内容正文:
第二讲 匀变速直线运动规律及其应用
第1课时 理清物理观念—匀变速直线运动规律
[微点判断]
(1)匀变速直线运动是加速度均匀变化的运动。(×)
(2)匀加速直线运动是速度均匀变化的运动。(√)
(3)匀加速直线运动的位移是均匀增大的。(×)
(4)匀变速直线运动,中间时刻的速度一定小于该段时间内位移中点的速度。(√)
(5)若某一物体由某高度由静止下落,则一定做自由落体运动。(×)
(6)做竖直上抛运动的物体,在上升过程中,速度变化量的方向是向下的。(√)
(7)当竖直上抛运动的速度为负值时,位移也一定为负值。(×)
(8)亚里士多德认为物体越重下落越快。(√)
(9)伽利略从理论和实验两个角度证明了轻、重物体下落一样快。(√)
关键知能·逐点清障
提能点(一) 匀变速直线运动的规律
[题点自主盘查]
基本公式的应用
1.某学校在2022年秋季运动会100 m决赛中,运动员奋力拼搏,取得了优异成绩。比赛时某运动员的起跑反应时间是0.170 s,加速过程可以看成匀加速直线运动,加速时间约2.5 s,最大速度约为12 m/s,则该运动员在加速阶段的加速度与位移约为( )
A.4.8 m/s2 16 m B.4.8 m/s2 15 m
C.4.5 m/s2 16 m D.4.5 m/s2 15 m
解析:选B 由v=at解得a== m/s2=4.8 m/s2,则加速位移x=at2=×4.8×2.52 m=15 m,故B正确。
刹车问题
2.(人教版新教材习题改编)以18 m/s的速度行驶的汽车,制动后做匀减速运动,在3 s内前进36 m,则汽车在5 s内的位移为( )
A.50 m B.45 m C.40.5 m D.40 m
解析:选C 根据x=v0t+at2,解得a=-4 m/s2。汽车停止所需时间为t′==
4.5 s<5 s,所以4.5 s末汽车停车,5 s内的位移x==40.5 m,故C正确。
双向可逆类问题
3.在足够长的光滑斜面上,有一物体以10 m/s的初速度沿斜面向上运动,如果物体的加速度始终为5 m/s2,方向沿斜面向下。那么,经过3 s时物体的速度大小和方向是( )
A.25 m/s,沿斜面向上 B.5 m/s,沿斜面向下
C.5 m/s,沿斜面向上 D.25 m/s,沿斜面向下
解析:选B 取初速度方向为正方向,则v0=10 m/s,a=-5 m/s2,由v=v0+at可得,当t=3 s时,v=-5 m/s,“-”表示速度方向沿斜面向下,故B正确。
多过程问题
4.有一部电梯,启动时匀加速上升的加速度大小为2 m/s2,制动时匀减速上升的加速度大小为1 m/s2,中间阶段电梯可匀速运行,电梯运行上升的高度为48 m。问:
(1)若电梯运行时最大限速为9 m/s,电梯升到最高处的最短时间是多少?
(2)如果电梯先加速上升,然后匀速上升,最后减速上升,全程共用时间为15 s,上升的最大速度是多少?
解析:(1)要想所用时间最短,则电梯只有加速和减速过程,而没有匀速过程,设最大速度为vm,由位移公式得h=+,代入数据解得vm=8 m/s,因为vm=8 m/s<9 m/s,符合题意。加速的时间为t1==4 s。减速的时间为t2==8 s。运动的最短时间为t=t1+t2=12 s。
(2)设加速的时间为t1′,减速的时间为t2′,匀速上升时的速度为v,且v<8 m/s,则加速的时间为t1′=,减速的时间为t2′=。匀速运动的时间为t=15 s-t1′-t2′。上升的高度为h=(t1′+t2′)+v(15 s-t1′-t2′),联立解得v=4 m/s,另一解不合理,舍去。
答案:(1)12 s (2)4 m/s
[知能自主落实]
1.公式间的关系
2.两类特殊的匀减速直线运动
刹车类
特点为匀减速到速度为零后即停止运动,加速度a突然消失,求解时要注意确定其实际运动时间。如果问题涉及最后阶段(到停止运动)的运动,可把该阶段看成反向的初速度为零、加速度不变的匀加速直线运动
双向运动类
如沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变,求解时可对全过程列式,但必须注意x、v、a等矢量的正负号及物理意义
提能点(二) 解决匀变速直线运动问题的常用方法
[题点自主盘查]
1.[基本公式法]一个质点以初速度v0做匀加速直线运动,加速度大小为a,经过时间t,位移大小为2at2,末速度为v,则v∶v0为( )
A.4∶3 B.3∶1 C.5∶3 D.5∶2
解析:选C 根据匀变速直线运动的位移公式有v0t+at2=2at2,可得v0=,根据匀变速直线运动的速度公式有v=v0+at=,故=