内容正文:
小球 A做自由落体运动,小球B做初
速度为v0,加速度为g 的匀减速直线运动,根据匀
变速直线运动的关系式解答.
[解析] ABD [两小球在空中运动过程中,间距
Δx=H-12gt
2- v0t-
1
2gt
2æ
è
ç
ö
ø
÷,整理可得 Δx=H
-v0t,
可知间距随时间均匀减小,故 A 正确;如果两小球
在空中相遇,根据v0t-
1
2gt
2+12gt
2=H,
解得球 A 从开始下落到与球 B相遇经历的时间t
=Hv0
,故B正确;若B球正好运动到最高点时相遇,
则B速度减为零所用的时间t=
v0
g
,A 自由下落的
位移为hA=
1
2gt
2,B竖直上抛的位移为hB=v0t-
1
2gt
2,又hA+hB=H,联立得v0t=H,将t代入解
得H=
v20
g
,当 A、B两球恰好在落地时相遇,则有t
=
2v0
g
,A 自由下落的位移为 H=12gt
2,代入时间
得 H=
2v20
g
,
由以上分析可知当 H>
2v20
g
时,A、B两小球不能在
空中相遇,当 H<
2v20
g
时,A、B两小球能在空中相
遇,v
2
0
g<H<
2v20
g
,则B球一定能在下落过程中与 A
球相遇,故 D正确,C错误.]
[典例2] (2025山西运城高三
模拟)如图所示,在做自由落体运
动与竖直上抛运动的杂技表演
中,表演者让甲球从离地高度为
H 的位置由静止释放,同时让乙
球在甲的正下方的某点由静止释
放,已知乙球与水平地面碰撞后
的速度大小是刚落地时速度大小的05倍,且碰撞
后的速度方向竖直向上,两小球均视为质点,忽略
空气阻力,乙球与地面的碰撞时间忽略不计,重力
加速度大小为g,下列说法正确的是 ( )
A.若乙释放时的高度为05H,则乙与地面碰撞刚
结束时的速度大小为 gH
4
B.若乙释放时的高度为05H,则乙从释放到再次
到达最高点的运动时间为2 Hg
C.若乙第一次上升到最高点时刚好与甲相撞,则乙
第一次上升的最大高度为H
10
D.若乙在第一次上升的过程中能与甲相撞,则乙
释放时的高度h的范围为H>h>H10
[解析] C [若乙释放时的高度为05H,则由
2g0.5H=v2,可得乙落地时的速度大小为
v= gH,落地时间为t1=
v
g =
H
g
,乙与地面碰撞
刚结束时的速度大小为v2=0.5v1= g
H
2
,
与地面碰后上升的时间为t2=
v2
g=
1
2
H
g
,乙从释
放到再次到达最高点的运动时间为
t=t1+t2=
3
2
H
g
,故 A、B错误;若乙第一次上升
到最高点时刚好与甲相撞,设乙第一次上升的最大
高度为h,与地面碰后速度大小为v3,则有h=
1
2
gt23,由乙球与水平地面碰撞后的速度大小是刚落
地时速度大小的05倍可知,乙第一次下落的时间
t4=2t3
则甲与乙碰撞时运动的总时间为t总 =t4+t3,则有
1
2gt
2
总 +h=H,联立可得h=H10
,
故C正确;若乙第一次上升到最高点时刚好与甲相
撞,则乙下落高度为h乙 =12gt
2
4=4h=
2H
5
,
所以若乙在第一次上升的过程中能与甲相撞,则乙
释放 时 的 高 度 h 的 范 围 为 H >h>2H5
,故 D
错误.]
学生用书 P11
培优点一 常规运动学图像
对基本图像的理解
项目 xGt图像 vGt图像 aGt图像
斜率
各点切线的斜
率,表 示 该 时
刻的瞬时速度
各 点 切 线 的 斜
率,表示该时刻
的瞬时加速度
加速度随时
间的变化率
续表
纵截距
t=0 时,物 体
的位置坐标
初速度v0
起始时刻的
加速度a0
面积 无意义 位移 速度变化量
交点 表示相遇 速度相同 加速度相同
51
第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究
[典例1] (2025八省联考河南卷,T1)某运动员参
加百米赛跑,起跑后做匀加速直线运动,一段时间
后达到最大速度,此后保持该速度运动到终点.下
列速度G时间(vGt)和位移G时间(xGt)图像中,能够
正确描述该过程的是 ( )
[解析] B [因为vGt图像的斜率表示加速度,由
速度与时间关系可知v=at,则匀加速阶段为一条
倾斜直线,匀速阶段为一条平行于时间轴的直线,
故 A 错 误,B 正 确;根 据 位 移 与 时 间 的 关 系x=
1
2at
2,则xGt图像在匀加速阶段为开口向上的抛
物线,匀速阶段为一条倾斜直线,故C、D错误.]
[典例2] (2024河北高考真题)篮球比赛前,常通
过观察篮球从一定高度由静止下落后的反弹情况
判断篮球的弹性.某同学拍摄了该过程,并得出了
篮球运动的vGt图像,如图所示.图像中a、b、c、d
四点中对应篮球位置最高的是 ( )
A.a点 B.b点
C.c点 D.d点
[解析] A [由题图图像可知,篮球从某一高度
由静止释放后,速度负向增大,落地反弹后上升至
a点,此时速度第一次向上减为零,故此时到达离
地最高处,A 正确.]
[典例3] (2023湖北卷,
8)(多选)t=0时刻,质点
P 从原点由静止开始做直
线运动,其加速度a随时间t按图示的正弦曲线变
化,周期为2t0.在0~3t0 时间内,下列说法正确的
是 ( )
A.t=2t0 时,P 回到原点
B.t=2t0 时,P 的运动速度最小
C.t=t0 时,P 到原点的距离最远
D.t=32t0
时,P 的运动速度与t=12t0
时相同
aGt图像与坐标轴围成的面积表示速
度变化量,结合初始条件才能确定速度.
[解析] BD [ABC.质点在0~t0 时间内从静止
出发先做加速度增大的加速运动再做加速度减小
的加速运动,此过程一直向前加速运动,t0~2t0 时
间内加速度和速度反向,先做加速度增加的减速运
动再做加速度减小的减速运动,2t0 时刻速度减小
到零,此过程一直向前做减速运动,2t0~4t0 重复
此过程的运动,即质点一直向前运动,A、C错误,B
正确;D.aGt图像的面积表示速度变化量,
t0
2~
3
2t0
内速度的变化量为零,因此t0
2
时刻的速度与3
2t0
时
刻相同,D正确.故选B、D.]
“三步”巧解图像问题
图(a)所示的医用智能机器人在巡视中沿医院走廊
做直线运动,图(b)是该机器人在某段时间内的位
移G时间图像(最后10s的图线为曲线,其余为直
线).以下说法正确的是 ( )
A.机器人在0~30s内的位移大小为7m
B.10~30s内,机器人的平均速度大小为035m/s
C.0~10s内,机器人做加速直线运动
D.机器人在5s末的速度与15s末的速度相同
解析:B [根据题图(b)可知,机器人在0~30s内
的位移大小为2m,故 A 错误;10~30s内,平均速
度大小为7
20m
/s=035m/s,故B正确;位移G时间
图线的斜率表示速度,0~10s内,图线的斜率不
变,机器人做匀速直线运动,故 C错误;0~10s内
图线的斜率与10~20s内图线的斜率关系为k1=
-k2,可知机器人在5s末的速度与15s末的速度
等大反向,故 D错误.]
61
高考总复习 物理
培优点二 非常规图像
对于非常规运动图像,可由运动学公式推导出两
个物理量间的函数关系,来分析图像的斜率、截距、面
积的含义.
1.函数法解决xtGt
图像
由x=v0t+
1
2at
2 可得x
t =v0+
1
2at
,截距b为初
速度v0,图像的斜率k为a,如图甲所示.
2.函数法解决v2Gx 图像
由v2-v20=2ax可知v2=v20+2ax,截距b为v20,图
像斜率k为2a,如图乙所示.
3.其他非常规图像
图像种类 示例 解题关键
x
t2
-1t
图像
公式依据:x=v0t+
1
2at
2→
x
t2
=v0
1
t+
1
2a
斜率意义:初速度v0
纵截距意义:加速度一半
a-x
图像
公式依据:v2-v20=2ax→
ax=12
(v2-v20)
面积意义:速度平方变化量
的一半
1
v-x
图像
公式依据:t=xv
面积意义:运动时间t
[典例4] (多选)(2025福建龙
岩市期中)某质点以某一初速度
开始做直线运动,从质点开始运
动计时,经时间t质点的位移为
x,其xtGt
图像如图所示.下列说
法正确的是 ( )
A.质点的初速度大小为2m/s
B.质点的加速度大小为2m/s2
C.第4s末,质点的速度为零
D.0~4s内,质点的位移为零
[解析] BD [由x=v0t+
1
2at
2 得x
t=v0+
1
2at
,
对照题图可知v0=4m/s,a=-2m/s2,即质点的
初速度大小为4m/s,加速度大小为2m/s2,故 A
错误,B正确;根据匀变速直线运动的规律可知,第
4s末质点的速度为v=v0+at=4m/s-2×4m/s
=-4m/s,故C错误;根据匀变速直线运动的规律
可知,0~4s内,质点的位移为x=v0t+
1
2at
2=4
×4m-12×2×4
2 m=0,故 D正确.]
[典例5] (2025山西太原市期中)一物块沿x 轴
正方向运动,t=0时经过坐标原点,物块的位置坐
标(x)与其速率的平方(v2)关系如图所示,下列说
法正确的是 ( )
A.物块可能做匀速直线运动
B.物块运动的加速度大小为2m/s2
C.t=2s时物块的速率为5m/s
D.t=2s时物块位于x=6m处
[解析] D [依题意,根据匀变速直线运动位移
速度公式v2-v20=2ax 可得x=
v2-v20
2a
,结合题图
可知该物块做匀加速直线运动,故 A 错误;根据题
图可得 Δx
Δ(v2)
=12a=
2-0
8-4
(m/s2)-1=12
(m/s2)-1,
v20=4(m/s)2,可得该物块经过坐标原点时的速度
及加速度分别为v0=2m/s,a=1m/s2,故B错误;
t=2s时,物块的速率为v=v0+at=(2+1×2)
m/s=4m/s,故C错误;t=2s时,物块的位置坐标
为x=v0t+
1
2at
2=(2×2+12×1×2
2)m=6m,
故 D正确.]
(2025山东济宁高三期中)如图所示的四幅图分
别为四个物体做直线运动的图像,下列说法正确
的是 ( )
71
第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究
A.甲图中,物体在0~t0 这段时间内的平均速度
为
v0
2
B.乙图中,物体的加速度大小为1m/s2
C.丙图中,阴影面积表示t1~t2 时间内物体的位移
D.丁图中,t=3s时物体的速度大小为25m/s
解析:D [若甲图表示初速度为0的匀加速直线运
动,则在0~t0 这段时间内的平均速度为
v=
0+v0
2 =
v0
2
,但从图像可知,甲图所表示的运动
为加速度逐渐减小的加速运动,在0~t0 这段时间
内任意时刻的速度都大于匀变速直线运动的速度,
因此,物体在0~t0这段时间内的平均速度大于
v0
2
,
故 A 错误;乙图中,所对应的直线运动,其速度与
位移的关系为v2=2ax,
则可知,图线的斜率表示2a,可得该运动的加速度
大小为1
2m
/s2,故 B错误;aGt图像中,图线与时间
轴围成的面积表示速度的变化量,则可知丙图中,
阴影面积表示t1~t2 时间内物体速度的变化量,故
C错误;将匀变速直线运动位移与时间的关系式
x=v0t+
1
2at
2,变式可得x
t =v0+
1
2at
,将坐标(1,
0)、(3,10)代 入 上 式 可 得v0 = -5 m/s,a=10
m/s2,
由速度与时间的关系可得,当t=3s时v=v0+at
=(-5+10×3)m/s=25m/s,故 D正确.]
培优点三 图像间的相互转化
1.解决图像转换类问题的一般流程:
分析
已知图像
→
构建
运动情景
→
应用
规律公式
→
判断
选项图像
2.要注意应用解析法和排除法,两者结合提高选择题
图像类题型的解题准确率和速度.
[典例6] (辽宁卷)某驾校学
员在教练的指导下沿直线路
段练习驾驶技术,汽车的位
置x与时间t的关系如图所
示,则汽车行驶速度v 与时
间t的关系图像可能正确的是 ( )
[解析] A [xGt图像斜率的物理意义是速度,在
0~t1时间内,xGt图像斜率增大,汽车的速度增大;
在t1~t2 时间内,xGt图像斜率不变,汽车的速度
不变;在t2~t3 时间内,xGt图像的斜率减小,汽车
做减速运动,综上所述可知 A 中vGt图像可能正
确.故选 A.]
[典例7] (多选)(2025江西南昌高三模拟)一个
物体做直线运动,它的速度G时间图像如图所示,则
选项中该运动物体的位移G时间图像和加速度G时
间图像中可能正确的是 ( )
[解析] BC [vGt 图像的斜率表示物体的加速
度,根据图可知物体的加速度逐渐减小,故 A 错
误,B正确;xGt图像的斜率为物体运动的速度,根
据vGt图像可知物体的速度逐渐增大,故 C正确,
D错误.]
(2025辽宁丹东二模)一小车在平直的公路上运
动的位移-时间图像如图所示,则在下列四幅小车
的速度-时间图像中,可能正确的是 ( )
81
高考总复习 物理
A B
C D
解析:B [位移G时间图像切线的斜率表示速度,由
图可知,0~t1 时间内,小车的速度减小,t1~t2,小
车的速度反向增大.故选B.]
学生用书 P13
培优点一 情景分析法处理追及相遇问题
1.解答追及和相遇问题的三种方法
情景
分析法
抓住“两物体能否同时到达空间某位置”
这一关键,认真审题,挖掘题目中的隐含
条件,建立一幅物体运动关系的情景图
函数
判断法
设相遇时间为t,根据条件列方程,得到
关于位移x 与时间t的函数关系,由此
判断两物体追及或相遇情况
图像
分析法
将两个物体运动的速度G时间关系或位
移G时间关系画在同一图像中,然后利用
图像分析求解相关问题
2.情景分析法的基本思路
分析运
动过程
常见情景:物体A追物体B,开始二者
相距x0
(1)A追上B时,必有xA =x0+xB,且
vA ≥vB
(2)恰好不相撞,必有xA =x0+xB 时
vA =vB,之后vA ≤vB
(3)A追不上B,必有vA =vB 时xA <
x0+xB,之后vA ≤vB
画运动
示意图
↓
找出位
移关系
↓
列方程
↓
(1)两个等量关系:即时间关系和位
移关系,这两个关系可以通过画草图
得到
(2)一个临界条件:即二者速度相等,
它往往是物体能否追上、追不上或两
者相距最远、最近的临界条件
[典例1] (一题多解)在水平轨道上有两列火车 A
和B相距s,A 车在后面做初速度为v0、加速度大
小为2a的匀减速直线运动,而B车同时做初速度
为零、加速度为a的匀加速直线运动,两车运动方
向相同.要使两车不相撞,求 A车的初速度v0 满足
什么条件.
[审题指导] 要使两车恰好不相撞,A 车追上 B
车时其速度只能与B车相等.设 A、B两车从相距
s到 A车追上 B车时,A 车的位移为sA、末速度
为vA、所用时间为t,B车的位移为sB、末速度为
vB,两者的运动过程如图所示.
[解析] 法一:临界法
利用位移公式、速度公式求解
对 A 车有sA=v0t+
1
2×
(-2a)×t2,
vA=v0+(-2a)×t,
对B车有sB=
1
2at
2,vB=at,
对两车有s=sA-sB,
追上时,两车不相撞的临界条件是vA=vB,
联立以上各式解得v0= 6as,
故要使两车不相撞,A 车的初速度v0 应满足的条
件是v0< 6as,
法二:函数法
利用判别式求解,由法一可知sA=s+sB,
即v0t+
1
2×
(-2a)×t2=s+12at
2,
91
第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究