内容正文:
微专题2 初速度为零的匀加速直线运动的比例关系
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[定位·学习目标]
掌握初速度为零的匀加速直线运动的比例关系,并学会灵活应用求解题目。
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突破·关键能力
检测·学习效果
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突破·关键能力
要点归纳
初速度为零的匀加速直线运动的推论
要点 初速度为零的匀加速直线运动的比例关系
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提醒:(1)以上比例式只适用于初速度为零的匀加速直线运动。
(2)对于末速度为零的匀减速直线运动,可把它看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动,再应用以上比例式快速解题——逆向思维法。
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典例研习
BD
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A
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D
解析:运动员入水后做匀减速直线运动,下降到最深处速度减为零,把该过程看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动,则在连续相等的时间间隔内位移之比等于连续奇数比,可得x2∶x1=1∶3,故选项D正确。
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A
解析:初速度为0的匀加速直线运动在第1 s内、第2 s内、第3 s内的位移之比x1∶x2∶x3=1∶3∶5,而时间均为1 s,则三段时间内的平均速度之比为1∶3∶5,故A 正确。
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3.一列火车在正常行驶时,因意外事故司机采取紧急刹车。火车紧急刹车后经 7 s 停止,设火车做匀减速直线运动,它在最后1 s内的位移是2 m,则:
(1)火车在刹车过程中通过的位移是多大?
答案:(1)98 m
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3.一列火车在正常行驶时,因意外事故司机采取紧急刹车。火车紧急刹车后经 7 s 停止,设火车做匀减速直线运动,它在最后1 s内的位移是2 m,则:
(2)开始刹车时的速度是多大?
答案:(2)28 m/s
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按时间等分(设相等的时间间隔为T)
1T末、2T末、3T末……nT末瞬时速度之比,由v=at可推得:v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n
前1T内、前2T内、前3T内……前nT内位移之比,由x=at2可推得:x1∶x2∶x3∶…∶xn=12∶22∶32∶…∶n2
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,由xⅠ=x1,xⅡ=x2-x1,xⅢ=x3-x2,……可推得: xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xN=1∶3∶5∶…∶(2n-1)
按位移等分(设相等的位移为x0)
通过x0、2x0、3x0……nx0所用时间之比,由x=at2得t=,可推得:t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶∶∶…∶
通过第一个x0、第二个x0、第三个x0……第N个x0所用时间之比,由tⅠ=t1,tⅡ=t2-t1,
tⅢ=t3-t2……可推得:tⅠ∶tⅡ∶tⅢ∶…∶tN=1∶(-1)∶(-)∶…∶(-)
x0末、2x0末、3x0末……nx0末的瞬时速度之比,由v2=2ax,得v=,可推得: v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶∶∶…∶
[例题] (多选)如图所示,在水平面上固定着三个完全相同的木块,一粒子弹以水平速度v射入。若子弹在木块中做匀减速直线运动,当穿透第三个木块时速度恰好为零,则子弹依次穿入每个木块时的速度之比和穿过每个木块所用时间之比分别为( )
A.v1∶v2∶v3=3∶2∶1
B.v1∶v2∶v3=∶∶1
C.t1∶t2∶t3=1∶∶
D.t1∶t2∶t3=(-)∶(-1)∶1
解析:运用逆向思维可知子弹由右向左依次“穿出”3个木块的速度之比为1∶∶。则子弹实际运动依次穿入每个木块时的速度之比v1∶v2∶v3=∶∶1,故B正确;子弹从右向左,通过每个木块的时间之比为1∶(-1)∶(-),则子弹实际运动通过连续相等位移的时间之比t1∶t2∶t3=(-)∶(-1)∶1,故D正确。
[即时训练] (2022·河南郑州期中)某烟花弹被竖直向上发射,上升过程可看作匀变速直线运动,烟花弹经3 s到达最高点后爆炸。烟花弹通过第2 s内位移的后用时为t1,通过第1 s内位移的前用时为t2,则为( )
A.-1 B.- C. D.2-
解析:烟花弹竖直向上做匀变速直线运动,经3 s到达最高点,此运动可逆向看作是初速度为零的方向向下的匀加速直线运动,则有初速度为零的匀加速直线运动在连续相等的时间内位移之比等于连续奇数比,即xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…=1∶3∶5∶…,把整个位移分成9等份,由此可知烟花弹通过第2 s内位移的后与第1 s内位移的前长度相等,又由初速度为零的匀加速直线运动连续相等位移所用时间之比,有tⅠ∶tⅡ∶tⅢ∶…=1∶(-1)∶(-)∶(-)∶…,可知烟花弹做减速运动t1对应时间段是第2个 -1,t2对应时间段是第9个 -,所以有==-1,A正确,B、C、D错误。
1.将跳水运动员进入水中后向下的运动视为匀减速直线运动,该运动过程的总时间为t。运动员入水后前时间内的位移