高一直線運動知識點例題詳解_第1頁
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文檔簡介

1、課 題 直線運動 類型:復習課目的要求:熟知運動量描述的物理意義,牢固掌握公式,靈活運用規律結論,正確使用圖象,能畫出合理的情境草圖,分析求解物理問題第1課 描述運動的基本概念知識目標一、機械運動 一個物體相對于另一個物體的位置的改變叫做機械運動,簡稱運動,它包括平動、轉動和振動等運動形式 二、參照物 為了研究物體的運動而假定為不動的物體,叫做參照物對同一個物體的運動,所選擇的參照物不同,對它的運動的描述就會不同,靈活地選取參照物會給問題的分析帶來簡便;通常以地球為參照物來研究物體的運動三、質點研究一個物體的運動時,如果物體的形狀和大小屬于無關因素或次要因素,對問題的研究沒有影響或影響可以忽略

2、,為使問題簡化,就用一個有質量的點來代替物體用來代管物體的有質量的做質點像這種突出主要因素,排除無關因素,忽略次要因素的研究問題的思想方法,即為理想化方法,質點即是一種理想化模型四、時刻和時間 時刻:指的是某一瞬時在時間軸上用一個點來表示對應的是位置、速度、動量、動能等狀態量時間:是兩時刻間的間隔在時間軸上用一段長度來表示對應的是位移、路程、沖量、功等過程量時間間隔=終止時刻開始時刻。 五、位移和路程 位移:描述物體位置的變化,是從物體運動的初位置指向末位置的矢量路程:物體運動軌跡的長度,是標量只有在單方向的直線運動中,位移的大小才等于路程。六、速度 描述物體運動的方向和快慢的物理量 1平均速

3、度:在變速運動中,物體在某段時間內的位移與發生這段位移所用時間的比值叫做這段時間內的平均速度,即S/t,單位:m s,其方向與位移的方向相同它是對變速運動的粗略描述公式=(V0Vt)/2只對勻變速直線運動適用。 2瞬時速度:運動物體在某一時刻(或某一位置)的速度,方向沿軌跡上質點所在點的切線方向指向前進的一側瞬時速度是對變速運動的精確描述瞬時速度的大小叫速率,是標量七、勻速直線運動 1定義:在相等的時間里位移相等的直線運動叫做勻速直線運動 2特點:a0,v=恒量 3位移公式:Svt 八、加速度 1、速度的變化:V=VtV0,描述速度變化的大小和方向,是矢量2、加速度:描述速度變化的快慢和方向的

4、物理量,是速度的變化和所用時間的比值:aV/t,單位:ms2加速度是矢量,它的方向與速度變化(V)的方向相同3、速度、速度變化、加速度的關系:方向關系:加速度的方向與速度變化的方向一定相同。在直線運動中,若a的方向與V0的方向相同,質點做加速運動;若a的方向與V0的方向相反,質點做減速運動。大小關系:V、V、a無必然的大小決定關系。規律方法 1、靈活選取參照物【例1】甲、乙兩輛汽車以相同的恒定速度直線前進,甲車在前,乙車在后,甲車上的人A和乙車上的人B各用石子瞄準對方,以相對自身為v0的初速度 同時水平射擊對方,若不考慮石子的豎直下落,則A、A先被擊中; B、B先被擊中; C、兩同時被擊中;

5、D、可以擊中B而不能擊中A;解析:由于兩車都以相同而恒的速度運動,若以車為參照物,則兩石子做的是速度相同的勻速運動,故應同時被擊中,答案C說明:靈活地選取參照物,以相對速度求解有時會更方便。【例】如圖所示,在光滑的水平地面上長為的木板的右端放一小物體,開始時、靜止。同時給予、相同的速率,使向左運動,向右運動,已知、相對運動的過程中,的加速度向右,大小為,的加速度向左,大小為,<,要使滑到的左端時恰好不滑下,為多少?ABV0V0a1a2解析:滑到左端恰不滑下即、相對靜止,選取為參照物,對的初速為,向左,加速度向右,大小為(),減速至零,對的位移為,則由得()(),即2、明確位移與路程的關系

6、【例】關于路程與位移,下列說法中正確的是( ) A位移的方向就是質點運動的方向 B路程等于位移的大小 C位移的值不會比路程大 D質點運動的位移為零時,其運動的路程也為零解析:位移是從始點到終點的有向線段,路程是實際軌跡的總長度,所以位移總不會大于路程只有物體在一直線上做方向不變的直線運動時,位移的大小才等于路程 答案:c說明:位移和路程的區別與聯系。位移是矢量,是由初始位置指向終止位置的有向線段;路程是標量,是物體運動軌跡的總長度。一般情況位移的大小不等于路程,只有當物體作單向直線運動時路程才等于位移的大小。ABabc【例4】一實心的長方體,三邊長分別是a、b、c(abc),如圖所示有一質點,

7、從頂點A沿表面運動到長方體的對角B,求:(1)質點的最短路程(2)質點的位移大小解析:沿表面的運動軌跡與A、B的連線構成直角三角形時路程小于鈍角三角形時 答案(1)(2)s=【例5】在與x軸平行的勻強電場中,一帶電量q=1.0×10-8C、質量m=2.5×10-3kg的物體在光滑水平面上沿著x軸作直線運動,其位移與時間的關系是x0.16t0.02t2,式中x以m為單位,t以s為單位。從開始運動到5s末物體所經過的路程為 m,克服電場力所做的功為 J。解:須注意:本題第一問要求的是路程;第二問求功,要用到的是位移。將x0.16t0.02t2和對照,可知該物體的初速度v0=0.

8、16m/s,加速度大小a=0.04m/s2,方向跟速度方向相反。由v0=at可知在4s末物體速度減小到零,然后反向做勻加速運動,末速度大小v5=0.04m/s。前4s內位移大小,第5s內位移大小,因此從開始運動到5s末物體所經過的路程為0.34m,而位移大小為0.30m,克服電場力做的功W=mas5=3×10-5J。3、充分注意矢量的方向性【例6】物體在恒力F1作用下,從A點由靜止開始運動,經時間t到達B點。這時突然撤去F1,改為恒力F2作用,又經過時間2t物體回到A點。求F1、F2大小之比。A B vBvA解:設物體到B點和返回A點時的速率分別為vA、vB, 利用平均速度公式可以得

9、到vA和vB的關系。再利用加速度定義式,可以得到加速度大小之比,從而得到F1、F2大小之比。 畫出示意圖如右。設加速度大小分別為a1、a2,有: a1a2=45,F1F2=45說明:特別要注意速度的方向性。平均速度公式和加速度定義式中的速度都是矢量,要考慮方向。本題中以返回A點時的速度方向為正,因此AB段的末速度為負。 注意:平均速度和瞬時速度的區別。平均速度是運動質點的位移與發生該位移所用時間的比值,它只能近似地描述變速運動情況,而且這種近似程度跟在哪一段時間內計算平均速度有關。平均速度的方向與位移方向相同。瞬時速度是運動物體在某一時刻(或某一位置)的速度。某時刻的瞬時速度,可以用該時刻前后

10、一段時間內的平均速度來近似地表示。該段時間越短,平均速度越近似于該時刻的瞬時速度,在該段時間趨向零時,平均速度的極限就是該時刻的瞬時速度。4、勻速運動的基本規律應用 【例7】一輛實驗小車可沿水平地面(圖中紙面)上的長直軌道勻速向右運動。有一臺發出細光束的激光器裝在小轉臺M上,到軌道的距離MN為d=10m,如所示。轉臺勻速運動,使激光束在水平面內掃描,掃描一周的時間為T=60s。光束轉動方向如圖中箭頭所示。當光束與MN的夾角為450時,光束正好射到小車上。如果再經過t=25s光速又射到小車上,問小車的速度為多少?(結果保留二位數字) 解析:在t內,光束轉過角度= t/T×3600=15

11、0根據題意,有兩種可能,光束照到小車時,小車正在從左側接近N點,第二種可能是小車正在從右側遠離N點。 接近N點時,在t內光束與MN夾角從450變為300,小車走過 Ll,速度應為:V1= L1t=d(tg450tg300)/t17ms 遠離 N點時,V2= L2t= d(tg600一tg450)t, V229ms【例8】天文觀測表明,幾乎所有遠處的恒星(或星系)都在以各自的速度背離我們運動,離我們最遠的星體,背離我們運動的速度(成為退行速度)越大。也就是說,宇宙在膨脹,不同星體的退行速度v和星體與我們的距離r成正比,即vHr。式中H為一常量,稱為哈勃常數,已由天文觀察測定。 為解釋上述現象,有

12、人提出一種理論,認為宇宙是從一個大爆炸的火球開始形成的。假設大爆炸后各星體即以不同的速度向外做勻速運動,并設想我們就位于其中心,則速度越大的星體現在離我們越遠這一結果與上述天文觀測一致。 由上述理論和天文觀測結果,可估算宇宙年齡t,其計算式為t。根據近期觀測,哈勃常數H3×10-m/(s·ly)(ly表示“光年”:光在一年中行進的距離),由此估算宇宙的年齡約為Y(Y表示“年”)。 【解析】根據題目提供的宇宙大爆炸理論,認為宇宙是從一個大爆炸的火球開始形成的假設大爆炸后各星體即以不同的速度向外做勻速運動(想象禮花爆炸時的情景),并設想我們就位于中心,那么宇宙的年齡就是星體遠離

13、我們的運動時間。 解:星體遠離我們的運動時間就是宇宙的年齡,由勻速運動公式可得:trv,天文觀察結果:vHr。所以【例9】如圖所示,聲源S和觀察A都沿x軸正方向運動,相對于地面的速率分別為Vs和vA,空氣中聲音傳播的速率為vP,設VsvP,v', vAvP,空氣相對于地面沒有流動 (1)若聲源相繼發出兩個聲信號,時間間隔為t,請根據發出的這兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的過程,確定觀察者接收到這兩個聲信號的時間間隔t/ (2)請利用(1)的結果,推導此情形下觀察者接收到的聲波頻率與聲源發出的聲波頻率間的關系式解析:(1)設t1、t2為聲源發出兩個信號的時刻,t1/、t2/為觀察者接收到兩

14、個信號的時刻,則第一個信號經過時間(t1/t1)被觀察者A接收到,第二個信號經過時間(t2/t2)被觀察者A接收到,且(t2t1)=t,(t2/t1/)=t/。設聲源發出第一個信號時,S、A兩點間的距離為L,則兩個聲信號從聲源傳播到觀察者的過程中,它們運動的距離關系如圖所示,可得:VP(t1/t1)=LVA(t1/t1),VP(t2/t2)=LVA(t2/t1)VSt, 由以上各式得(2)設聲源發出聲波的振動周期為T,則由以上結論觀察者接收到聲波振動的周期/為,由此得觀察者接收到的聲波頻率與聲源發出的聲波頻率間的關系式【例10】圖為某郊區部分道路圖,一歹徒在A地作案后乘車沿AD道路逃竄,警方同

15、時接到報警信息,并立即由B地乘警車沿道路BE攔截。歹徒到達D點后沿DE道路逃竄,警車恰好在E點追上了歹徒。已知警方與歹徒車輛行駛的速度均為 60 km/h, AC4 km, BC= 6 km,DE5 km。則歹徒從A地逃竄至E點被抓獲共用時( B ) A 12min B 10min C 8min D 6min【解析】兩者速度相等,且運動時間相等,故s警s歹 BEADDE,即+DE,代入數據,解方程得 CD= 3 km ts/v10min 試題展示1對于質點的運動,下列說法中正確的是( ) A質點運動的加速度為零,則速度為零,速度變化也為零 B質點速度變化率越大,則加速度越大 C質點某時刻的加速

16、度不為零,則該時刻的速度也不為零 D質點運動的加速度越大,它的速度變化越大2某質點做變速運動,初始的速度為 3 ms,經3 s速率仍為 3 ms測( ) A如果該質點做直線運動,該質點的加速度不可能為零 B如果該質點做勻變速直線運動,該質點的加速度一定為 2 ms2 C如果該質點做曲線運動,該質點的加速度可能為 2 ms2 D如果該質點做直線運動,該質點的加速度可能為 12 ms23關于物體的運動,不可能發生的是( ) A加速度大小逐漸減小,速度也逐漸減小 B加速度方向不變,而速度方向改變 C加速度和速度都在變化,加速度最大時,速度最小 D加速度為零時,速度的變化率最大4一輛汽車在一直線上運動

17、,第1s內通過5m,第2s內通過 10 m,第 3 s內通過20 m,4 s內通過5 m,則最初兩秒的平均速度是 ms,最后兩秒的平均速度是ms,全部時間的平均速度是ms 5在離地面高h處讓一球自由下落,與地面碰撞后反彈的速度是碰前35,碰撞時間為t,則球下落過程中的平均速度大小為,與地面碰撞過程中的平均加速度大小為。(不計空氣阻力) 6物體以5m/s的初速度沿光滑斜槽向上做直線運動,經4 s滑回原處時速度大小仍為 5 ms,則物體的速度變化為,加速度為(規定初速度方向為正方向)7人們工作、學習和勞動都需要能量,食物在人體內經消化過程轉化為葡萄糖,葡萄糖在體內又轉化為CO2和 H2O,同時產生

18、能量 E2.80 ×106 J·mol1一個質量為60kg的短跑運動員起跑時以1/6s的時間沖出1m遠,他在這一瞬間內消耗體內儲存的葡萄糖質量是多少?參考答案1B2BC3D47.5;12.5;105,6m/s; m/s270.28g第2課 勻變速直線運動知識目標 一、勻變速直線運動1 定義:在相等的時間內速度的變化相等的直線運動叫做勻變速直線運動 2 特點:a=恒量 3公式:(1)vt=v0十at(2)s=v0t ½at2(3)vt2v02=2as(4)s= 說明:(1)以上公式只適用于勻變速直線運動(2)四個公式中只有兩個是獨立的,即由任意兩式可推出另外兩式四個

19、公式中有五個物理量,而兩個獨立方程只能解出兩個未知量,所以解題時需要三個已知條件,才能有解(3)式中v0、vt、a、s均為矢量,方程式為矢量方程,應用時要規定正方向,凡與正方向相同者取正值,相反者取負值;所求矢量為正值者,表示與正方向相同,為負值者表示與正方向相反通常將v0的方向規定為正方向,以v0的位置做初始位置(4)以上各式給出了勻變速直線運動的普遍規律一切勻變速直線運動的差異就在于它們各自的v0、a不完全相同,例如a0時,勻速直線運動;以v0的方向為正方向; a0時,勻加速直線運動;a0時,勻減速直線運動;ag、v0=0時,自由落體應動;ag、v00時,豎直拋體運動(5)對勻減速直線運動

20、,有最長的運動時間t=v0/a,對應有最大位移s=v02/2a,若tv0/a,一般不能直接代入公式求位移。4、 推論:(l)勻變速直線運動的物體,在任兩個連續相等的時間里的位移之差是個恒量,即S S SaT2=恒量(2)勻變速直線運動的物體,在某段時間內的平均速度,等于該段時間的中間時刻的瞬時速度,即=以上兩推論在“測定勻變速直線運動的加速度”等學生實驗中經常用到,要熟練掌握(3)初速度為零的勻加速直線運動(設T為等分時間間隔): IT末、2T末、3T末瞬時速度的比為VlV2V3Vn123n; 1T內、2T內、3T內位移的比為SlS2S3Sn=122232n2; 第一個T內,第二個T內,第三個

21、T內位移的比為SISSSN=l35(2n1);從靜止開始通過連續相等的位移所用時間的比t1t2t3tn規律方法 1、基本規律的理解與應用【例1】一物體做勻加速直線運動,經A、B、C三點,已知ABBC,AB段平均速度為20 ms,BC段平均速度為30m/s,則可求得( ) A速度V B末速度Vc C這段時間內的平均速度 D物體運動的加速度解析:設sABsBCs,m/s=24m/s,,得:VA14 m/s,VB=26m/s,VC=34m/s 答案:ABC解題指導: 1要養成根據題意畫出物體運動示意圖的習慣。特別對較復雜的運動,畫出草圖可使運動過程直觀,物理圖景清晰,便于分析研究。 2要分析研究對象

22、的運動過程,搞清整個運動過程按運動性質的特點可分為哪幾個運動階段,各個階段遵循什么規律,各個階段間存在什么聯系。 3本章的題目??梢活}多解。解題時要思路開闊,聯想比較,篩選最簡的解題方案。解題時除采用常規的公式解析法外,圖像法、比例法、極值法、逆向轉換法(如將一勻減速直線運動視為反向的勻加速直線運動等)等也是本章解題的常用的方法4、列運動學方程時,每一個物理量都要對應于同一個運動過程,切忌張冠李戴、亂套公式。5、解題的基本思路:審題一畫出草圖一判斷運動性質一選取正方向(或建在坐標軸)一選用公式列方程一求解方程,必要時時結果進行討論【例2】一初速度為6m/s做直線運動的質點,受到力F的作用產生一

23、個與初速度方向相反、大小為2ms2的加速度,當它的位移大小為3m時,所經歷的時間可能為( )提示:當位移為正時,AB對;當位移為負時,C對 答案:ABC2、適當使用推理、結論t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7【例3】兩木塊自左向右運動,現用高速攝影機在同一底片上多次曝光,記錄下木塊每次曝光時的位置,如圖所示,連續兩次曝光的時間間隔是相等的,由圖可知A.在時刻t2以及時刻t5兩木塊速度相同B.在時刻t1兩木塊速度相同C.在時刻t3和時刻t4之間某瞬間兩木塊速度相同D.在時刻t4和時刻t5之間某瞬時兩木塊速度相同解:首先由圖看出:上邊那個物體相鄰相等時

24、間內的位移之差為恒量,可以判定其做勻變速直線運動;下邊那個物體明顯地是做勻速運動。由于t2及t5時刻兩物體位置相同,說明這段時間內它們的位移相等,因此其中間時刻的即時速度相等,這個中間時刻顯然在t3、t4之間,因此本題選C?!纠?】一位觀察者站在一列火車的第一節車廂的前端旁的站臺上進行觀察,火車從靜止開始作勻加速直線運動,第一節車廂全部通過需時8秒,試問: (1)16秒內共有幾節車廂通過? (2)第2節車廂通過需要多少時間?分析:設每節車廂的長度為s,那么每節車廂通過觀察者就意味著火車前進了s距離。于是,原題的意思就變成火車在開始運動的8秒內前進了s,求16秒內前進的距離是幾個s,以及前進第2

25、個s所需的時間。此外本題只有兩個已知數據,即v0=0,t=8秒;另一個隱含的條件是車廂長度,解題中要注意消去s。解: (1)相等時間間隔問題,T=8秒, (2)相等位移問題,d=s,3、分段求解復雜運動【例5】有一長度為S,被分成幾個相等部分在每一部分的末端,質點的加速度增加a/n,若質點以加速度為a,由這一長度的始端從靜止出發,求它通過這段距離后的速度多大?【解析】設每一分段末端的速度分別為vl、v2、v3、vn;每一分段的加速度分別為a;。每一等分段的位移為S/n。根據vt2v02=2as得v120=2as/n v22v12=2as/nv32v22=2as/n vn2vn-12=2as/n

26、把以上各式相加得vn2=2a,【例6】小球從離地面h=5米高處自由下落,小球每次與地面碰撞后又反彈起來的上升高度總是前一次下落高度的4/5,忽略空氣阻力的影響,試求小球從自由下落開始直到最后停在地面上,該整個過程的運動時間。 (忽略地面與小球碰撞所用的時間,g取10米/秒2)分析:小球每次下落都是自由落體運動,小球每次反彈上升都是豎直上拋運動,由于不計空氣阻力,因此小球上拋到最高點所用的時間與由最高點回落到地面的時間是相等的.解:小球第一次自由下落時間為,小球從地面第一次碰撞反彈上升及回落的總時間為:,小球從地面第二次碰撞反彈上升及回落的總時間為:小球從地面第n次碰撞反彈上升及回落的總時間為:

27、小球從h0處自由下落,直到最后停在地面上,在空中運動的總時間為答:小球從自由下落開始,直到最后停在地上,在空中運動的總時間為18秒.說明:在一些力學題中常會遇到等差數列或等比數列等數學問題,每位同學應能熟練地使用這些數學知識解決具體的物理問題.4、借助等效思想分析運動過程【例7】圖所示為水平導軌,A、B為彈性豎直擋板,相距L4 m.小球自A板處開始,以V04 m/s的速度沿導軌向B運動它與A、B擋板碰撞后均與碰前大小相等的速率反彈回來,且在導軌上做減速運動的加速度大小不變為使小球停在AB的中點,這個加速度的大小應為多少?解析:由于小球與擋板碰后速率不變,運動中加速度大小不變,因此小球在擋板間往

28、復的運動可用一單向的勻減速運動等效替代要使小球停在A,B中點,它運動的路程應滿足S=nl+l/2,n=0、1、2、其中s=v02/2a,說明:對于分階段問題,應把握轉折點對應的物理量的關系,亦可借助等效思想進行處理試題展示1騎自行車的人沿著直線從靜止開始運動,運動后,在第1 s、2 s、3 s、4 s內,通過的路程分別為1 m、2 m、3 m、4 m,有關其運動的描述正確的是A4 s內的平均速度是2.5 m/sB在第3、4 s內平均速度是3.5 m/sC第3 s末的即時速度一定是3 m/sD該運動一定是勻加速直線運動2汽車以20 m/s的速度做勻速直線運動,剎車后的加速度為5 m/s2,那么開

29、始剎車后2 s與開始剎車后6 s汽車通過的位移之比為A14B.35C.34D.593有一個物體開始時靜止在O點,先使它向東做勻加速直線運動,經過5 s,使它的加速度方向立即改為向西,加速度的大小不改變,再經過5 s,又使它的加速度方向改為向東,但加速度大小不改變,如此重復共歷時20 s,則這段時間內A物體運動方向時而向東時而向西B物體最后靜止在O點C物體運動時快時慢,一直向東運動D物體速度一直在增大4物體做勻變速直線運動,某時刻速度的大小為4 m/s,1 s后速度的大小變為10 m/s,關于該物體在這1 s內的位移和加速度大小有下列說法位移的大小可能小于4 m位移的大小可能大于10 m加速度的

30、大小可能小于4 m/s2加速度的大小可能大于10 m/s2其中正確的說法是AB.C.D.5物體從斜面頂端由靜止開始滑下,經t s到達中點,則物體從斜面頂端到底端共用時間為AsB.sC.2t s D.t s6做勻加速直線運動的物體,先后經過A、B兩點時的速度分別為v和7v,經歷的時間為t,則A前半程速度增加3.5 vB前時間內通過的位移為11 v t/4C后時間內通過的位移為11v t/4D后半程速度增加3v7一觀察者站在第一節車廂前端,當列車從靜止開始做勻加速運動時A每節車廂末端經過觀察者的速度之比是1B每節車廂末端經過觀察者的時間之比是135nC在相等時間里經過觀察者的車廂數之比是135D在

31、相等時間里經過觀察者的車廂數之比是1238汽車A在紅綠燈前停住,綠燈亮起時起動,以0.4 m/s2的加速度做勻加速運動,經過30 s后以該時刻的速度做勻速直線運動.設在綠燈亮的同時,汽車B以8 m/s的速度從A車旁邊駛過,且一直以相同速度做勻速直線運動,運動方向與A車相同,則從綠燈亮時開始AA車在加速過程中與B車相遇BA、B相遇時速度相同C相遇時A車做勻速運動D兩車不可能再次相遇9做勻加速直線運動的火車,車頭通過路基旁某電線桿時的速度是v1,車尾通過該電線桿時的速度是v2,那么,火車中心位置經過此電線桿時的速度是_.10一物體由靜止開始做勻加速直線運動,在第49 s內位移是48.5 m,則它在

32、第60 s內位移是_ m.11一物體初速度為零,先以大小為a1的加速度做勻加速運動,后以大小為a2的加速度做勻減速運動直到靜止.整個過程中物體的位移大小為s,則此物體在該直線運動過程中的最大速度為_.12如圖所示為用打點計時器測定勻變速直線運動的加速度的實驗時記錄下的一條紙帶.紙帶上選取1、2、3、4、5各點為記數點,將直尺靠在紙帶邊,零刻度與紙帶上某一點0對齊.由0到1、2、3點的距離分別用d1、d2、d3表示,測量出d1、d2、d3的值,填入表中.已知打點計時器所用交流電的頻率為50 Hz,由測量數據計算出小車的加速度a和紙帶上打下點3時小車的速度v3,并說明加速度的方向.距離d1d2d3

33、d4d5測量值(cm)加速度大小a=_m/s2,方向_,小車在點3時的速度大小v3=_m/s.13一物體做勻加速直線運動,初速度為0.5 m/s,第7 s內的位移比第5 s內的位移多4 m,求:(1)物體的加速度.(2)物體在5 s內的位移.14某航空公司的一架客機,在正常航線上做水平飛行時,突然受到強大的垂直氣流的作用,使飛機在10 s內下降高度為1800 m,造成眾多乘客和機組人員的傷害事故,如果只研究在豎直方向上的運動,且假設這一運動是勻變速直線運動.(1)求飛機在豎直方向上產生的加速度多大?(2)試估算成年乘客所系安全帶必須提供多大拉力才能使乘客不脫離座椅.(g取10 m/s2)15如

34、圖,一長為l的長方形木塊可在傾角為a的斜面上無摩擦地滑下,連續經過1、2兩點,1、2之間有一距離,物塊通過1、2兩點所用時間分別為t1和t2,那么物塊前端P在1、2之間運動所需時間為多少?參考答案1.AB 2.C 3.C 4.B 5.A 6.C 7.AC 8.C9. vm=;與運動方向相反;0.1313.利用相鄰的相等時間里的位移差公式:s=aT2,知s=4 m,T=1 s.a=m/s2=2m/s2.再用位移公式可求得s5=v0t+at2=(0.5×5+×2×52) m=27.5 m14.由s=at2及:a=m/s2=36 m/s2.由牛頓第二定律:F+mg=ma

35、得F=m(a-g)=1560 N,成年乘客的質量可取45 kg65 kg,因此,F相應的值為1170 N1690 N15.設P端通過1后時刻速度為v1,通過2后時刻速度為v2,由勻變速運動規律有:v1=,v2=.物體運動的加速度為a=gsin, =又t1-1=,t2-2=,故t12=t1-1-t2-2+=第3課 勻變速直線運動規律的應用知識目標 一、自由落體運動 物體只受重力作用所做的初速度為零的運動特點:(l)只受重力;(2)初速度為零規律:(1)vt=gt;(2)s=½gt2;(3)vt2=2gs;(4)s=;(5); 二、豎直上拋1、將物體沿豎直方向拋出,物體的運動為豎直上拋運

36、動拋出后只在重力作用下的運動。其規律為:(1)vt=v0gt,(2)s=v0t ½gt2 (3)vt2v02=2gh 幾個特征量:最大高度h= v022g,運動時間t=2v0/g2兩種處理辦法:(1)分段法:上升階段看做末速度為零,加速度大小為g的勻減速直線運動,下降階段為自由落體運動(2)整體法:從整體看來,運動的全過程加速度大小恒定且方向與初速度v0方向始終相反,因此可以把豎直上拋運動看作是一個統一的減速直線運動。這時取拋出點為坐標原點,初速度v0方向為正方向,則a=一g。 3上升階段與下降階段的特點 (l)物體從某點出發上升到最高點的時間與從最高點回落到出發點的時們相等。即 t

37、上=v0/g=t下 所以,從某點拋出后又回到同一點所用的時間為t=2v0/g (2)上把時的初速度v0與落回出發點的速度V等值反向,大小均為;即 V=V0= 注意:以上特點適用于豎直上拋物體的運動過程中的任意一個點所時應的上升下降兩階段,因為從任意一點向上看,物體的運動都是豎直上拋運動,且下降階段為上升階段的逆過程 以上特點,對于一般的勻減速直線運動都能適用。若能靈活掌握以上特點,可使解題過程大為簡化尤其要注意豎直上拋物體運動的時稱性和速度、位移的正負。規律方法 1、基本規律的理解與應用【例1】從一定高度的氣球上自由落下兩個物體,第一物體下落1s后,第二物體開始下落,兩物體用長93.1m的繩連

38、接在一起問:第二個物體下落多長時間繩被拉緊解法一 設第二個物體下落ts后繩被拉緊,此時兩物體位移差h=93.1mh=,即93.1=,解得 t=9(s)解法二 以第二個物體為參照物在第二個物體沒開始下落時,第一個物體相對第二個物體做自由落體運動;1s后,第二個物體開始下落,第一個物體相對第二個物體做勻速運動,其速度為第一個物體下落1s時的速度當繩子被拉直時,第一個物體相對第二個物體的位移為h=93.1mh=h1+h2,即 解得 t=9(s)【例2】利用水滴下落可以測量重力加速度g,調節水龍頭,讓水一滴一滴地流出。在水龍頭的正下方放一個盤子,調整盤子的高度,使一個水滴碰到盤子時,恰好有另一個水滴從

39、水龍頭開始下落,而空中還有一個正在下落的水滴。測出水龍頭到盤子的距離為h,再用秒表測時間。從第一個水滴離開水龍頭開時計時,到第個水滴落到盤子中,共用時間為t問:第一個水滴落到盤中時,第二個水滴離開水龍頭的距離為多少?可測得的重力加速度為多少?【解析】由于水龍頭滴水的時間間隔是恒定的,因此,題中所提到的某一時刻恰好滴到盤子的水滴和正在空中下落的水滴,這兩個水滴的狀態可以看做是同一個水滴離開水龍頭做自由落體運動的兩個狀態:滴到盤子的水滴運動時間為2t1,正在空中下落的水滴的位置相當于下落時間為t1的位置,通過比例關系可解每個水滴在下落的一半時間內的下落高度即為所求。依題意數清楚在計時內有多少個水滴

40、離開水龍頭,就得到了相鄰兩滴水滴落下的時間間隔,將此時間間隔用于開始下落的過程上,可解出重力加速度的表達式。 解:滴水的時間間隔恒定,視為同一滴水在下落h段的時間分為相等的兩段,前段時間內下落h則由初速為零的勻加速直線運動的比例關系,有:hl:h1:4;而hl就是第一個水滴落到盤中時,第二個水滴離開水龍頭的距離:。從開始計時到第個水滴落到盤子中,共有(n1)個水滴離開水龍頭,相鄰兩滴水滴落下的時間間隔為t1。從開始下落經歷t1下落了,由得:g【例3】將一輕質球豎直上拋,若整個運動過程中,該球所受空氣阻力大小不變,上升時間為t上,下降時間為 t下,拋出時速度為 v0,落回時速度為vt,則它們間的

41、關系是( ) At上t下,v0vt; Bt上t下,v0vt Ct上t下,v0vt;Dt上=t下,v0vt解析:a上,a下,所以a上a下 t上,t下。所以t上t下,v0,vt,所以v0vt 答案:C2、充分運用豎直上拋運動的對稱性(1)速度對稱:上升和下降過程經過同一位置時速度等大反向。(2)時間對稱:上升和下降過程經過同一段高度的上升時間和下降時間相等?!纠?】某物體被豎直上拋,空氣阻力不計,當它經過拋出點之上0.4m時,速度為3m/s它經過拋出點之下0.4m時,速度應是多少?(g=10m/s2)解法一:豎直上拋物體的上拋速度與落回原拋出點速度大小相等因此,物體在拋出點之上0.4m處,上升階段

42、或下降階段的速度大小都是3m/s若以下落速度3m/s為初速度,0.4+0.4(m)為位移量,那么所求速度就是設問的要求 解法二 :物體高度為h1=0.4m時速度為v1,則物體高度為h2=-0.4m時速度為v2,則由以上兩式式消去v0得,【例5】一個從地面豎直上拋的物體,它兩次經過一個較低的點a的時間間隔是Ta,兩次經過一個較高點b的時間間隔是Tb,則a、b之間的距離為( ); ; ; 解析:根據時間的對稱性,物體從a點到最高點的時間為Ta/2,從b點到最高點的時間為Tb/2,所以a點到最高點的距離ha=,b點到最高點的距離hb=,故a、b之間的距離為hahb=,即選A3、兩種運動的聯系與應用【

43、例6】自高為H的塔頂自由落下A物的同時B物自塔底以初速度v0豎直上拋,且A、B兩物體在同一直線上運動下面說法正確的是( ) A若v0兩物體相遇時,B正在上升途中 B、v0=兩物體在地面相遇 C若v0,兩物體相遇時B物正在空中下落 D若v0,則兩物體在地面相遇 解析:由A、B相對運動知,相遇時間t=H/ v0,B物上升到最高點需時間t1= v0/g落回到拋出點時間t22v0/g 要在上升途中相遇,tt1,即H/ v0v0/g。v0,要在下降途中相遇t1 t t2,即v0/gH/ v02v0/gv0 在最高點相遇時tt1,vo=; 在地面相遇時tt2,vo=答案:ACD【例7】子彈從槍口射出速度大

44、小是30m/s,某人每隔1s豎直向上開一槍,假設子彈在升降過程中都不相碰,試求(1)空中最多能有幾顆子彈?(2)設在t=0時將第一顆子彈射出,在哪些時刻它和以后射出的子彈在空中相遇而過?(3)這些子彈在距原處多高的地方與第一顆子彈相遇?(不計空氣阻力,g取10m/s2)解:(1)設子彈射出后經ts回到原處t=0時第一顆子彈射出,它于第6s末回到原處時,第七顆子彈射出,所以空中最多有六顆子彈(2)設第一顆子彈在空中運動t1s,和第二顆子彈在空中相遇V1=v0gt,V2=v0g(t11)由對稱性v2=-v1,即v0-g(t1-1)=gt1-v0 解得 t1=3.5(s)同理,第一顆子彈在空中運動t

45、2=4.0s、t3=4.5s、t4=5.0s、t5=5.5s分別與第三顆子彈、第四顆子彈、第五顆子彈、第六顆子彈在空中相遇(3)由,將t1=3.5s,t2=4.0s,t3=4.5s,t4=5.0s和 t5=5.5s分別代入上式,得h1=43.75m,h2=40m,h3=33.75m,h4=25m,h5=13.75m。試題展示1對于公式x=t (1),公式x=t (2)的適用條件,其正確說法是 ( )A(1)(2)兩式都可解變速直線運動的位移B(1)(2)兩式都只能解勻變速直線運動的位移C(1)式可解非勻變速直線運動的位移D(2)式不能解非勻變速直線運動的位移2作勻變速直線運動的物體,在t s內

46、位移的大小只決定于 ( )A物體運動的加速度B物體運動的初速度C物體運動的平均速度D物體運動的末速度3甲、乙兩汽車,速度相等,制動后做勻減速運動,甲在3s內前進8m停止,乙在制動后15s停止,則乙前進的距離為 ( )A 9m B18m C40m D72m4某質點的位移隨時間而變化的關系式為x=4t+2t2,x與t的單位分別是米和秒,則質點的初速度和加速度分別是 ( )A4m/s 2m/s2 B0 4m/s2C4m/s 4m/s2 D4m/s 05一物體自靜止開始作加速度逐漸變大的加速運動,經過時間t,末速度變為v,則這段時間內的位移x ( )A等于vt B等于vtC大于vt D小于vt6.作初

47、速度為零的勻加速運動的物體,將其運動時間順次分成1:2:3的三段,則每段時間內的位移之比為( ) A1:3:5 B1:4:9C1:8:27 D1:16:817一人從雪坡上勻加速下滑,他依次通過a、b、c三個標志旗,已知ab = 6 m,bc = 10 m,人通過ab和bc所用時間都等于2 s,則人過a、b、c三個標志旗的速度分別是( )Ava = 2 m/s,vb = 3 m/s,vc = 4 m/sBva = 2 m/s,vb = 4 m/s,vc = 6 m/s Cva = 3 m/s,vb = 4 m/s,vc = 5 m/sDva = 3 m/s,vb = 5 m/s,vc = 7 m

48、/s7 B 解析:bc-ab=aT2 a=1m/s2 vb=m/s=4m/s, vc=vb+aT=(4+1×2)m/s=6m/s va=vb-aT=(4-1×2)m/s=2m/s8汽車從靜止開始先勻加速直線運動,當速度達到8m/s立即勻減速運動直至停止共經歷時間10s,由此可以求出 ( )A汽車加速運動的時間B汽車的平均速度C汽車減速運動的距離D汽車運動的總距離為40m9市區內各路口處畫有停車線,當信號燈黃燈開啟時司機應開始剎車,紅燈開啟時車不能越停車線,否則違犯交通規則。設黃燈開啟3秒紅燈才開啟。一汽車以36km/h的速度向路口駛來,司機看到黃燈開起立即操縱汽車減速裝置,

49、經0.5s汽車才開始減速(即反應時間)設剎車加速度大小為5m/s2,則黃燈剛亮時汽車距停車線多遠開始操縱減速才不會違反交通規則?汽車停在停車線時,紅燈亮了嗎?10. 某醫院需將一位病人從一樓用電梯送到頂樓,已知一樓與頂樓的高度差是50 m由于病情的原因,病人的加速度大小不允許超過0.50 m/s2假設電梯的加速度可以通過電腦隨意調節,電梯的速度沒有限制(1)電梯作怎樣運動才能使病人從一樓到頂樓用的時間最短?(2)計算病人從一樓到頂樓所用的最短時間11.乘客在地鐵列車中能忍受的最大加速度是1.4 m/s2,已知兩站相距560 m,求:(1)列車在這兩站間的行駛時間至少是多少?(2)列車在這兩站間

50、的最大行駛速度是多少?1. CD 2. C 3. C 4. C 5. D 6. C 7.B 8BD 915m, 因停車時間為2.5s故紅燈還未亮解析:汽車剎車距離為x,x=m=10m;汽車距停車線距離x/=10m+10×0.5m=15m , 因停車時間為t= (0.5+)s=2.5s<3s,故紅燈還未亮 10答案 (1)電梯先以允許的最大加速度0.50 m/s2加速上升,到達最大速度時,又以最大加速度0.50 m/s2減速上升,到達頂樓時速度剛好為0這樣所用的時間最短(2)t = 20 s解析:(1)電梯先以允許的最大加速度0.50 m/s2加速上升,到達最大速度時,又以最大加

51、速度0.50 m/s2減速上升,到達頂樓時速度剛好為0這樣所用的時間最短(2)h=2× t/=2t由以上兩式可解得t= 20 s11.(1)t = 40 s,(2)v = 28 m/s 解析:據題意,列車行以最大加速度a加速行駛至最大速度后,又以最大加速度a減速行駛直至停止,這兩個過程所用的時間相等如答圖所示則:最大速度v = a t / 2 ,總位移x = v t / 2,v/m.s-1v0ttt/2解得:t = 40 s,v = 28 m/s第4課 勻變速直線運動圖象知識目標一對于運動圖象要從以下幾點來認識它的物理意義: a從圖象識別物體運動的性質。 b能認識圖像的截距的意義。

52、C能認識圖像的斜率的意義。 d能認識圖線覆蓋面積的意義。 e能說出圖線上一點的狀況。二利用v一t圖象,不僅可極為方便地證明和記住運動學中的一系列基本規律和公式,還可以極為簡捷地分析和解答各種問題。(1)st圖象和vt圖象,只能描述直線運動單向或雙向直線運動的位移和速度隨時間的變化關系,而不能直接用來描述方向變化的曲線運動。(2)當為曲線運動時,應先將其分解為直線運動,然后才能用St或v一t圖象進行描述。1、位移時間圖象 位移時間圖象反映了運動物體的位移隨時間變化的關系,勻速運動的St圖象是直線,直線的斜率數值上等于運動物體的速度;變速運動的St圖象是曲線,圖線切線方向的斜率表示該點速度的大小2

53、、速度時間圖象(1)它反映了運動物體速度隨時間的變化關系(2)勻速運動的V一t圖線平行于時間軸(3)勻變速直線運動的Vt圖線是傾斜的直線,其斜率數值上等于物體運動的加速度(4)非勻變速直線運動的V一t圖線是曲線,每點的切線方向的斜率表示該點的加速度大小 規律方法 1、st圖象和vt圖象的應用【例1】甲、乙、兩三物體同時同地開始做直線運動,其位移一時間圖象如圖所示,則在t0時間內,甲、乙、丙運動的平均速度的大小關系分別是:V甲 V乙 V丙(填“”、“”或“”),它們在t0時間內平均速率大小關系為V/甲V/乙V/丙·解析:由圖可知,在t0時間內它們的位移相同,由平均速度的定義,故可知甲、乙、兩三者在t0時間內的平均速度的大小相同,即V甲=V乙=V丙,而平均速率是指質點

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