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第二章 匀变速直线运动
5A新学案 物理 · 必修第一册(粤教版)
第二章 匀变速直线运动
第二节 匀变速直线运动的规律
要点2 匀变速直线运动的位移
1. 位移公式:s=_____________.
2. v-t图像推导法:做匀变速直线运动的物体的位移,对应着v-t图像中的图线和_______所包围的面积.
如图,因Δv=v-v0=_______,故s=v0t+eq \f(1,2)Δv·t=v0t+eq \f(1,2)at·t=v0t+eq \f(1,2)at2.
(1) 当a=0时,s=v0t,是匀速直线运动的位移公式.
(2) 当v0=0时,s=_________.表示初速度为零的匀加速直线运动的位移与时间的关系.
必备知识·记忆理解
v0+at
速度v0
变化量at
eq \f(1,2)at2
t轴
at
要点3 匀变速直线运动的速度与位移的关系
1. 速度与位移的关系式:_______=2as.
2. 公式推导
将速度公式v=_______________,位移公式s=v0t+eq \f(1,2)at2联立,消去时间t,可得________________=2as.
(1) 当v0=0时,v2=2as.(适用于初速度为零的匀加速直线运动)
(2) 当v=0时,-veq \o\al(2,0)=2as.(适用于末速度为零的匀减速直线运动)
v2-veq \o\al(2,0)
v2-veq \o\al(2,0)
v0+at
基础内化
1. (2022·深圳科学高中)假设某无人机靶机以300 m/s的速度匀速向某个目标飞来,在无人机离目标尚有一段距离时发射导弹,导弹由静止以80 m/s2的加速度做匀加速直线运动,以1 200 m/s的速度在目标位置击中该无人机,则导弹发射后击中无人机所需的时间为( )
A. 3.75 s
B. 15 s
C. 30 s
D. 45 s
解析:导弹做初速度为零,加速度为80 m/s2的匀加速运动,末速度为1 200 m/s,根据匀变速直线运动的速度时间公式得t=eq \f(v-v0,a)=eq \f(1 200,80)s=15 s,B正确.
2. 某质点做直线运动的位移随时间变化的关系是x=4t+2t2,x与t的单位分别为m和s,则质点的初速度与加速度分别为( )
A. 4 m/s与2 m/s2
B. 0与4 m/s2
C. 4 m/s与4 m/s2
D. 4 m/s与0
B
解析:对比x=4t+2t2和位移公式x=v0t+eq \f(1,2)at2,可知其初速度v0=4 m/s,eq \f(1,2)a=2 m/s2,则加速度a=4 m/s2,故C正确.
3. (2022·汕头陈店实验学校)在一次交通事故中,交通警察测量出肇事车辆的刹车痕迹是20 m,该车辆最大刹车加速度是10 m/s2,该路段的限速是80 km/h,则该车是否超速( )
A. 超速
B. 不超速
C. 无法判断
D. 刚好是60 km/h
C
解析:汽车刹车时做匀减速运动,根据v2-veq \o\al(2,0)=2ax可得汽车的初速度为v0=eq \r(2ax)=eq \r(2×10×20)m/s=20 m/s=72 km/s,有v0<80 km/h,该车未超速,B正确.
B
分类悟法
考向1 对公式vt=v0+at的理解和应用
1. 速度公式v=v0+at虽然是加速度定义式a=eq \f(v-v0,t)的变形,但两式的成立条件是不同的:
(1) v=v0+at仅成立于匀变速直线运动.
(2) a=eq \f(v-v0,t)还可成立于匀变速曲线运动.
2. 特殊情况
(1) 当v0=0时,v=at(由静止开始的匀加速直线运动).
(2) 当a=0时,v=v0(匀速直线运动).
3. 关系式中v0、v、a均为矢量,应用公式解题时:
(1) 首先应选取正方向.一般以v0的方向为正方向;v0=0时,则以a的方向为正方向.
(2) 确定a、v的正负号,代入计算.
(3) 对计算结果中的正、负,应根据正方向的规定加以说明:若v>0,表明末速度与初速度v0同向;若a<0,表明加速度与v0反向.
关键能力·分析应用
一辆匀加速行驶的汽车,经过路两旁的两根电线杆共用5 s的时间,汽车的加速度为2 m/s2,它经过第二根电线杆时的速度为15 m/s,则汽车经过第一根电线杆时的速度为( )
A. 2 m/s
B. 10 m/s
C. 2.5 m/s
D. 5 m/s
解析:根据速度时间关系公式,有v=v0+at,解得v0=v-at=15 m/s-2×5 m/s=5 m/s,故D正确.
D
一个做匀变速直线运动的质点的v-t 图像如图所示,由图线可知其速度与时间的关系为