质点的直线运动

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不变的,求: (1)物体的初速度;
(2)物体的最大位移;
(3)加速度的大小.
解析:物体由A点上升至最高点所用时间也为t=2 s,上升距
离为s2,则s2∶s1=
1∶3,解得s2=
=10 m
最大位移为s=s1+s2=30 m+10 m=40 m 初速度v0= 加速度a= 答案:(1)20 m/s m/s=20 m/s m/s2=5 m/s2 (2)40 m (3)5 m/s2
解法二:(用平均速度公式)物体在8 s内的平均速度等于中间时刻(即第4 s末)的瞬 时速度,则v4= m/s=v0+4a,物体在前4 s内的平均速度等于第2 s末的
瞬时速度v2=
m/s=v0+2a,由两式联立,得a=2.25 m/s2,v0=1.5 m/s.
m/s2
解法三:(用特殊式—判别式解)由公式Δs=aT2,得a= =2.25 m/s2,
1.任意相邻两个连续相等的时间里的位移之差是一个恒量, 即Δs=
aT2 =恒量.
2.某段时间内的平均速度,等于该时间的中间时刻的瞬时速 度,即
3.某段位移中点的瞬时速度等于初速度v0和末速度vt平方和一半的平方根,即
= .
4.初速度为零的匀加速直线运动的规律(设T为等分时间间隔) (1)1T内、2T内、3T内„„位移之比s1∶s2∶s3„= (2)1T末、2T末、3T末„„速度之比v1∶v2∶v3„= 12∶22∶32„ 1∶2∶3„
(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内„„的位移之比为sⅠ∶sⅡ∶sⅢ„
= 1∶3∶5„ (4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为t1∶t2∶t3„=
2. 如图 2 - 2 - 1 所示,物体以某一初速度从光滑斜面底端 向上运动,经2 s到达30 m远的A点,再经过4 s又回到A
点.已知物体在光滑斜面上运动的加速度大小和方向是
方法 一般 公式法 平均 速度法 中间时刻 速度法 比例法 逆向 思维法 图象法 推论法 (Δs=aT2) 巧选参 考系法
分析说明 一般公式法指速度公式、位移公式及推论三式.它们均是矢量式,使用时 要注意方向性.一般以v0的方向为正方向,其余与正方向相同者为正,与 正方向相反者取负. 定义式 对任何性质的运动都适用,而 速直线运动. 只适用于匀变
一.涉及质点运动的物理概念与描述质点 运动的物理量
1.参照物 2.质点 3.时刻和时间 4.位移和路程 5.速度 (1)匀速直线运动的速度
s v t
(2)变速直线运动的平均速度
s v t
s v t
(3)变速直线运动的瞬时速度
基本概念:匀变速直线运动是加速度恒定不 变的直线运动 匀 变 速 直 线 运 动 速度公式:V=V0+at 基本规律: 位移公式:X=V0t+at2/2 速度位移公式:V2-V02=2aX 基本图象:X-t V-t
1-1
一个匀加速直线运动的物体,在头4 s内经过的位移为24 m,在第二个4 s
内经过的位移是60 m.求这个物体的加速度和初速度各是多少? 解析:解法一:(基本公式法)
头4 s内的位移:s1=v0t+
at2
a(2t)2-(v0t+ at2)
第2个4 s内的位移:s2=v0(2t)+
将s1=24 m、s2 =60 m代入上式,解得a=2.25 m/s2,v0=1.5 m/s.
【例1】 如图2-2-3是F1赛车场上,某型赛车测试场地 数据时的运动情景,试求: (1)该车接近维修站时紧急刹车,加速度大小是6 m/s2,如果必须在2 s内停下来,赛 车的行驶速度最高不能超过多少? (2)如果该车以5 m/s2的加速度加速行驶了6 s,驶过180 m,汽车开始的速度为多少?
(3)如果该车在5 s内从静止开始匀加速到100 km/h,此过程中位移为多少?
题设不变,试问它在制动开始的第1 s内和最后一秒内通过的位移之比为多少? 解析:由逆过程从D起的连续7个0.5 s内的位移之比为1∶3∶5∶7∶9∶11∶13,
可知第1秒和最后一秒位移之比为(13+11)∶(1+3)=6∶1.
答案:6∶1
求解匀变速直线运动的一般思路
1.弄清题意,建立一幅物体运动的图景.为了直观形象,应尽可能地画出草图,
21m/s
1.53m/s
4.(2008·全国Ⅰ)(14分)如图所示,已 知O、A、B、C为同一直线上的四个点 ,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.
【点拨】画出示意图→设相关参量→选运动过程→选公式计算 【解析】满分展示 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 用时间为t,则有l1= v0 t+ at2/2 ①3分 l1 +12=2 v0 t+a(2t)2 /2 ②3分 联立①②式得12- l1 =at2 ③2分 3 l1 -12=2 v0 t ④2分 设O与A的距离为l,则有l=v20/(2a) ⑤2分 联立③④⑤式得l=(3 l1 -12)2/8(12- l1). 2分
并在图中标明一些位置和物理量.
2 . 弄清研究对象,明确哪些量已知,哪些量未知,根据公式特点恰当选用公
【点拨】分析各段运动性质→选全程或分段→选公式列 方程
【解析】 分段法:把运动员的运动分为上升和 下降两个过程,如图所示. h1=1/2gt21,代入数据得t1=0.3 s h0+h1=12gt22,代入数据得t2≈1.45 s 所以完成空中动作的时间 t=t1+t2=1.75 s.
全程法:设运动时间为t,初速度为 v0,上升高度为h1,以向下为正方向, 则:v0t+1/2gt2=h0 ① (v0)2/2g=h1 ② 联立①②两式,代入数据可得 t≈1.75 s.
90 105
18
56
74
21
76
97
x1∝v
x2∝v2
2.一物体在与初速度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.
3、在某市区内,一辆小汽车在公路上以速度vA向东行驶,一位观 光游客正由南向北从斑马线上横过马路。汽车司机发现游客途经D 处时,经过0.7s作出反应紧急刹车,但仍将正步行至B处的游客撞 伤,该汽车最终在C处停下,如图所示。为了判断汽车司机是否超 速行驶以及游客横穿马路的速度是否过快,警方派一警车以法定 最高速度vm=14.0m/s行驶在同一马路的同一地段,在肇事汽车的 起始制动点A紧急刹车,经14.0m后停下来。在事故现场测得 AB=17.5m,BC=14.0m,BD=2.6m. .肇事汽车的刹车性能良好,问: (1)该肇事汽车的初速度 vA是多大? (2)游客横过马路的速度是多大?
例2.一跳水运动员从离水面10 m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0.45 m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,可以把运动员看做全部质量 集中在重心的一个质点,g取10 m/s2,结果保留三位有效 数字)
根据 v4=
答案:2.25 m/s2
m/s=v0+4a,所以v0=1.5 m/s.
1.5 m/s
【例2】 运动着的汽车制动后做匀减速直线运动,经3.5 s停止,试问在制动 开始1 s内、2 s内、3 s内通过的位移之比为多少?
解析: 画出汽车运动的示意图,如下图所示,汽车 从 O点开始制动到 C点停止, “ 逆向转换法 ” 将汽车 的运动看成是从C点开始,由静止开始加速经3.5 s到 达O点,将3.5 s分成7个0.5 s,在这7个0.5 s内的位移 之比为:1∶3∶5∶7∶9∶11∶13.
基本应用:自由落体运动a=g V0=0
1.为了安全,在行驶途中,车与车之间必须保持一定的距离。 因为,从驾驶员看见某一情况到采取制动动作的时间里,汽车 仍然要通过一段跟离(称为思考距离);而从采取制动动作到 完全停止的时间里,汽车又要通过一段距离(称为制动距离)。 下表给出了汽车在不同速度下的思考距离和制动距离等部分数 据。请分析这些数据,完成表格。 速度 思考距离 制动距离 停车距离 (Km/h) (m) (m) (m) 45 9 14 23 75 15 39 54
解法一:根据s= 解法二:根据v=v0+at 可得a=
×5 m=70 m
= m/s2=5.6 m/s2
因此由s= at2并代入数值有s= ×5.6×52 m=70 m 解法三:根据方法二求得的加速度及v2-v02=2as,得s= 答案:(1)43.2 km/h (2)54 km/h (3)70 m m=70 m.
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vt/2 = ,适用于任何一个匀变速直线运动. 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. 把运动过程的“末态”作为“初态”的反向研究问题的方法.一般用于末 态已知的情况. 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. 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sn+1 -sn=aT2,对一般的匀变速直线运动问题,若出现相等的时间间隔问题, 应优先考虑用Δs=aT2求解. 物体的运动是相对一定的参考系而言的.研究地面上物体的运动常以地面 为参考系,有时为了研究问题方便,也可巧妙地选用其他物体作参考系.
的细线,5个铁垫圈和一个金属盘.在线下端系上第 一个垫圈,隔12 cm再系一个,以后垫圈之间的距离 分别为36 cm、60 cm、84 cm,如图2-2-2所示.站 在椅子上,向上提起线的上端,让线自由垂下,且第 一个垫圈紧靠放在地面上的金属盘内.松手后开始计 时,若不计空气阻力,则第2、3、4、5各垫圈( )
A.落到盘上的声音时间间隔越来越大 B.落到盘上的声音时间间隔相等 C.依次落到盘上的速率关系为1∶ ∶2
D.依次落到盘上的时间关系为1∶
解析:垫圈的运动可以看成倒过来的初速度为零的匀加速运
动,垫圈之间的距离分别为12 cm、36 cm、60 cm、84 cm,
满足1∶3∶5∶7的关系,因此时间间隔相等,A错误,B正确; 各个时刻末的速度之比应为 1∶2∶3∶4,依次落到盘上的时 间关系为1∶2∶3∶4,C、D错误. 答案:B
解析:(1)根据vt=v0+at,取沿v0方向为正方向, 有v0=vt-at=0-(-6)×2 m/s=12 m/s=43.2 km/h (2)由s=v0t+ v0= m/s- at2得v0= at,把已知数值代入
×5×6 m/s=15 m/s=54 km/h
(3)此问已知物理量只有v、t,要注Leabharlann Baidu公式的选取.已知100 km/h=28 m/s.
设1 s内位移即OA段位移为xOA,2 s内位移即OB段位移为xOB,3 s内位移即OC段位移 为 xOC ,则: xOA∶xOB∶xOC = (13 + 11)∶(13 + 11 + 9 + 7)∶(13 + 11 + 9 + 7 + 5 + 3) =24∶40∶48=3∶5∶6,此即在制动开始1 s内、2 s内、3 s内通过的位移之比. 答案:3∶5∶6
1.该类题应用公式法,运动学中公式较多,题目的解法也 较多,一定要正确理解公式中各物理量的含义,选择正确 的公式解题.在理解好公式的基础上,一定还要注意两点:
一是所有公式仅适用于匀变速直线运动;二是x、v0、vt、
a都是矢量,方向不一定相同,五个公式都是矢量式,因
此应用前要先规定正方向.
2.求解匀变速直线运动问题常用方法
1.自由落体运动的概念 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动. 2.自由落体运动的特点 v0= 0
a=g=9.8 m/s2
方向
竖直向下
3.自由落体运动的规律 vt= gt h= v= 2gh
匀变速直线运动的规律及推论对自由落体都成立.
3. (2010·江苏镇江市高三第三次调研)取一根长2 m左右
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