内容正文:
第七讲 匀变速直线运动的规律
【学习目标】
1.掌握匀变速直线运动的速度公式,会用此公式解决简单的匀变速直线的运动问题.
2.理解匀变速直线运动的位移公式,并会用此公式解决匀变速直线运动的问题.
3.理解匀变速直线运动的速度与位移的关系,并会进行相关计算.
4.熟练利用v-t图像求位移、加速度,以及判断物体的运动情况.
【基础知识】
一、速度与时间的关系
1.匀变速直线运动的速度公式:vt=v0+at.
2.匀变速直线运动的v-t图像(如图1所示)
图1
直线与纵轴的交点即为物体的初速度,直线的斜率就是物体运动的加速度.
二、位移与时间的关系
1.利用v-t图像求位移(如图2所示)
图2
时间t内的位移s对应v-t图像中阴影梯形面积,即s=eq \f(1,2)(v0+vt)t.
2.匀变速直线运动的位移公式:
s=v0t+eq \f(1,2)at2.
三、速度与位移的关系
1.公式:vt2-v02=2as.
2.推导:由速度时间关系式vt=v0+at,位移时间关系式s=v0t+eq \f(1,2)at2,得vt2-v02=2as.
【考点剖析】
考点一:速度与时间的关系
例1.某电动汽车沿平直公路启动、匀速和制动三个过程的速度变化情况,若汽车启动和制动的过程可以看成是匀变速直线运动,则下列说法正确的是( )
时间s
0
2
4
6
8
10
12
14
16
速度m/s
0
12
24
27
27
27
27
20
0
A.汽车加速到6s开始匀速运动
B.加速阶段位移的大小为108米
C.5秒末汽车的速度大小一定为
D.制动过程的加速度大小一定为
考点二:位移与时间的关系
例2.物体做直线运动的位移s与时间t的关系为s=5t+t2,则该物体( )
A.物体运动的初速度是5m/s
B.物体运动的加速度是1m/s2
C.第1s内的位移是5m
D.任意相邻1s内的位移差都是1m
考点三:速度与位移的关系
例3.在2021年迎春长跑活动中,一长跑爱好者做匀加速直线运动,从某位置开始通过其携带的传感器收集位移x和速度等数据信息,通过计算机自动生成的
图像如图所示。则下列说法正确的是( )
A.爱好者运动的初速度为1m/s
B.爱好者运动的加速度为2m/s2
C.图中纵坐标括号处标注的数字为1
D.爱好者速度的平方由数字4增加到8的过程中,运动时间为
【真题演练】
1.一个做直线运动的物体的
图为如图所示的半圆,其在
内的平均速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
2.汽车紧急刹车后,停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止,在地面上留下的痕迹称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度。已知汽车刹车减速运动的加速度大小为8.0m/s2,测得刹车线长25m。汽车在刹车前的瞬间的速度大小为( )
A.10m/s
B.20m/s
C.30m/s
D.40m/s
3.甲、乙两车在平直公路上同向行驶,其v—t图像如图所示。已知两车在t=3s时并排行驶,则( )
A.在t=1s时,甲车在乙车后
B.在t=0时,甲车在乙车前12.5m
C.两车另一次并排行驶的时刻是t=2s
D.甲、乙两车两次并排行驶的位置之间沿公路方向的距离为40m
4.甲、乙两车在同一平直公路上同向运动,甲做匀加速直线运动,乙做匀速直线运动,甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.在t1时刻两车速度相等
B.从0到t1时间内,两车走过的路程相等
C.从t1到t2时间内,两车走过的路程不相等
D.在t1到t2时间内的某时刻,两车速度相等
5.质点做直线运动的v—t图象如图所示,规定向右为正方向,则该质点在前8s内平均速度的大小和方向分别为( )
A.0.25m/s,向右
B.0.25m/s,向左
C.1m/s,向右
D.1m/s,向左
【过关检测】
1.甲、乙两物体从同一位置沿同一直线运动的v-t图像如图所示,t1为乙图线最低点的横坐标,t2为甲图线与乙图线交点的横坐标。关于两物体的运动,下列说法正确的是( )
A.t1时刻乙物体的速度方向改变
B.t2时刻甲乙两物体相遇
C.0~t2时间内,甲物体的平均速度大于乙物体的平均速度
D.0~t1时间内,乙物体的加速度始终大于甲物体的加速度
2.在物理学研究过程中科学家们创造了许多物理学研究方法,如理想实验法、控制变量法、极限法、等效替代法、理想模型法、微元法等,以下关于所用物理学研究方法的叙述错误的是( )
A.根据速度定义式v=
,当Δt非常小时,
就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,这里采用了极限法
B.在不需要考虑物体的大小和形状时,用质点来代替实际物体,采用了等效替代法
C.加速度的定义式a=
,采用了比值定义法
D.