内容正文:
第二讲 匀变速直线运动的规律
考点1 匀变速直线运动的概念
1.概念:沿着一条直线,且( )的运动。
2.分类:匀加速直线运动:a与v0( )方向;匀减速直线运动:a与v0( )方向。
考点2 匀变速直线运动的基本规律
1.四个基本公式及选取技巧
题目涉及的
物理量
没有涉及的
物理量
适宜选用公式
v0,v,a,t
x
v=v0+at
v0,a,t,x
v
x=v0t+at2
v0,v,a,x
t
v2-=2ax
v0,v,t,x
a
x=t
考点3 平均速度和中点时刻瞬时速度
1.做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间初、末时刻速度矢量和的,还等于中间时刻的瞬时速度。
2.平均速度公式:===。
考点4 中间位置瞬时速度、中间位置速度
=
考点5 逐差法
1.连续两个相等时间(T)内的位移之差是一个恒量,即:Δx=xn+1-xn=aT2;
2.不连续两个相等时间(T)内的位移之差的关系:xm-xn=(m-n)aT2。
考点6 初速度为零的匀加速直线运动的比
例关系
1.等分时间
(1)1T末、2T末、3T末、……瞬时速度的比为:v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶……∶n;
(2)1T内、2T内、3T内……位移的比为:x1∶x2∶x3∶…∶xn=12∶22∶32∶……∶n2;
(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内……位移的比为:xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xn=1∶3∶5∶……∶(2n-1)。
注意:可以利用v-t图像,利用三角形面积比和相似比的关系加以推导。
2.等分位移
(1)通过1x末、2x末、3x末……的瞬时速度之比为:1∶∶∶…∶;
(2)通过1x、2x、3x……所用时间之比为:1∶∶∶…∶;
(3)通过第一个1x、第二个x、第三个x……所用时间之比为∶1∶(-1)∶(-)∶…∶(-)。
注意:可以利用v-t图像,利用三角形面积比和相似比的关系加以推导。
3.速度可以减为零的匀减速直线运动,可以逆向利用初速度为零的匀加速直线运动的比例关系。
匀加速还是匀减速不能简单地看a的正负,而应看a与v的方向关系(同号或异号):若a与v同号,则做加速运动,若a与v异号,则做减速运动。
1.匀变速直线运动是加速度均匀变化的直线运动。 ( )
2.匀加速直线运动的位移是均匀增加的。 ( )
3.匀变速直线运动中,经过相同的时间,速度变化量相同。 ( )
【例1】一个质点在x轴上运动,位置随时间的变化规律是x=4t+2t2m,关于这个质点的运动,以下说法正确的是 ( )
A.质点做匀速直线运动
B.质点的加速度的大小为4 m/s2,方向沿x轴正方向
C.t=2 s时质点的位置在x=12 m处
D.t=2 s时质点的速度大小为16 m/s,方向沿x轴正方向
【例2】(2024·广西模拟)物体沿直线做匀减速直线运动,在0~1 s的时间内位移大小为3 m,在1~3 s的时间内位移大小为1 m,则物体的加速度大小为 ( )
A.2 m/s2 B.3 m/s2 C.0.5 m/s2 D.4 m/s2
1.匀减速直线运动到停止可等效为反方向初速度为零的匀加速直线运动。
2.解决匀减速直线运动的题型时一定要先确定速度减为0的时间。
1.(2025·江苏卷)新能源汽车在辅助驾驶系统测试时,感应到前方有障碍物立刻制动,做匀减速直线运动。2 s内速度由12 m/s减至0。该过程中加速度大小为 ( )
A.2 m/s2 B.4 m/s2 C.6 m/s2 D.8 m/s2
2.(2025·安徽卷)汽车由静止开始沿直线从甲站开往乙站,先做加速度大小为a的匀加速运动,位移大小为x;接着在t时间内做匀速运动;最后做加速度大小也为a的匀减速运动,到达乙站时速度恰好为0。已知甲、乙两站之间的距离为8x,则 ( )
A.x=at2 B.x=at2
C.x=at2 D.x=at2
3.(2025·广西卷)某位同学观察火车进站,火车由初速度为36 km/h,降速到停下,火车的运动看做匀减速直线运动,火车降速运动过程,此同学的脉搏跳动了70下,已知该同学每分钟脉搏跳动60下,则火车共行驶距离约为( )
A.216 m B.350 m C.600 m D.700 m
4.(2024·江西卷)某物体位置随时间的关系为x=1+2 t+3 t2,则关于其速度与1 s内的位移大小,下列说法正确的是 ( )
A.速度是刻画物体位置变化快慢的物理量,1 s内的位移大小为6 m
B.速度是刻画物体位移变化快慢的物理量,1 s内的位移大小为6 m
C.速度是刻画物体位置变化快慢的物理量,1 s内的位移大小为5 m
D.速度是刻画物体位移变化快慢的物理量,1 s内的位移大小为5 m
5.(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ΔΔt2∶Δt1为 ( )
A.(-1)∶(-1)
B.(-)∶(-1)
C.C(+1)∶(+1)
D.(+)∶(+1)
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第二讲 匀变速直线运动的规律
考点1
1.加速度不变 2.相同、相反
考点6
判断正误
× × √
例题精讲
【例1】 B 【解析】AB.根据题意,由公式x=v0t+at2结合位置随时间的变化规律x=4t+2t2m,可得v0=4 m/s,a=4 m/s2,可知,质点在x轴上做初速度为4 m/s,加速度为4 m/s2的匀加速直线运动,故A错误,B正确;
C.由位置随时间的变化规律x=4t+2t2m可得,t=2 s时质点的位置在x=m=16 m,故C错误;
D.由公式v=v0+at可得,t=2 s时质点的速度大小为v=m/s=12 m/s,方向沿x轴正方向,故D错误。故选B。
【例2】 A 【解析】物体做匀减速直线运动,则反向为匀加速直线运动,若为从静止开始的匀加速,则相同时间内的位移比为1∶3∶5∶7……又由题可知,物体在0~1 s内的位移与1~3 s内的位移之比为>=,可知,物体在3 s末之前已停止。设物体的初速度为v0,加速度为a,在1~3 s内运动时间Δt后停止运动,则物体在0~1 s内有v0t1-at2=x1,由题意可知t1=1 s,x1=3 m,物体在1~3 s内a=x2,x2=1 m,由全程得0=v0-a(t1+Δt),联立各式解得v0=4 m/s,Δt=1 s,a=2 m/s2。故选A。
基础过关
1.C 【解析】根据运动学公式v=v0+at,代入数值解得a=-6 m/s2
故加速度大小为6 m/s2。
故选C。
2.A 【解析】由题意可知,设匀加速直线运动时间为t',匀速运动的速度为v,匀加速直线运动阶段,由位移公式x=t'
根据逆向思维,匀减速直线运动阶段的位移等于匀加速直线运动阶段的位移,则匀速直线运动阶段有8x-x-x=vt
联立解得t'= 再根据x=at2,解得x=at2
BCD错误,A正确。
故选A。
3.B 【解析】火车运动的时间为t=×70 s=70 s
火车共行驶的距离x=t=×70 m=350 m
故选B。
4.C 【解析】根据速度的定义式v=表明,速度等于位移与时间的比值。位移是物体在一段时间内从一个位置到另一个位置的位置变化量,而时间是这段时间的长度。这个定义强调了速度不仅描述了物体运动的快慢,还描述了物体运动的方向。因此,速度是刻画物体位置变化快慢的物理量。再根据物体位置随时间的关系x=1+2t+3t2,可知开始时物体的位置x0=1 m,1 s时物体的位置x1=6 m,则1 s内物体的位移为Δx=x1-x0=5 m故选C。
5.A 【解析】木板在斜面上运动时,木板的加速度不变,设加速度为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=a,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=a,当木板长度为2L时,有3L=a,又Δt1=t1-t0,Δt2=t2-t0
联立解得 Δt2∶Δt1=∶ 故选A。
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