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第一章 直線運(yùn)動(第2單元 勻變速直線運(yùn)動的基本規(guī)律)
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高三一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案一體化(第一章 直線運(yùn)動)
第2單元 勻變速直線運(yùn)動的基本規(guī)律
班級_________姓名____________
一、概念、原理、方法
(一)四個基本公式
1、速度公式:
析:由加速度的定義式和物理量變化量的概念證明。
證明:如圖1,加速度,而,,有,變形即得。
v0
a
t
0
v
v1
v2
x=?
v0
v1
v2
v
t
t
0
2、
v
t
t
0
v
v
v0
圖1 圖2 圖3 圖4
v0
a
t
0
v=?
2、位移公式1:
證明:(1)如圖2,用“微元法”將物體的運(yùn)動分成無數(shù)段,則每一小段物體的“勻變速直線運(yùn)動”都可以“近似地看成勻速直線運(yùn)動”,則物體的位移
(2)上述物理思想用v-t表示如圖3,物體的位移x即為圖中“陰影矩形面積的和”。
(3)如圖4,如果整個過程劃分得非常非常細(xì),則“無數(shù)陰影矩形的面積的和”即為圖中“梯形的面積”。由梯形面積公式“”即可得。
3、
3、位移公式2:
證明:如圖5,注意到表達(dá)式中不含末速度“v”,由得,代入有。
v0
a
t , x=? x=?
v0
a
圖5 圖6 圖7 圖8
v
v0
v
v0
v
a
a
4、位移公式3:或
證明:如圖6,注意到表達(dá)式中不含時間“t”
由得,代入有。
(二)兩個重要推論
1、勻變速直線運(yùn)動中,某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度,且等于始、末速度的算術(shù)平均值,即
4、。
證明:如圖7,,①變形有;
②由得代入有。
2、勻變速直線運(yùn)動中,連續(xù)相等的時間間隔T內(nèi)的位移差都相等,且。
(1)證明:如圖9, ①, ②
②式—2×①式得:。
(2)推廣:兩任意相等的時間間隔T內(nèi)的位移差滿足關(guān)系
v0
a
T,x1
圖9
T,x2
T,xm
T,xn
證明:如圖9,由推論1有
將以上(m-1)式累加,得 ①
將以上(n-1)式累加,得 ②
②式—①式,得。
(三)規(guī)律的理解
1、所有公式均為矢量式,一般均以初速度方向為正方向。
2、四個基本公式涉及5個物理,知道任意3個,均可以求出其余2個。
3、3個位移公式各有特點,位移
5、公式1不涉及加速度“a”,位移公式2不涉及末速度“v”,位移公式3不涉及時間“t”,解題時要根據(jù)實際情況靈活選擇公式。
4、兩個重要推論適用于“有相等時間間隔”的勻變速直線運(yùn)動的分析,常用于分析打點計時器打出的“紙帶問題”。 “推論1”將不容易測算的“瞬時速度”與容易測算的“平均速度”聯(lián)系起來,便于我們分析問題?!巴普?”是判斷物體“是否做勻變速直線運(yùn)動”的重要依據(jù)。
[即學(xué)即用]
1、關(guān)于勻變速運(yùn)動,下列說法中正確的有( )
A、勻變速運(yùn)動一定是直線運(yùn)動
B、加速度不變的運(yùn)動就是勻變速運(yùn)動
C、勻變速運(yùn)動的位移隨時間均勻變化
D、勻變速直線運(yùn)動的速度-時間圖象是一條與時
6、間軸不平行的直線
2、兩物體都做勻變速直線運(yùn)動,在給定的時間間隔內(nèi)( )
A、加速度大的,其位移一定也大 B、初速度大的,其位移一定也大
C、末速度大的,其位移一定也大 D、平均速度大的,其位移一定也大
3、設(shè)飛機(jī)著陸后做勻減速直線運(yùn)動,初速度為60m/s,加速度大小是6.0m/s2,求飛機(jī)著陸后12s內(nèi)的位移大小。
二、典型例題
1、初速度為零的勻加速度直線運(yùn)動中,從運(yùn)動開始起
①ts末、2ts末、3ts末……nts末的速度之比v1:v2:v3:···:vn= .
②ts內(nèi)、2ts內(nèi)、3ts內(nèi)……nts內(nèi)的位移之比s1:s
7、2:s3:···:sn= ;
③第ts內(nèi)、第2ts內(nèi)、第3ts內(nèi)……第nts內(nèi)的位移之比sⅠ:sⅡ:sⅢ:···:sN= ;
④通過位移s、2s、3s……ns時的速度之比v1:v2:v3:···:vn= ,
所用的時間之比t1:t2:t3:···:tn= .
⑤通過第一個x、第二個x、第三個x所用的時間之比為 .
2、(05QGLZ)原地起跳時,先屈腿下蹲,然后突然蹬地。從開始蹬地到離地是加
8、速過程(視為勻加速),加速過程中重心上升的距離稱為“加速距離”。離地后重心繼續(xù)上升,在此過程中重心上升的最大距離稱為“豎直高度”。現(xiàn)有下列數(shù)據(jù):人原地上跳的“加速距離”d1=0.50m,“豎直高度”h1=1.0m;跳蚤原地上跳的“加速距離”d2=0.00080m,“豎直高度”h2=0.10m。假想人具有與跳蚤相等的起跳加速度,而“加速距離”仍為0.50m,則人上跳的“豎直高度”是多少?
3、如圖所示,有若干相同的小球,從斜面上的某一位置每隔0.1s無初速度地釋放一顆,在連續(xù)釋放若干小球后,對準(zhǔn)斜面上正在滾動的若干小球拍攝到如圖所示的照片。測得AB=15cm,BC=20cm。求:(1)拍攝照片
9、時,B球的速度;(2)A球上面還有幾顆正在滾動的小球?
A
B
C
D
三、鞏固練習(xí)
1、對于做勻變速直線運(yùn)動的物體( )
A.加速度減小,其速度必然隨之減少 B.加速度增大,其速度必隨之增大
C.位移與時間的平方成正比 D.在某段時間內(nèi)位移可能為零
2、做勻變速直線運(yùn)動的物體的加速度為3m/s2,對于任意1s來說,下列說法正確的是( )
A.物體在這1s末的速度比這1s初的速度總是大3m/s
B.物體在這1s末的速度比這1s初的速度總是大3倍
C.物體在這1s末的速度可能比前1s末的速度大3m/s
D.物體在這1s末的速度一定比前1s初的
10、速度大6m/s
3、某人在t=0時刻時,觀察一個正在做勻加速直線運(yùn)動的質(zhì)點,現(xiàn)只測出了該質(zhì)點在第3s內(nèi)及第7s內(nèi)的位移,則下列說法正確的是( )
A.不能求出任一時刻的瞬時速度 B.能求出任一時刻的瞬時速度
C.不能求出第3s末到第7s初這段時間內(nèi)的位移 D.能求出該質(zhì)點加速度
4、兩木塊自左向右運(yùn)動,現(xiàn)用高速攝影機(jī)在同一底片上多次曝光,記錄下木塊每次曝光時的位置,如圖所示。連續(xù)兩次曝光的時間間隔是相等的。由圖可知( )
A.在時刻t2以及時刻t3兩木塊速度相同
B.在時刻t3兩木塊速度相同
C.在時刻t3以及時刻t4之間某瞬時兩木塊速度相同
D.在時刻t
11、4以及時刻t5之間某瞬時兩木塊速度相同
5、物體沿一直線運(yùn)動,在t0時間內(nèi)通過的路程為s,它在中間位置s/2處的速度為v1,在中間時刻t0/2 時的速度為v2,則v1和v2的關(guān)系為( )
A.當(dāng)物體做勻加速直線運(yùn)動時,vl>v2 B.當(dāng)物體做勻減速直線運(yùn)動時,vl>v2
C.當(dāng)物體做勻速直線運(yùn)動時,v1=v2 D.當(dāng)物體做勻減速直線運(yùn)動時,v1
12、. B.
C. D.
7、一物體做勻加速直線運(yùn)動,初速度為0.5m/s,第7s內(nèi)的位移比第5s內(nèi)的位移多4m,求:(1)物體的加速度;(2)物體在5s內(nèi)的位移。
8、航空母艦以一定的速度航行,以保證飛機(jī)能安全起飛,某航空母艦上的戰(zhàn)斗機(jī)起飛時的最大加速度是a=5.0m/s2,速度需達(dá)到v=50m/s才能起飛,該航空母艦甲板長l=160m,為了使飛機(jī)能安全起飛,航空母艦應(yīng)以多大的速度v0向什么方向航行?
9、(09JS)航模興趣小組設(shè)計出一架遙控飛行器,其質(zhì)量m=2㎏,動力系統(tǒng)提供的恒定升力F=28N。試飛時,飛行器從地面由靜止開始豎直上升。設(shè)飛行器飛行時所受的阻力大小不變,g取10
13、m/s2。(1)第一次試飛,飛行器飛行t1=8s時到達(dá)高度H=64m。求飛行器所阻力f的大??;(2)第二次試飛,飛行器飛行t2=6s時遙控器出現(xiàn)故障,飛行器立即失去升力。求飛行器能達(dá)到的最大寬度h;(3)為了使飛行器不致墜落到地面,求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長時間t3。
8、一物體從A點由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動,到達(dá)B點后做勻減速運(yùn)動直至C點停止。已知AB長為s1,BC長為s2,物體從A經(jīng)B到C共用時間為t,則物體在AB段和BC段的加速度各為多少?
9、一列長100m的列車以v0=20m/s的正常速度運(yùn)行,當(dāng)其通過1000m長的大橋時,列車必須以v1=10m/s的速度運(yùn)行,在減速和加速運(yùn)動的過程中,加速度大小均為0.5m/s2,求列車因過橋而延誤的時間?