内容正文:
第2讲
第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究
匀变速直线运动的规律
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目
标
要
求
1.理解匀变速直线运动的特点,掌握匀变速直线运动的公式,并理解公式中各物理量的物理含义。2.会根据试题情境选择公式及推论解决实际问题。
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考点1 匀变速直线运动的基本规律及应用
考点2 匀变速直线运动的推论及应用
内容
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匀变速直线运动的基本规律及应用
考点1
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5
必|备|知|识
1.匀变速直线运动:沿着一条直线且_________不变的运动,分为匀加速直线运动和匀减速直线运动。
2.匀变速直线运动的规律。
(1)速度与时间的关系:v=_________。
(2)位移与时间的关系:s=_________。
(3)速度与位移的关系:v2-=2as。
加速度
v0+at
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(1)匀变速直线运动中,经过相同的时间,速度变化量相同( )
(2)匀变速直线运动是加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加的( )
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关|键|能|力
1.解答运动学问题的基本思路。
2.运动公式中符号的规定。
一般规定初速度的方向为正方向,与初速度同向的物理量取正值,反向的物理量取负值。若v0=0,一般以a的方向为正方向。
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考向1
基本规律的选用
【典例1】 (2025·广州模拟)一物体做匀减速直线运动直至停下,若在最初2 s内的位移是8 m,最后2 s内的位移是2 m,则物体的运动时间是( )
A.4 s B.5 s
C.6 s D.7 s
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【典例2】 (2025·惠州模拟)如图所示,长
100 m的列车匀加速通过长1 000 m的隧道,列车刚进隧道前的速度为10 m/s,完全出隧道时的速度为12 m/s。则列车通过隧道所用时间为( )
A.110 s B.100 s
C. s D. s
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考向2
刹车问题
【典例3】 (多选)斑马线礼让行人是尊重生命的体现,司机发现正前方30 m处人行道上有行人过马路,马上开始刹车,刹车过程汽车做匀减速直线运动,其位移s与时间t的数值关系为s=10t-t2(各物理量均采用国际单位制)。若取汽车初速度的方向为正方向,关于该汽车的运动,下列说法正确的是( )
A.汽车的加速大小为a=1 m/s2
B.汽车在6 s末的速度大小为v=2 m/s
C.汽车在前7 s内的位移为s=25 m
D.汽车在前2 s内的平均速度为8 m/s
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刹车类问题的特点和处理方法
(1)刹车类问题的特点:匀减速到速度为零后停止运动,加速度突然消失。
(2)求解时应先判断车停下来所用时间,再计算末速度或位移。
(3)如果问题涉及最后阶段(到停止)的运动,可采用逆向思维法,把该阶段看成反向的初速度为零的匀加速直线运动。
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考向3
双向可逆类问题
【典例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为5 m/s2、方向沿斜面向下,当物体的位移大小为7.5 m时,下列说法正确的是( )
A.物体运动时间可能为1 s
B.物体运动时间可能为3 s
C.物体运动时间可能为(2+) s
D.物体此时的速度大小一定为5 m/s
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物体在全过程中先做匀减速直线运动,速度减为零后,反向做匀加速直线运动,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s、v、a等矢量的正、负号及物理意义。
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匀变速直线运动的推论及应用
考点2
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20
必|备|知|识
1.匀变速直线运动的常用推论。
(1)平均速度公式:==。
(2)位移差公式:Δs=s2-s1=s3-s2=…=sn-sn-1=aT2。可以推广到sm-sn=(m-n)aT2。
2.初速度为零的匀加速直线运动的比例式。
(1)1T末,2T末,3T末……nT末瞬时速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n。
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(2)1T内,2T内,3T内……nT内位移之比为s1∶s2∶s3∶…∶sn= 1∶22∶32∶…∶n2。
(3)第一个T内,第二个T内,第三个T内……第n个T内位移之比为sⅠ∶sⅡ∶sⅢ∶…∶sn=1∶3∶5∶…∶(2n-1)。
(4)通过连续相等的位移所用时间之比为t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶(-1)∶(-)∶…∶(-)。
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(1)平均速度公式==只适用于匀变速直线运动( )
(2)在匀变速直线运动中,任意相等时间内的位移Δs均等于aT2( )
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关|键|能|力
匀变速直线运动中常见思想方法及选取技巧。
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考向1
平均速度公式
【典例5】 (多选)(2025·广州模拟)物体做匀加速直线运动,已知第1 s末的速度是6 m/s,第2 s末的速度是8 m/s,则下面结论正确的是
( )
A.物体的加速度是2 m/s2
B.物体零时刻的速度是3 m/s
C.第1 s内的平均速度为4 m/s
D.第2 s内的位移为7 m
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考向2
位移差公式
【典例6】 (多选)如图所示为某小球做匀变速直线运动的频闪照 片,相邻像之间的时间间隔为0.5 s,已知1、2小球之间的距离为
15 cm,3、4小球之间的距离为30 cm,下列说法正确的是( )
A.小球运动的加速度大小为0.3 m/s2
B.小球运动的加速度大小为3 m/s2
C.2、3小球之间的距离为22.5 cm
D.2、3小球之间的距离为20 cm
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根据逐差法s3-s1=2aT2,小球运动的加速度大小为a=0.3 m/s2,A项正确,B项错误;根据s2-s1=aT2得2、3小球之间的距离为x2=
22.5 cm,C项正确,D项错误。
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由位移差公式得s2-s1=aT2、s3-s2=aT2,两式相加得s3-s1=2aT2。类推可得sn-s m=(n-m)aT2(n>m),此式叫逐差法。
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考向3
初速度为零的匀加速直线运动的比例式
【典例7】 如图所示,光滑斜面AE被分成四个
长度相等的部分即AB=BC=CD=DE,一物体由A
点静止释放沿斜面做匀加速直线运动,下列结论
正确的是( )
A.物体到达各点的速率vB∶vC∶vD∶vE=1∶2∶3∶4
B.物体到达各点所经历的时间tB∶tC∶tD∶tE=1∶2∶3∶4
C.物体从A运动到E的全过程平均速度<vC
D.物体通过每一部分时,其速度增量vB-vA=vC-vB=vD-vC=vE-vD
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把握高考微点,实现素能提升
完成——微练2
本部分内容讲解结束
v0t+at2
3.公式的选用。
以上三个公式共涉及五个物理量,分别是初速度v0、末速度vt、位移s、时间t和加速度a,每个公式中只涉及四个物理量,选用原则如下:
(1)若不涉及位移,选用速度公式vt=v0+at。
(2)若不涉及末速度,选用位移公式s=v0t+at2。
(3)若不涉及时间,选用速度与位移关系式-=2as。
匀减速至零的直线运动可以逆向视为初速度为零的匀加速直线运动。最后2 s内,由s2=a,解得a=1 m/s2,最初2 s内,由s1=v0t1-a,解得v0=5 m/s,由v0=at,解得t=5 s,B项正确。
由题意知列车完全通过隧道的位移s=1 100 m,根据匀变速直线运动的速度与位移的关系v2-=2as,可得列车的加速度为a= m/s2=0.02 m/s2,所以列车通过隧道所用时间为t== s=100 s,B项正确。
从位移s与时间t的数值关系可看出,汽车初速度v0=10 m/s,加速度大小a=2 m/s2,A项错误;汽车停车时间t==5 s,所以汽车在6 s末的速度大小为v=0,汽车在前7 s内的位移为s==25 m,B项错误,C项正确;汽车在前2 s内的位移为s1=v0t1-a=16 m,平均速度==8 m/s,D项正确。
以沿斜面向上为正方向,则a=-5 m/s2,当物体的位移为沿斜面向上7.5 m时,s=7.5 m,由运动学公式s=v0t+at2,解得t1=1 s或t2=3 s,A、B两项正确;当物体的位移为沿斜面向下7.5 m时,s=-7.5 m,由s=v0t+at2,解得t3=(2+) s或t4=(2-) s(舍去),C项正确;由速度公式v=v0+at,解得v1=5 m/s、v2=-5 m/s、v3=-5 m/s,D项错误。
由加速度定义得a== m/s2=2 m/s2,A项正确;设零时刻的速度为v0,根据v=v0+at得8=v0+2×2,解得v0=4 m/s,B项错误;第1 s内的平均速度== m/s=5 m/s,C项错误;第2 s内的位移s=t=×1 m=7 m,D项正确。
设每一部分长为l,由位移公式s=at2可得t=,到达B、C、D、E点的位移分别为l、2l、3l、4l,故到达各点经历的时间之比为tB∶tC∶tD∶tE=1∶∶∶2,由v=at可得,物体到达各点的速率vB∶vC∶vD∶vE=1∶∶∶2,A、B两项错误;由运动特点知,物体经过B点的时刻为物体从A到E的中间时刻,则=vB,而vB<vC,有<vC,C项正确;通过每一部分所用时间之比为ΔtAB∶ΔtBC∶ΔtCD∶ΔtDE=1∶(-1)∶(-)∶(2-),通过每一部分的速度增量Δv=aΔt,物体通过每一部分时,其速度增量不相等,D项错误。
$$