内容正文:
第2讲 匀变速直线运动的规律
1.掌握匀变速直线运动的基本公式,并能熟练应用。
2.灵活使用匀变速直线运动的规律解决实际问题。
[对应学生用书P5]
【微点辨析】
(1)匀变速直线运动是加速度均匀变化的运动。(×)
(2)匀变速直线运动是速度均匀变化的直线运动。(√)
(3)匀加速直线运动的位移是均匀增大的。(×)
(4)在匀变速直线运动中,中间时刻的速度一定小于该段时间内位移中点的速度。(√)
[对应学生用书P6]
考点 匀变速直线运动的基本规律及应用(互动共研)
1.基本思路
→→→→
2.方法技巧
题目中所涉及的物理量
(包括已知量、待求量)
没有涉及的物理量
适宜选用公式
v0、v、a、t
x
v=v0+at
v0、a、t、x
v
x=v0t+at2
v0、v、a、x
t
v2-v0=2ax
v0、v、t、x
a
x=t
除时间t外,x、v0、v、a均为矢量,所以需要确定正方向,一般以v0的方向为正方向。
考向1 基本公式的应用
[例1] (2022·全国甲卷)长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶,速率为v0,要通过前方一长为L
的隧道,当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v<v0)。已知列车加速和减速时加速度的大小分别为a和2a,则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为( )
A.+ B.+
C.+ D.+
解析 由题意可知当列车的任一部分处于隧道内时,列车速率都不允许超过v(v<v0),则列车进隧道前必须减速到v,若用时最少,则列车先匀减速到v进入隧道,再在隧道中匀速运动,出了隧道再匀加速到v0,则有v=v0-2at1,解得t1=,在隧道内匀速有t2=,列车尾部出隧道后立即加速到v0,有v0=v+at3,解得t3=,则列车从减速开始至回到正常行驶速率v0所用时间至少为t=t1+t2+t3=+,故C正确。
答案 C
[规范答题]
[例2] 对某汽车进行刹车性能测试时,当汽车以36 km/h的速率行驶时,可以在18 m的距离被刹住;当汽车以54 km/h的速率行驶时,可以在34.5 m的距离被刹住。假设两次测试中驾驶员的反应时间(驾驶员从看到障碍物到做出刹车动作的时间)与刹车的加速度都相同。问:
(1)这位驾驶员的反应时间为多少?
(2)某雾天,该路段能见度为50 m,则行车速率不能超过多少?
解答书写区
自查项目
合格打勾
解析 (1)假设驾驶员的反应时间为t,在第一次测试中,反应时间内汽车做匀速直线运动的速度为v1,所以反应时间内的位移:x1=v1t,①
然后汽车做匀减速直线运动到停止,由速度位移关系式得:
0-v12=-2ax2,②
全过程位移:xⅠ=x1+x2=18 m,③
在第二次测试中,反应时间内汽车做匀速直线运动的速度为v2,
所以反应时间内的位移x3=v2t,④
然后汽车做匀减速直线运动到停止,由速度位移关系式得:
0-v22=-2ax4,⑤
全过程位移:xⅡ=x3+x4=34.5 m,⑥
由①②③④⑤⑥解得:a=5 m/s2,t=0.8 s;⑦
(2)某雾天该路段能见度为s=50 m,设行车最大速度为v,
则:s=vt+,解得:v≈18.7 m/s。⑧
有必要的文字说明
指明对象和所用规律
列式规范,无连等式、无代数过程
有据①②得③等说明
结果规范,结果为数字的带有单位、求矢量时有方向说明
考向2 两类匀减速直线运动
两种运动
运动特点
求解方法
刹车类问题
匀减速到速度为零后停止运动,加速度a突然消失
求解时要注意确定实际运动时间
双向可逆类问题
如沿光滑固定斜面上滑的小球,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
求解时可分过程列式,也可对全过程列式,但必须注意x、v、a等矢量的正负号及物理意义
[例3] 在野外自驾游容易碰见野生动物突然从路边窜出的情况。如图所示,汽车以大小为6 m/s的速度匀速行驶,突然一头小象冲上公路,由于受到惊吓,小象停在汽车前方距离车头10 m处。司机立即刹车,加速度大小为2 m/s2。从刚刹车到汽车刚停止的过程,下列说法正确的是( )
A.所用的时间为6 s
B.汽车通过的距离为18 m
C.汽车最后1 s的位移为2 m
D.汽车没有与小象发生碰撞
解析 汽车减速至0的时间t==3 s,汽车运动的总位移大小x=v0t-at2=9 m<10 m,A、B错误,D正确;将汽车的运动视为反向的从静止开始的匀加速直线运动,可得汽车最后1 s的位移x1=at12=1 m,C错误。
答案 D
[例4] (多选)在足够长的光滑固定斜面上,有一物体以10 m/s的初速度沿斜面向上运动,物体的加速度大小始终