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习题课 匀变速直线运动规律的应用
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考点一
考点二
考点三
考点四
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考点一 匀变速直线运动基本推论的应用
1.平均速度:做匀变速直线运动的物体,在一段时间t内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度,还等于这段时间初、末速度矢量和的一半,即eq \x\to(v)=veq \f(t,2)=eq \f(1,2)(v0+v)=eq \f(x,t).
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2.逐差相等:在任意两个连续相等的时间间隔T内,位移之差是一个常量,
即Δx=xⅡ-xⅠ=aT2
推导:时间T内的位移x1=v0T+eq \f(1,2)aT2 ①
在时间2T内的位移x2=v0×2T+eq \f(1,2)a(2T)2 ②
则xⅠ=x1,xⅡ=x2-x1 ③
联立①②③得Δx=xⅡ-xⅠ=aT2
此推论常有两方面的应用:一是用以判断物体是否做匀变速直线运动,二是用以求加速度.
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eq \a\vs4\al([典例1]) 一物体做匀变速直线运动,在连续相等的两个时间间隔内,通过的位移分别是24 m和64 m,每一个时间间隔为4 s,求物体的初速度、末速度及加速度.
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[解析] 解法一(平均速度法)
画出运动过程如图示
连续两段相等时间T内的平均速度分别为eq \x\to(v)1=eq \f(x1,T)=eq \f(24,4) m/s=6 m/s,eq \x\to(v)2=eq \f(x2,T)=eq \f(64,4) m/s=16 m/s
且eq \x\to(v)1=eq \f(vA+vB,2),eq \x\to(v)2=eq \f(vB+vC,2),
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由于B是A、C的中间时刻,则vB=eq \f(vA+vC,2)=eq \f(\x\to(v)1+\x\to(v)2,2)=eq \f(6+16,2) m/s=11 m/s
解得vA=1 m/s,vC=21 m/s
加速度为a=eq \f(vC-vA,2T)=eq \f(21-1,2×4) m/s2=2.5 m/s2.
解法二(逐差法)
由Δx=aT2可得a=eq \f(Δx,T2)=eq \f(64-24,16) m/s2=2.5 m/s2
又x1=vAT+eq \f(1,2)aT2,vC=vA+a·2T
联立解得vA=1 m/s,vC=21 m/s.
[答案] 1 m/s 21 m/s 2.5 m/s2
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eq \a\vs4\al([方法技巧])
速度的四种求解方法
(1)基本公式法.设出初速度和加速度,列方程组求解.
(2)推论法.利用逐差法先求加速度,再求速度.
(3)平均速度公式法.弄清最大速度是第一个过程的末速度,第二个过程的初速度.平均速度整个过程不变.
(4)图像法.通过画vt图像求解.
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1.(多选)物体做匀加速直线运动,在时间T内通过位移x1到达A点,接着在时间T内又通过位移x2到达B点,则物体( )
A.在A点的速度大小为eq \f(x1+x2,2T)
B.在B点的速度大小为eq \f(3x2-x1,2T)
C.运动的加速度为eq \f(2x1,T2)
D.运动的加速度为eq \f(x1+x2,T2)
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解析:匀变速直线运动全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,则vA=eq \x\to(v)=eq \f(x1+x2,2T),A正确.设物体的加速度为a,则x2-x1=aT2,所以a=eq \f(x2-x1,T2),C、D均错误.物体在B点的速度大小为vB=vA+aT,代入数据得vB=eq \f(3x2-x1,2T),B正确.
答案:AB
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2.(多选)一质点做匀加速直线运动,第3 s内的位移是2 m,第4 s内的位移是2.5 m,那么以下说法正确的是( )
A.这2 s内的平均速度是2.25 m/s
B.第3 s末的瞬时速度是2.25 m/s
C.质点的加速度是0.125 m/s2
D.质点的加速度是0.5 m/s2
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解析:由Δx=aT2,x1=2 m,x2=2.5 m,T=1 s,得a=eq \f(Δx,T2)=0.5 m/s2.由eq \x\to(v)=eq \f(x,t)得 eq \x\to(v)=eq \f(x1+x2,2T)=2.25 m/s.第3 s末速度为