1.6位移和时间的关系

1 匀变速直线运动位移与时间的关系一、匀速直线运动的位移 1．位移公式：x ＝v t .2.位移在v －t 图像中的表示：对于匀速直线运动，物体的位移在数值上等于v －t 图线与对应的时间轴所包围的矩形的面积．如图1所示阴影图形的面积就等于物体在t 1时间内的位移．图1二、匀变速直线运动的位移某物体做匀变速直线运动，初速度为v 0，加速度为a ，其v －t 图像如图4所示．请计算物体在t 时间内的位移．答案 v －t 图线下面梯形的面积表示位移x ＝12(OC ＋AB )·OA把面积及各条线段换成其所代表的物理量，上式变成 x ＝12(v 0＋v t )t ① 又因为v t ＝v 0＋at ② 由①②式可得 x ＝v 0t ＋12at 2总结：匀变速直线运动的位移公式 (1)公式：x ＝v 0t ＋12at 2.(2)适用范围：匀变速直线运动(包括匀加速和匀减速直线运动)．公式的矢量性：公式x ＝v 0t ＋12at 2中x 是位移，而不是路程，v 0、a 也是矢量，有方向，一般以初速度v 0的方向为正方向，如果是匀加速直线运动，a 为正值；如果是匀减线运速直动，a 为负值． 算出的位移如果为正，说明与规定的方向相同，位移为负说明与规定的方向相反。

1.5匀变速直线运动位移和时间的关系公式的应用 (就是套一个或者两个公式)1 (多选)某质点的位移随时间变化的关系是x ＝4t ＋4t 2，x 与t 的单位分别为m 和s ，设质点的初速度为v 0，加速度为a ，下列说法正确的是.. ...A ．v 0＝4 m /s ，a ＝4 m/s 2B ．v 0＝4 m /s ，a ＝8 m/s 2C ．2 s 内的位移为24 mD ．2 s 末的速度为24 m/s2．(多选)一质点以一定的初速度向东做匀变速直线运动，其位移与时间的关系为x ＝10t －t 2 (m)，则... ... . A ．质点初速度为10 m/s B ．质点的加速度大小是1 m/s 2 C ．2 s 末的速度为6 m/sD ．在2 s 末，质点在出发点西边，距出发点24 m3．(位移公式)一辆汽车以2 m/s 2的加速度做匀减速直线运动，经过2 s(汽车未停下)，汽车行驶了36 m ．汽车开始减速时的速度是... ... A ．9 m /s B ．18 m/s C ．20 m /sD ．12 m/s4．飞机起飞的过程是由静止开始在平直跑道上做匀加速直线运动的过程．已知飞机在跑道上加速前进的距离为1 600 m 时离开地面，所用时间为40 s ，则飞机的加速度a 和离地速度v 分别为. A ．2 m /s 2 ,80 m/s B ．2 m /s 2, 40m/s C ．1 m /s 2, 40 m/sD ．1 m /s 2 ,80 m/s5．(多选)由静止开始做匀加速直线运动的火车，在第10 s 末的速度为2 m/s ，下列叙述中正确的是.... .... A ．前10 s 内通过的位移为10 m B ．每秒速度变化0.2 m/s C ．10 s 内平均速度为1 m/s D ．第10 s 内的位移为2 m6.一个物体从静止开始做匀加速直线运动，第1秒内的位移为2 m，则下列说法正确的是(D)A．物体运动的加速度为2 m/s2B．物体第2秒内的位移为4 mC．物体在第3秒内的平均速度为8 m/sD．物体从静止开始通过32 m的位移需要4 s的时间-7．一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 m B．8 mC．4 m D．1.6 m---8．一列火车从静止开始做匀加速直线运动，一人站在第一节车厢前端的旁边观测，第一节车厢通过他历时2 s，整列车厢通过他历时6 s，则这列火车的车厢有... ...A．3节B．6节C．9节D．12节-9．（多种方法）一质点由静止开始做匀加速直线运动，它在第10 s内的位移为19 m，则其加速度大小为.. .. .. A．1.9 m/s2B．2.0 m/s2C．9.5 m/s2D．3.0 m/s2位移公式解决实际问题（练习公式）10一物体做初速度为零的匀加速直线运动，加速度为a＝2 m/s2，求：(1)第5 s末物体的速度多大？(2)前4 s的位移多大？(3)第4 s内的位移多大？11．一滑块自静止开始，从斜面顶端匀加速下滑(斜面足够长)，第5 s末的速度是10 m/s，试求：(1)第4 s末的速度大小；(2)运动后7 s内的位移大小；(3)第3 s内的位移大小．某物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度为1 m/s2，求：(1)物体在2 s内的位移大小；(2)物体在第2 s内的位移大小；(3)物体在第二个2 s内的位移大小．2．(位移公式的应用，上题的逆运算)一个做匀加速直线运动的物体，初速度v0＝2.0 m/s，它在第3 s内通过的位移是4.5 m，则它的加速度为(B)A．0.5 m/s2B．1.0 m/s2C．1.5 m/s2D．2.0 m/s212、某飞机起飞的速度是60m/s，在跑道上加速时产生的最大加速度为3m/s2，该飞机从静止到起飞成功需要跑道的长度为多少?13（难，杨镇18年考过）矿井里的升降机由静止开始匀加速上升，经过5s速度达到v=4 m/s后，又以这个速度匀速上升20s，然后匀减速上升，再经4s停在井口．求矿井的深度．刹车问题14．一滑块在水平面上以20 m/s的初速度做匀减速直线运动，加速度大小为4 m/s2.求：滑块10 s时的速度及位移．15 一木块以5m/s的初速度，－2m/s2的加速度在粗糙水平面上滑行，4s内物体通过的位移为...A．4m B．36mC．6.25m D．以上答案都不对16、（2016 惠州模拟）汽车以36km/h的速度行驶，刹车后得到的加速度大小为4m/s2，从刹车开始，经5s，汽车通过的位移是... ...A．0m B．100m C．12.5m D．37.5m23 17．(刹车问题及逆向思维法)一辆卡车紧急刹车过程加速度的大小是5 m /s 2，如果在刚刹车时卡车的速度为10 m/s ，求：(1)刹车开始后1 s 内的位移大小；(2)刹车开始后3 s 内的位移大小和3 s 内的平均速度大小．18 一辆汽车正在平直的公路上以72 km /h 的速度行驶，司机看见红色信号灯便立即踩下制动器，此后，汽车开始做匀减速直线运动．设汽车减速过程的加速度大小为5 m/s 2，求： (1)开始制动后，前2 s 内汽车行驶的距离；(2)开始制动后，前5 s 内汽车行驶的距离．（前2s 或者前5s 的平均速度为多少呢？）（这个刹车问题不错，舍去一个时间）汽车以20 m/s 的速度做匀速直线运动，某时刻关闭发动机而做匀减速直线运动，加速度大小为5 m/s 2，则它关闭发动机后通过37.5 m 所需时间为( ) A ．3 s B ．4 s C ．5 s D ．6 s答案 A解析 根据x ＝v 0t ＋12at 2，将v 0＝20 m/s ，a ＝－5 m/s 2，x ＝37.5 m ，代入得：t 1＝3 s ，t 2＝5 s但因刹车时间t 0＝0－v 0a＝4 s ，所以t 2＝5 s 应舍去．故只有选项A 正确．19．一辆汽车以20 m /s 的速度沿平直公路匀速行驶，突然发现前方有障碍物，立即刹车，汽车以大小为5 m/s 2的加速度做匀减速直线运动，那么刹车后2 s 内与刹车后6 s 内汽车通过的位移大小之比为.. .. ..A ．1∶1B ．3∶4C ．3∶1D ．4∶320 汽车以20 m /s 的速度做匀速直线运动，某时刻关闭发动机而做匀减速直线运动，加速度大小为5 m/s 2，则它关闭发动机后通过37.5 m 所需时间为. A ．3 s B ．4 s C ．5 s D ．6 s21．汽车以v 0＝10 m /s 的速度在水平路面上匀速直线运动，刹车后经过2 s 速度变为6 m/s ，若将刹车过程视为匀减速直线运动，求：(1)从开始刹车起，汽车在6 s 内发生的位移大小； (2)汽车静止前2 s 内通过的位移大小． 答案 (1)25 m (2)4 m解析 (1)汽车刹车时的加速度：a ＝v －v 0t ＝6－102 m /s 2＝－2 m/s 2，则汽车速度减为零所需的时间：t 0＝0－v 0a ＝－10－2s ＝5 s ＜6 s.则6 s 内的位移等于5 s 内的位移：x ＝v 0t 0＋12at 02＝10×5 m －12×2×52 m ＝25 m.(2)采用逆向思维，汽车在静止前2 s 内的位移：x ′＝12a ′t ′2＝12×2×22 m ＝4 m.22．(刹车问题)一辆卡车紧急刹车过程加速度的大小是5 m /s 2，如果在刚刹车时卡车的速度为10 m/s ，求：(1)刹车开始后1 s 内的位移大小；(2)刹车开始后3 s 内的位移大小和3 s 内的平均速度大小． 答案 (1)7.5 m (2)10 m103m/s 解析 (1)v 0＝10 m /s ，a ＝－5 m/s 2，设经时间t 0停下 t 0＝0－v 0a ＝0－10－5s ＝2 s t 1＝1 s ，x 1＝v 0t 1＋12at 12解得x 1＝7.5 m.(2)t 2＝3 s 时的位移大小等于前2 s 内的位移大小 x 2＝v 0t 0＋12at 02＝10 m3 s 内的平均速度v ＝x 2t 2＝103m/s.5．(刹车问题)(2019·豫南九校高一上学期期末联考)汽车在平直公路上以10 m/s 的速度做匀速直线运动，发现前面有情况而刹车，获得的加速度大小是2 m/s 2，求： (1)汽车经3 s 时速度的大小； (2)汽车经6 s 时速度的大小；(3)从刹车开始经过8 s ，汽车通过的距离． 答案 见解析4解析 设汽车经时间t 0速度减为0，有： t 0＝0－v 0a ＝0－10－2s ＝5 s(1)根据速度－时间公式有：v 3＝v 0＋at ＝4 m/s (2)经过6 s 时速度为：v 6＝0 (3)刹车8 s 汽车的位移为： x 8＝x 5＝v 0t 0＋12at 02＝25 m.逆向思维法解题在处理末速度为零的匀减速直线运动时，为了方便解题，可以采用逆向思维法，将该运动对称地看成逆向的加速度大小相等的初速度为零的匀加速直线运动．23 物体做匀减速直线运动，初速度为10 m /s ，加速度大小为1 m/s 2，则物体在停止运动前1 s 内的位移为.... .... A ．5.5 m B ．5 m C ．1 mD ．0.5 m24．(逆向思维法的应用)(多选)用相同材料做成的A 、B 两木块的初速度之比为2∶3，它们以相同的加速度在同一粗糙程度相同的水平面上沿直线滑行直至停止，则它们滑行的( ) A ．时间之比为1∶1 B ．时间之比为2∶3 C ．距离之比为4∶9 D ．距离之比为2∶3答案 BC解析 由匀变速直线运动的速度公式v ＝v 0＋at ，得t ＝v －v 0a ＝－v 0a ，因为加速度相同，因此运动时间之比就等于初速度之比，选项A 错误，B 正确；将其看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动，根据位移公式x ＝12at 2，知位移之比等于运动时间的平方之比，选项C 正确，D 错误．能力提高25．一物体由静止开始做匀变速直线运动，在时间t 内通过的位移为x ，则它从出发开始经过4x 的位移所用的时间为... ... A.t 4 B.t2C ．2tD ．4t 26．一物体由静止开始做匀变速直线运动，在时间t 内通过的位移为x ，则它从出发开始经过x4的位移所用的时间为.. .. .. A.t 4 B.t 2 C.t 16D.22t ---多27一质点做匀变速直线运动，某时刻速度大小为4m /s ，1 s 后速度的大小变为10 m /s ，在这1 s 内该质点...A 、位移的大小可能小于4 mB 、位移的大小可能小于10 mC 、加速度的大小可能小于4 m /s 2D 、加速度的大小可能大于10 m /s 2-28. 北京莲花岭高速公路最大限速为30m/s ，一辆小车以25m/s 的速度在该路段紧急刹车，滑行距离为62.5m ．（汽车刹车过程可认为做匀减速直线运动） （1）求该小车刹车时加速度大小； （2）若该小车以最大限速在该路段行驶，驾驶员的反应时间为0.4s ，求该车的安全距离为多少？（安全距离即驾驶员从发现障碍物至停止，车运动的距离）【解析】（1）根据速度时间公式得，0250t v v at at =+=-=及位移时间公式220112562.522x v t at t at m =-=-=联立两式解得：25/a m s =（2）小车在反应时间内做匀速运动10300.412s v t m ==⨯= 刹车后小车做匀减速直线运动所需时间为：0'3065v t s s a ===，222011306569022s v t at m =-=⨯-⨯⨯=小车安全距离为：12102s s s m =+=29．在高速公路上，有时会发生“追尾”事故——后面的汽车撞上前面的汽车．某段高速公路的最高车速限制为108 km /h.设某人驾车正以最高时速沿该高速公路匀速行驶，该车刹车时产生的加速度大小为5 m/s 2，该人的反应时间(从意识到应该停车到操作刹车的时间)为 0.5 s ．计算行驶时的安全车距至少为多少？5 30、（模拟题考过类似题）在高速公路上，有时会发生“追尾”事故——后面的汽车撞上前面的汽车．请分析一下，造成“追尾”事故的原因有哪些?我国高速公路的最高车速限制为120 km/h ．设某人驾车正以最高时速沿平直高速公路行驶，该车刹车时产生的加速度大小为5m/s 2，司机的反应时间(从意识到应该刹车至操作刹车的时间)为0.6～0.7s ．请分析一下，应该如何计算行驶时的安全车距?14．在高速公路上，有时会发生“追尾”事故——后面的汽车撞上前面的汽车．某段平直高速公路的最高车速限制为108 km/h.设某人驾车正以最高时速沿该高速公路匀速行驶，该车刹车时产生的加速度大小为5 m/s 2，该人的反应时间(从意识到应该停车到操作刹车的时间)为0.5 s ．计算行驶时的安全车距至少为多少？ 答案 105 m解析 汽车原来的速度v 0＝108 km/h ＝30 m/s ，运动过程如图所示在反应时间t 1＝0.5 s 内，汽车做匀速直线运动的位移为x 1＝v 0t 1＝30×0.5 m ＝15 m 刹车后，汽车做匀减速直线运动，滑行时间为t 2＝0－30－5s ＝6 s汽车刹车后滑行的位移为x 2＝v 0t 2＋12at 22＝30×6 m ＋12×(－5)×62 m ＝90 m所以行驶时的安全车距至少应为 x ＝x 1＋x 2＝15 m ＋90 m ＝105 m.-31、（2016 山西模拟）某地出现雾霾天气，能见度只有200m ，即看不到200m 以外的情况，A 、B 两辆汽车沿同一公路同向行驶，A 车在前，速度v A =10m/s ，B 车在后，速度v B =30m/s ．B 车在距A 车200m处才发现前方的A 车，这时B 车立即以最大加速度a=0.8m/s 2刹车．问：（1）如果B 车以最大加速度减速，能见度至少达到多少米才能保证两车不相撞？（2）如果B 车以最大加速度减速，同时开始按喇叭，10s 后，A 车发现后，立即加速前进．则A 车的加速度至少多大时才能避免与B 车相撞？【解析】（1）设经过t 时间两车速度相等，根据v A =v B ﹣at ，解得：3010250.8B A v v t s s a --=== 则两车相距的最近距离为：212B A s v t at v t ∆=--代入数据解得：△s =250m ．（2）10s 后，B 车的速度为：v B1=（30﹣0.8×10）m/s=22m/s ，此时两车的距离为：211111200()1010200(30100.810)40m 22A B x v t v t at ∆=+--=⨯+-⨯-⨯⨯=设A 车的加速度大小至少为a ′，10s 后速度相等需经历的时间t ′，有：v B1﹣at ′=v A +a ′t ′，又：2211'''('')22A B v t a t x v t at ++∆=- 两式联立即可解得A 车的加速度：a ′=1m/s 2611．一辆汽车做匀速运动，某时刻遇到紧急情况需刹车，刹车后的第1秒内运动了8 m ，第2秒内运动了4 m ，关于汽车的运动和刹车过程，下列说法正确的是( ) A ．汽车匀速运动时的速度是8 m/s B ．汽车刹车时的加速度大小是2 m/s 2 C ．汽车刹车后3秒末的加速度为0 D ．汽车刹车后运动的距离是16 m 答案 C解析 由位移时间公式可知， v 0×1 s ＋12a ×(1 s)2＝8 m ①v 0×2 s ＋12a ×(2 s)2－8 m ＝4 m ②由①②联立得v 0＝10 m/s ，a ＝－4 m/s 2，A 、B 错误．刹车减速到零所需时间t ＝0－v 0a ＝0－10－4 s ＝2.5 s ，故刹车后3 s 末的速度为零，故C 正确．刹车后的运动距离为x ＝v 0t ＋12at 2＝10×2.5 m －12×4×2.52 m ＝12.5 m ，故D 错误．---针对训练1 一质点做匀变速直线运动，第3 s 内的位移为12 m ，第5 s 内的位移为20 m ，则该质点运动过程中( ) A ．初速度大小为零 B ．加速度大小为4 m/s 2C ．5 s 内的位移为50 mD ．第4 s 内的平均速度为8 m/s 答案 B解析 第3 s 内的位移等于前3 s 内位移与前2 s 内位移之差，即Δx 3＝x 3－x 2＝12 m ，代入数据得v 0×3＋12a ×32－(v 0×2＋12a ×22)＝12①同理可得：v 0×5＋12a ×52－(v 0×4＋12a ×42)＝20②联立①②解得v 0＝2 m /s ，a ＝4 m/s 2，故A 错误，B 正确；5 s 内的位移为x ＝v 0t 5＋12at 52＝60 m ，C 错误；第4 s 内的位移为Δx 4＝x 4－x 3＝v 0t 4＋12at 42－(v 0t 3＋12at 32)＝16 m ，则第4 s 内的平均速度v ＝Δx 4t ＝161 m /s＝16 m/s ，D 错误．8．一辆汽车做匀速直线运动，某时刻遇到紧急情况需刹车，刹车后的第1秒内运动了8 m ，第2秒内运动了4 m ，关于汽车的运动和刹车过程，下列说法正确的是( ) A ．汽车匀速运动时的速度是8 m/s B ．汽车刹车时的加速度大小是2 m/s 2 C ．汽车刹车后3秒末的加速度为0 D ．汽车刹车后运动的距离是16 m 答案 C解析 由位移时间公式可知， v 0×1＋12a ×12＝8①v 0×2＋12a ×22－8＝4②由①②联立得v 0＝10 m /s ，a ＝－4 m/s 2，A 、B 错误．刹车减速到零所需时间t ＝0－v 0a ＝0－10－4 s ＝2.5 s ，故刹车后3 s 末的速度为零，加速度也为零，故C 正确．刹车后的运动距离为x ＝v 0t ＋12at 2＝10×2.5 m －12×4×2.52 m ＝12.5 m ，故D 错误．3．(2018·宁阳一中月考)一个质点以初速度v 0做匀加速直线运动，加速度大小为a ，经过时间t ，位移大小为2at 2，末速度为v ，则初、末速度之比为( ) A ．3∶4 B ．1∶3 C ．3∶5 D ．2∶5答案 C解析 根据匀变速直线运动的位移公式和速度公式有： x ＝v 0t ＋12at 2v ＝v 0＋at7 将x ＝2at 2代入，解得v 0＝32atv ＝52at 所以v 0v ＝35.。