（全國通用版）2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第一章 運動的描述 勻變速直線運動研究 1.2 勻變速直線運動規(guī)律課件.ppt

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1、第2講 勻變速直線運動規(guī)律,【知識導(dǎo)圖】,v0+at,(m-n)aT2,【微點撥】 運用勻變速直線運動基本公式時的注意事項: (1)一個方程中各物理量必須相對同一參考系,高中階段一般都選擇地面為參考系。 (2)同一方程各物理量要規(guī)定統(tǒng)一的正方向,運動方程中一般規(guī)定初速度方向為正方向。,(3)代入數(shù)據(jù)時都要采用國際單位制下基本單位。 (4)計算結(jié)果要符合實際情況,例如:剎車問題,車停下后不會倒退。,【慧眼糾錯】 (1)物體在某兩段相等的時間內(nèi)速度的變化相等,則物 體做勻變速直線運動。 糾錯:_________________________________________ ___________

2、__________________________________,物體做勻變速直線運動時,加速度保持不變;即,任意兩段相等的時間內(nèi)物體的速度變化一定相等。,(2)在空氣中不考慮阻力的運動是自由落體運動。 糾錯:_________________________________________ ___________________,自由落體運動是指物體僅在重力的作用下由靜,止開始下落的運動。,(3)人類在探索自然規(guī)律的過程中總結(jié)了許多科學(xué)方法, 如控制變量法、比值定義法、極限法等。研究瞬時速 度使用了控制變量法。 糾錯:___________________________________

3、________ _________________________________,瞬時速度的定義式 ,當(dāng)t0時平均速度,代替t時刻的瞬時速度,采用極限法。,(4)幾個做勻變速直線運動的物體,加速度最大的物體 在時間t內(nèi)位移一定最大。 糾錯:_________________________________________ ______________________________________________ _________,位移不僅僅與加速度有關(guān),還與初速度有關(guān),根,據(jù)x= t知,在t一定時,平均速度最大的物體,位移一,定最大。,(5)一個做初速度為零的勻加速直線運動的物體,1

4、秒 內(nèi)的位移和3秒內(nèi)位移的比為13。 糾錯:______________________________________ _____________________________________________ ________________________________,由題意知:v0=0,設(shè)加速度為a,由公式x=v0t+,at2得1秒內(nèi)位移為:x1= a12= a,3秒內(nèi)位移為:,x2= a32= a,得:x1x2=19。,考點1勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用 【典題探究】 【典例1】短跑運動員完成100 m賽跑的過程可簡化為勻加速直線運動和勻速直線運動兩個階段。一次比賽中,某運動員用11

5、.00 s跑完全程。已知運動員在加速階段的第2 s內(nèi)通過的距離為7.5 m,求該運動員的加速度及在加速階段通過的距離。導(dǎo)學(xué)號04450006,【題眼直擊】(1)賽跑的過程可簡化為勻加速直線運動和勻速直線運動兩個階段。 (2)加速階段的第2 s內(nèi)通過的距離為7.5 m。,【解析】根據(jù)題意,在第1 s和第2 s內(nèi)運動員都做勻加速直線運動,設(shè)運動員在勻加速階段的加速度為a,在第1 s和第2 s內(nèi)通過的位移分別為s1和s2, 由運動學(xué)規(guī)律得: s1= at02 s1+s2= a(2t0)2,t0=1 s 聯(lián)立解得:a=5 m/s2 設(shè)運動員做勻加速運動的時間為t1,勻速運動的時間為t2,勻速運動的速度

6、為v,跑完全程的時間為t,全程的距離為s,依題意及運動學(xué)規(guī)律,得 t=t1+t2 v=at1,s= at12+vt2 設(shè)加速階段通過的距離為s, 則s= at12 求得s=10 m 答案:5 m/s210 m,【通關(guān)秘籍】 1.勻變速直線運動加速、減速判斷: (1)勻加速直線運動,a與v0方向相同。 (2)勻減速直線運動,a與v0方向相反。,2.初速度為零的勻加速直線運動的4個常用比例: (1)1T末、2T末、3T末、、nT末的速度之比 v1v2v3vn=123n; (2)1T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)、、nT內(nèi)的位移之比 x1x2x3xn=122232n2;,(3)第1個T內(nèi)、第2個T內(nèi)、第3個T

7、內(nèi)、、第n個T內(nèi)的 位移之比xxxxn=135(2n-1); (4)從靜止開始連續(xù)通過相等的位移所用時間之比 t1t2t3tn=1( -1)( - ) ( )。,3.運動學(xué)公式中正、負(fù)號的規(guī)定:直線運動可以用正、負(fù)號表示矢量的方向,一般情況下,我們規(guī)定初速度v0的方向為正方向,與規(guī)定正方向同向的物理量取正值,反向的物理量取負(fù)值,當(dāng)v0=0時,一般以加速度a的方向為正方向。,4.多過程問題:如果一個物體的運動包含幾個階段,就要分段分析,各段交接處的速度往往是連接各段的紐帶,應(yīng)注意分析各段的運動性質(zhì)。,【考點沖關(guān)】 1.物體做勻加速直線運動,相繼經(jīng)過兩段距離均為16 m的路程,第一段用時4

8、s,第二段用時2 s,則物體的加速度是(),【解析】選B。第一段時間內(nèi)的平均速度為:v1= =4 m/s,第二段時間內(nèi)的平均速度為:v2= =8 m/s,根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于 中間時刻的瞬時速度知,兩個中間時刻的時間間隔 為:t=2 s+1 s=3 s,則加速度為:a= 選項A、C、D錯誤,B正確。,2.如圖所示,某“闖關(guān)游戲”的筆直通道上每隔8 m設(shè)有一個關(guān)卡,各關(guān)卡同步放行和關(guān)閉,放行和關(guān)閉的時間分別為5 s和2 s,關(guān)卡剛放行時,一同學(xué)立即在關(guān)卡1處以加速度2 m/s2由靜止加速到2 m/s,然后勻速向前,則最先擋住他前進的關(guān)卡是(),A.關(guān)卡2 B.關(guān)卡3 C

9、.關(guān)卡4 D.關(guān)卡5,【解析】選C。根據(jù)v=at可得, 2 m/s=2 m/s2t1, 所以加速的時間為t1=1 s 加速的位移為x1= at2= 212 m=1 m, 之后勻速運動的時間為 s=3.5 s,,到達(dá)關(guān)卡2的時間為t2=1 s+3.5 s=4.5 s,小于5 s,放行;可以通過,所以可以通過關(guān)卡2繼續(xù)運動, 從第2關(guān)卡到第3關(guān)卡勻速運動時間 t3= s=4 s,,所以到達(dá)第3關(guān)卡的時刻(從開始運動計時)為8.5 s, 7 s<8.5 s<12 s,也是放行,可以通過,從第3關(guān)卡到 第4關(guān)卡勻速運動時間仍然是4 s,所以到達(dá)第4關(guān)卡 的時刻(從開始運動計時)為1 s+3.5 s+

10、4 s+4 s= 12.5 s,12 s<12.5 s<14 s,,關(guān)卡放行和關(guān)閉的時間分別為5 s和2 s,此時關(guān)卡4是關(guān)閉的,所以最先擋住他前進的是關(guān)卡4, 所以C正確。,【加固訓(xùn)練】 某航空母艦上的戰(zhàn)斗機起飛過程中最大加速度是a= 4.5 m/s2,飛機速度要達(dá)到v0=60 m/s才能起飛,航空 母艦甲板長為L=289 m,為使飛機安全起飛,航空母艦 應(yīng)以一定速度航行以保證起飛安全,(設(shè)飛機起飛對航 空母艦的狀態(tài)沒有影響,飛機的運動可以看作勻加速 運動)則航空母艦的最小速度v是(),A.9 m/s B. m/s C.8 m/s D.以上答案都不對,【解析】選A。設(shè)飛機在航母上運動的時

11、間為t,則在t 時間內(nèi)航母做勻速運動的位移為x1=vt,飛機通過的位 移x2=vt+ at2,飛機起飛時v0=v+at,由題意,x2-x1=L。 聯(lián)立解得:v=9 m/s。,考點2解決勻變速直線運動的常用方法 【典題探究】 【典例2】一物體做勻加速直線運動,通過一段位移x所用的時間為t1,緊接著通過下一段位移x所用時間為t2。則物體運動的加速度為 () 導(dǎo)學(xué)號04450007,【題眼直擊】(1)物體做勻加速直線運動。 (2)緊接著通過下一段位移x。,【解析】選A。物體做勻加速直線運動在前一段x所 用的時間為t1,平均速度為: 即為 時刻的瞬 時速度; 物體在后一段x所用的時間為t2,平均速

12、度為: 即為 時刻的瞬時速度。 速度由 變化到 的時間為:t= , 所以加速度為:a=,【遷移訓(xùn)練】,遷移1:比例法的應(yīng)用 如圖所示,完全相同的三個木塊并排固定在水平面上,一子彈以速度v水平射入,若子彈在木塊中做勻減速運動,且穿過第三塊木塊后速度恰好為零,則子彈依次射入每塊木塊時的速度比和穿過每塊木塊所用的時間比正確的是(),A.v1v2v3=321 B.v1v2v3=1 C.t1t2t3=1 D.t1t2t3=( - )( -1)1,【解析】選D。因為子彈做勻減速運動,且末速度為零, 故可以看作反方向的勻加速直線運動來研究。初速度 為零的勻加速直線運動中通過連續(xù)三段相等位移的時 間之

13、比為1( -1)( - ),故所求時間之比為 ( - )( -1)1,選項C錯誤,D正確;由v2-v02 =2ax可得初速度為零的勻加速直線運動中的速度之比 為1 ,則所求的速度之比為 1,故 選項A、B錯誤。,遷移2:逆向思維方法的應(yīng)用 沿直線運動的汽車剎車后勻減速運動,經(jīng)3.5 s停止,它在最后一秒的位移為1 m,以下說法中不正確的是(),A.汽車剎車的加速度為2 m/s2 B.汽車剎車時的速度為7 m/s C.汽車剎車后共滑行8 m D.汽車剎車停止全程的平均速度為3.5 m/s,【解析】選C。采用逆向思維,根據(jù)x= at2得剎車 的加速度大小為a= m/s2=2 m/s2,故A

14、正確;采 用逆向思維,汽車剎車時的速度為v=at=23.5 m/s= 7 m/s,故B正確;汽車剎車后共滑行的距離為x= t= 3.5 m=12.25 m,故C錯誤;汽車剎車后的平均速度 為 m/s=3.5 m/s,故D正確。,遷移3:圖象法的應(yīng)用 (2018懷化模擬)如圖所示,甲、乙兩車同時由靜止從A點出發(fā),沿直線AC運動。甲以加速度a3做初速度為零的勻加速運動,到達(dá)C點時的速度為v。乙以加速度a1做初速度為零的勻加速運動,到達(dá)B點后做加速度為a2的勻加速運動,到達(dá)C點時的速度也為v。若a1a2a3,則(),A.甲、乙不可能同時由A到達(dá)C B.甲一定先由A到達(dá)C C.乙一定先由A到達(dá)C D

15、.若a1a3,則甲一定先由A到達(dá)C,【解析】選A。根據(jù)速度時間圖線得,若a1a3,如圖1,因為末速度相等,位移相等,即圖線與時間軸所圍成的面積相等,則t乙

16、此時加速度立即反向,加速度大小變?yōu)閍2,t=3 s時質(zhì)點恰好回到原點,速度大小為v2,則 (),A.a2=3a1 B.v2=3v1 C.質(zhì)點向x軸正方向運動的時間為2 s D.質(zhì)點向x軸正方向運動最遠(yuǎn)到x=9 m的位置,【解析】選D。設(shè)第一段時間為t1,第二段時間為t2, 1 s 末的速度為v1,最后的速度為v2,則: x= a1t12 代入數(shù)據(jù)得:a1=10 m/s2 v1=a1t1,v2=a2t2-a1t1 由題意:x= t1= t2,聯(lián)立得:a2=12.5 m/s2, v1=10 m/s,v2=15 m/s 即:a2= a1,v2= v1,故A、B錯誤; 質(zhì)點向x軸正方向減速的時間為:

17、 t3= =0.8 s,,所以質(zhì)點向x軸正方向運動的時間為: t=t1+t3=1 s+0.8 s=1.8 s, 故C錯誤; 質(zhì)點向x軸正方向運動最遠(yuǎn)的位置: xm= (t1+t3)= (1+0.8) m=9 m, 故D正確。,考點3自由落體和豎直上拋運動 【典題探究】 【典例3】(2014海南高考)將一物體以某一初速度豎直上拋。物體在運動過程中受到一大小不變的空氣阻力作用,它從拋出點到最高點的運動時間為t1,再從最高點回到拋出點的運動時間為t2,如果沒有空氣阻力作用,它從拋出點到最高點所用的時間為t0,則() 導(dǎo)學(xué)號04450008,A.t1t0t2t1 C.t1t0t2t1D.t1

18、0t2

19、時,物體正在上升;v0時,物體在拋出點上方;h<0時,物體在拋出點下方。,2.豎直上拋運動的對稱性: (1)速度對稱:上升和下降過程經(jīng)過同一位置時速度等大反向。 (2)時間對稱:上升和下降過程經(jīng)過同一段高度的上升時間和下降時間相等。,【考點沖關(guān)】 1. (多選)如圖所示,小球從豎直磚墻某位 置靜止釋放,用頻閃照相機在同一底片上 多次曝光,得到了圖中1、2、3、4、5 所示小球運動過程中每次曝光的位置。 連續(xù)兩次曝光的時間間隔均為T,每塊磚的厚度為d。根據(jù)圖中的信息,下列判斷正確的是(),A.能判定位置“1”是小球釋放的初始位置 B.能求出小球下落的加速度為 C.能求出小球在位置“3”的速度為

20、 D.能判定小球下落過程中機械能是否守恒,【解析】選B、C。根據(jù)x=aT2,知a= v3= 根據(jù)v3=v1+a2T,得v1=v3-a2T= 0,故 位置“1”不是初始位置;由于d和T的具體數(shù)值未知,無 法求出加速度的具體值,無法通過加速度是否等于g來 判定機械能是否守恒。故B、C正確,A、D錯誤。故選 B、C。,2.如圖所示,O點離水平地面的高度為H,A點位于O點正下方l處,某物體從O點由靜止釋放,做自由落體運動,落于地面O點,則物體(),A.在空中的運動時間為 B.在空中的運動時間為 C.從A點到O點的運動時間為 D.從O點到A點的運動時間為,【解析】選D。物體做自由落體運動,根據(jù)h

21、= gt2可得 t= ,故A、B錯誤;OA運動的時間t= ,故從A 點到O點的運動時間為t=t-t= - ,故C 錯誤;從O點到A點的運動時間為:t= ,故D正確。,【加固訓(xùn)練】 (2018長沙模擬)伽利略在研究自由落體運動時,做了如下的實驗:他讓一個銅球從阻力很小(可忽略不計)的斜面上由靜止開始滾下,多次測量出銅球運動位移s對應(yīng)的時間t,增大斜面的傾斜角度,重復(fù)以上實驗,通過計算,從而證明小球沿光滑斜面向下運動是勻變速直線運動。其實驗思想是 (),A.銅球沿斜面運動時加速度較小,速度的測量比較容易 B.如果銅球做勻加速運動,則s1s2s3= 149 C.如果銅球做勻加速運動,則,D.

22、通過實驗將斜面的傾斜角逐漸增大到90,得出銅球在斜面上的運動和銅球的自由落體運動都是勻變速直線運動,更有說服力,【解析】選C。伽利略的年代時間的測量比較困難,所 以速度的測量是比較困難的,故A錯誤;由于各段的時間 關(guān)系是未知的,所以不能簡單地得出s1s2s3 =149的結(jié)論,故B錯誤;由運動學(xué)公式可知, x= at2,故a= ,故三次下落中位移與時間平方的比 值一定為定值,即 ,伽利略正是利用這一,規(guī)律說明小球沿光滑斜面下滑為勻變速直線運動的,故C正確;伽利略時代的滴水計時工具存在較大的誤差,不能較準(zhǔn)確測量自由落體運動的時間,伽利略設(shè)想斜面的傾角越接近90,銅球沿斜面滾下的運動越接近自由落

23、體運動。故D錯誤。,考點4勻變速直線運動的多過程問題 【典題探究】 【典例4】小轎車以20 m/s的速度在平直公路上勻速行 駛,司機突然發(fā)現(xiàn)正前方有個收費站,經(jīng)20 s后司機才 開始剎車使車勻減速恰停在繳費窗口,繳費后勻加速到 20 m/s后繼續(xù)勻速前行。已知小轎車剎車時的加速度,大小為2 m/s2,停車?yán)U費所用時間為30 s,啟動時加速度為1 m/s2。導(dǎo)學(xué)號04450009 (1)司機是在離收費窗口多遠(yuǎn)處發(fā)現(xiàn)收費站的?,(2)因國慶放假期間,全國高速路免費通行,小轎車可以不停車通過收費站,但要求轎車通過收費窗口前9 m區(qū)間的速度不超過6 m/s,則國慶期間小轎車離收費窗口至少多遠(yuǎn)處開始剎

24、車?因不停車通過至少可以節(jié)約多少時間?,【解題探究】 (1)汽車發(fā)現(xiàn)收費站到停車?yán)U費經(jīng)歷了哪些運動過程? 提示:先勻速直線運動,然后勻減速直線運動。,(2)不停車?yán)U費,汽車經(jīng)歷哪些運動過程? 提示:先勻速直線運動,然后勻減速直線運動,減速到 6 m/s,勻速運動9 m,然后加速到原來速度。,【解析】(1)根據(jù)題意,設(shè)司機勻速運動位移為s1,減速運動時間為t2,位移為s2。 s1=vt=2020 m=400 m, t2= =10 s, s2=vt2- at22=2010 m- 2102 m=100 m, 所以司機在離收費站窗口100 m+400 m=500 m處發(fā)現(xiàn)收費站的。,(2)根據(jù)題意,

25、轎車應(yīng)該在收費窗口前9 m處速度減為 6 m/s,設(shè)車減速位移為s1, 由-2as= 得: s1= =91 m, 所以轎車應(yīng)離收費窗口91 m+9 m=100 m處開始剎車。,設(shè)停車收費后加速時間為t3,位移為s3,則有: t3= =20 s, s3= =200 m, 則停車?yán)U費經(jīng)過窗口前100 m到窗口后200 m的總時間為:,t2+t+t3=10 s+30 s+20 s=60 s 若不停車?yán)U費也是窗口前100 m開始剎車,時間為: t4= 窗口前勻速時間: t5=,窗口后加速到20 m/s所用時間為: t6= 加速運動的位移由s3=vtt+ 得: s3=614 m+ 11

26、42 m=182 m,,窗口后還有200 m-182 m=18 m勻速運動,其時間為: t7= s=0.9 s, 若不停車經(jīng)過窗口前100 m到窗口后200 m的總時間 為:t4+t5+t6+t7=7 s+1.5 s+14 s+0.9 s=23.4 s, 所以不停車通過可以節(jié)約時間為60 s-23.4 s=36.6 s 的時間。 答案:(1)500 m(2)100 m36.6 s,【通關(guān)秘籍】 解決勻變速直線運動的多過程問題的基本思路:,【考點沖關(guān)】 1.2016年11月1日,我國第五代雙發(fā)重型隱形戰(zhàn)斗機 “殲-20”身披割裂迷彩涂裝,在珠海航展上首次對外 進行了雙飛展示,之后返回機場。設(shè)

27、“殲-20”降落在 跑道上的減速過程可以簡化為兩個勻減速直線運動,首 先飛機以速度v0著陸后立即打開減速阻力傘,加速度,大小為a1,運動時間為t1;隨后在無阻力傘情況下勻減速直至停下。已知飛機的減速總路程為x,求第二個階段飛機的加速度大小和運動時間。,【解析】根據(jù)題意畫出飛機減速過程的示意圖。 A為飛機著陸點,AB、BC分別對應(yīng)兩個勻減速直線運動過程,C點飛機停下。,根據(jù)運動示意圖和運動學(xué)規(guī)律,A到B過程,有 x1=v0t1- a1t12,vB=v0-a1t1 B到C過程,有x2=vBt2- a2t22,0=vB-a2t2 A到C過程,有x=x1+x2,聯(lián)立解得a2= 答案:,2.(201

28、8洛陽模擬)隨著我國經(jīng)濟 的快速發(fā)展,汽車的人均擁有率也 快速增加,為了避免交通事故的發(fā)生,交通管理部門在 市區(qū)很多主干道上都安裝了固定雷達(dá)測速儀,可以準(zhǔn)確 抓拍超速車輛以及測量運動車輛的加速度。其原理如 圖所示,一輛汽車正從A點迎面駛向測速儀B,若測速儀,與汽車相距x0=355 m時發(fā)出超聲波,同時汽車由于緊急情況而急剎車,當(dāng)測速儀接收到反射回來的超聲波信號時,汽車恰好停止于D點,且此時汽車與測速儀相距x=335 m,已知超聲波的速度為340 m/s。試求汽車剎車過程中的加速度大小。,【解析】超聲波從B發(fā)出到汽車與被汽車反射到被B 接收所需的時間相等,在整個這段時間內(nèi)汽車的位移 x=(355

29、-335) m=20 m。汽車逆向是初速度為零的勻加 速直線運動,在開始相等時間內(nèi)的位移之比為13,所 以x2=5 m,x1=15 m,則超聲波被汽車接收時,汽車與B的,距離x=(355-15) m=340 m,所以超聲波從B發(fā)出到被 汽車接收所需的時間T= 根據(jù)x=aT2得:a= m/s2=10 m/s2。 答案:10 m/s2,【加固訓(xùn)練】 據(jù)報道,一兒童玩耍時不慎從45 m高的陽臺上無初速度 掉下,在他剛掉下時恰被樓下一社區(qū)管理人員發(fā)現(xiàn),該 人員迅速由靜止沖向兒童下落處的正下方樓底,準(zhǔn)備接 住兒童。已知管理人員到樓底的距離為18 m,為確保能 穩(wěn)妥安全地接住兒童,管理人員將盡力節(jié)約

30、時間,但又,必須保證接住兒童時沒有水平方向的沖擊。不計空氣阻力,將兒童和管理人員都看成質(zhì)點,設(shè)管理人員奔跑過程中只做勻速或勻變速運動,g取10 m/s2。,(1)管理人員至少用多大的平均速度跑到樓底? (2)若管理人員在奔跑過程中做勻加速或勻減速運動的加速度大小相等,且最大速度不超過9 m/s,求管理人員奔跑時加速度的大小需滿足什么條件?,【解析】(1)兒童下落過程,由運動學(xué)公式得:h= gt02 管理人員奔跑的時間tt0,對管理人員運動過程,由運 動學(xué)公式得:x= t0, 聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù)解得最小速度: =6 m/s。,(2)假設(shè)管理人員先勻加速接著勻減速奔跑到樓底,奔 跑過程中的最大速度為v0,由運動學(xué)公式得: 解得:v0=2 =12 m/svm=9 m/s,故管理人員應(yīng)先加速到vm=9 m/s,再勻速,最后勻減速 奔跑到樓底。 設(shè)勻加速、勻速、勻減速過程的時間分別為t1、t2、t3, 位移分別為x1、x2、x3,由運動學(xué)公式得:x1= at12 x3= at32,x2=vmt2,vm=at1=at3,t1+t2+t3=t0,x1+x2+x3=x 聯(lián)立各式并代入數(shù)據(jù)得最小加速度a=9 m/s2。 答案:(1)6 m/s(2)大于等于9 m/s2,