高考物理第一轮复习教案 1.2匀变速直线运动 附练习题及答案

1、§2 匀变速直线运动教学目标:1.掌握匀变速直线运动的基本规律和一些重要推论;2.熟练应用匀变速直线运动的基本规律和重要推论解决实际问题;教学重点: 匀变速直线运动的基本规律教学难点:匀变速直线运动规律的综合运用教学方法:讲练结合,计算机辅助教学教学过程:一、匀变速直线运动公式at v v t +=0 2021at t v s += as v v t 2202=- t v v s t 20+= 点评: (1以上四个公式中共有五个物理量:s 、t 、a 、v 0、v t ,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

2、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 、v 0、v t 、a 均为矢量。一般以v 0的方向为正方向,以t =0时刻的位移为零,这时s 、v t 和a 的正负就都有了确定的物理意义。s=aT 2,即任意相邻相等时间内的位移之差相等。可以推广到s m -s n =(m-naT 2 ts v v v t t =+=202/,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。 22202/t s v v v +=,某段位移的中间位置的即时速度公式(不

3、等于该段位移内的平均速度。可以证明,无论匀加速还是匀减速,都有2/2/s t v v <。 点评:运用匀变速直线运动的平均速度公式t s v v v t t =+=202/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: gt v = , 221at s = , as v 22= , t v s 2= 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。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

4、、前2米、前3米所用的时间之比为123第1米、第2米、第3米所用的时间之比为1(12-(23- 对末速为零的匀变速直线运动,可以相应的运用这些规律。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: t s a t a s ,1,1 221B v v v v = 6、解题方法指导: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。A B Ca 1、s 1、t 1 a 2、s 2、t 2(5对

5、结果进行讨论、验算。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。要熟记每个公式的特点及相关物理量。(2图象法:如用v t 图可以求出某段时间的位移大小、可以比较v t/2与v S/2,以及追及问题。用s t 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。综合应用例析【例1】在光滑的水平面上静止一物体,现以水平恒力甲推此物体,作用一段时间后换成相反方向的水平恒力乙推物体,当恒力乙作用时间与恒力甲的作用时间

6、相同时,物体恰好回到原处,此时物体的速度为v 2,若撤去恒力甲的瞬间物体的速度为v 1,则v 2v 1=? 【解析】解决此题的关键是:弄清过程中两力的位移关系,因此画出过程草图(如图5,标明位移,对解题有很大帮助。通过上图,很容易得到以下信息:s s '-=,而t v s 21=,t v v s 2(21-+='-得v 2v 1=21 思考:在例1中,F 1、F 2大小之比为多少?(答案:13点评:特别要注意速度的方向性。平均速度公式和加速度定义式中的速度都是矢量,要考虑方向。本题中以返回速度v 1方向为正,因此,末速度v 2为负。【例2】 两木块自左向右运动,现用高速摄影机在

7、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 1234 567A .在时刻t 2以及时刻t 5两木块速度相同B .在时刻t 1两木块速度相同C .在时刻t 3和时刻t 4之间某瞬间两木块速度相同D .在时刻t 4和时刻t 5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t 2及t 5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t 3、t 4之间,因此本题选C 。【例3】 在与x 轴平

8、行的匀强电场中,一带电量q =1.0×10-8C 、质量m =2.5×10-3kg 的物体在光滑水平面上沿着x 轴作直线运动,其位移与时间的关系是x =0.16t -0.02t 2,式中x 以m 为单位,t 以s 为单位。从开始运动到5s 末物体所经过的路程为 m ,克服电场力所做的功为 J 。解析:须注意:本题第一问要求的是路程;第二问求功,要用到的是位移。将x =0.16t -0.02t 2和2021at t v s +=对照,可知该物体的初速度v 0=0.16m/s ,加速度大小a =0.04m/s 2,方向跟速度方向相反。由v 0=at 可知在4s 末物体速度减小到

9、零,然后反向做匀加速运动,末速度大小v 5=0.04m/s 。前4s 内位移大小m 320.t v s =,第5s 内位移大小m 020.t v s =''=',因此从开始运动到5s 末物体所经过的路程为0.34m ,而位移大小为0.30m ,克服电场力做的功W =mas 5=3×10-5J 。【例4】一辆汽车沿平直公路从甲站开往乙站,起动加速度为2m/s 2,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:s 1=2121at .(1 匀速行驶的速度为: v = at 1 (2匀速

10、行驶的位移为: s 2 =vt 2 (3刹车段的时间为: s 3 =32t v (4 汽车从甲站到乙站的平均速度为:【例5】汽车以加速度为2m/s 2的加速度由静止开始作匀加速直线运动,求汽车第5秒内的平均速度?解析:此题有三解法:(1用平均速度的定义求:第5秒内的位移为: s = 21a t 52 -21at 42 =9 (m 第5秒内的平均速度为: v =45t t s -=s m /19=9 m/s (2用推论v =(v 0+v t /2求:v =+254v v 254at at +=25242+m/s=9m/s (3用推论v =v t /2求。第5秒内的平均速度等于4.5s 时的瞬时速

11、度:v =v 4.5= a 4.5=9m/s【例6】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s 1,最后3秒内的位移为s 2,若s 2-s 1=6米,s 1s 2=37,求斜面的长度为多少?解析:设斜面长为s ,加速度为a ,沿斜面下滑的总时间为t 。则:斜面长: s = 21at 2 ( 1 前3秒内的位移:s 1 = 21at 12 (2 后3秒内的位移: s 2 =s -2 1a (t -32 . (3 s 2-s 1=6 (4s 1s 2 = 37 (5解(1(5得:a =1m/s 2 t = 5s s =12 . 5m【例7】物块以v 0=4米/秒的速度滑上光滑的斜

12、面,途经A 、B 两点,已知在A 点时的速度是B 点时的速度的2倍,由B 点再经0.5秒物块滑到斜面顶点C 速度变为零,A 、B 相距0.75米,求斜面的长度及物体由D 运动到B 的时间?解析:物块作匀减速直线运动。设A 点速度为V A 、B 点速度V B ,加速度为a ,斜面长为S 。A 到B : v B 2 - v A 2 =2as AB (1v A = 2v B (2B 到C : 0=v B + at 0 (3解(1(2(3得:v B =1m/sa = -2m/s 2D 到C 0 - v 02=2as (4s= 4m从D 运动到B 的时间:D 到C 再回到B :t 2 = t 1+2t

13、0=1.5+20.5=2.5(s【例8】一质点沿AD 直线作匀加速直线运动,如图,测得它在AB 、BC 、CD 三段的时间均为t ,测得位移AC =L 1,BD =L 2,试求质点的加速度?解:设AB =s 1、BC =s 2、CD =s 3 则:s 2-s 1=at 2 s 3-s 2=at 2两式相加:s 3-s 1=2at 2由图可知:L 2-L 1=(s 3+s 2-(s 2+s 1=s 3-s 1则:a = 2122t L L - 【例9】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 1的匀加速运动,接着做加速度为a 2的匀减速直线运动,抵达B 点时恰好静止,如果A

14、B 的总长度为s ,试求质点走完AB 全程所用的时间t ?解:设质点的最大速度为v ,前、后两段运动过程及全过程的平均速度相等,均为2v 。 全过程: s =t v 2.(1 匀加速过程:v = a 1t 1 (2匀减速过程:v = a 2t 2 (3由(2(3得:t 1=1a v 22a v t = 代入(1得: A B C Ds = (221a v a v v + s=21212a a a sa + 将v 代入(1得:t = 21212121(2222a a a a s a a a sa s v s +=+= 【例10】一个做匀加速直线运动的物体,连续通过两段长为s 的位移所用的时间分别为

15、t 1、t 2,求物体的加速度?解:方法(1:设前段位移的初速度为v 0,加速度为a ,则:前一段s : s =v 0t 1 + 2121at (1 全过程2s : 2s =v 0(t 1+t 2+221(21t t a + (2 消去v 0得: a = (2212121t t t t t t s +- 方法(2:设前一段时间t 1的中间时刻的瞬时速度为v 1,后一段时间t 2的中间时刻的瞬时速度为v 2。所以:v 1=1t s (1 v 2=2t s (2 v 2=v 1+a (2221t t + (3 解(1(2(3得相同结果。 方法(3:设前一段位移的初速度为v 0,末速度为v ,加速度

16、为a 。前一段s : s =v 0t 1 + 2121at (1 后一段s : s =vt 2 +2221at (2 v = v 0 + at (3 解(1(2(3得相同结果。二、匀变速直线运动的特例物体由静止开始,只在重力作用下的运动。(1特点:加速度为g ,初速度为零的匀加速直线运动。(2规律:v t =gt h =物体以某一初速度竖直向上抛出,只在重力作用下的运动。(1特点:初速度为v 0,加速度为 -g 的匀变速直线运动。(2规律:v t = v 0-gt h = v 0t-21gt 2 v t 2- v 02=-2gh 上升时间g v t 0=上,下降到抛出点的时间g v t 0=下

17、,上升最大高度gv H m 220=(3处理方法: 一是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。二是将竖直上抛运动全过程视为初速度为v 0,加速度为 -g 的匀减速直线运动综合应用例析【例11】(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/s 2,结果保

18、留二位数解析: 运动员的跳水过程是一个很复杂的过程,主要是竖直方向的上下运动,但也有水平方向的运动,更有运动员做的各种动作。构建运动模型,应抓主要因素。现在要讨论的是运动员在空中的运动时间,这个时间从根本上讲与运动员所作的各种动作以及水平运动无关,应由竖直运动决定,因此忽略运动员的动作,把运动员当成一个质点,同时忽略他的水平运动。当然,这两点题目都作了说明,所以一定程度上“建模”的要求已经有所降低,但我们应该理解这样处理的原因。这样,我们把问题提炼成了质点作竖直上抛运动的物理模型。在定性地把握住物理模型之后,应把这个模型细化,使之更清晰。可画出如图所示的示意图。由图可知,运动员作竖直上抛运动,

19、上升高度h ,即题中的0.45m ;从最高点下降到手触到水面,下降的高度为H ,由图中H 、h 、10m 三者的关系可知H =10.45m 。45.0221=g h t s 从最高点下落至手触水面,所需的时间为:4.11045.10222=点评:构建物理模型时,要重视理想化方法的应用,要养成化示意图的习惯。【例12】如图所示是我国某优秀跳水运动员在跳台上腾空而起的英姿.跳台距水面高度为10 m ,此时她恰好到达最高位置,估计此时她的重心离跳台台面的高度为1 m ,当她下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作,这时她的 重心离水面也是1 m.(取g =10 m/s 2求:(1从最高点到

20、手触及水面的过程中其重心可以看作是自由落体运动,她在空中完成一系列动作可利用的时间为多长?(2忽略运动员进入水面过程中受力的变化,入水之后,她的重心能下沉到离水面约2.5 m 处,试估算水对她的平均阻力约是她自身重力的几倍?解:(1这段时间人重心下降高度为10 m空中动作时间t =gh 2 代入数据得t =2 s=1.4 s(2运动员重心入水前下降高度 h +h =11 m据动能定理mg (h +h +h 水=fh 水 整理并代入数据得527=mg f =5.4 三、针对训练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,通过的路程分别为1 m 、

21、2 m 、3 m 、4 m ,有关其运动的描述正确的是A .4 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A .14 B.35 C.34 D.593.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

22、时20 s ,则这段时间内A .物体运动方向时而向东时而向西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/s 2加速度的大小可能大于10 m/s 2其中正确的说法是A . B. 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A .t 2sB.t sC.2t s2t s 6.做匀加速

23、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 ,则启智教辅 精品导航 A前半程速度增加 3.5 v B前 t 时间内通过的位移为 11 v t/4 2 t 时间内通过的位移为 11v t/4 2 C后 D后半程速度增加 3v 7一观察者站在第一节车厢前端，当列车从静止开始做匀加速运动时 A每节车厢末端经过观察者的速度之比是 1 2 3 n B每节车厢末端经过观察者的时间之比是 135n C在相等时间里经过观察者的车厢数之比是 135 D在相等时间里经过观察者的车厢数之比是 123 8汽车 A 在红绿灯前停住，绿灯亮起时起动，以 0.4 m/s2 的加速度做匀

24、加速运动，经 过 30 s 后以该时刻的速度做匀速直线运动.设在绿灯亮的同时，汽车 B 以 8 m/s 的速度从 A 车旁边驶过，且一直以相同速度做匀速直线运动，运动方向与 A 车相同，则从绿灯亮时开 始 AA 车在加速过程中与 B 车相遇 BA、B 相遇时速度相同 C相遇时 A 车做匀速运动 D两车不可能再次相遇 9做匀加速直线运动的火车，车头通过路基旁某电线杆时的速度是 v1，车尾通过该电 线杆时的速度是 v2，那么，火车中心位置经过此电线杆时的速度是_. 10一物体由静止开始做匀加速直线运动，在第 49 s 内位移是 48.5 m,则它在第 60 s 内 位移是_ m. 11一物体初速度

25、为零，先以大小为 a1 的加速度做匀加速运动，后以大小为 a2 的加速 度做匀减速运动直到静止.整个过程中物体的位移大小为 s， 则此物体在该直线运动过程中的 最大速度为_. 12 如图所示为用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的实验时记录下的一条纸带. 纸带上选取 1、2、3、4、5 各点为记数点，将直尺靠在纸带边，零刻度与纸带上某一点 0 对齐.由 0 到 1、2、3点的距离分别用 d1、d2、d3表示，测量出 d1、d2、d3的值，填入 表中.已知打点计时器所用交流电的频率为 50 Hz， 由测量数据计算出小车的加速度 a 和纸带 上打下点 3 时小车的速度 v3，并说明加速度的方向.

26、 11 启智教辅 精品导航 距离 1 2 3 4 5 测 量 值(cm 加速度大小 a=_m/s2，方向_，小车在点 3 时的速度大小 v3=_m/s. 13一物体做匀加速直线运动，初速度为 0.5 m/s，第 7 s 内的位移比第 5 s 内的位移多 4 m，求： （1）物体的加速度. （2）物体在 5 s 内的位移. 14某航空公司的一架客机，在正常航线上做水平飞行时，突然受到强大的垂直气流的 作用，使飞机在 10 s 内下降高度为 1800 m，造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只 研究在竖直方向上的运动，且假设这一运动是匀变速直线运动. （1）求飞机在竖直方向上产生的加速度多大？ （2）试估