内容正文:
第2讲 匀变速直线运动的规律
2026
考点一 匀变速直线运动的规律及应用
强基础•固本增分
匀变速直线运动的概念及规律
加速度
相同
相反
v0+at
×
√
√
提示 微元法
提示 不能,应先求出快艇停下来所需时间。
研考点•精准突破
1.选用合适公式
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 适宜选用的公式
v0、v、a、t s v=v0+at
v0、a、t、s v s=v0t+at2
v0、v、a、s t v2-=2as
特别提醒 除时间t外,s、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。当v0=0时,一般选加速度a的方向为正方向。
2.思维流程
审题
→
画出示意图
→
判断运动性质
→
选取正方向
→
选用公式列方程
→
求解方程
考向一基本公式的应用
典题1 (2021广东深圳期末改编)电动伸缩门由于方便美观广泛用于学校和小区等场所。一辆汽车匀速直线行驶到A位置时,电动门才以v0=0.25 m/s的速度从门柱C匀速向左打开,考虑电动门速度过慢,司机反应t0=1 s后,开始刹车,当汽车在B处停下时,汽车左端恰好没碰到电动门。已知汽车宽为L=1.85 m,车右端距离门柱C水平距离一直为d=0.65 m,AB两位置距离为s=55 m,求:
(1)汽车匀减速的时间;
(2)汽车刹车的加速度大小。
答案 (1)9 s (2) m/s2
解析 (1)汽车左端恰好没碰到电动门,则电动门运动时间t1==10 s
司机反应t0=1 s,则汽车匀减速时间t2=t1-t0=9 s。
(2)设汽车初速度为v1,汽车运动总距离s=v1t0+
且v1=at2
解得a= m/s2。
答案 v≤1 m/s
解析 由典题1第(2)问可知汽车匀速运动的速度为v1=10 m/s
汽车与电动门不发生碰撞的条件是s≥t1
解得v≤1 m/s。
考向二刹车类问题
典题2 (多选)(2024广东东莞阶段练习)在人烟稀少的公路上行驶,司机经常会遇到动物过公路的情形。如图所示,一辆汽车正以v0=20 m/s的速度匀速行驶,公路上突然冲出三只小动物,司机马上刹车并开始计时,假设刹车过程是匀减速直线运动,加速度大小为4 m/s2,小动物与汽车距离约为55 m,以下说法正确的是( )
A.汽车6 s末的速度大小为4 m/s
B.汽车一定会撞上小动物
C.汽车2 s末的速度大小为12 m/s
D.汽车第4 s末到第6 s末位移为2 m
CD
解析 汽车速度减为零所需的时间为t0==5 s,汽车在5 s末已经停止运动,所以汽车6 s末的速度为零,故A错误;汽车速度减为零时,运动的距离为s=v0t0=50 m<55 m,所以汽车一定不会撞上小动物,故B错误;根据速度—时间公式可得,汽车2 s末的速度为v1=v0-at=12 m/s,故C正确;根据逆向思维可知汽车最后1 s的位移为x'=at'2=2 m,故D正确。
考向三双向可逆类问题
典题3 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,重力加速度g取10 m/s2。
(1)当速度为零时,求物体前进的位移大小。
(2)当物体的位移大小为7.5 m时,求物体运动的时间和物体的速度大小。
(3)如果上述斜面与物体之间有摩擦,动摩擦因数为,其他条件不变,当物体的位移大小为7.5 m时,求物体运动的时间。
规范答题指津
解:(1)对于物体沿斜面向上运动的过程
选沿斜面向上为正方向,a=-5 m/s2
当速度为零时,根据速度位移公式有0-=2as
解得s=10 m。
指明研究对象和研究过程
指明选用的公式或规律
(2)当物体的位移为沿斜面向上7.5 m时,s1=7.5 m
由运动学公式s1=v0t+at2,解得t1=3 s或t2=1 s
当物体的位移为沿斜面向下7.5 m时,s2=-7.5 m
由运动学公式s2=v0t'+at'2
解得t1'=(2+) s或t2'=(2-) s(舍去)
由速度公式v=v0+at,解得v1=-5 m/s,v2=5 m/s或v3=-5 m/s。
不用写出具体的计算过程
存在多个解时,说明取舍情况
(3)根据题设条件可知,斜面的倾角为30°
根据牛顿第二定律,有
上升阶段-mgsin 30°-μmgcos 30°=ma1
下滑阶段-mgsin 30°+μmgcos 30°=ma2
解得a1=-7.5 m/s2,a2=-2.5 m/s2
当速度为零时,根据速度位移公式0-=2a1s3
解得s3= m<7.5 m
可知当物体的位移大小为7.5 m时,处在下滑阶段
由速度公式0=v0+a1t3得
物体上升阶段用时t3= s
符号使用规范,不能混用
写出必要的文字说明
物体下滑阶段,由位移公式可得-7.5 m- m=a2
解得t4= s
因此物体运动的时间t总=t3+t4= s。
不要遗漏单位
考点二 匀变速直线运动的推论及应用
强基础•固本增分
1.匀变速直线运动的三个重要推论
特别提醒 公式适用于任何运动,公式只适用于匀变速直线运动。
(m-n)
2.初速度为零的匀加速直线运动的四个重要推论
(1)T末、2T末、3T末、…、nT末的瞬时速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn= 。
(2)前T内、前2T内、前3T内、…、前nT内的位移之比为s1∶s2∶s3∶…∶sn= 。
(3)第1个T内、第2个T内、第3个T内、…、第n个T内的位移之比为sⅠ∶sⅡ∶sⅢ∶…∶sN= 。
(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为t1∶t2∶t3∶…∶tn= 。
1∶2∶3∶…∶n
1∶4∶9∶…∶n2
1∶3∶5∶…∶(2n-1)
1∶(-1)∶()∶…∶()
√
√
√
研考点•精准突破
解决匀变速直线运动问题的常用“六法”
考向一平均速度公式的应用
典题4 (2023山东卷)如图所示,电动公交车做匀减速直线运动进站,连续经过R、S、T三点,已知ST间的距离是RS间的距离的两倍,RS段的平均速度是10 m/s,ST段的平均速度是5 m/s,则公交车经过T点时的瞬时速度为( )
A.3 m/s B.2 m/s
C.1 m/s D.0.5 m/s
C
解析 根据题意=10 m/s,=5 m/s,根据RS间的距离和ST间的距离的关系,公交车经过RS的时间是经过ST时间的,故4(vR-vS)=vS-vT,解得vT=1 m/s,选项A、B、D错误,C正确。
考向二位移差公式的应用
典题5 (★一题多解)图甲为游客排队依次滑冰滑梯的场景,在工作人员的引导下,每间隔相同时间从滑梯顶端由静止开始滑下一名游客,将某次拍到的滑梯上同时有多名游客的照片简化为图乙所示,已知A、B和B、C间的距离分别为2.5 m和3.5 m,若游客在滑梯上做匀加速直线运动,求:
(1)C、D间的距离;
(2)此刻A的上端滑道上游客的人数;
(3)此时A距滑道顶端的距离。
答案 (1)4.5 m (2)2 (3)2 m
解析 解法一(推论法)
(1)游客在滑梯上做匀加速直线运动,根据匀加速直线运动的规律可知,在相邻相等时间内位移差相等,即Δx=lCD-lBC=lBC-lAB=1 m
解得lCD=4.5 m。
(2)因为Δs=1 m,所以此刻A的上端滑道上还有2名游客。
(3)设相邻两名游客(两点)间的时间间隔为T,下滑的加速度为a,则有Δs=lCD-lBC=aT2
即aT2=1 m
由平均速度公式有vB==vA+aT
联立两式解得vA=
此时A距滑道顶端的距离l==2 m。
解法二(基本公式法)
设相邻两名游客(两点)间的时间间隔为T,下滑的加速度为a,A点的速度为vA,则有
lAB=vAT+aT2
lAB+lBC=2vAT+a·(2T)2
lAB+lBC+lCD=3vAT+a·(3T)2
联立解得lCD=4.5 m,vAT=2 m,aT2=1 m
由此可知此刻A的上端滑道上还有2名游客
A距滑道顶端的距离l==2 m。
思维点拨 转化研究对象——将多名游客的运动转化为一名游客的运动,A、B、C、D可看成其不同时刻的位置。
请用推论法和基本公式法求解。
考向三初速度为零的匀变速直线运动比例式的应用
典题6 (2024山东卷)如图所示,固定的光滑斜面上有一木板,其下端与斜面上A点距离为l。木板由静止释放,若木板长度为l,通过A点的时间间隔为Δt1;若木板长度为2l,通过A点的时间间隔为Δt2。Δt2∶Δt1为( )
A.(-1)∶(-1) B.()∶(-1)
C.(+1)∶(+1) D.()∶(+1)
A
解析 解法一(位移公式) 木板在斜面上运动时,加速度不变,设木板的加速度为a,木板从静止释放到下端到达A点的过程,根据运动学公式有l=,木板从静止释放到上端到达A点的过程,当木板长度为l时有2l=,当木板长度为2l时有3l=,又Δt1=t1-t0,Δt2=t2-t0,联立解得Δt2∶Δt1=(-1)∶(-1),故选A。
解法二(比例式) 以木板为参考系,A点沿斜面向上做初速度为0的匀加速直线运动,由题意可知Δt2∶Δt1即为A点通过第二、第三个l的总时间与通过第二个l的时间之比,故Δt2∶Δt1=(-1)∶(-1),A正确。
思维点拨 木板沿斜面向下做初速度为0的匀加速直线运动,通过A点的位移即木板的长度。请分别用匀加速直线运动的位移公式和比例式求解。
提示 2∶
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