内容正文:
第二章 匀变速直线
运动的研究
专题一 匀变速直线运动
的推论及公式的选用
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KE TANG TAN JIU PING JIA
课后课时作业
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KE TANG TAN JIU PING JIA
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探究 匀变速直线运动的平均速度、中间时刻速度、位移中点速度
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1.平均速度、中间时刻速度
(1)做匀变速直线运动的物体,在一段时间t内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度,还等于这段时间初、末速度矢量和的一半。
(2)推导:设物体的初速度为v0,做匀变速直线运动的加速度为a,t时刻的速度为v。
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由x=v0t+eq \f(1,2)at2得,
平均速度eq \o(v,\s\up15(-))=eq \f(x,t)=v0+eq \f(1,2)at
①
由v=v0+at知,
eq \f(t,2)时刻的速度veq \s\do9(\f(t,2))=v0+a·eq \f(t,2)
②
由①②得eq \o(v,\s\up15(-))=veq \s\do9(\f(t,2))
又v=veq \s\do9(\f(t,2))+a·eq \f(t,2)
③
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由②③得veq \s\do9(\f(t,2))=eq \f(v0+v,2)
所以eq \o(v,\s\up15(-))=veq \s\do9(\f(t,2))=eq \f(v0+v,2)。
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2.位移中点速度
(1)匀变速直线运动中,位移中点的瞬时速度veq \s\do9(\f(x,2))与初速度v0、末速度v的关系是veq \s\do9(\f(x,2))=(2,0)eq \r(\f(v+v2,2))
(方向需根据实际情境判断)。
(2)推导:对前一半位移有veq \s\do9(\f(2x,2))-veq \o\al(2,0)=2a·eq \f(x,2)
对后一半位移有v2-veq \s\do9(\f(2x,2))=2a·eq \f(x,2)
两式联立可得veq \s\do9(\f(x,2))=(2,0)eq \r(\f(v+v2,2))
。
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3.中间时刻的瞬时速度(veq \s\do9(\f(t,2)))与位移中点的瞬时速度(veq \s\do9(\f(x,2)))的比较
在vt图像中,图线与时间轴围成的面积表示位移。当物体做匀加速直线运动时,由图甲可知veq \s\do9(\f(x,2))>veq \s\do9(\f(t,2));当物体做匀减速直线运动时,由图乙可知veq \s\do9(\f(x,2))>veq \s\do9(\f(t,2))。所以当物体做匀变速直线运动时,veq \s\do9(\f(x,2))>veq \s\do9(\f(t,2))。
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答案
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例1 一滑雪运动员从长度为L的山坡顶端由静止开始沿直线匀加速滑至山脚,经历的时间为t,则下列说法不正确的是( )
A.运动员运动全过程中的平均速度是eq \f(L,t)
B.运动员在eq \f(t,2)时刻的瞬时速度是eq \f(2L,t)
C.运动员运动到山坡中点时的瞬时速度是eq \f(\r(2)L,t)
D.运动员从山顶运动到山坡中点所需的时间是eq \f(\r(2)t,2)
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规范解答
[规范解答] 全程的平均速度eq \o(v,\s\up15(-))=eq \f(x,t)=eq \f(L,t),A正确;eq \f(t,2)时刻运动员的速度等于全过程的平均速度eq \f(L,t),B错误;若末速度为v,则eq \f(v,2)=eq \f(L,t),v=eq \f(2L,t),运动员运动到山坡中点时的速度veq \s\do9(\f(L,2))=eq \r(\f(02+v2,2))=eq \r(\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2L,t)))\s\up12(2),2))=eq \f(\r(2)L,t),C正确;设运动员的加速度为a,到达山坡中点用时t′,则L=eq \f(1,2)at2,eq \f(L,2)=eq \f(1,2)at′2,所以t′=eq \f(\r(2),2)t,D正确。本题选说法不正确的,故选B。
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veq \s\do9(\f(x,2))=(2,0)eq \r(\f(v+v2,2))
、eq \o(v,\s\up15(-))=veq \s\do9(\f(t,2))=eq \f(