时,改为以a2做匀减速运动直至速度为零,在加速和减速过程中,物体的位移和所用时间分别为s1,t1和s2,t2。
下列式子成立的是
4、一质点由A点出发沿直线AB运动,行程的第一部分是加速度为a的匀加速运动;接着又以a’做匀减速运动,到达B恰好停止,若AB长为S,则质点走完AB所用的时间是
A. B. C. D.
5、列车长为L,铁路桥长也是L,列车沿平直轨道匀加速过桥,车头过桥头的速度是v1,车头过桥尾的速度是v2,则车尾通过桥尾时的速度为
A. v2
B.
C.
D.
6、一质点做直线运动的v—t图,如图所示,质点在0~1 s内做______运动,加速度为______ m/s2;在1~3 s内质点做______运动,加速度为______ m/s2;在3~4 s内做______运动,加速度为______m/s2;在1~4 s内做______运动,加速度为______m/s2。
7、飞机起飞的速度相对静止空气是60 m/s,航空母舰以20 m/s的速度向东
航行,停在航空母舰上的飞机也向东起飞,飞机的加速度是4m/s2,则起飞所
需时间是______s,起飞跑道至少长______m。
8、质点从静止开始做匀加速直线运动,经5s后速度达到10m/s,然后匀速
运动了20s,接着经2s匀减速运动后静止,则质点在加速阶段的加速度是
______ m/s2,在第26s末的速度大小是____m/s。
9、做匀加速直线运动的物体,某一段时间t内经过的路程为S,而且这段
路程的末速度为初速度的n倍,则加速度大小是。
10、子弹恰能穿过3块叠放在一起的同样厚的木板(即穿过第3块木板后子弹速度减小为零)。
设子弹在木板里运动的加速度是恒定的,则子弹依次穿过3块木板所用的时间之比为多少?
11、甲车以加速度3m/s2由静止开始做匀加速直线运动,乙车落后2s,在同一地点由静止开始,以加速度4m/s2做匀加速直线运动,两车的运动方向相同,求:
(1)在乙车追上甲车之前,两车距离的最大值是多少?
(2)乙车出发后经多长时间可追上甲车?此时它们离出发点多远?。