第2章 4 匀变速直线运动规律的应用-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册教科版(教师用书)

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4 匀变速直线运动规律的应用

[学业要求与核心素养]

科学思维

1.知道速度—位移公式,会用公式分析计算有关问题

2.知道中间位置的速度公式,会用公式分析计算有关问题

3.理解初速度为零的几个比例式

4.会熟练运用匀变速直线运动的公式解决问题

预习案.TIF

一、匀变速直线运动的速度与位移的关系

1.速度—位移公式:v-v=__2ax__。

2.推导过程

Error!x=  ―→v-v=__2ax__。

二、匀变速直线运动中间位置速度

1.中间位置速度公式

v=

2.推导

探究案.TIF

探究点一 对速度—位移公式的理解

对公式v-v=2ax的理解

公式意义

初、末速度、加速度和位移之间的关系。

各量意义

vt、v0、a、x分别为末速度、初速度、加速度、位移。

公式特点

①含有4个量,若知其中三个,能求另外一个。

②不含时间t。

矢量性

x、v0、a均为矢量,应用公式时,一般选v0的方向为正方向,若匀加速,a>0;

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若匀减速,a<0。

适用条件

匀变速直线运动。

例1.TIF 某型号航空母舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统,已知某型号的战斗机在跑道上加速时可能产生的最大加速度为5.0 m/s2,当飞机的速度达到50 m/s时才能离开航空母舰起飞。设航空母舰处于静止状态。问:

(1)若要求该飞机滑行160 m后起飞,弹射系统必须使飞机具有多大的初速度?

(2)若某舰上不装弹射系统,要求该型号飞机仍能在此舰上正常起飞,问该舰身长至少应为多长?

[解析] 解法一 (1)设弹射系统使飞机具有的初速度为v0,由运动学公式v-v=2ax,可知v0==30 m/s。

(2)不装弹射系统时,飞机从静止开始做匀加速直线运动。由公式v=2ax可知该舰身长至少应为x==250 m。

解法二 (1)设初速度为v0,起飞时间为t,则:

Error!

把vt=50 m/s,x=160 m,a=5 m/s2代入

解得Error!

(2)起飞时间为t′,

vt=at′,t′=10 s

x′=at′2=250 m。

[答案] (1)30 m/s (2)250 m

●方法总结

解答匀变速直线运动问题时巧选公式的基本方法

(1)如果题目中无位移x,也不让求x,一般选用速度公式vt=v0+at;

(2)如果题目中无末速度v,也不让求v,一般选用位移公式x=v0t+at2;

(3)如果题目中无运动时间t,也不让求t,一般选用导出公式v-v=2ax。

针对训练.TIF

1.长100 m的列车通过长1 000 m的隧道时做匀加速直线运动,列车刚进隧道时的速度是10 m/s,完全出隧道时的速度是12 m/s,求:

(1)列车过隧道时的加速度的大小;

(2)通过隧道所用的时间。

解析 (1)x=1 000 m+100 m=1 100 m,page number 1

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v1=10 m/s,v2=12 m/s,

由v-v=2ax得,

加速度a==0.02 m/s2。

(2)由v2=v1+at得

所用时间为t== s=100 s。

答案 (1)0.02 m/s2 (2)100 s

探究点二 匀变速直线运动重要推论的应用

1.重要推论

160.TIF

2.用v­t图像比较v和v的大小

如图甲、乙所示,中间位置的瞬时速度与t′对应,故有v>v。

161.TIF

例2.TIF 光滑斜面的长度为L,一物体自斜面顶端由静止开始匀加速滑至底端,经历的时间为t,则下列说法不正确的是(  )

A.物体运动全过程中的平均速度是

B.物体在时的瞬时速度是

C.物体运动到斜面中点时瞬时速度是

D.物体从顶点运动到斜面中点所需的时间是tpage number 2

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