匀变速直线运动的规律

1、匀变速直线运动的规律高考试题回顾：1.（2008全国）已知O、A、B、C为同一直线上的两点，AB间的距离为l1，BC间的距离为l2，一物体自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。解析：设物体的加速度为a，到达A点的速度为v0，通过AB段和BC段所用的时间为t，则有： 联立式得 设O与A的距离为l，则有 联立式解得 2. （2009年高考江苏物理卷）如图所示，以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18m。该车加速时 最大加速度大小为，减速时最大加速度大小为 。此路段允许行驶的最大速

2、度为，下列说 法中正确的有 A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如果距停车线处减速，汽车能停在停车线处答案： AC 【解析】熟练应用匀变速直线运动的公式，是处理问题的关键，对汽车运动的问题一定要注意所求解的问题是否与实际情况相符。如果立即做匀加速直线运动，t1=2s内的位移=20m18m，此时汽车的速度为12m/s12.5m/s，汽车没有超速，A项正确；如果立即做匀减速运动，速度减为零需要时间s，此过程通过的位移为6.4m，C项正确、D项错误。3. （2

3、009年高考上海物理卷）质量为5103 kg的汽车在t0时刻速度v010m/s，随后以P6104 W的额定功率沿平直公路继续前进，经72s达到最大速度，设汽车受恒定阻力，其大小为2.5103N。求：（1）汽车的最大速度vm；（2）汽车在72s内经过的路程s。【解析】（1）当达到最大速度时，P=Fv=fvm，vmm/s24m/s，（2）从开始到72s时刻依据动能定理得：Ptfsmvm2mv02，解得：s1252m。知识归纳总结：一、匀变速直线运动公式1常用公式有以下四个： 点评：（1）以上四个公式中共有五个物理量：s、t、a、v0、vt，这五个物理量中只有三个是独立的，可以任意选定。只要其中三个

4、物理量确定之后，另外两个就唯一确定了。每个公式中只有其中的四个物理量，当已知某三个而要求另一个时，往往选定一个公式就可以了。如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等，那么另外的两个物理量也一定对应相等。（2）以上五个物理量中，除时间t外，s、v0、vt、a均为矢量。一般以v0的方向为正方向，以t=0时刻的位移为零，这时s、vt和a的正负就都有了确定的物理意义。2匀变速直线运动中几个常用的结论（1）任意相邻相等时间内的位移之差相等：s=aT 2，可以推广到sm-sn=(m-n)aT 2（2）中间时刻的速度：，某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。 （3）中间位置的速度： ，某段

5、位移的中间位置的即时速度公式（不等于该段位移内的平均速度）。（4）拓展：无论匀加速还是匀减速，都有。点评：运用匀变速直线运动的平均速度公式解题，往往会使求解过程变得非常简捷，因此，要对该公式给与高度的关注。3初速度为零（或末速度为零）的匀变速直线运动做匀变速直线运动的物体，如果初速度为零，或者末速度为零，那么公式都可简化为： ， ， ， 以上各式都是单项式，因此可以方便地找到各物理量间的比例关系。4初速为零的匀变速直线运动前1秒、前2秒、前3秒内的位移之比为149第1秒、第2秒、第3秒内的位移之比为135前1米、前2米、前3米所用的时间之比为1第1米、第2米、第3米所用的时间之比为1（）对末速

6、为零的匀变速直线运动，可以相应的运用这些规律。5一种典型的运动经常会遇到这样的问题：物体由静止开始先做匀加速直线运动，紧接着又做匀减速直线运动到静止。用右图描述该过程，可以得出以下结论：A B C a1、s1、t1 a2、s2、t2 二、匀变速直线运动的特例1自由落体运动（1）特点：物体由静止开始，只在重力作用下的运动；加速度为g，初速度为零的匀加速直线运动。（2）规律：vt=gt h =gt2 vt2 =2gh2竖直上抛运动（1）特点：物体以某一初速度竖直向上抛出，只在重力作用下的运动；初速度为v0，加速度为 -g的匀变速直线运动。（2）规律：vt= v0-gt h = v0t-gt2 vt

7、2- v02=2gh（3）结论：上升时间，下降到抛出点的时间，上升最大高度（4）处理方法:将竖直上抛运动全过程分为上升和下降两个阶段来处理，要注意两个阶段运动的对称性。将竖直上抛运动全过程视为初速度为v0，加速度为 -g的匀减速直线运动应用规律方法：一、匀变速直线运动的规律1.解题步骤：（1）根据题意，确定研究对象。（2）明确物体作什么运动，并且画出运动示意图。（3）分析研究对象的运动过程及特点，合理选择公式，注意多个运动过程的联系。（4）确定正方向，列方程求解。（5）对结果进行讨论、验算。2.解题方法：（1）公式解析法：假设未知数，建立方程组。本章公式多，且相互联系，一题常有多种解法。要熟记

8、每个公式的特点及相关物理量。（2）图象法：如用vt图可以求出某段时间的位移大小、可以比较vt/2与vS/2，以及追及问题。用st图可求出任意时间内的平均速度。（3）比例法：用已知的讨论，用比例的性质求解。（4）极值法：用二次函数配方求极值，追赶问题用得多。（5）逆向思维法：如匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动来求解。例1、一辆汽车沿平直公路从甲站开往乙站，起动加速度为2m/s2，加速行驶5秒，后匀速行驶2分钟，然后刹车，滑行50m，正好到达乙站，求汽车从甲站到乙站的平均速度？解析：起动阶段行驶位移为：匀加速 匀速 匀减速甲 t1 t2 t3 乙s1 s2 s3s1= （1）匀速行驶的速

9、度为： v= at1 （2）匀速行驶的位移为： s2 =vt2 （3）刹车段的时间为： s3 = （4）汽车从甲站到乙站的平均速度为： =例2、一物体做匀加速直线运动，经A、B、C三点，已知ABBC，AB段平均速度为20 ms，BC段平均速度为30m/s，则可求得（ ） A速度V B末速度Vc C这段时间内的平均速度 D物体运动的加速度解析：设sABsBCs，m/s=24m/s，,得：VA14 m/s，VB=26m/s，VC=34m/s 答案：ABC点评：（1）要养成根据题意画出物体运动示意图的习惯。特别对较复杂的运动，画出草图可使运动过程直观，物理图景清晰，便于分析研究。（2）要分析研究对象

10、的运动过程，搞清整个运动过程按运动性质的特点可分为哪几个运动阶段，各个阶段遵循什么规律，各个阶段间存在什么联系。（3）本章的题目常可一题多解。解题时要思路开阔，联想比较，筛选最简的解题方案。解题时除采用常规的公式解析法外，图像法、比例法、极值法、逆向转换法（如将一匀减速直线运动视为反向的匀加速直线运动等）等也是本章解题的常用的方法（4）列运动学方程时，每一个物理量都要对应于同一个运动过程，切忌张冠李戴、乱套公式。（5）解题的基本思路：审题一画出草图一判断运动性质一选取正方向（或建在坐标轴）一选用公式列方程一求解方程，必要时时结果进行讨论二、适当使用推理、结论t1 t2 t3 t4 t5 t6

11、t7t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7例3、两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知A.在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同B.在时刻t1两木块速度相同C.在时刻t3和时刻t4之间某瞬间两木块速度相同D.在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同解析：首先由图看出：上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量，可以判定其做匀变速直线运动；下边那个物体明显地是做匀速运动。由于t2及t5时刻两物体位置相同，说明这段时间内它们的位移相等，因此其中间时刻的即时速度相等，这个中间时刻显然在t3、t4之间，

12、因此本题选C。例4、一位观察者站在一列火车的第一节车厢的前端旁的站台上进行观察,火车从静止开始作匀加速直线运动,第一节车厢全部通过需时8秒,试问:（1）16秒内共有几节车厢通过？ （2）第2节车厢通过需要多少时间？解析：设每节车厢的长度为s,那么每节车厢通过观察者就意味着火车前进了s距离。于是,原题的意思就变成火车在开始运动的8秒内前进了s,求16秒内前进的距离是几个s,以及前进第2个s所需的时间。此外本题只有两个已知数据，即v0=0，t=8秒；另一个隐含的条件是车厢长度，解题中要注意消去s。 (1)相等时间间隔问题,T=8秒, (2)相等位移问题,d=s，三、分段求解复杂运动例5、有一长度为

13、S，被分成几个相等部分在每一部分的末端，质点的加速度增加a/n，若质点以加速度为a，由这一长度的始端从静止出发，求它通过这段距离后的速度多大？解析：设每一分段末端的速度分别为vl、v2、v3、vn；每一分段的加速度分别为a；。每一等分段的位移为S/n。根据vt2v02=2as得v120=2as/n v22v12=2as/nv32v22=2as/n vn2vn-12=2as/n把以上各式相加得vn2=2a，例6、小球从离地面h=5米高处自由下落，小球每次与地面碰撞后又反弹起来的上升高度总是前一次下落高度的4/5,忽略空气阻力的影响,试求小球从自由下落开始直到最后停在地面上,该整个过程的运动时间。

14、 (忽略地面与小球碰撞所用的时间，g取10米/秒2)解析:小球每次下落都是自由落体运动,小球每次反弹上升都是竖直上抛运动,由于不计空气阻力,因此小球上抛到最高点所用的时间与由最高点回落到地面的时间是相等的.小球第一次自由下落时间为，小球从地面第一次碰撞反弹上升及回落的总时间为：，小球从地面第二次碰撞反弹上升及回落的总时间为：小球从地面第n次碰撞反弹上升及回落的总时间为：小球从h0处自由下落,直到最后停在地面上,在空中运动的总时间为答:小球从自由下落开始,直到最后停在地上,在空中运动的总时间为18秒.点评:在一些力学题中常会遇到等差数列或等比数列等数学问题,每位同学应能熟练地使用这些数学知识解决

15、具体的物理问题.四、借助等效思想分析运动过程例7、如图所示为水平导轨，A、B为弹性竖直挡板，相距L4 m.小球自A板处开始，以V04 m/s的速度沿导轨向B运动它与A、B挡板碰撞后均与碰前大小相等的速率反弹回来，且在导轨上做减速运动的加速度大小不变为使小球停在AB的中点，这个加速度的大小应为多少？解析：由于小球与挡板碰后速率不变，运动中加速度大小不变，因此小球在挡板间往复的运动可用一单向的匀减速运动等效替代要使小球停在A,B中点，它运动的路程应满足S=nl+l/2,n=0、1、2、其中s=v02/2a，点评：对于分阶段问题，应把握转折点对应的物理量的关系，亦可借助等效思想进行处理五、利用特例解

16、决实际问题例8、（2005年全国）原地起跳时，先屈腿下蹲，然后突然蹬地。从开始蹬地到离地是加速过程（视为匀加速），加速过程中重心上升的距离称为“加速距离”。离地后重心继续上升，在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”。现有下列数据：人原地上跳的“加速距离”，“竖直高度”；跳蚤原地上跳的“加速距离”，“竖直高度”。假想人具有与跳蚤相等的起跳加速度，而“加速距离”仍为，则人上跳的“竖直高度”是多少？解析：本题主要是考的直线运动，要有从描述中提炼出物理模型的能力，先加速上升，再减速上升，要注意其中的两个距离。用a表示跳蚤起跳的加速度，v表示离地时的速度，则对加速过程和离地后上升过程分别有， 若假

17、想人具有和跳蚤相同的加速度a，令V表示在这种情况下人离地时的速度，H表示与此相应的竖直高度，则对加速过程和离地后上升过程分别有， 由以上各式可得代入数值，得m例9、利用水滴下落可以测量重力加速度g，调节水龙头，让水一滴一滴地流出。在水龙头的正下方放一个盘子，调整盘子的高度，使一个水滴碰到盘子时，恰好有另一个水滴从水龙头开始下落，而空中还有一个正在下落的水滴。测出水龙头到盘子的距离为h，再用秒表测时间。从第一个水滴离开水龙头开时计时，到第个水滴落到盘子中，共用时间为t问：第一个水滴落到盘中时，第二个水滴离开水龙头的距离为多少？可测得的重力加速度为多少？解析：由于水龙头滴水的时间间隔是恒定的，因此

18、，题中所提到的某一时刻恰好滴到盘子的水滴和正在空中下落的水滴，这两个水滴的状态可以看做是同一个水滴离开水龙头做自由落体运动的两个状态：滴到盘子的水滴运动时间为2t1，正在空中下落的水滴的位置相当于下落时间为t1的位置，通过比例关系可解每个水滴在下落的一半时间内的下落高度即为所求。依题意数清楚在计时内有多少个水滴离开水龙头，就得到了相邻两滴水滴落下的时间间隔，将此时间间隔用于开始下落的过程上，可解出重力加速度的表达式。滴水的时间间隔恒定，视为同一滴水在下落h段的时间分为相等的两段，前段时间内下落h则由初速为零的匀加速直线运动的比例关系，有:hl：h1：4；而hl就是第一个水滴落到盘中时，第二个水

19、滴离开水龙头的距离：。从开始计时到第个水滴落到盘子中，共有（n1)个水滴离开水龙头，相邻两滴水滴落下的时间间隔为t1。从开始下落经历t1下落了，由得：g例10、子弹从枪口射出速度大小是30m/s，某人每隔1s竖直向上开一枪，假设子弹在升降过程中都不相碰，试求（1）空中最多能有几颗子弹？（2）设在t=0时将第一颗子弹射出，在哪些时刻它和以后射出的子弹在空中相遇而过？（3）这些子弹在距原处多高的地方与第一颗子弹相遇？（不计空气阻力，g取10m/s2）解析：（1）设子弹射出后经ts回到原处t=0时第一颗子弹射出，它于第6s末回到原处时，第七颗子弹射出，所以空中最多有六颗子弹（2）设第一颗子弹在空中运

20、动t1s，和第二颗子弹在空中相遇V1=v0gt，V2=v0g（t11）由对称性v2=-v1，即v0-g（t1-1）=gt1-v0 解得 t1=3.5（s）同理，第一颗子弹在空中运动t2=4.0s、t3=4.5s、t4=5.0s、t5=5.5s分别与第三颗子弹、第四颗子弹、第五颗子弹、第六颗子弹在空中相遇（3）由，将t1=3.5s，t2=4.0s，t3=4.5s，t4=5.0s和 t5=5.5s分别代入上式，得h1=43.75m，h2=40m，h3=33.75m，h4=25m，h5=13.75m。能力强化训练1骑自行车的人沿着直线从静止开始运动，运动后，在第1 s、2 s、3 s、4 s内，通过

21、的路程分别为1 m、2 m、3 m、4 m，有关其运动的描述正确的是A4 s内的平均速度是2.5 m/sB在第3、4 s内平均速度是3.5 m/sC第3 s末的即时速度一定是3 m/sD该运动一定是匀加速直线运动2汽车以20 m/s的速度做匀速直线运动，刹车后的加速度为5 m/s2，那么开始刹车后2 s与开始刹车后6 s汽车通过的位移之比为A14B35C34D593有一个物体开始时静止在O点，先使它向东做匀加速直线运动，经过5 s，使它的加速度方向立即改为向西，加速度的大小不改变，再经过5 s，又使它的加速度方向改为向东，但加速度大小不改变，如此重复共历时20 s，则这段时间内A物体运动方向时

22、而向东时而向西B物体最后静止在O点C物体运动时快时慢，一直向东运动D物体速度一直在增大4物体做匀变速直线运动，某时刻速度的大小为4 m/s，1 s后速度的大小变为10 m/s，关于该物体在这1 s内的位移和加速度大小有下列说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其中正确的说法是AB.C.D.5物体从斜面顶端由静止开始滑下，经t s到达中点，则物体从斜面顶端到底端共用时间为AsB.sC.2t s D.t s6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和7v，经历的时间为t，则A前半程速度增加3.5 v

23、B前时间内通过的位移为11 v t/4C后时间内通过的位移为11v t/4D后半程速度增加3v7.一物体由斜面顶端由静止开始匀加速下滑，最初的3秒内的位移为s1，最后3秒内的位移为s2，若s2-s1=6米，s1s2=37，求斜面的长度为多少？A B C D8.一质点沿AD直线作匀加速运动，如图，测得它在AB、BC、CD三段的运动时间均为t，测得位移AC=L1，BD=L2，试求质点的加速度？9.（1999年高考全国卷）一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起，举双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到脚全长的中点，跃起后重心升高0.45m达到最高点，落水时身体竖直，手先入水（在此过程中运动员水

24、平方向的运动忽略不计）从离开跳台到手触水面，他可用于完成空中动作的时间是_s。（计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点，g取10m/s2，结果保留二位数）10.铁路列车与其它车辆的运行方式不同，列车自重加载重达千余吨甚至数千吨，列车奔驰在轨道上时的动能很大。当铁路机车司机驾驶机车发现前方有险情或障碍物时，从采取紧急刹车的地点开始至列车停止地点为止，这段距离称之为制动距离。制动距离不仅与列车重量有关，还与列车的行驶速度密切相关。目前，我国一般的普通列车行驶的速度约为v01=80km/h，其制动距离为s0=800m左右，提速后的“K”字号的快速列车，行驶时的速度均超过100 km/h。今后，随着列车不断地提速，速度v02将达到120140 km/h，其制动距离也将相应加大，这么长的制动距离无疑是对行车安全提出了更高的要求。目前，上海地区的铁路与公路（道路）平交道口就有240余处，行人和车