内容正文:
知识衔接篇
第3讲 匀变速直线运动的位移与时间的关系
初中物理 高中物理 异同点
无
匀变速直线运动位
移与时间的关系
相较于初中物理对变速直线运动的定性学习,高中物理中对匀变速直线
运动中的位移与时间的关系给出了定量的计算公式.
无
速度与位
移关系
相较于初中物理对变速直线运动的定性学习,高中物理中对匀变速直线
运动中的位移与速度的关系给出了定量的计算公式.
匀变速直线运动的位移
1.利用vGt图像求位移
vGt图像与时间轴所围的
梯形面积表示位移,如图
所示,x=12
(v0+v)t.
2.匀变速直线运动位移与时间的关系式
x=v0t+
1
2at
2,当初速度为0时,x=12at
2.
3.适用条件:匀变速直线运动.
4.矢量性:公式中x、v0、a都是矢量,应用时
必须选取统一的正方向.
通常选取初
速度的方向
为正方向
a、v0 同向时a取正值
a、v0 反向时a取负值
位移的计
算结果
正值:说明位移方向与规定的正
方向相同
负值:说明位移方向与规定的正
方向相反
5.两种特殊形式
(1)当a=0时,x=v0t(匀速直线运动).
(2)当v0=0时,x=
1
2at
2(由静止开始的匀
加速直线运动).
[例1] (2025黑龙江
大庆学业考试)假设一
架 国 产 大 飞 机 C919
起飞前在跑道上从静止开始以某一加速
度做匀加速直线运动,其位移x与时间t
的关系为x=12at
2,则这段时间内 ( )
A.运动时间越长,位移越大
B.运动时间越短,位移越大
C.无论运动时间长短,位移都相等
D.若加速度变大,相等时间内位移变小
[例2] 一物体做直线运动的位移与时间
的关系满足关系式x=10t-2t2(x 的单
位是 m,t的单位是s),则 ( )
A.该物体做匀加速直线运动
B.该物体在第1s内的位移大小为10m
C.该物体的加速度大小为4m/s2
D.该物体的初速度大小为16m/s
速度与位移关系
1.公式:v2-v20=2ax.
2.推导:
速度与时间的关系式v=v0+at.
位移与时间的关系式x=v0t+
1
2at
2.
由以上两个公式消去t,可得v2 -v02
=2ax.
3.公式的适用条件:匀变速直线运动.
4.公式的意义:反映了初速度v0、末速度v、
加速度a、位移x 之间的关系,当其中三
个物理量已知时,可求第四个未知量.
5.公式的矢量性:公式中v0、v、a、x都是矢
量,应用时必须选取统一的正方向,一般
选v0 的方向为正方向.
6.两种特殊形式
(1)当v0=0时,v2=2ax.(初速度为零的匀
加速直线运动)
(2)当v=0时,-v20=2ax.(末速度为零的
匀减速直线运动)
14
第二部分
[例3] (多选)关于公式x=
v2-v20
2a
,下列
说法正确的是 ( )
A.此公式只适用于匀加速直线运动,不
适用于匀减速直线运动
B.x、v0、a都是矢量,应用时必须选取统
一的正方向
C.不管是加速运动还是减速运动,a都取
正值
D.v0 和v是初、末时刻的速度,x是这段
时间内的位移
[例4] 如图所示,某高
速列车在某段距离中做
匀加速直线运动,速度
由5m/s增加到10m/s
时走过的位移为x.则当速度由10m/s增
加到15m/s时,它走过的位移是 ( )
A.52x B.
5
3x C.2x D.3x
1.在处理复杂的变化量问题时,常常先把
整个区间化为若干小区间,认为每一小
区间内研究的量不变,再求和.这是物理
学中常用的一种方法.
魏晋时的数学家刘徽首创了“割圆术”,
请同学们观察右面两个图并体会哪一个
正多边形更接近圆的周长和面积.根据
以上思想你是否可以推导出匀变速直线
运动物体的位移呢?
2.如图是我国南海岛礁
上的一个飞机跑道.
如果已知飞机起飞时
的加速度为a,起飞速
度为v,应该如何设计飞机跑道的长度?
[基础对点练]
▶[知识点一] 匀变速直线运动的位移
1.(多选)做匀减速直线运动的质点,它的
加速度大小为a,初速度大小为v0,经过
时间t速度减小到零,则它在这段时间内
的位移大小可表示为 ( )
A.v0t+
1
2at
2 B.v0t
C.v0t-
1
2at
2 D.12at
2
2.(2025北京西城期中)在如图给出的图像
中,表示物体做匀加速直线运动的是( )
A B C D
3.(2025浙江台州期中)动车
在进站时做匀减速直线运
动,停止运动前最后1s内
的位移为2m,则该列动车
在停止运动前2s内的位移是 ( )
A.4m B.6m C.8m D.10m
4.(2025安徽芜湖期中)一物体从静止开始
做匀加速直线运动,则物体在第3s内的位
移和在第5s内的位移之比为 ( )
A.5∶9 B.9∶25
C.3∶5 D.16∶25
5.(2025云南玉溪期末)高铁站工作人员
站在站台上,位置与列车车头平齐,随后
列车从静止开始启动,工作人员测得列
车启动到车尾通过他所在位置用时为t,
此过程列车做匀加速直线运动,若列车
有16节车厢,每节车厢长度均为L,则列
车启动的加速度大小为 ( )
A.8L
t2
B.16L
t2
C.32L
t2
D.64L
t2
▶[知识点二] 速度与位移关系
6.(多选)一个物体以v0=16m/s的初速度
冲上一光滑斜面,加速度大小为8m/s2,
到达最高点之后,又以相同的加速度往
回运动,则 ( )
A.1s末的速度大小为8m/s
B.3s末的速度为零
C.向上的最大位移是16m
D.返回出发点时的速度大小是8m/s
24
物 理
知识衔接篇
7.(多选)一汽车在公路上行驶,位移和速度的
关系为x=40-v
2
10
(m),其中x单位为 m,v
单位为m/s.则下列说法正确的是 ( )
A.汽 车 做 匀 减 速 运 动,初 速 度 大 小
为10m/s
B.汽 车 做 匀 减 速 运 动,加 速 度 大 小
为5m/s2
C.汽车经过4s速度减小到零
D.汽车经过2s速度减小到零
8.(多选)某同学在汽车中观察速度表指针
位置的变化,开始时指针位置如图(a)所
示,经过6s后指针位置如图(b)所示.若
汽车做匀变速直线运动,则 ( )
A.汽车的加速度大小约为10m/s2
B.汽车的加速度大小约为2.8m/s2
C.汽车在这段时间内的位移约为50m
D.汽车在这段时间内的位移约为83m
[能力提升练]
9.(多选)(2025安徽宿州期中)智能汽车
集中运用了计算机、现代传感、信息融
合、通讯、人工智能及自动控制等技术,
核心元件之一是传感器.某辆智能汽车
启动后做直线运动,位移传感器探测到
开始一小段时间内位移与时间关系满足
x=2t+3t3(m),则下列关于汽车运动说
法正确的是 ( )
A.汽车做匀加速运动
B.汽车加速度大小为6m/s2
C.第2s内位移为23m
D.前2s内平均速度为14m/s
10.(2025 福建宁德期
末)如图所示,一台无
人驾驶汽车正在进行
路试,车头装有激光雷
达,相 当 于 车 的 “鼻
子”.若该车正以8m/s的速度匀速行
驶,某时刻“嗅”到前方障碍物,立即启
动制动系统做匀减速直线运动,经过2s
停下.求:
(1)汽车做匀减速直线运动的加速度
大小;
(2)开始制动后,汽车行驶的距离.
11.(2025河北邢台期末)截至2024年12月
7 日,国 产 大 飞 机 C919 通 航 城 市 达
10个.某次测试中,C919在平直跑道上
由静止开始做匀加速直线运动,运动了
x1=1600m达到最大速度v1=80m/s,
立即转为做匀减速直线运动,直至最终静
止.本次测试 C919从开始运动到最终
静止总计用时t=60s.求:
(1)C919做匀加速直线运动的加速度大
小a1;
(2)C919做匀减速直线运动的加速度大
小a2;
(3)C919从开始减速到静止的位移大
小x2.
12.(2025天津西青期末)一辆汽车以
v0=36km/h的初速度开始做匀加速直
线运动,在t1=3s内通过的位移大小
是x1=39m.求:
(1)汽车加速过程中的加速度的大小;
(2)汽车在t2=2s时的速度大小;
(3)汽车在第4s内通过的位移的大小x.
34
第二部分
5.D [设加速阶段的末速度为v,则加速阶段的加速度
大小为a1=
v
t1
=v8s
;
减速阶段的加速度大小a2=
v
t2
=v4s
,则加速、减速过
程中加速度大小之比为1∶2,A、C错误;
根据匀变速直线运动的平均速度公式v=
v0+v
2
,可
得,加速阶段和减速阶段的平均速度大小之比为1∶
1,B错误.根据x=vt知加速阶段和减速阶段的位移
大小之比为2∶1,D正确.]
6.解析:根据匀变速直线运动的速度-时间关系可知加速
过程的末速度为v1=a1t1=1m/s2×6s=6m/s,
减速阶 段 过 程 的 末 速 度 为v2=v1-a2t2=6m/s-
0.5m/s2×4s=4m/s,
之后将以匀减速阶段的末速度进行匀速直线运动,即
匀速直线运动的速度为4m/s.
答案:4m/s
7.C [vGt图像的斜率表示加速度,0~2s内,速度变化
的快慢恒定,故 A错误;2~4s物体做匀速直线运动,
故B错误;6~7s内,图像在t轴下方,速度沿负方向
且不断增大,即物体做速度方向向西的加速运动,故C
正确;10~12s内,图像在t轴下方,速度沿负方向且
不断减小,即物体做速度方向向西的减速运动,故 D
错误.]
8.AD [vGt图像斜率表示加速度,由图知,无人机在1s
末时和5s末时的加速度相同,故 A正确;2s末到3s
末速度为正值,说明速度方向向上,故 B错误;vGt图
像斜率表示加速度,由图知,在第3s和第4s的加速
度大小相等,方向相同,故 C错误;vGt图像斜率表示
加速度,由图知,第1s末加速度大小为2m/s2,故 D
正确.]
9.B [根据vGt图像可知,在0~t1 内与t3~t4 内速度
均为正值,则小鱼在0~t1 内的速度方向与t3~t4 内
的速度方向相同,故 A错误;根据vGt图像可知,t4 时
刻速度的方向发生变化,则t4 时刻小鱼离池塘边缘最
远,故B正确;在t4~t5 内,小鱼做匀加速直线运动,
速度不断增大,故C错误;vGt图像斜率的绝对值表示
加速度大小,可知,小鱼在0~t1 内的加速度不断减
小,故 D错误.]
10.解析:(1)根据加速度的公式,可知汽车刹车过程中
加速度为a=ΔvΔt=
0-40m/s
4s =-10m
/s2;负号代
表汽车加速度方向向西.
(2)根据匀变速直线运动速度-时间关系可得物体
速度v=v0+at,
代入t=3s,解 得 3s时 小 车 的 速 度 大 小 为v3=
40m/s-10m/s2×3s=10m/s;
在刹车问题中4s时汽车已停下来,则5s时小车的
速度大小保持为0.
答案:(1)10m/s2,方向向西 (2)10m/s,0
11.解析:(1)由图可知,0~10s内a1=
Δv1
Δt1
=5-010-0m
/s2
=0.5m/s2,
所以,0~10s内的加速度大小为0.5m/s2,方向竖
直向上;
(2)由图可知,30s~40s内a2=
Δv2
Δt2
= 0-540-30m
/s2
=-0.5m/s2,
所以,30s~40s内的加速度大小为0.5m/s2,方向
竖直向下.
答案:(1)0.5m/s2,方向竖直向上 (2)0.5m/s2,方
向竖直向下
12.解析:(1)由题意可知a1=
Δv1
Δt1
=20-020 m
/s2=1m/s2;
则可得40s到达坡底的速度为v1′=a1t2=40m/s;
做减速运动经20s恰好停止可得0=v1′-a2t3;
解得a2=2m/s2.
(2)运动员到达坡底后再经过6s的速度大小为v2=
v1′-a2t4=40m/s-2×6m/s=28m/s.
答案:(1)1m/s2,2m/s2;(2)28m/s
第3讲 匀变速直线运动的位移与时间的关系
高中知识衔接
[例1] [解析] 根据公式x=12at
2,可知加速度一定
时,时间越长,位移越大;时间一定时,加速度越大,位
移越大.
[答案] A
[例2] [解析] 根据位移时间关系x=v0t+
1
2at
2可
得v0=10m/s,a=-4m/s2,由此可知,初速度方向
和加速度方向相反,物体做匀减速直线运动,故 A、D
错误,C正确;物体在第1s内的位移为x1=v0t1+
1
2at
2
1=10×1m-
1
2×4×1
2m=8m,故B错误.
[答案] C
[例3] [解析] 公式x=
v2-v20
2a
中的v0 和v分别是
初、末时刻的速度,x是这段时间内的位移,适用于匀
变速直线运动(既适用于匀加速直线运动,也适用于
匀减速直线运动),选项 A 错误,D正确;公式为矢量
式,x、v0、a都为矢量,应用时必须选取统一的正方向,
一般选初速度v0 的方向 为 正 方 向,选 项 B 正 确,C
错误.
[答案] BD
[例 4] [解 析] 由 2ax =v2 -v20 可 得
x1
x =
(15m/s)2-(10m/s)2
(10m/s)2-(5m/s)2
=53
,则当速度由10m/s增
加到15m/s时,它走过的位移是x1=
5
3x.
[答案] B
情境模型素养
1.提示:可以在vGt图像中将时间无限分割成小段,每一
小段可以看成匀速直线运动,每一小段图线与t轴所
围图形的面积即为这段时间的位移,然后相加就是匀
变速直线运动物体的位移,即匀变速直线运动vGt图
线与t轴所围图形的面积大小.
2.提示:由v2-v20=2ax,得x=
v2-v20
2a =
v2
2a
智能衔接训练
1.CD [质点做匀减速直线运动,取初速度方向为正方
向,则加速度为-a,根据匀变速直线运动的位移公
式,可得位移大小为x=v0t-
1
2at
2,还可逆向看作初
速度为零的匀加速直线运动,则有x=12at
2.]
901
参考答案
2.C [由图像可知,物体速度不随时间变化,物体做匀
速直线运动,故 A错误;由图像可知,物体速度均匀减
小,物体做匀减速直线运动,故 B错误;由图像可知,
物体速度均匀增加,物体做匀加速直线运动,故 C正
确;位移-时间图像斜率表速度,图像可知斜率不变,
故物体做匀速直线运动,故 D错误.]
3.C [根据运动学公式可知,减速到0的运动也可以看
成反向加速,则有x=12at
2,
可解得a=4m/s2,所以停车前2s的位移为x0=
1
2at
2
0=8m.]
4.A [令t0=1s,物体从静止开始做匀加速直线运动,则
物体在第3s内的位移x1=
1
2a
(3t0)2-
1
2a
(2t0)2,物体
在第5s内的位移x2=
1
2a
(5t0)2-
1
2a
(4t0)2,解得
x1
x2
=59.
]
5.C [根据位移公式有16L=12at
2,解得a=32L
t2
.]
6.AC [规定初速度的方向为正方向,由速度公式v=
v0+at,可得,1s末的速度v1=16m/s-8×1m/s=
8m/s,3s末的速度v3=16m/s-8×3m/s=-8m/
s,负号表示与初速度的方向相反,故 A 正确,B错误;
由位移公式得xm=
0-v20
2a =16m
,故 C正确;返回出
发点时位移为0,由
v2-v20
2a =0
,解得v=16m/s,故 D
错误.]
7.BC [根据题中位移和速度关系式x=40-v
2
10
(m),
整理得v2-400m2/s2=-10m/s2×x
对照匀变速直线运动的位移与速度关系式v2-v02=
2ax,可得v0=20m/s,a=-5m/s2,
所以汽车做匀减速运动,初速度大小为20m/s,加速
度大小为5m/s2,故 A错误,B正确;
由v=v0+at,得t=
0-20
-5s=4s
,故C正确,D错误.]
8.BD [结合题图中速度表提供的速度,可得汽车的加
速度为a=
vb-va
t =
(80-20)× 13.6
6 m
/s2≈2.8m/s2,
故 A错误,B正确;根据v2b-v2a=2as,
则 汽 车 在 这 段 时 间 内 的 位 移 为 s=
v2b-v2a
2a =
80
3.6( )
2
- 203.6( )
2
2×2.8 m≈83m
,故C错误,D正确.]
9.CD [汽车运动的位移与时间的关系不满足x=v0t
+12at
2,所以汽车做非匀变速运动,故 A、B错误;汽
车在第1s内的位移为x1=(2×1+3×13)m=5m,
前2s内的位移为x2=(2×2+3×23)m=28m,第2s
内位移为x2-x1=23m,前2s内的平均速度为v2=
x2
t2
=282 m
/s=14m/s,故C、D正确.]
10.解析:(1)根据vt=v0-at,解得a=4m/s2;
(2)根据s=v0t-
1
2at
2,解得s=8m.
答案:(1)4m/s2 (2)8m
11.解析:(1)C919 做 匀 加 速 直 线 运 动,有v12-0=
2a1x1,解得a1=2m/s2.
(2)C919做匀加速直线运动的时间t1=
v1
a1
;
C919做匀减速直线运动,有0=v1-a2(t-t1);
解得a2=4m/s2.
(3)C919从开始减速到静止,有0-v21=-2a2x2,解
得x2=800m.
答案:(1)2m/s2 (2)4m/s2 (3)800m
12.解析:(1)汽车匀加速直线运动,根据位移公式可得
x1=v0t1+
1
2at
2
1;
代入数据得a=2m/s2.
(2)第2s末的速度大小为v=v0+at2;
代入数据得v=14m/s.
(3)4s内的位移x2=v0t+
1
2at
2,
第4s内通过的位移的大小x=x2-x1;
解得x=17m.
答案:(1)2m/s2 (2)14m/s (3)17m
第4讲 自由落体运动
高中知识衔接
[例1] [解析] 自由落体运动是由静止开始、只在重
力作用下的匀加速直线运动,物体竖直向下运动时若
受到空气阻力,则其运动不是自由落体运动,故 A 错
误,D正确;物体只受重力的作用,若具有一定的初速
度,则其运动就不是自由落体运动,故B错误;无论质
量大小,物体做自由落体运动的加速度均为重力加速
度g,故C错误.
[答案] D
[例2] [解析]重力加速度g是矢量,方向竖直向下,在
一般计算中g取9.8m/s2,故 A 错误;在地面上的不
同地点重力加速度的大小一般不同,但相差不大,故B
错误;在地球表面同一地点,重力加速度相同,故 C正
确;自由落体运动的条件是初速度为零,仅受重力作
用,故 D错误.
[答案] C
[例3] [解析] (1)与重物相连的纸带端经过打点计
时器时的速度更小,对应的点迹间距更小,故左端与
重物相连.
(2)由vC=
sBC+sCD
2T
,代入数据得vC=1.94m/s;
由g=
(sDE+sCD)-(sBC+sAB)
4T2
,
代入数据得g=9.75m/s2.
[答案] (1)左 (2)1.94 9.75
[例4] [解析] 由h=12gt
2 得物体下落时间t= 2hg
=3s,故 A 正确;物体落地时的速度大小v=gt=
30m/s,故B错误;物体最后1s内位移 Δh=12gt
2
3-
1
2gt
2
2=
1
2×10×
(32-22)m=25m,故C错误;全程
的平均速度v=ht =
45
3 m
/s=15m/s,故 D错误.
[答案] A
[例5] [解析] (1)扳手脱落后做自由落体运动,根据
H=12gt
2,
可得扳手从脱落到落地的时间为t= 2Hg =
2×80
10 s
=4s;
落地前瞬间的速度大小为v=gt=10×4m/s=40m/s.
011
物 理