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查补易混易错03 匀变速直线运动的推论
匀变速直线运动的推论是根据匀变速直线推出的二级结论,具体应用在一些特殊的题型和实验题中;要求考生熟记和灵活应用二级结论;从而提升运用已知结论正确类比推理的能力。
本考点是高考常考考点,2019年-2021年高考全国卷都会涉猎……
一、三大推论
1.某段位移内中间位置的瞬时速度与这段位移的初、末速度v0与vt的关系为
.
推证:由速度-位移公式, ①
知. ②
将①代入②可得,即.
2.在连续相邻的相等的时间(T)内的位移之差为一恒定值,即△x=aT2(又称匀变速直线运动的判别式).
推证:设物体以初速v0、加速度a做匀加速直线运动,自计时起时间T内的位移
. ①
在第2个时间T内的位移
. ②
即△x=aT2.
进一步推证可得
①
②x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1,据此可补上纸带上缺少的长度数据.
3.某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度
即.
推证:由vt=v0+at, ①
知经时间的瞬时速度 . ②
由①得,代入②中,得
,
即.
二、比例式
设以t=0开始计时,以T为时间单位,则
1.1T末、2T末、3T末、…瞬时速度之比为v1:v2:v3:…=1:2:3:….
可由vt=at,直接导出
2.第一个T内,第二个T内,第三个T内,…,第n个T内的位移之比为:x1:x2:x3:xn=1:3:5:…:(2n-1).
推证:由位移公式得,
,
.
可见,x1 : x2 : x3 : … : xn=1 : 3 : 5 : … : (2n-1).
即初速为零的匀加速直线运动,在连续相等的时间内位移的比等于连续奇数的比.
3.1T内、2T内、3T内、…、位移之比为:,
可由公式直接导出
4.通过连续相同的位移所用时间之比
.
推证:由知,
通过第二段相同位移所用时间
,
同理:,
,
则.
易错点1:三个推论的适用条件理解不清
三个推论的条件都是匀变速直线运动,与加速、减速无关,但对加速度变化的运动不再适用。
易错点2:比例式进行求解
六个比例式只适用于初速度为0的匀加速直线运动,一定要分清是连续相等时间还是连续相等位移。另外,对于匀减速到0的直线运动,采用逆向思维法,也可用比例式进行求解。
1.(2016年上海卷)物体做匀加速直线运动,相继经过两段距离均为16 m的路程,第一段用时4 s,第二段用时2 s,则物体的加速度是
(A) (B) (C) (D)
【答案】B
【解析】根据题意,物体做匀加速直线运动,t时间内的平均速度等于t/2时刻的瞬时速度,在第一段时间内中间时刻的瞬时速度为:;在第二段时间内中间时刻的瞬时速度为:;则物体的加速度为,选项B正确。
2.【2019年物理全国卷1】如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H。上升第一个所用的时间为t1,第四个所用的时间为t2。不计空气阻力,则满足
A.1<<2 B.2<<3 C.3<<4 D.4<<5
【答案】C
【解析】
运动员起跳到达最高点的瞬间速度为零,又不计空气阻力,故可逆向处理为自由落体运动。则根据初速度为零匀加速运动,相等相邻位移时间关系
,可知,即,故本题选C。
3.(2022届山西省运城市高三(上)期中物理试题)如图所示,网球发球机水平放置在水平地面上方某处,正对着竖直墙面发射网球,两次发射的两球分别在墙上留下A、B两点印迹,测得OA = AB = h,OP为水平线,若忽略网球在空中受到的阻力,则( )
A. 两球碰到墙面时的动量可能相同
B. 两球碰到墙面时动能可能相等
C. 两球发射的初速度之比
D. 两球从发射到碰到墙面瞬间运动的时间之比
【答案】B
【解析】
A.动量为矢量,由图可知,二者与墙碰撞时其速度方向不相同,故二者碰到墙面时的动量不可能相同,A错误;
B.从拋出到与墙碰撞的过程中,根据平抛运动规律可知,A的水平速度大,竖直速度小,B的水平速度小,竖直速度大,则两球速度大小可能相同,动能可能相同,故B正确;
D.忽略网球在空中受到的阻力,则可将网球做的运动视为平抛运动,在竖直方向有
h = gtA2,2h = gtB2
解得
tA:tB = 1:
D错误;
C.在水平方向有
x = vOAtA,x = vOBtB
根据D选项知
vOA:vOB = :1
C错误。
故选B。
4.(多选)(2022届吉林省榆树市第一高级中学校高三(上)第二次模拟考试物理试题)关于自