高考物理总复习 第一章 第二讲 匀速直线运动 匀变速直线运动规律课件 新人教版必修1

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式x= v0t+12at2可得两个方程: 15=20·t+12×(-10)·t2① -15=20·t′+12×(-10)·t′2②
解①式可得:t1=1 s,t2=3 s 解②式可得:t′1=(2+ 7) s,t′2=(2- 7) s 由于t′2<0,所以不合题意,应舍去.这样石块从抛出到经过“离 抛出点15 m处”时所用的时间分别为:1 s、3 s、(2+ 7) s.
解法三:中间时刻速度法 利用教材中的推论:中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速 度. v AC=(v+v0)/2=(v0+0)/2=v0/2 又 v20=2axAC① v2B=2axBC② xBC= xAC/4③ 解①②③得:vB= v0/2. 可以看出vB正好等于 AC段的平均速度,因此 B点是中间时刻的位 置. 因此有 tBC= t.
题型一 匀变速运动公式的灵活选用
(对应学生用书P6)
(1)如何合理地选取运动学公式解题? ①注意公式中涉及的物理量及题目中的已知量之间的对应关系, 根据题目的已知条件中缺少的量去找不涉及该量的公式. ②若题目中涉及不同的运动过程,则应重点寻找各段运动的速度、 位移、时间等方面的关系. ③利用匀变速直线运动的四个推论往往能使解题过程简化. ④对于缺少的物理量,可以先消去.实际解题过程中往往可消 去.
[提示] 相等的时间里应理解为任意相等的时间里.
3.匀变速直线运动的规律 (1)速度公式v=v0+at. (2)位移公式x=v0t+12at2. (3)速度和位移的关系式v2-v20=2ax. (4)平均速度 v =v0+2 vt.
上述公式的适用条件是匀变速直线运动.
(5)匀变速直线运动的一些推论
某人站在高楼的平台边缘处,以v0=20 m/s的初速度竖直向上抛 出一石块.求抛出后,石块经过距抛出点15 m处所需的时间.(不计空 气阻力,g取10 m/s2)
[解析] 若把石块的整个运动过程当做一个匀变速直线运动(即把 上升到最高点后的自由下落阶段也包含在其中),取向上为正方向,则 石块在抛出点上方的A点时,xA=+15 m,在抛出点下方的B点时,xB =-15 m(注意:此时的位移为负值),a=-g=-10 m/s2,分别代入公
2.匀变速直线运动 (1)从运动学来讲,物体沿一直线运动,如果在相等的时间内速度 的变化相等,物体的运动是匀变速直线运动. (2) 从 受 力 角 度 讲 , 物 体 受 的 合 外 力 恒 定 则 物 体 做 匀 变 速 直 线 运 动. (3)对匀变直线运动,加速度恒定.
问题探究1 如何理解匀速直线运动“在相等的时间里位移相等” 和匀变速直线运动“在相等的时间里速度的改变相等”中的“相等的时 间里”?
物体以一定的初速度冲上固定的光滑的斜面,到达斜面最高点C 时速度恰为零,如右图所示.已知物体第一次运动到斜面长度3/4处的B 点时,所用时间为t,求物体从B滑到C所用的时间.(提示:可用逆向思 维法、比例法、中间时刻速度法、图象法)
[解析] 解法一:逆向思维法 物体向上匀减速冲上斜面,相当于向下匀加速滑下斜面. 故xBC=at2BC/2 xAC=a(t+tBC)2/2 又xBC=xAC/4 解得:tBC=t 解法二:比例法 对于初速度为零的匀变速直线运动,在连续相等的时间里通过的 位移之比为 x1:x2:x3 … xn=1:3: … n-1) 现有xBC xBA=x4AC:3x4AC=1:3 通过xAB的时间为 t,故通过 xBC的时间 tBC= t.
(对应学生用书P5) 要点一 应用匀变速运动规律解决问题应注意
1.公式中各量正负号的确定 x、a、v0、v均为矢量,在应用公式时,一般以初速度方向为正方 向,凡是与v0方向相同的x、a、v均为正值,反之为负值,当v0=0时, 一般以a的方向为正方向.
2.两类特殊的运动问题 (1)刹车类问题 做匀减速运动到速度为零时,即停止运动,其加速度a也突然消 失.求解此类问题时应先确定物体实际运动的时间.注意题目中所给的 时间与实际运动时间的关系.对末速度为零的匀减速运动也可以按其逆 过程即初速度为零的匀加速运动处理,切忌乱套公式. (2)双向可逆类的运动 例如:一个小球沿光滑斜面以一定初速度v0向上运动,到达最高 点后就会以原加速度匀加速下滑,整个过程加速度的大小、方向不变, 所以该运动也是匀变速直线运动,因此求解时可对全过程列方程,但必 须注意在不同阶段v、x、a等矢量的正负号.
①质点自开始运动计时,在T秒内、2T秒内、3T秒内……,通过
的位移之比为:x1 x2 x3 … xn=12 2 2…… n2. ②质点自开始运动计时,在第一个T秒内,第二个T秒内,第三个
T秒内…第n个T秒内,通过的位移之比为:xⅠ xⅡ xⅢ … xN= …… n-1).
③质点自开始运动计时,连续通过各个相等的位移所用时间之比
为:tⅠ tⅡ tⅢ … tN=
2-
3- 2 … n- n-1.
④质点自开始运动计时,在T秒末、2T秒末、3T秒末……nT秒末
的瞬间速度之比为:v1 v2 … vn=
…… n.
希望同学们对上述规律逐一推导,弄清来龙去脉,防止死记公式, 乱套公式.
4.自由落体运动 (1)定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动. (2)实质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动. (3)自由落体加速度又叫重力加速度. ①大小:g=9.8_m/s2. ②方向:竖直向下.
[思路诱导] 本题的意图是考查匀变速直线运动的基本规律.解题 的思路可以瞄准三个基本公式,设出未知量,如加速度,在A点的速度 等,然后就各阶段分别列式求解.如果在审题过程中能够审出“汽车通 过AB段与BC段所用的时间均为t”这一条件,也可以利用匀变速直线运 动的推论快速求解.
[解题样板] 解法一:设汽车加速度为a,到达A点速度为vA,由 运动学公式有:
(4)基本规律 ①速度公式:v=gt. ②位移公式:h=12gt2. ③速度—位移关系式:v2=2gh. ④平均速度公式: v =v2.
初速度为零的匀变速直线运动的规律和推论同样适用于自由落体 运动.
5.竖直上抛运动 (1)运动特点 ①上升阶段:做匀减速直线运动,加速度为g. ②下降阶段:做匀加速直线运动,加速度为g. ③在最高点:速度v=0,加速度a=g. (2)基本规律 ①速度公式:v=v0-gt.
(1)设经t1秒回到出发点,此过程中位移x=0,代入公式x=v0t+
1 2
at2,并将a=-5 m/s2代入,得
t=-2av0=-2-×520 s=8 s.
(2)由公式v=v0+at知6 s末物体的速度
v=v0+at=[20+(-5)×6] m/s=-10 m/s.
负号表示此时物体的速度方向与初速度方向相反.
3.中间时刻速度法
利用“任一时间t中间时刻的瞬时速度等于这段时间t内的平均速
度”即v
t 2

v
,适用于一切匀变速直线运动,有些题目应用它可以避
免常规解法中用位移公式列出的含有t2的复杂式子,从而简化解题过
程,提高解题速度.
4.比例法
对于初速度为零的匀加速直线运动与末速度为零的匀减速直线运
动,可利用初速度为零的匀加速直线运动的比例关系求解.
[答案] 1 s 3 s (2+ 7) s
要点三 解答匀变速直线运动问题常用的方法 1.一般公式法 一般公式指速度、位移、加速度和时间的关系式,它们是矢量 式,使用时注意方向性.一般以v0方向为正方向,有时会选加速度a的 方向为正方向. 2.平均速度法 定义式 v =xt 对任何性质的运动都适用,而 v =v0+2 v只适用于匀变 速直线运动.
①任意两个连续相等的时间间隔(T)内位移之差是常数.即Δx= aT2.
②在一段时间内,中间时刻的瞬时速度v
t 2
等于这段时间内的平均
速度 v ,即v2t =v0+2 vt.
③位移中点的瞬时速度
vxt = v21+2 v22,其中v1为初位置的速度,v2为末位置的速度.
(6)初速度为零的匀加速直线运动的一些推论
如图所示,物体以初速度v0竖直上抛,A、B为途中的任意两点, C为最高点,则
①时间对称性 物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时 间tCA相等,同理tAB=tBA.
②速度对称性 物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等 (方向相反). ③能量对称性 物体从A→B和从B→A重力势能变化量的大小相等,均等于mghAB. (2)多解性 当物体经过抛出点上方某个位置时,可能处于上升阶段,也可能 处于下降阶段,造成双解.
[答案] (1)8 s (2)10 m/s,方向与初速度方向相反
要点二 对竖直上抛运动的理解 1.处理方法 (1)全程法 将竖直上抛运动视为竖直向上的加速度为g的匀减速直线运动. (2)分阶段法 将全程分为两个阶段,即上升过程的匀减速阶段和下落过程的自 由落体阶段.
2.竖直上抛运动的重要特性 (1)对称性
②位移公式:h=v0t-12gt2. ③速度—位移关系式:v2-v20=-2gh. ④上升的最大高度:H=2vg20 . ⑤上升到最大高度时所用时间:t=vg0.
(1)物体上升到最高点时速度虽为零,但并不处于平衡状态. (2)由于竖直上抛运动的上升和下降阶段加速度相同,故可对全程 直接应用匀变速直线运动的基本公式,但要注意各物理量的方向.
解法四:图象面积法
利用相似三角形面积之比,等于对应边平方比的方法,作出 v-t
图象,如图甲.
S△ S△
ABODCC=CCDO22
且 S△AOC= 4S△BDC, ODቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ t,
OC= t+ tBC.
所以4/1= t+t2BtCBC 2得 tBC= t.
解法五:利用有关推论 对于初速度为0的匀加速直线运动,通过连续相等的各段位移所用 的时间之比 t1:t2:t3 … tn=1:( 2-1):( 3 - 2):( 4 - 3 …:( n - n-1). 现将整个斜面分成相等的四段,如图乙.设通过BC段的时间为 tx,那么通过 BD、 DE、 EA的时间分别为: tBD=( 2-1)tx,tDE=( 3- 2)tx, tEA=( 4- 3)tx, 又 tBD+ tDE+ tEA= t,得tx= t. [答案] t
(2011·正定月考)一物体在与初速度方向相反的恒力作用下做匀减 速直线运动,v0=20 m/s,加速度大小为a=5 m/s2,求:
(1)物体经多少秒后回到出发点? (2)由开始运动算起,求6 s末物体的速度.
[解析] 由于物体连续做匀变速直线运动,故可以直接应用匀变速
运动公式.以v0的方向为正方向.
(2)解题的基本思路:审题→画出草图→判断运动性质→选取正方 向(或建立坐标轴)→选用公式列方程→求解方程,必要时对结果进行讨 论.
例1 (14分)(2011·丹阳月考)为了测定一辆电动汽车的加速性能, 研究人员驾驶汽车沿平直公路从标杆O处由静止启动,依次经过A、B、 C三处标杆,如图所示.已知AB间的距离为l1,BC间的距离为l2.测得汽 车通过AB段与BC段所用的时间均为t,将汽车的运动过程视为匀加速行 驶.求标杆O与标杆A的距离.
(对应学生用书P5) 一、匀变速直线运动及其公式(Ⅱ) 1.匀速直线运动 (1)从运动学来讲,物体沿一直线运动,如果在任意相等的时间内 位移相等,那么物体的运动就是匀速直线运动. (2)从受力角度讲,物体做匀速直线运动的条件是合力为零. (3)从描述运动的物理量上看,物体做匀速直线运动时,加速度a为 零,速度v恒定位移随时间的变化规律可用公式表示为x=vt.
5.逆向思维法
把运动过程的末态作为初态反向研究问题的方法,一般用于末态
已知的情况,特别是末速度为零的情况.
6.图象法 应用v-t图象,可把较复杂的问题转变为较为简单的数学问题解 决.尤其是用图象定性分析,可避开繁杂的计算,快速找出答案.
7.巧用推论Δx=xn+1-xn=aT 2解题 匀变速直线运动中,在连续相等的时间T内的位移之差为一恒量, 即xn+1-xn=aT 2,对一般的匀变速直线运动问题,若出现连续相等的 时间间隔问题,应优先考虑用Δx=aT 2求解.
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