摘要:
**基本信息**
聚焦0-v-0模型,通过题型特征分析、分段与全程结论推导,构建“过程特征-图像分析-结论应用”的解题体系,强化运动观念与模型建构能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|必备知识|2个技巧模块|分段结论(x₁/x₂=t₁/t₂=a₂/a₁);全程结论(平均速度相等,vₘₐₓ=2x/t)|从初末速度为0的运动过程特征,结合v-t图像面积与中位线推导结论,形成“概念-推导-应用”链条|
|典例与练习|4道典例+3道练习|以题载法,覆盖单选、多选、计算,强化结论在匀变速直线运动中的迁移应用|通过典型情境(飞机跑道、救灾汽车等)实现知识从抽象到具体的转化,突出科学推理能力|
内容正文:
专题16 题型技巧:0-v-0模型
必备知识
01 题型特征
初速度为0的物体,先做匀加速直线运动,加速到某个速度,再做匀减速直线运动,直到减速到末速度为0。
02 题型技巧
8.1.分段结论:
设 模型中匀加速运动的加速度大小为 ,时间为 ,位移大小为 ;加速到速度 ;
匀减速运动的加速度大小为 ,时间为 ,位移大小为 。整个过程的 图像如图所示。
图像与轴围成的面积表示位移,与的高相等,因此面积之比等于底边长之比,即,而,,因此,联立可得。
03 全程结论
加速阶段、减速阶段和全程的平均速度相同,最大速度
整个过程的 图像如图所示,设整个过程的位移为 。
加速阶段对应的、减速阶段对应的的中位线均对应轴上同一速度,又全程的平均速度,因此加速、减速两个阶段和全程的平均速度相同。
显然,最大速度 ,又由平均速度定义,有,则最大速度 。
【典例1】某种类型的飞机起飞滑行时,从静止开始做匀加速运动,加速度大小为4.0m/s2,飞机速度达到80m/s时离开地面升空。如果在飞机达到起飞速度时,突然接到命令停止起飞,飞行员立即使飞机制动,飞机做匀减速运动,加速度大小为5.0m/s2。如果要求你为该类型的飞机设计一条跑道,使在这种情况下飞机停止起飞而不滑出跑道,你设计的跑道长度至少为( )
A.640m B.800m C.1440m D.2240m
【答案】C
【详解】飞机做匀加速直线运动,速度达到80m/s。之后做匀减速直线运动。根据题意可知,匀加速直线运动位移
匀减速直线运动的位移
跑道长度至少为
故C正确,ABD错误。
故选C。
【典例2】(多选)在某地地震发生后通向灾区的公路上,一辆救灾汽车由静止开始做匀变速直线运动,刚运动了8s,由于前方突然有巨石滚在路中央,所以又紧急刹车,经4 s停在巨石前.则关于汽车的运动情况,下列说法正确的是( )
A.加速、减速中的加速度大小之比a1∶a2=1∶2
B.加速、减速中的加速度大小之比a1∶a2=2∶1
C.加速、减速中的平均速度之比v1∶v2=1∶1
D.加速、减速中的位移之比x1∶x2=1∶1
【答案】AC
【详解】AB.根据可知,加速减速过程中速度的变化量大小相等,故加速度与时间成反比,所以a1:a2等于1:2,故A正确,B错误;
C.根据匀变速直线运动的平均速度公式有:,所以加速、减速中的平均速度之比v1:v2等于1:1.故C正确;
D.因为加速减速运动过程中平均速度相等,故位移比等于时间比,即加速、减速中的位移之比s1:s2等于2:1,故D错误.
【典例3】(多选)某物体由静止开始做加速度大小为a1的匀加速直线运动,运动了t1时间后改为加速度大小为a2的匀减速直线运动,经过t2时间后停下.则物体在全部时间内的平均速度为
A.
B.
C.
D.
【答案】ABD
【详解】AB.由题意知,物体先做匀速度为零的加速运动后做末速度为零的匀减速运动,作出v-t图象如下图
则可知,全程中的最大速度v=a1t1,因前后均为匀变速直线运动,则平均速度
故AB正确.
CD. 全程的总位移:,对全程由平均速度公式有:
故C错误D正确.
【典例4】从车站开出的汽车,做匀加速直线运动,走了12s时,发现还有乘客没上来,于是立即做匀减速运动至停车。汽车从开出到停止总共历时20s,行进了50m。则汽车的最大速度为( )
A.4m/s B.5m/s C.6m/s D.7m/s
【答案】B
【详解】设汽车的最大速度为v,则加速和减速过程的平均速度均为,则
解得
故选B。
1.(多选)如图所示,一名消防队员在模拟演习训练中,沿着长为12m的竖立在地面上的钢管向下滑,他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑,滑到地面时速度恰好为零.如果他加速时的加速度大小是减速时的2倍,下滑的总时间为3s,那么该消防队员( )
A.下滑过程中的最大速度为8m/s B.加速与减速过程的时间之比为2∶1
C.加速与减速过程中平均速度之比为1∶1 D.减速过程的加速度大小为4m/s2
【答案】ACD
【分析】考查匀变速直线运动规律的应用.
【详解】A. 根据题意作出v-t图如图所示:
面积表示位移:
解得: ,A正确;
B.加速时间为 ,加速度大小为2a,减速时间为,加速度大小为a,则
所以 ,B错误;
C.匀变速直线运动的平均速度为:
则加速阶段和减速阶段平均速度都为 ,C正确;
D.
解得 ,加速度大小为:
D正确;故选ACD.
2.无人机完成航拍任务后,悬停在距离地面高度H=80m处,控制动力系统,让无人机以8m/s2的加速度竖直向下运动,经过2s后再次控制动力系统,让无人机竖直向下做匀减速直线运动,落地时速度恰好为零。试求:
(1)下落过程中的最大速度;
(2)匀减速运动过程中加速度大小。
【答案】(1)16m/s;(2)2m/s2
【详解】(1)由匀变速直线运动规律
vm=a1t1
得
vm=16m/s
⑵由运动学规律
h1=gt2=16m
减速阶段下降的高度为
h2=H﹣h1=64m
又
2a2h2=vm2
得
a2=2m/s2
3.在游乐场中,有一台大型游戏机叫“跳楼机”,参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m高处,然后由静止释放,座椅沿轨道自由下落一段时间后,开始受到压缩空气提供的恒定阻力作用而做匀减速运动,下落到离地面4.0 m高处速度刚好减小到零,这一下落全过程历经的时间是6 s.(g取10 m/s2)
(1)求座椅被释放后自由下落的高度和时间;
(2)在匀减速运动阶段,座椅和游客的加速度大小是多少?
【答案】(1)7.2 m,1.2 s;(2)2.5 m/s2
【详解】(1)设全过程下落高度为h,历时为t;自由落体阶段下落高度为h1,历时t1,末速度为v
则有
h1=t1
对后阶段匀减速运动有
h-h1=(t-t1)
联立两式,解得
v==m/s=12 m/s
下落高度为
h1==7.2 m
下落时间为
(2)对后阶段匀减速运动的逆过程,有
h-h1=
所以
a==m/s2=2.5 m/s2
3 / 3
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$
专题16 题型技巧:0-v-0模型
必备知识
01 题型特征
初速度为0的物体,先做匀加速直线运动,加速到某个速度,再做匀减速直线运动,直到减速到末速度为0。
02 题型技巧
8.1.分段结论:
设 模型中匀加速运动的加速度大小为 ,时间为 ,位移大小为 ;加速到速度 ;
匀减速运动的加速度大小为 ,时间为 ,位移大小为 。整个过程的 图像如图所示。
图像与轴围成的面积表示位移,与的高相等,因此面积之比等于底边长之比,即,而,,因此,联立可得。
03 全程结论
加速阶段、减速阶段和全程的平均速度相同,最大速度
整个过程的 图像如图所示,设整个过程的位移为 。
加速阶段对应的、减速阶段对应的的中位线均对应轴上同一速度,又全程的平均速度,因此加速、减速两个阶段和全程的平均速度相同。
显然,最大速度 ,又由平均速度定义,有,则最大速度 。
【典例1】某种类型的飞机起飞滑行时,从静止开始做匀加速运动,加速度大小为4.0m/s2,飞机速度达到80m/s时离开地面升空。如果在飞机达到起飞速度时,突然接到命令停止起飞,飞行员立即使飞机制动,飞机做匀减速运动,加速度大小为5.0m/s2。如果要求你为该类型的飞机设计一条跑道,使在这种情况下飞机停止起飞而不滑出跑道,你设计的跑道长度至少为( )
A.640m B.800m C.1440m D.2240m
【典例2】(多选)在某地地震发生后通向灾区的公路上,一辆救灾汽车由静止开始做匀变速直线运动,刚运动了8s,由于前方突然有巨石滚在路中央,所以又紧急刹车,经4 s停在巨石前.则关于汽车的运动情况,下列说法正确的是( )
A.加速、减速中的加速度大小之比a1∶a2=1∶2
B.加速、减速中的加速度大小之比a1∶a2=2∶1
C.加速、减速中的平均速度之比v1∶v2=1∶1
D.加速、减速中的位移之比x1∶x2=1∶1
【典例3】(多选)某物体由静止开始做加速度大小为a1的匀加速直线运动,运动了t1时间后改为加速度大小为a2的匀减速直线运动,经过t2时间后停下.则物体在全部时间内的平均速度为
A.
B.
C.
D.
【典例4】从车站开出的汽车,做匀加速直线运动,走了12s时,发现还有乘客没上来,于是立即做匀减速运动至停车。汽车从开出到停止总共历时20s,行进了50m。则汽车的最大速度为( )
A.4m/s B.5m/s C.6m/s D.7m/s
1.(多选)如图所示,一名消防队员在模拟演习训练中,沿着长为12m的竖立在地面上的钢管向下滑,他从钢管顶端由静止开始先匀加速再匀减速下滑,滑到地面时速度恰好为零.如果他加速时的加速度大小是减速时的2倍,下滑的总时间为3s,那么该消防队员( )
A.下滑过程中的最大速度为8m/s B.加速与减速过程的时间之比为2∶1
C.加速与减速过程中平均速度之比为1∶1 D.减速过程的加速度大小为4m/s2
2.无人机完成航拍任务后,悬停在距离地面高度H=80m处,控制动力系统,让无人机以8m/s2的加速度竖直向下运动,经过2s后再次控制动力系统,让无人机竖直向下做匀减速直线运动,落地时速度恰好为零。试求:
(1)下落过程中的最大速度;
(2)匀减速运动过程中加速度大小。
3.在游乐场中,有一台大型游戏机叫“跳楼机”,参加游戏的游客被安全带固定在座椅上,由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40 m高处,然后由静止释放,座椅沿轨道自由下落一段时间后,开始受到压缩空气提供的恒定阻力作用而做匀减速运动,下落到离地面4.0 m高处速度刚好减小到零,这一下落全过程历经的时间是6 s.(g取10 m/s2)
(1)求座椅被释放后自由下落的高度和时间;
(2)在匀减速运动阶段,座椅和游客的加速度大小是多少?
3 / 3
学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有限公司
$