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文档简介
1、第二章 匀变速直线运动公式一、匀变速直线运动公式:基本公式主要涉及五个物理量:位移x、加速度a、初速度v0、末速度v、时间t。除时间t外,x、a、v0、v均为矢量,一般以初速度v0的方向为正方向。(1)速度公式:(2)位移公式:(3)位移速度公式:(4)平均速度公式: (普适)(5)中间时刻的瞬时速度公式:某段时间的中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。 (6)中间位移的瞬时速度公式: 可以证明:无论加速还是减速,都有:(7)任意连续相等时间内的位移差:(相邻)此式为匀变速直线运动的判别式。推广:二、初速度为0的匀变速直线运动比例关系式:(1)等分时间:取连续相等的时间间隔T,t = 0
2、时刻v0 = 0。前1T、前2T、前3T内的时间之比为1 : 2 : 3 : ,第1T末、第2T末、第3T末瞬时速度之比为1 : 2 : 3 : ,前1T内、前2T内、前3T内位移之比为1 : 4 : 9 : 第1T内、第2T内、第3T内位移之比为 1 : 3 : 5 : 【拓展1】试推导:(1)前1t内、前2t内、前3t内平均速度之比;(2)第1t内、第2t内、第3t内平均速度之比。(2)等分位移:取连续相等的位移x,t = 0时刻v0 = 0。前1x、前2 x 、前3 x内的位移之比为1 : 2 : 3 : ,前1x内、前2x内、前3x内所用时间之比为第1x内、第2x内、第3x内所用时间之
3、比为,第1x末、第2x末、第3x末瞬时速度之比为【拓展2】试推导:(1)前1x内、前2x内、前3x内平均速度之比;(2)第1x内、第2x内、第3x内平均速度之比。 一、公式解析法 例1 一质点以5ms的初速度沿足够长的斜面向上运动,加速度恒定为a1ms2,试求质点通过4.5m位移时的速度多大? 解析 由题意知v05ms2,a1ms2,x4.5m 由公式2ax得 2ax252×(1)×4.516(ms) vt±4ms 本题有两个解vt14ms,vt24ms,都不能删去,它们都有明显的物理意义,即沿斜面往上运动第一次经过4.5m处,速度vt14ms,运动到最远点再折回
4、,第二次经过4.5m处,速度vt24ms(负号说明方向与vt1相反),究其原因是斜面足够长,倘若斜面有限长,如L10m,那该删去vt2答案 第一次速度方向向上大小为4ms 第二次速度方向向下为4ms例2 一列火车从车站开出,在平直轨道上做匀加速直线运动,已知这列火车的长度为L,当火车头经过某路标时的速度为v1,而车尾经过这路标时的速度为v2,求: (1)列车中点经过路标时的速度v是多大? (2)整列火车通过此路标所用的时间t是多大? (3)列车的加速度a是多大? 解析 在研究列车的运动时,列车是一个整体在某一时刻各部分速度都是相同的为研究问题方便,使问题清晰简明,可以任选列车的某一点(如中点)
5、作为研究对象,代表整列火车的运动状态 画出车头、中点及车尾经过路标时列车的三种情况,如图261所示,由题意得 8 (1)2a·,由以上两式得v (2)t (3)由2aL得a 答案 (2)(3) 方法技巧 画好图是帮助我们分析物理情景建立物理模型的有效方法 二、逆向思维法 例3 四块相同的木块竖直地紧挨着固定在地面上,一颗子弹水平地从第一块射入,刚好从第四块穿出,设子弹在整个运动过程中一直做匀减速直线运动,则子弹穿过这四块木块所用的时间之比为_ 本题所给条件较少,用常规解法较难解决,但若仔细挖掘隐含条件“刚好”,则得t0,采用逆向思维可巧解本题让子弹以匀减速运动的加速度,从静止开始反向
6、作匀加速,根据初速度为零的匀加速直线运动中,物体通过相等位移所用时间比,即t1t2tn1()()(),即得所求时间比 例4 运行着的汽车制动后做匀减速滑行,经3.5s停止试问它在制动后的1s内、2s内、3s内通过的位移之比为多少? 解析 画出汽车运动的示意图,这个运动的逆过程可看成初速为零的匀加速运动,加速度值等于汽车做匀减速运动时的加速度(如图262(b) 将3.5s等分为7个0.5s那么,逆过程从D起的连续7个0.5s内的位移之比为135791113 汽车从O起1s内,2s内,3s内的位移即图262(a)中的xOA、xOB、xOC xOAxOBxOC244048356 答案 356 总结归
7、纳 本题若从运动的基本公式入手通过代数变换求解,不够简洁,现提供的巧解中用了两个要点:运动在空间、时间上的可逆性;v00的匀加速运动的特点 三、对称法 例5 一质点以一定初速度自一光滑斜面底端a点上滑,最高可到达b点,c是ab的中点,如图263所示已知质点从a至c需时t0,问它从c经b再回至c,需要的时间是多少? 解析 物体从a点开始作匀加速直线,依运动的对称性可知,所求时间为物体从c到b运动时间的2倍,因此,只需求出tcb即可 由vcva(a)t0, 0vc(a)tcb ·t0·tcb 0 联立得,tbc(1)t0 题目中所求时间为2tbc2(1)t0 答案 2(1)t0
8、 四、比例法 例6 列车从车站出发作匀加速直线运动,某人在站台上测得第1节车厢从旁通过的时间为6s,求第5节,第n节车厢从旁通过所需的时间为多少?(忽略两车厢间的距离) 解析 从x可知t·,表明时间t与成正比,假设x为一节车厢的长度,t1、t2、t3tn依次为通过1节、2节、3节、n节车厢的时间,则: t1t2t3tn1 假设t、t、ttn依次为通过第1节、第2节、第3节、第n节车厢时的时间,则:ttttn=t1(t2t1)(t3t2)(tntn1)1()()() 已知t6s,则,ttV1(), tV()t6()s 又ttn1() tn()t6()s 答案6()s6()s课后习题 1
9、.对于自由落体运动,下列说法中正确的是( AC )A相邻两个1s内的位移之差为9.8mB1s、2s、3s内的位移之比为1:3:5C第1s内、第2s内、第3s内的平均速度之比为1:3:5D第1s末、第2s末、第3s末的速度之比为1:3:52.汽车自O点从静止开始在平直公路上做匀加速直线运动,途中在6s内分别经过P、Q两根电线杆,已知P、Q电线杆相距60m,车经过电线杆Q时的速度是15m/s,则下列结论中错误的是( B )A经过P杆的速度是5m/sB车的加速度是1.5CP、O间的距离是7.5mD车从出发到Q所用的时间是9s3.球由空中自由下落,碰到桌面立刻反弹,则v-t图象为(取向上为正)( A )4利用水滴下落可以测定重力加速度g,方法是调节水龙头,让水一滴一滴地流出,在水龙头的正下方放一个盘子,调
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