高考物理复习第一章直线运动第2讲匀变速直线运动的规律和应用市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖PPT课.pptx

,知识梳理深化拓展,栏目索引,知识梳理深化拓展,栏目索引,*,*,知识梳理深化拓展,栏目索引,考点一,*,*,知识梳理深化拓展,栏目索引,*,*,知识梳理深化拓展,栏目索引,知识梳理,知识梳理深化拓展,栏目索引,深化拓展,知识梳理深化拓展,栏目索引,*,*,第,2,讲匀变速直线运动规律和应用,1/37,知识梳理,一、匀变速直线运动,1.定义:,物体在一条直线上且做,加速度,不变运动。,2.分类,2/37,1.三个基本公式,速度公式:,v,=,v,0,+,at,;,位移公式:,x,=,v,0,t,+,at,2,;,速度位移关系式:,v,2,-,=2,ax,。,二、匀变速直线运动规律,3/37,2.两个有用推论,(1)做匀变速直线运动物体在一段时间内平均速度等于这段时间初,末时刻速度矢量和二分之一,还等于中间时刻瞬时速度。,平均速度公式:,=,=,。,(2)任意相邻两段连续相等时间(,T,)内,位移之差是一个恒量,即,x,=,x,2,-,x,1,=,x,3,-,x,2,=,=,x,n,-,x,n,-1,=,aT,2,。,4/37,3.初速度为零匀加速直线运动具备以下几个特点,(1)在1,T,末,2,T,末,3,T,末,nT,末瞬时速度之比为,v,1,v,2,v,3,v,n,=,123,n,。,(2)在1,T,内,2,T,内,3,T,内,nT,内位移之比为,x,1,x,2,x,3,x,n,=,12,2,3,2,n,2,。,(3)第1个,T,内,第2个,T,内,第3个,T,内,第,n,个,T,内位移之比为,x,1,x,2,x,3,x,n,=,135,(2,n,-1),。,(4)从静止开始经过连续相等位移所用时间之比为,t,1,t,2,t,3,t,n,=,1(,-1)(,-,),(,-,),。,5/37,自由落,体运动,条件,只受重力,从静止开始下落,特点,初速度为0、加速度为g匀加速直线运动,规律,速度公式:,v,=,gt,位移公式:,h,=,gt,2,速度位移关系式:,v,2,=,2,gh,竖直上,抛运动,特点,(1)加速度为,g,(2)上升阶段做匀减速直线运动,下降阶段做,匀加速直线运动,规律,速度公式:v=v0-gt,位移公式:h=v0t-gt2,速度位移关系式:v2-=-2gh,上升最大高度:H=,上升到最高点所用时间:t=,三、自由落体运动和竖直上抛运动,6/37,1.关于匀变速直线运动,以下说法正确是,(),A.匀变速直线运动是加速度均匀改变直线运动,B.匀变速直线运动加速度是恒定,不随时间而改变,C.速度随时间不停增加直线运动叫匀加速直线运动,D.匀变速直线运动位移是均匀增加,答案,B匀变速直线运动加速度不变,速度随时间均匀改变,位移,改变展现非均匀性。,B,7/37,2.汽车关闭发动机后做匀减速直线运动,当它滑行300 m时速度减为初,始速度二分之一,接着滑了20 s停下来,则汽车关闭发动机后滑行总距离,为,(),A.400 mB.500 m,C.600 mD.650 m,答案,A设汽车减速时初速度是,v,0,加速度为,a,则有,(,),2,-,=2,ax,0-,=,at,由两式可得:,a,=-0.5 m/s,2,v,0,=20 m/s,由0,2,-,=2,ax,总,得,x,总,=400 m。,A,8/37,3.一个物体从静止开始做匀加速直线运动。它在第1 s内与第2 s 内位,移之比为,x,1,x,2,在走完第1 m时与走完第2 m时速度之比为,v,1,v,2,。以,下说法正确是,(),A.,x,1,x,2,=13,v,1,v,2,=12,B.,x,1,x,2,=13,v,1,v,2,=1,C.,x,1,x,2,=14,v,1,v,2,=12,D.,x,1,x,2,=14,v,1,v,2,=1,答案,B由,x,1,x,2,x,3,x,n,=135,(2,n,-1)知,x,1,x,2,=13,由,v,2,=2,as,得,v,1,v,2,=,=1,B正确。,B,9/37,4.空降兵从飞机上跳伞时,为了确保安全着陆,着陆前最终阶段降落伞匀,速下落速度约为6 m/s。空降兵平时模拟训练时,经常从高台上跳下,则训练用高台适当高度约为(,g,=10 m/s,2,),(),A.0.5 mB.1.0 m,C.1.8 mD.5.0 m,答案,C依据运动学公式,v,2,=2,gh,得,h,=,=,m=1.8 m,可知C正确。,C,10/37,深化拓展,考点一,匀变速直线运动规律和应用,考点二,自由落体运动和竖直上抛运动,11/37,考点一匀变速直线运动规律和应用,一、处理匀变速直线运动问题时四点注意,1.养成依据题意画出物体运动示意图习惯,尤其是较复杂运动,画出,示意图能够使运动过程直观、清楚。,2.匀变速直线运动常可一题多解,解题时要灵活选择适当公式,筛选最,简捷方法。,3.列运动学方程时,方程中每一个物理量均对应同一运动过程。,4.使用公式时要注意矢量方向性。,12/37,1-1研究表明,普通人刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时,间),t,0,=0.4 s,但饮酒会造成反应时间延长。在某次试验中,志愿者少许饮,酒后驾车以,v,0,=72 km/h速度在试验场水平路面上匀速行驶,从发觉,情况到汽车停顿,行驶距离,L,=39 m。减速过程中汽车位移,s,与速度,v,关,系曲线如图乙所表示。此过程可视为匀变速直线运动。取重力加速度,大小,g,=10 m/s,2,。求:,(1)减速过程汽车加速度大小及所用时间;,(2)饮酒使志愿者反应时间比普通人增加了多少。,13/37,图甲,图乙,答案,(1)8 m/s,2,2.5 s(2)0.3 s,14/37,解析,(1)设减速过程中汽车加速度大小为,a,所用时间为,t,由题可得,初速度,v,0,=72 km/h=20 m/s,末速度,v,t,=0,位移,s,=25 m,由运动学公式得,0-,=-2,as,t,=,联立式,代入数据得,a,=8 m/s,2,t,=2.5 s,(2)设志愿者反应时间为,t,反应时间增加量为,t,由运动学公式得,L,=,v,0,t,+,s,t,=,t,-,t,0,联立式,代入数据得,t,=0.3 s,15/37,1-2航空母舰简称“航母”,是一个能够供军用飞机起飞和降落军,舰。蒸汽弹射起飞,就是使用一个长平甲板作为飞机跑道,起飞时一,个蒸汽驱动弹射装置带动飞机在两秒钟内到达起飞速度,当前只有美,国具备生产蒸汽弹射器成熟技术。某航空母舰上战斗机,起飞过程,中最大加速度,a,=4.5 m/s,2,飞机要到达速度,v,0,=60 m/s才能起飞,航空母舰,甲板长,L,=289 m,为使飞机安全起飞,航空母舰应以一定速度航行以确保,起飞安全,求航空母舰最小速度,v,大小。(设飞机起飞对航空母舰,状态没有影响,飞机运动能够看做匀加速直线运动),答案,9 m/s,16/37,解析解法一,若航空母舰匀速运动,以地面为参考系,设在时间,t,内航,空母舰和飞机位移分别为,x,1,和,x,2,航母最小速度为,v,由运动学知识,得,x,1,=,vt,x,2,=,vt,+,at,2,x,2,-,x,1,=,L,v,0,=,v,+,at,解得,v,=9 m/s,解法二,若航空母舰匀速运动,以航空母舰为参考系,则飞机加速度,即飞机相对航空母舰加速度,当飞机起飞时甲板长度,L,即二者相,对位移,飞机相对航空母舰初速度为零,设航空母舰最小速度为,v,则,飞机起飞时相对航空母舰速度为(,v,0,-,v,),由运动学公式可得(,v,0,-,v,),2,-0=2,aL,解得,v,=9 m/s。,17/37,刹车类,匀减速直线运动到速度为零后即停顿运动,加速度a突然消失,求解时要注意先确定其实际运动时间,逆向思维法,对于末速度为零匀减速运动,可把该阶段看成反向初速度为零、加速度不变匀加速运动,双向可逆类,如沿光滑斜面上滑小球,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,故求解时可对全过程列式,但必须注意x、v、a等矢量正、负号,二、用匀变速运动规律分析两类匀减速运动,18/37,1-3一辆汽车以72 km/h速度行驶,现因故紧急刹车并最终停顿运,动。已知汽车刹车过程中加速度大小为5 m/s,2,则从开始刹车经过5 s,后,汽车经过距离是多少?,答案,40 m,19/37,解析,设汽车由开始刹车至停顿运动所用时间为,t,0,选,v,0,方向为正,方向,则,v,0,=72 km/h=20 m/s,a,=-5 m/s,2,由,v,=,v,0,+,at,0,得,t,0,=,=,s=4 s,可见,该汽车刹车后经过4 s就停顿运动,则经5 s中最终1 s汽车是静止,。,由,x,=,v,0,t,+,at,2,知刹车后5 s内经过距离,x,=,v,0,t,0,+,a,=20,4 m+,(-5),4,2,m=40 m。,20/37,1-4物体沿光滑斜面上滑,v,0,=20 m/s,加速度大小为5 m/s,2,求:,(1)物体多长时间后回到出发点;,(2)由开始运动算起,求6 s末物体速度。,答案,(1)8 s(2)10 m/s,方向与初速度方向相反,at,2,=20,5 m+,(-5),5,2,m=37.5 m,这么得出位移实际上是汽车停顿,后又反向加速运动1 s总位移,这显然与实际情况不相符。,误区警示,此题最轻易犯错误是将,t,=5 s直接代入位移公式得,x,=,v,0,t,+,21/37,解析,因为物体做加速度不变匀变速直线运动,故能够直接应用匀变,速直线运动公式,以,v,0,方向为正方向。,(1)设经时间,t,0,回到出发点,此过程中位移,x,=0,代入公式,x,=,v,0,t,0,+,a,并将,a,=-5 m/s,2,代入,得,t,0,=-,=-,s=8 s,(2)由公式,v,=,v,0,+,at,知6 s末物体速度,v,6,=,v,0,+,at,6,=20 m/s+(-5),6 m/s=-10 m/s,负号表示此时物体速度方向与初速度方向相反。,22/37,/2,。利用好这一关系,能够实现平均速度与瞬时速度交换,求解问题,三、平均速与瞬时速度交换,在匀变速直线运动中,全程平均速度,度,等于中间时刻瞬时速度,即=,v,t,能起到事半功倍效果。,23/37,1-5一物体做匀加速直线运动,经过一段位移,x,所用时间为,t,1,紧接,着经过下一段位移,x,所用时间为,t,2,。则物体运动加速度为,(),A.,B.,C.,D.,A,答案,A物体做匀加速直线运动,利用中间时刻瞬时速度等于全过,程平均速度,得,=,=,a,=,=,整理得,a,=,所以A正确,B、C、D错误。,24/37,解析,(用平均速度求解),已知,x,1,=24 m,x,2,=64 m,t,=4 s,则,=,=,m/s=6 m/s,=,=,m/s=16 m/s,又,=,+,at,解得,a,=2.5 m/s,2,由,x,1,=,v,0,t,+,at,2,可得,v,0,=1 m/s,1-6有一个做匀变速直线运动质点,它在最初两段连续相等时间,内经过位移分别是24 m和64 m,连续相等时间为,t,=4 s,求质点初,速度大小和加速度大小。,答案,1 m/s2.5 m/s,2,25/37,考点二自由落体运动和竖直上抛运动,一、自由落体运动,自由落体运动是初速度为零、加速度为,g,=9.8 m/s,2,匀加速直线运动,匀变速直线运动一切规律,对自由落体运动都是适用。,v,=,gt,h,=,gt,2,v,2,=2,gh,。另外,初速度为零匀加速直线运动百分比式对自由落体运,动也是适用。,26/37,同学松开直尺,直尺保持竖直状态下落,乙同学看到后马上用手抓直尺,手抓住直尺位置刻度值为 20 cm;重复以上试验,乙同学第二次用手抓,住直尺位置刻度值为 10 cm。直尺下落过程中一直保持竖直状态。,若从乙同学看到甲同学松开直尺,到他抓住直尺所用时间叫“反应时,间”,取重力加速度,g,=10 m/s,2,。则以下说法中正确是,(),2-1(多项选择)如图所表示,甲同学用手拿着一把长50 cm直尺,并使其处于,竖直状态;乙同学把手放在直尺0刻度线位置做抓尺准备。某时刻甲,27/37,A.乙同学第一次“反应时间”比第二次长,B.乙同学第一次抓住直尺之前瞬间,直尺速度约为 4 m/s,C.若某同学“反应时间”大于0.4 s,则用该直尺将无法用上述方法测,量他“反应时间”,D.若将尺子上原来长度值改为对应“反应时间”值,则可用上述方,法直接测出“反应时间”,28/37,答案,ACD设直尺下降高度为,h,依据,h,=,gt,2,得,t,=,所以下落,高度大用时间长,所以第一次测量反应时间长,A正确;由,v,2,=2,gh,可,知,乙第一次抓住直尺前瞬间直尺速度,v,=,m/s=2 m/s,B错,误;若某同学反应时间为0.4 s,则直尺下落高度:,h,0,=,gt,2,=,10,0.4,2,m=0.8 m,大于该直尺长度,所以将无法测量该同学反应时间,C正,确。将计算出反应时间对应到尺子上长度时,可用上述方法直接测,出“反应时间”,D正确。,29/37,2-2科技馆里有一个展品,该展品放在暗处,顶部有一个不停均匀向下,滴水滴装置,在频闪光源照射下,能够看到水滴好像静止在空中固,定位置不动,如图所表示。某同学为计算该装置滴水滴时间间隔,用,分度值为1毫米刻度尺测量了空中几滴水滴间距离,由此可计算出,该装置滴水滴时间间隔为(,g,取10 m/s,2,),(),A.0.01 sB.0.02 sC.0.1 sD.0.2 s,答案,C因为频闪摄影相邻两次拍摄时间间隔相同,题中三滴水滴,相等时间相邻位移差是10 cm,由,x,=,gt,2,计算出,t,=0.1 s,C正确,A、B、D,错误。,C,30/37,2-3从离地500 m高空自由落下一个小球,g,取10 m/s,2,求:,(1)经过多长时间落到地面;,(2)从开始下落时刻起,在第1 s内位移大小、最终1 s内位移大小;,(3)落下二分之一时间时位移大小。,答案,(1)10 s(2)5 m95 m(3)125 m,解析,(1)由位移公式,x,=,gt,2,得下落时间,t,=,=,s=10 s。,(2)第1 s内位移:,x,1,=,g,=,10,1,2,m=5 m,前9 s内位移:,x,9,=,g,=,10,9,2,m=405 m,最终1 s内位移等于总位移与前9 s内位移差,即,x,=,x,-,x,9,=500 m-405,m=95 m。,(3)落下二分之一时间即,t,=5 s,位移,x,=,gt,2,=,10,5,2,m=125,m,。,31/37,二、竖直上抛运动,1.竖直上抛运动主要特征,(1)对称性,时间对称性:上升过程和下降过程时间相等。,速度对称性:上升过程和下降过程经过同一点时速度大小相等。,(2)多解性,经过某一点对应两个时刻,即:物体可能处于上升阶段,也可能处于下降,阶段。,32/37,2.竖直上抛运动问题处理方法,(1)分段法,能够把竖直上抛运动分成上升阶段匀减速直线运动和下降阶段自,由落体运动处理。,(2)整体法,将竖直上抛运动视为初速度为,v,0,加速度为-,g,匀减速直线运动。,33/37,2-4为了测量蹦床运动员从蹦床上跃起高度,探究小组设计了以下,方法:他们在蹦床弹性网上安装压力传感器,利用传感器统计运动,员在运动过程中对弹性网压力,来推测运动员跃起高度。如图为某,段时间内蹦床运动员压力-时间图像。运动员在空中仅在竖直方向,上运动,且可视为质点,则可估算出运动员在这段时间内跃起最大高,度为(,g,取10 m/s,2,),(),A.1.5 mB.1.8 mC.5.0 mD.7.2 m,C,34/37,答案,C因为要估算出运动员在这段时间内跃起最大高度,所以只,能选择运动员离开蹦床在空中运动时间段进行研究,这么有三段时间,可用:0 1.1 s、2.3 s 3.8 s、4.9 s 6.9 s,又要求跃起最大高度,只能选,时间间隔最长一段进行运算,故选4.9 s 6.9 s,运动员在空中做竖直上,抛运动,利用对称性可知,运动员在空中上升(或自由下落)最长时间为,1 s,则最大高度,h,=,gt,2,=5.0 m,选项C正确。,35/37,2-5原地起跳时,先屈腿下蹲,然后突然蹬地。从开始蹬地到离地是加,速过程(视为匀加速),加速过程中重心上升距离称为“加速距离”。,离地后重心继续上升,在此过程中重心上升最大距离称为“竖直高,度”。现有以下数据:人原地上跳“加速距离”,d,1,=0.50 m,“竖直高,度”,h,1,=1.0 m;跳蚤原地上跳“加速距离”,d,2,=0.000 80 m,“竖直高,度”,h,2,=0.10 m。假想人含有与跳蚤相等起跳加速度,而“加速距,离”仍为0.50 m,则人上跳“竖直高度”是多少?,答案,62.5 m,36/37,解析,用,a,表示跳蚤起跳加速度,v,表示离地时速度,则加速过程有:,v,2,=2,ad,2,离开地面后有:,v,2,=2,gh,2,若假想人含有和跳蚤相同加速度,a,令,v,表示在这种假想下人离地时,速度,H,表示与此对应竖直高度,则加速过程有:,v,2,=2,ad,1,离开地面后有:,v,2,=2,gH,由以上各式可得,H,=,=62.5 m,37/37,