2020版高考物理一轮复习第一章第2节匀变速直线运动的规律讲义.doc
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1、1第 2节 匀变速直线运动的规律一、匀变速直线运动的规律1基本公式(1)速度公式: v v0 at。(2)位移公式: x v0t at2。12(3)速度位移关系式: v2 v022 ax。2重要推论(1)平均速度: v ,即一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时vt2 v0 v2速度,也等于这段时间初、末时刻速度矢量和的一半。(2)任意两个连续相等时间间隔( T)内的位移之差相等,即 x x2 x1 x3 x2 xn xn1 aT2。注 1(3)位移中点速度: v 。注 22xv02 vt22(4)初速度为零的匀加速直线运动的比例1 T末,2 T末,3 T末, nT末的瞬时速度之比:v
2、1 v2 v3 vn123 n。第 1个 T内,第 2个 T内,第 3个 T内,第 n个 T内的位移之比:x1 x2 x3 xn135(2 n1)。通过连续相等的位移所用时间之比:t1 t2 t3 tn1( 1)( )( )。2 3 2 n n 1二、自由落体和竖直上抛运动的基本规律自由落体运动注 3竖直上抛运动注 4速度公式 v gt v v0 gt位移公式 h gt212 h v0t gt212速度位移关系式 v22 gh v2 v022 gh【注解释疑】2注 1 此公式可以延伸为 xm xn( m n)aT2,常用于纸带或闪光照片逐差法求加速度。注 2 不论是匀加速直线运动还是匀减速直线
3、运动,均有: v v 。2x注 3 自由落体运动隐含两个条件:初速度为零,加速度为 g。注 4 整段研究竖直上抛运动时,注意所选取的正方向和相应时刻或位置速度的方向。深化理解1匀变速直线运动的公式中,各物理量必须相对同一参考系,高中阶段一般都选地面为参考系。2 v0、 v、 a(g)、 x(h)均为矢量,应用时要规定正方向,通常以 v0的方向为正方向,以 v0对应的位置为初始位置。3在求解竖直上抛运动或其他运动方向发生变化的问题时,更要注意物理量的正、负。为了能够轻松应用公式,可以先在公式中直接写成加、减号,物理量只代入大小进行计算。基础自测一、判断题(1)匀变速直线运动是加速度均匀变化的直线
4、运动。()(2)匀加速直线运动的位移是均匀增加的。()(3)在匀变速直线运动中,中间时刻的速度一定小于该段时间内位移中点的速度。()(4)物体做自由落体运动的加速度一定等于 9.8 m/s2。()(5)做竖直上抛运动的物体到达最高点时处于静止状态。()(6)竖直上抛运动的上升阶段和下落阶段速度变化的方向都是向下的。()二、选择题1(多选)质点做直线运动的位移 x与时间 t的关系为 x65 t t2(各物理量均采用国际单位制),则该质点( )A第 1 s内的位移是 10 mB前 2 s内的平均速度是 3 m/sC运动的加速度为 1 m/s2D任意 1 s内的速度增量都是2 m/s解析:选 BD
5、第 1 s内的位移 x1(6511) m6 m4 m,故 A错误。前 2 s内的位移 x2(6524)m6 m6 m,则前 2 s内的平均速度 m/s3 m/s,故vx2t2 623B正确。根据 x v0t at265 t t2得,加速度 a2 m/s2,任意 1 s内速度的增量12 v at21 m/s2 m/s,故 C错误,D 正确。2人教版必修 1 P49做一做改编一个质点正在做匀加速直线运动,用固定在地面上的照相机对该质点进行闪光照相,由闪光照片得到的数据,发现质点在第一次、第二次闪光的时间间隔内移动了 s12 m;在第三次、第四次闪光的时间间隔内移动了 s38 m。由此可求得( )A
6、第一次闪光时质点的速度B质点运动的加速度C在第二、第三两次闪光时间间隔内质点的位移D质点运动的初速度解析:选 C 由于闪光时间未知,所以根据 s2 s1 s3 s2 aT2,只能求出第二、三次闪光的时间间隔内质点的位移 s25 m,选项 C正确。3教科版必修 1P34T4在自由落体运动中,第 1个 2 s、第 2个 2 s和第 5 s内的位移之比为( )A135 B265C287 D4129解析:选 D 根据初速度为零的匀加速直线运动的比例,三段时间内的位移之比为(13)(57)94129,D 正确。4从水平地面竖直向上抛出一物体,物体在空中运动,到最后又落回地面,在不计空气阻力的条件下,以下
7、判断正确的是( )A物体上升阶段的加速度与物体下落阶段的加速度相同B物体上升阶段的加速度与物体下落阶段的加速度方向相反C物体上升过程经历的时间大于物体下落过程经历的时间D物体上升过程经历的时间小于物体下落过程经历的时间解析:选 A 物体竖直上抛,不计空气阻力,只受重力,则物体上升和下落阶段加速度相同,大小为 g,方向向下,A 项正确,B 项错误;上升和下落阶段位移大小相等,加速度大小相等,所以上升和下落过程所经历的时间相等,C、D 项错误。高考对本节内容的考查,主要集中在匀变速直线运动规律的应用、自由落体运动、竖直上抛运动等,主要以选择题的形式呈现,难度一般。考点一 匀变速直线运动规律的理解与
8、应用师生共研类1规范解题流程4 画 过 程分 析 图 判 断 运动 性 质 选 取 正方 向 选 用 公 式列 方 程 解 方 程并 讨 论2恰当选用公式题目中所涉及的物理量(包括已知量、待求量和为解题设定的中间量)没有涉及的物理量适宜选用公式v0, v, a, t x v v0 atv0, a, t, x v x v0t at212v0, v, a, x t v2 v022 axv0, v, t, x a x tv v023两类特殊的匀减速直线运动刹车类问题 双向运动类其特点为匀减速到速度为零后即停止运动,加速度 a突然消失,求解时要注意确定其实际运动时间。如果问题涉及最后阶段(到停止运动)
9、的运动,可把该阶段看成反向的初速度为零、加速度不变的匀加速直线运动如沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变,求解时可对全过程列式,但必须注意 x、 v、 a等矢量的正负号及物理意义典例 如图所示,水平地面 O点的正上方的装置 M每隔相等的时间由静止释放一小球,当某小球离开 M的同时, O点右侧一长为 L1.2 m的平板车开始以 a6.0 m/s2的恒定加速度从静止开始向左运动,该小球恰好落在平板车的左端,已知平板车上表面距离 M的竖直高度为 h0.45 m。忽略空气阻力,重力加速度 g取 10 m/s2。(1)求小车左端离 O点的水平距离;(2)
10、若至少有 2个小球落在平板车上,则释放小球的时间间隔 t应满足什么条件?解析 (1)设小球自由下落至平板车上表面处历时 t0,在该时间段内由运动学公式对小球有: h gt02 12对平板车有: x at02 12由式并代入数据可得: x0.27 m。5(2)从释放第一个小球至第二个小球下落到平板车上表面处历时 t t0,设平板车在该时间段内的位移为 x1,由运动学公式有: x1 a( t t0)2 12至少有 2个小球落在平板车上须满足: x1 x L 由式并代入数据可得: t0.4 s。答案 (1)0.27 m (2) t0.4 s解题方略 求解多阶段运动问题的“三步走”题点全练1匀变速直线
11、运动基本公式的应用一质点沿直线运动,其平均速度与时间的关系满足 v2 t(各物理量均选用国际单位制中单位),则关于该质点的运动,下列说法正确的是( )A质点可能做匀减速直线运动B5 s 内质点的位移为 35 mC质点运动的加速度为 1 m/s2D质点 3 s末的速度为 5 m/s解析:选 B 根据平均速度 v 知, x vt2 t t2,根据 x v0t at22 t t2知,xt 12质点的初速度 v02 m/s,加速度 a2 m/s2,质点做匀加速直线运动,故 A、C 错误;5 s内质点的位移 x v0t at225 m 225 m35 m,故 B正确;质点在 3 s末的速12 12度 v
12、 v0 at2 m/s23 m/s8 m/s,故 D错误。2汽车刹车问题汽车以 20 m/s的速度做匀速直线运动,看到前方有障碍物立即刹车(反应时间不计),刹车后加速度大小为 5 m/s2,则汽车刹车后第 2 s内的位移和刹车后 5 s内的位移为( )A30 m,40 m B30 m,37.5 mC12.5 m,40 m D12.5 m,37.5 m解析:选 C 由 v v0 at,可求得汽车刹车后运动的时间 t4 s,刹车后第 2 s内6位移 x2 m m12.5 m。刹车后 5 s内位移等于 4 s内的位移,可看成初速度为 0的反向匀加速直线运动, x5 at2 542 m40 m。故 C
13、正确。12 123多过程问题有一部电梯,启动时匀加速上升的加速度大小为 2 m/s2,制动时匀减速上升的加速度大小为 1 m/s2,中间阶段电梯可匀速运行,电梯运行上升的高度为 48 m。问:(1)若电梯运行时最大限速为 9 m/s,电梯升到最高处的最短时间是多少?(2)如果电梯先加速上升,然后匀速上升,最后减速上升,全程共用时间为 15 s,上升的最大速度是多少?解析:(1)要想所用时间最短,则电梯只有加速和减速过程,而没有匀速过程,设最大速度为 vm,由位移公式得 h ,代入数据解得 vm8 m/s,vm22a1 vm22a2因为 vm8 m/s9 m/s,符合题意。加速的时间为 t1 s
14、4 s。vma1 82减速的时间为 t2 s8 s。vma2 81运动的最短时间为 t t1 t212 s。(2)设加速的时间为 t1,减速的时间为 t2,匀速上升时的速度为 v,且 v8 m/s,则加速的时间为 t1 ,va1减速的时间为 t2 。va2匀速运动的时间为 t15 s t1 t2。上升的高度为 h (t1 t2) v(15 s t1 t2),v2联立解得 v4 m/s,另一解不合理,舍去。答案:(1)12 s (2)4 m/s考点二 解决匀变速直线运动的常用方法基础自修类题点全练1基本公式法如图所示,一质点由静止开始,从 A到 B做匀加速直线运动。已知质点在第 1 s内的位移恰
15、好等于它在最后 1 s内位移的 ,则下14列物理量中可求出的是( )7A A、 B两点之间的距离B质点从 A运动到 B所用的时间C质点运动的加速度大小D质点到达 B点时的速度大小解析:选 B 设质点在第 1 s内的位移为 x,则它在最后 1 s内位移为 4x,设质点运动的加速度大小为 a,质点从 A运动到 B所用的时间为 t,利用匀变速直线运动规律可得x a12,4x at2 a(t1) 2,联立可解得 t,不能得出 a和 x,不能求出 A、 B两12 12 12点之间的距离及质点到达 B点时的速度大小,选项 B正确,A、C、D 错误。2平均速度法(2016上海高考)物体做匀加速直线运动,相继
16、经过两段距离为 16 m的路程,第一段用时 4 s,第二段用时 2 s,则物体的加速度是( )A. m/s2 B. m/s223 43C. m/s2 D. m/s289 169解析:选 B 根据题意,物体做匀加速直线运动, t时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,在第一段内中间时刻的瞬时速度为: v1 1 m/s4 m/s;在第二段内中间v164时刻的瞬时速度为: v2 2 m/s8 m/s;则物体加速度为: a m/s2 v162 v2 v1t 8 43 43m/s2,故选项 B正确。3推论法一小球沿斜面匀加速滑下,依次经过 A、 B、 C三点,已知 AB6 m, BC10 m,小球经过
17、AB和 BC两段所用的时间均为 2 s,则小球经过 A、 B、 C三点时的速度大小分别是( )A2 m/s,3 m/s,4 m/s B2 m/s,4 m/s,6 m/sC3 m/s,4 m/s,5 m/s D3 m/s,5 m/s,7 m/s解析:选 B 根据物体做匀加速直线运动的特点,两点之间的平均速度等于时间中点的瞬时速度,故 B点的速度就是全程的平均速度, vB 4 m/s,又因为连续相等时AB BC2t间内的位移之差等于恒量,即 x at2,则由 x BC AB at2,解得 a1 m/s2,再由速度公式 v v0 at,解得 vA2 m/s, vC6 m/s,故选项 B正确。4比例法
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- 2020 高考 物理 一轮 复习 第一章 变速 直线运动 规律 讲义 DOC
