内容正文:
微专题1 匀变速直线运动规律的推论及应用
[定位·学习目标]
1.通过匀变速直线运动中间时刻瞬时速度表达式、逐差相等表达式等推导关系式的学习,掌握运用公式解决生活、生产中问题的物理观念。
2.通过匀变速直线运动的一些关系式的推导及灵活应用,体会数学在研究物理问题中的作用,掌握科学的思维方法。
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物理
要点一 平均速度推论公式
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3.结论:匀变速直线运动中,全程的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度,等于这段时间内初速度和末速度的算术平均值。
4.应用:可用于“纸带类问题”求速度。
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[例1] 一滑雪运动员从120 m长的山坡上匀加速滑下,初速度是2.0 m/s,末速度是10.0 m/s。求:
(1)滑雪运动员通过这段斜坡需要的时间;
答案:(1)20 s
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(2)滑雪运动员通过斜坡中间时刻的瞬时速度大小。
答案:(2)6 m/s
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[即时训练1] 物体先做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a1=2 m/s2,加速一段时间t1,然后接着做匀减速直线运动,直到速度减为零,已知整个运动过程所用的时间t=20 s,总位移为300 m,则物体运动的最大速度为
( )
A.15 m/s B.30 m/s
C.7.5 m/s D.无法求解
√
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要点二 位移逐差推论的表达式
1.结论:匀变速直线运动中,任意两个连续相等的时间间隔T内的位移差都相等。
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3.推导
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4.应用
(1)判断物体是否做匀变速直线运动。
(2)逐差法求“打点纸带类”的加速度。
如图所示,纸带上有六个连续相等的时间T内的位移x1、x2、x3、x4、x5、x6。
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[例2] 一物体从A到C做匀变速直线运动,在连续相等的两个时间间隔内通过的位移分别是24 m和64 m,每一个时间间隔为4 s,求物体的初速度vA、末速度vC及加速度a的大小。
答案:1 m/s 21 m/s 2.5 m/s2
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[即时训练2] (多选)一质点做匀加速直线运动,第3 s 内的位移是2 m,第4 s内的位移是2.5 m,下列说法正确的是( )
A.第2 s内的位移是2.5 m
B.第3 s末的瞬时速度是2.25 m/s
C.质点的加速度是0.125 m/s2
D.质点的加速度是0.5 m/s2
√
√
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要点三 位移中点位置的瞬时速度推论
表达式
1.结论:在匀变速直线运动中,某段位移的中点位置的瞬时速度等于这段位移的初、末速度的“方、均、根”值。
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√
√
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3.某同学用如图甲所示的装置做“探究小车速度随时间的变化规律”的实验,他采用电火花计时器进行实验。
实验获得的打点纸带的其中一段如图乙所示。
1
2
3
4
其中A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点,相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,则vB= m/s,a= m/s2。(结果均保留2位有效数字)
0.26
0.40
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2
3
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4.一列从车站开出的火车,在平直轨道上做匀加速直线运动,已知这列火车的长度为l,火车头经过某路标时的速度为v1,而车尾经过此路标时的速度为v2,求:
(1)火车中点经过此路标时的速度大小;
1
2
3
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(2)整列火车通过此路标所用的时间。
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物理
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1.表达式:==。
2.推导方法
(1)由于v-t图像的面积等于位移,如图所示的梯形面积即为位移,则x=·t,即==,而v=v0+at,所以==v0+a·=。
(2)由平均速度的定义式和匀变速直线运动的位移公式整理可得 ===v0+a