第2章 第2节 匀变速直线运动的速度与时间的关系(课件PPT)-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第一册(人教版)
2025-09-10
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理人教版必修 第一册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 2. 匀变速直线运动的速度与时间的关系 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 23.47 MB |
| 发布时间 | 2025-09-10 |
| 更新时间 | 2025-09-10 |
| 作者 | 山东一帆融媒教育科技有限公司 |
| 品牌系列 | 新课程学案·高中同步导学 |
| 审核时间 | 2025-08-10 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/53398654.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
匀变速直线运动的速度与时间的关系
(赋能课——精细培优科学思维)
第 2 节
课标要求 层级达标
理解匀变速直线运动的规律,能运用其解决实际问题,体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。 学考
层级 1.了解匀变速直线运动的特点及其分类。
2.知道公式v=v0+at的含义。
选考
层级 1.根据实验得到的v⁃t图像是一条倾斜直线,建构匀变速直线运动的模型。
2.能根据v⁃t图像得出匀变速直线运动的速度与时间的关系式v=v0+at。
3.能应用匀变速直线运动的速度与时间的关系式或图像,分析和解决生产、生活中有关的实际问题。
课前预知教材
课堂精析重难
01
02
CONTENTS
目录
课时跟踪检测
03
课前预知教材
一、匀变速直线运动
1.匀变速直线运动的定义与分类
定义 沿着一条直线,且_________不变的运动
分类 匀加速直线运动:速度随时间均匀_____
匀减速直线运动:速度随时间均匀_____
加速度
增加
减小
2.直线运动的v⁃t图像
(1)匀速直线运动的v⁃t图像是一条平行于________的直线,如图甲所示。
(2)匀变速直线运动的v⁃t图像是一条______的直线,如图乙所示,a表示___________运动,b表示___________运动。
时间轴
倾斜
匀加速直线
匀减速直线
(3)v⁃t图线的倾斜程度,即图线斜率的数值等于物体的________的大小,斜率的正负表示_________的方向。
(4)v⁃t图线与纵轴的交点坐标,即纵截距等于物体的_________。
加速度
加速度
初速度
[质疑辨析]
如图为列车在水平直线轨道上出站时的情
境,请对以下结论作出判断:
(1)列车一定匀加速驶出车站。( )
(2)列车的速度随时间增加,但不一定是匀加速直线运动。( )
(3)可通过观察列车速度表的示数是否随时间均匀增大,判断列车是否做匀加速直线运动。( )
×
√
√
二、速度与时间的关系
1.速度公式
2.物理意义:做匀变速直线运动的物体,在t时刻的速度v等于物体在开始时刻的速度v0加上在整个过程中________________。
3.适用条件
(1)v=v0+at仅适用于____________运动;
(2)a=适用于任何情形下求时间t内物体的平均加速度。
速度的变化量at
匀变速直线
[情境思考]
如图所示是国产C919大型客机某次起飞时的画面。
(1)如果将C919大型客机在地面上滑行起飞的过程看作是匀加速直线运动,其运动的速度与时间有什么关系?
提示:运动的速度v=v0+at。
(2)C919大型客机的起飞速度为315 km/h,其在跑道上滑行的时间还与哪个物理量有关?
提示:加速度。
课堂精析重难
上节课我们得到了小车在槽码拉力作用下的运动规律,如图所示的v-t图像,现在我们取相等的时间间隔,看它们的速度变化量有什么特点?这样的特点说明什么?
任务驱动
强化点(一) 对v=v0+at的理解及应用
提示:物体做匀加速直线运动,无论Δt选在什么区间,对应的速度v的变化量Δv都相等(如题图所示);这说明在任意一段Δt上都一样,即物体运动的加速度保持不变。
1.对公式v=v0+at的理解及应用
要点释解明
矢量性 公式中的v0、v、a均为矢量,应用公式解题时,首先应选取正方向。一般以v0的方向为正方向。
a与v0同向时,物体做匀加速直线运动;
a与v0反向时,物体做匀减速直线运动
适用条件 仅适用于匀变速直线运动
特殊形式 (1)当v0=0时,v=at(表示由静止开始的匀加速直线运动)。
(2)当a=0时,v=v0(表示匀速直线运动)
2.运用速度公式v=v0+at的解题步骤
(1)规定一个方向为正方向(一般以初速度的方向为正方向)。
(2)根据规定的正方向确定已知量的正、负,并用带有正、负号的数值表示。
(3)根据速度与时间的关系式列式、求解。
(4)根据计算结果说明所求物理量的大小和方向。
1.(2025·山东枣庄期中)关于匀变速直线运动,下列说法中正确的是 ( )
A.匀加速直线运动的加速度均匀增加
B.匀变速直线运动的加速度方向跟速度方向相同
C.匀变速直线运动中任意相等时间内的速度变化量总是相同
D.匀变速直线运动的加速度的变化率恒定且不为零
题点全练清
√
解析:匀变速直线运动的加速度恒定,故A错误;匀加速直线运动的加速度方向跟速度方向相同,匀减速直线运动的加速度方向跟速度方向相反,故B错误;任意相等时间内的速度变化量总是相同的直线运动即为匀变速直线运动,故C正确;匀变速直线运动的加速度恒定,加速度的变化率恒定且为零,故D错误。
2.质点做匀变速直线运动的速度随时间变化的规律是v=(6+2t)m/s,则对于质点的运动,下列说法正确的是 ( )
A.质点的加速度为2 m/s2
B.质点的初速度为12 m/s
C.第2 s末质点的速度为8 m/s
D.任意1 s内质点速度的改变量为4 m/s
√
解析:由匀变速直线运动的速度与时间的关系式v=v0+at,结合速度随时间变化规律v=(6+2t)m/s,可得质点的初速度为v0=6 m/s,加速度为a=2 m/s2,故A正确,B错误;根据速度与时间的关系式,可得第2 s末质点的速度为v2=v0+at2=6 m/s+2×2 m/s=10 m/s,故C错误;根据公式a=,可知任意1 s内质点速度的改变量为Δv=2×1 m/s=2 m/s,故D错误。
3.(选自教科版教材例题)一汽车从车站由静止开出沿直线行驶,5 s后速度增加到10 m/s,该汽车的加速度是多少?后来汽车在行驶中遇到情况开始制动,在2 s内速度由10 m/s减小到零,在此过程中加速度又是多少?
答案:2 m/s2,方向与汽车运动方向相同 5 m/s2,方向与汽车运动方向相反
解析:如图是汽车运动过程的示意图。沿运动路线建立直线坐标系,取车站为坐标原点,汽车的运动方向为x轴正方向。
汽车在加速过程中,已知v0=0,v=10 m/s,t=5 s
由速度与时间的关系式v=v0+at有
a===2 m/s2
汽车在制动过程中,已知v0'=10 m/s,v'=0,t'=2 s
可得a'===-5 m/s2
a'为负值,表示加速度方向与x轴的正方向相反,即加速度方向与初速度方向相反,汽车做匀减速运动。
1.匀变速直线运动的v⁃t图像
匀变速直线运动的v⁃t图像是一条倾斜的直线。
如图所示,直线a为匀加速直线运动的v⁃t 图像;
直线b为匀减速直线运动的v⁃t图像;直线c表示0~t1
时间内做匀减速直线运动,t1时刻后反向做匀加速直线运动,由于加速度不变,整个运动过程是匀变速直线运动。
要点释解明
强化点(二) 匀变速直线运动的v-t图像
2.由v⁃t图像能获取的信息
图线上某点
的纵坐标 正、负 表示瞬时速度的方向
绝对值 表示瞬时速度的大小
图线的斜率 正、负 表示加速度的方向
绝对值 表示加速度的大小
图线与坐标
轴的交点 纵截距 表示初速度
横截距 表示开始运动或速度为0的时刻
图线的拐点 表示加速度改变
两图线的交点 表示对应时刻速度相等
[典例] (多选)甲、乙两物体从同一位置出
发沿同一直线运动,甲、乙运动的v-t 图像如图
所示,下列判断正确的是 ( )
A.甲做匀速直线运动,乙做匀变速直线运动
B.甲、乙两次速度相同的时刻分别在1 s末和4 s末
C.乙在前2 s内做匀加速直线运动,2 s后做匀减速直线运动
D.2 s后,甲、乙速度方向相反
√
√
[解析] 由题图知,甲以2 m/s的速度做匀速直线运动,乙在0~2 s内做匀加速直线运动,加速度a1=2 m/s2,2~6 s内做匀减速直线运动,加速度a2=-1 m/s2,A错误,C正确;t1=1 s和t2=4 s时甲、乙速度相同,B正确;0~6 s内甲、乙的速度方向都沿正方向,D错误。
[思维建模]
(1)v-t图像只能描述直线运动,无法描述曲线运动。
(2)v-t图像描述的是物体的速度随时间的变化规律,并不表示物体的运动轨迹。
(3)加速与减速只取决于a与v0方向是否相同,与v0的方向无关,也与a的方向无关,如图所示。
1.如图,一名小朋友用力沿着箭头方向将推拉门的一扇门从贴近右门框的地方拉到图示位置后放手,这扇门与左右门框各撞击一次后,又几乎回到了图示位置。则从小朋友拉门开始到最终门停止,这扇门运动的v-t图像符合实际的是 ( )
题点全练清
√
解析:小朋友用力沿着箭头方向将推拉门的一扇门向左拉动,门开始加速一段时间,拉力消失后,门减速,与左门框撞击一次后,以原速率反弹,速度反向,向右做减速运动,碰到右门框后,以原速率反弹,速度反向,门向左减速直至停下,符合该运动过程的v-t图像的是A项。
2.(多选)甲、乙两物体沿同一条直线做匀变速直线运动,它们的速度随时间变化的规律分别如图中的直线甲、乙所示。下列说法正确的是 ( )
A.0~8 s内,甲、乙均做匀减速直线运动
B.t=5 s时,甲的速度大小为9 m/s
C.0~8 s内,甲、乙的加速度大小之比为5∶3
D.t=8 s时,乙的速度大小为11.4 m/s
√
√
解析:由题图可知甲做匀减速直线运动,乙做匀加速直线运动,故A错误;甲的加速度a甲===-3 m/s2,则t1=5 s时,甲的速度v1=v甲+a甲t1=24 m/s-3 m/s2×5 s=9 m/s,故B正确;乙的加速度a乙=== m/s2,则=,故C错误;t2=8 s时,乙的速度v2=v乙+a乙t2=5 m/s+ m/s2×8 s=11.4 m/s,故D正确。
刹车类问题模型属于重要的匀变速直线运动模型,也是较容易出错的题型,为便于掌握该类运动模型,特在本节及下节中分别讲解,根据不同的运动学公式分层次突破。
强化点(三) 刹车类问题模型(Ⅰ)
[典例] (选自鲁科版教材例题)一辆汽车以54 km/h的速度在平直公路上行驶,司机看见前方路口红灯亮时立即刹车。若汽车刹车时的加速度大小为3 m/s2,则刹车后4 s末的速度是多少?
[答案] 3 m/s
[解析] 选定初速度方向为正方向,由题意可知,
v0=54 km/h=15 m/s,t=4 s,a=-3 m/s2。
根据匀变速直线运动的速度公式得
vt=v0+at=15 m/s+(-3 m/s2)×4 s=3 m/s
所以,汽车刹车后4 s末的速度是3 m/s。
[变式拓展] 对应[典例]中,若求汽车刹车后6 s末的速度,结果又如何?请算一算,并说明理由。
提示:由v=v0+at,可求得汽车刹车后6 s末的速度v=15 m/s+(-3 m/s2) ×6 s=-3 m/s。
汽车刹车过程的最小速度为0,不可能为负值,计算结果为负值,说明汽车在刹车后6 s末前已停止运动。
由0=15 m/s+(-3 m/s2)×t',可求得t'=5 s,
即汽车刹车后5 s末即停止运动,刹车后6 s末汽车的速度为0。
[思维建模]
“刹车问题”模型的解题关键
解决此类问题的关键在于判断“给定时间是否大于刹车时间”:
(1)当给定时间小于刹车时间时,直接套用公式v=v0+at,所求结果即为所求值。
(2)当给定时间大于刹车时间时,直接套用公式v=v0+at,所求结果带负号,表示汽车向反方向运动,与事实不符,表示汽车在给定时间之前就已经停止了运动。
1.(2025·云南昆明期末)一辆卡车行驶在平直路面上,司机发现前方有紧急情况后紧急刹车,刹车后速度v与时间t的关系式为v=16-4t,v和t的单位分别是 m/s和s。则3 s末卡车的速度大小为 ( )
A.0 B.4 m/s
C.8 m/s D.12 m/s
题点全练清
√
解析:由题意可知,当速度为0时,则有0=16-4t,解得t=4 s,故3 s末卡车的速度大于0,3 s末卡车的速度v=(16-4×3)m/s=4 m/s,故选B。
2.一辆汽车从静止开始启动,做匀加速直线运动,用了10 s的时间达到72 km/h的速度,然后以这个速度在平直公路上匀速行驶,突然司机发现前方公路上有一只小鹿,于是立即刹车,刹车过程中做匀减速直线运动,加速度大小为4 m/s2,求:
(1)汽车在启动加速时的加速度;
答案: 2 m/s2,方向与汽车运动方向相同
解析:汽车在启动加速时,v0=0,加速后v1=72 km/h=20 m/s,所用时间t1=10 s,由速度时间公式可得加速度为a1== m/s2 =2 m/s2,启动加速时的加速度大小为2 m/s2,方向与汽车运动方向相同。
(2)开始刹车后2 s末的速度大小和6 s末的速度大小。
答案:12 m/s 0
解析:汽车刹车过程中做匀减速直线运动,到停下所用时间
t0= s=5 s
刹车后2 s末的速度大小为v2=v1+a2t2=20 m/s-(4×2) m/s=12 m/s
汽车做匀减速直线运动到停下所用时间是5 s,因此汽车在6 s末的速度大小是0。
课时跟踪检测
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1.关于匀变速直线运动,下列说法正确的是 ( )
A.任意时刻速度的变化率相同
B.匀变速直线运动就是加速度和速度均匀变化的直线运动
C.相等时间内加速度的变化量相等且不为零
D.匀加速直线运动的加速度是不断增大的
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解析:匀变速直线运动的加速度保持不变,加速度又称速度的变化率,加速度不变就是速度变化率不变,加速度的变化量为零,速度均匀变化,故A正确,B、C、D错误。
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2.关于速度和加速度的关系,下列说法正确的是 ( )
A.由v=v0+at可知,初速度一定的情况下,加速度越大的物体,末速度一定越大
B.加速度为正的物体,一定做加速运动
C.由a=可知,加速度的大小与速度变化量的大小成正比
D.速度变化越快的物体,加速度一定越大
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解析:由v=v0+at可知,此式为矢量式,当初速度与加速度方向相反时,物体做减速运动,所以初速度一定的情况下,加速度越大的物体,末速度不一定越大,故A错误;加速度为正的物体,若初速度为负,物体做减速运动,故B错误;a=是加速度定义式,加速度的大小与速度变化量的大小无关,故C错误;加速度是描述速度变化快慢的物理量,所以速度变化越快的物体,加速度一定越大,故D正确。
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3.(2025·湖北孝感期末)汽车以18 m/s的速度在水平路面上匀速前进,紧急制动后做匀减速直线运动,加速度大小为4 m/s2,则刹车后 5 s时汽车的速度为 ( )
A.0 B.2 m/s
C.-2 m/s D.3 m/s
√
解析:汽车速度减为零的时间t0== s=4.5 s<5 s,则刹车后5 s时汽车的速度为0。故选A。
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4.(2025·广东东莞期末)C919大型客机是中国首款按照最新国际适航标准研制、具有自主知识产权的干线民用飞机。若C919在平直跑道上由静止开始做加速度大小为1.6 m/s2的匀加速直线运动,当其速度达到288 km/h时离开地面,其在跑道上运动的时间为 ( )
A.25 s B.40 s
C.50 s D.80 s
√
解析:客机离开地面的速度为v=288 km/h=80 m/s,根据运动学公式可得v=at,则客机在跑道上运动的时间为t== s=50 s,故选C。
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5.(2025·河北邯郸期末)(多选)一质点做匀加速直线运动,加速度为2 m/s2,质点在 ( )
A.第3 s内,末速度是初速度的2倍
B.第3 s内,末速度比初速度大2 m/s
C.第3 s末的速度比第2 s初的速度大4 m/s
D.第3 s初的速度比第2 s末的速度大2 m/s
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解析:根据加速度的定义可知v=v0+a·Δt,匀加速直线运动的加速度为2 m/s2,则有第3 s内,末速度为v3=v0+2,初速度v0未知,第3秒内,末速度不确定是初速度的2倍,而第3秒内,末速度比初速度大2 m/s,故A错误,B正确;第3 s末与第2 s初相差2 s的时间,由Δv=a·Δt=2× 2 m/s=4 m/s,可知第3 s末的速度比第2 s初的速度大4 m/s,故C正确;第3 s初与第2 s末是同一个时刻,则第3 s初的速度与第2 s末的速度相同,故D错误。故选B、C。
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6.(2025·四川眉山期中)一小车在平直的公路上先做匀加速直线运动后做匀减速直线运动,在下列四幅小车的速度—时间图像中,可能正确的是 ( )
√
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解析:题图A表示的是小车先沿正方向做匀减速直线运动,后沿正方向做匀加速直线运动,故A错误;题图B表示的是小车先沿正方向做匀减速直线运动,后沿负方向做匀加速直线运动,故B错误;v-t 图像斜率的绝对值表示加速度大小,题图C表示的是小车先沿正方向做加速度减小的加速直线运动,后沿正方向做加速度增大的减速运动,故C错误;题图D表示的小车是先沿正方向做匀加速直线运动,后沿正方向做匀减速直线运动,故D正确。
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7.(2024·重庆高一调研)如图所示,一汽车装备
了具有“全力自动刹车”功能的城市安全系统,系统
以50 Hz 的频率监视前方的交通状况。当车速v≤
10 m/s且与前方静止的障碍物之间的距离接近安全距离时,如果司机未采取制动措施,系统就会立即启动“全力自动刹车”,使汽车避免与障碍物相撞。在上述条件下,若该车在不同路况下的“全力自动刹车”系统产生的加速度取4~6 m/s2之间的某一值,则“全力自动刹车”系统作用的最长时间为 ( )
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A. s B. s
C.2.5 s D.12.5 s
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解析:刹车时的加速度最小时,刹车时间最长,最长刹车时间t===2.5 s,故C正确。
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8.(2025·云南昆明期末)司机驾驶汽车以36 km/h的速度在平直道路上匀速行驶。当司机看到标有“学校区域限速20 km/h”的警示牌时,立即开始制动,使汽车做匀减速直线运动,直至减到小于20 km/h 的某速度。则该匀减速阶段汽车的行驶时间和加速度大小可能是 ( )
A.9.0 s,0.5 m/s2 B.7.0 s,0.6 m/s2
C.6.0 s,0.7 m/s2 D.5.0 s,0.8 m/s2
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解析:汽车制动做匀减速直线运动过程中的初速度v0为36 km/h =10 m/s,末速度v不大于20 km/h≈5.56 m/s,该匀减速阶段汽车速度的变化量为Δv=v-v0≈-4.44 m/s,根据匀变速运动速度关系Δv=at,可知匀减速阶段汽车的行驶时间和加速度大小的乘积不小于4.44 m/s,结合选项内容,符号题意的仅有A选项。故A正确,B、C、D错误。
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9.(2025·甘肃白银期末)滑雪是冬季一种常见的运动,某同学在某次滑雪的某段时间内做匀加速直线运动,加速度大小为a。从某时刻开始计时,该同学匀加速滑行了时间t后速度为v,则该同学在时刻的速度的表达式一定正确的是( )
A. B.
C.v- D.v-
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解析:从某时刻开始计时,设该时刻的速度为v0,该同学匀加速滑行了时间t后速度为v,则有v=v0+at,该同学在时刻的速度v'=v0+a,联立可得v'=v-,故选C。
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10.(2025·浙江杭州期中)我国在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭,将第三颗北斗导航卫星送入预定轨道,这标志着北斗卫星导航系统工程建设又迈出了重要一步,卫星组网正按计划稳步推进。假定发射过程中某段时间内火箭速度的变化规律为v=m/s,由此可知这段时间内( )
A.火箭的初速度为2 m/s
B.火箭的加速度为4 m/s2
C.在3 s末,火箭的瞬时速度为12 m/s
D.火箭做匀加速直线运动
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解析:根据匀变速直线运动速度时间关系v=v0+at,与题中关系式v=m/s,对比可知,初速度v0=4 m/s,加速度a=2 m/s2,火箭做匀加速直线运动,故A、B错误,D正确;当t=3 s时,火箭的瞬时速度为v3=m/s=10 m/s,故C错误。
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11.(8分)一辆汽车关闭发动机后做初速度大小
v0=36 m/s的匀减速直线运动,直到速度减为零,
其v-t图像如图所示。已知汽车在t1=9 s时刻的速度
大小v1=9 m/s。求:
(1)汽车加速度的大小和方向;(4分)
答案: 3 m/s2,加速度方向与速度方向相反
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解析:因为汽车做减速运动,所以汽车的加速度方向与速度方向相反;由题图知在0~9 s内,v0=36 m/s,t1=9 s 时v1=9 m/s,根据速度—时间关系有v1=v0-at1,解得汽车的加速度大小a== m/s2 =3 m/s2。
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(2)汽车速度减为零的时刻t2。(4分)
答案:12 s
解析:在0~t2内,已知v0=36 m/s,vt=0,a=3 m/s2,根据速度—时间关系有t2==12 s。
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12.(13分)文明交通始于心,平安交通始于行。
礼让行人、文明出行,对于每位机动车驾驶员来
说是美德,更是责任。有一人行横道在正常的情
况下,和平时看到的一模一样,一旦有行人踏上人行横道,人行横道两边会迅速亮起一排白色的地灯,而且会不停地闪烁,形成两条醒目的光带,护送行人过马路,等行人全部通过后,光带又会缓缓熄灭,车辆恢复通行。某天晚上,驾驶员小张准备以36 km/h 速度行驶通过此人行横道,远远看到光带亮起,于是立即减速。已知行人若想通过此人行横道需行走15米,行人通过人行横道的平均速度为1 m/s,一直沿直线行走。
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(1)求行人通过此人行横道所需的时间。(4分)
答案:15 s
解析:行人做匀速运动,由位移公式得x=vt
解得t=15 s。
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(2)汽车需要在灯带熄灭前速度减为0,则汽车的加速度大小至少为多少?(4分)
答案: m/s2
解析:汽车的初速度v0=36 km/h=10 m/s
汽车做减速运动,由速度—时间公式得0=v0+at
解得a=- m/s2
汽车的加速度大小至少为 m/s2。
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(3)行人通过人行横道后,小张立即以5 m/s2的加速度启动汽车,当汽车恢复原速时,行人离开人行横道有多远?(5分)
答案:2 m
解析:汽车在启动过程中做匀加速运动,由速度—时间公式得v0=a't'
解得t'=2 s
行人离开人行横道的距离为x'=vt'=2 m。
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13.(13分)(2025·吉林白城期末)小明驾驶汽车以10 m/s的速度行驶,突然发现前面有情况,小明紧急刹车,加速度大小为5 m/s2。
(1)求刹车后4 s末的速度。(5分)
答案:零
解析:根据匀变速直线运动速度时间关系可得0=v0-at0
可知从开始刹车到停下所用时间为t0== s=2 s
可知刹车后4 s末的速度为零。
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(2)若一物体做匀变速直线运动,初速度为10 m/s,加速度为-5 m/s2,则4 s末的速度为多少?结果中的负号表示什么意思?尝试画出物体4 s内的v-t 图像。(8分)
答案:-10 m/s 负号表示速度方向与初速度方向相反 见解析图
解析:根据匀变速直线运动速度时间关系可得
物体4 s 末的速度为v=v0+at=10 m/s-5×4 m/s=-10 m/s;
负号表示速度方向与初速度方向相反;物体4 s内的v-t
图像如图所示。
本课结束
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