第二章 匀变速直线运动的规律 综合提升 专题复习课件 -2027届高考物理一轮复习 教科版

第二章 匀变速直线运动的规律 1 第二章 综合提升 2 一、解匀变速直线运动问题的常用方法 由于运动学公式较多，并且各公式之间又相互联系，本章中的一些题常可以一题多解，因此在解题时要思 路开阔，联想比较，筛选出最为便捷的解题方法.本章的解题方法主要有公式法、比例法、图像法、对称法、临 界法、逆向思维法、巧选参考系法等. 3 二、运动图像的意义及应用（核心素养之物理观念—— 图像法） 1.要学会识图，识图就是通过“看”图寻找规律及解题的突破口.为方便记忆，这里总结为六看：一看“轴”， 二看“线”，三看“斜率”，四看“面”，五看“截距”，六看“特殊值”. （1）一看“轴”：看横、纵轴所表示的物理量，特别要注意纵轴是位移，还是速度 . （2）二看“线”：线反映运动性质，如图像中倾斜直线表示匀速运动， 图像中倾斜直线表示匀变 速运动. （3）三看“斜率”：斜率往往代表某个物理量.图像的斜率表示速度； 图像的斜率表示加速度. （4）四看“面”：主要看横、纵轴物理量的乘积有无意义.如图线与轴所围图形的面积无意义， 图 线与 轴所围图形的面积表示位移. （5）五看“截距”：纵轴截距表示初始位置或初速度 . （6）六看“特殊值”：主要看图线交点.如两物体的图线的交点表示两物体相遇，两物体的 图线的 交点表示两物体速度相等. 4 三、研究匀变速直线运动的实验中数据处理的方法 1.利用纸带判断物体的运动状态：求相邻相等时间的位移差 . 设相邻计数点之间的位移分别为、、、 、 . （1）若 ，则物体做匀速直线运动. （2）若 ，则物体做匀变速直线运动. 2.利用纸带求某点的瞬时速度： . 5 3.利用纸带求物体的加速度 （1）逐差法 如图所示，纸带上六个连续相等的时间内的位移分别为、、、、、 . 由 可得 （2） 图像法 先求出各个时刻的瞬时速度、、、…、，然后作图像，求出该图线的斜率，则 . 这种方法的优点是可以舍掉一些偶然误差较大的测量值，因此所求值的偶然误差较小. 6 四、追及、相遇问题 （1）初速度小者追初速度大者 追及类型 图像描述 相关结论 匀加速追匀速 设为开始时两物体间的距离， 为速度大小相等的时刻， 则应有下列结论： 以前，后面物体与前面物体间距离增大； 时，两物体相距最远，为 ； 以后，后面物体与前面物体间距离先逐渐减小再逐 渐增大； ④一定能追上且只能相遇一次 匀速追匀减速 匀加速追匀减速 匀加速追匀加速（被追者加 速度小于追赶者加速度） 7 （2）初速度大者追初速度小者#2 追及类型 图像描述 相关结论 匀减速追匀速 设 为开始时两物体间的距离，开始追赶时，后面物体与前 面物体间距离在减小，当两物体速度相等时，即 时 刻，应有下列结论： ①若 ，则恰能追上，两物体只能相遇一次，这也是 避免相撞的临界条件； ②若 ，则不能追上，此时两物体间距离最小，为 ； ③若，则相遇两次，设 时刻两物体第一次相遇，则 在 时刻两物体第二次相遇 匀速追匀加速 匀减速追匀加速 匀减速追匀减速（被追者加 速度小于追赶者加速度） 8 本章设计时选取背景新颖，符合当下生活和科技实际的问题情景，与实际生活相联系，以物理核心素养为 导向，将物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任等要求贯穿其中，从而提升学生的核心素养. 情境1 用节拍法重现伽利略斜面实验——科学探究 例1 伽利略斜面实验被誉为物理学史上最美实验之一.某研究小组尝试使用等时性良好的“节拍法”来重现伽利略 的斜面实验,研究物体沿斜面运动的规律.实验所用节拍的频率是每秒2拍,实验装置如图（a）所示.在光滑倾斜的 轨道上装有若干可沿轨道移动的框架,框架上悬挂轻薄小金属片,滑块下滑撞击金属片会发出“叮”的声音 （金属片对滑块运动的影响可忽略）.实验步骤如下： ①从某位置（记为 ）由静止释放滑块,同时开始计拍;调节框架的位置,使相邻金属片发出的“叮”声恰好间隔1个 拍,并标记框架在轨道上的位置、、 、…; 9 ②测量、、、…到的距离、、、 ，如图（b）所示. ③将测量数据记录于下表,并将节拍数转换成对应时间 的平方. 1 2 3 4 5 6 9.5 38.5 86.2 153.2 240.3 346.4 0.25 1.00 C 4.00 6.25 9.00 图（a） 图（b） （1）表格中“C”处的数据应为_____； 2.25 【解析】实验中所用节拍的频率是每秒2拍，即频率为，周期为 ，表格中“C”处对应的是3 拍，对应时间是，则有 . 10 （2）由表中数据分析可得,与 呈______关系（填“线性”或“非线性”）； 线性 【解析】根据题表可以得出时的位移与时间平方之比， 时的位移与时 间平方之比， 时的位移与时间平方之比 ，时的位移与时间平方之比，表中 与 的比值近似为一常数，因此与 呈线性关系. （3）滑块的加速度大小为_____ （结果保留两位小数）. 0.77 【解析】根据逐差法可得，滑块的加速度大小为 . 11 情境2 自动感应门——生产生活情境 例2 图甲为自动感应门，门框上沿中央安装有传感器，当人或物体与传感器的水平距离小于或等于某个设定值 （称为水平感应距离）时，中间两扇门分别向左、右平移，当人或物体与传感器的距离大于设定值时，感应门将 自动关闭.图乙为感应门的俯视图，点为传感器位置，圆为传感器的感应范围，已知每扇门的宽度均为 ，最大移 动速度相同，若感应门开启时，每扇门都先以大小为 的加速度做匀加速直线运动，而后立即以大小相等的加速度 做匀减速直线运动，每扇门完全开启时的速度刚好为零，移动的最大距离均为 .不计感应门及其门框的厚度. 甲 乙 丙 12 （1）求感应门开启过程中的最大速度 ； 【答案】 【解析】设感应门全部开启所用的时间为，有，又，解得 . （2）若人以大小为的速度沿图乙中垂直感应门且过 点的虚线匀速走向感应门，要求人到达门框时每扇门 都已移动的距离，求传感器设定的水平感应距离 ； 【答案】 【解析】设两扇门各自由静止移动的时间为，有，经分析可知，其中，解得 . 13 （3）如图丙所示，若以（2）中的感应距离设计感应门，欲搬运宽为 的物体（厚度不计），并使物体中间沿 虚线匀速通过感应门（感应门打开的宽度等于物体的宽度视为可通过），求物体的最大速度大小 . 【答案】 【解析】每扇门的速度由零增大到的时间，解得，在时间内，每扇门移动的距离 ， 解得，因为 ，所以在两扇门达到最大速度后做匀减速直线运动过程中某时刻物体可以通过，设两扇 门减速运动时间后物体恰好可以通过感应门，有 ，解得 ，经分析可知，解得 . 14 考点综评 本章是每年高考必考的内容，题目难度中等.主要考查内容为匀变速直线运动规律的应用、运动图像、研究 匀变速直线运动的实验等.题型主要以选择题为主，有时以计算题或实验题的形式呈现，也会与其他内容综合考 查.本章内容今后将会越来越突出地考查运动规律和运动图像在实际生活中的应用. 15 考点1 图像问题 例1 ［卓越大学联盟自主招生］（多选）甲、乙两车在一平直公路上从同一地点沿同一方向做直线运动，它们 的 图像如图所示.下列判断正确的是 ( ) ABD A.乙车启动时，甲车在其前方 处 B.运动过程中，乙车落后甲车的最大距离为 C.乙车启动 后正好追上甲车 D.乙车超过甲车后，两车不会再相遇 【解析】时乙车启动，此时甲车位移为，即乙车启动时，甲车在乙车前方 处，故A正确；在 时，甲、乙两车速度相等，乙车落后甲车的距离最大，为，故B正确； 时 乙车启动，甲车在乙车前方 处，故C错误；乙车超过甲车后，由于乙车速度大于甲车，因此两车不会再 相遇，故D正确. 16 考点2 匀变速直线运动规律的应用 例2 [广西2024·13] 如图，轮滑训练场沿直线等间距地摆放着若干个定位锥筒，锥筒间距 ，某同学穿 着轮滑鞋向右匀减速滑行.现测出他从1号锥筒运动到2号锥筒用时 ，从2号锥筒运动到3号锥筒用时 .求该同学 （1）滑行的加速度大小； 【答案】 【解析】设该同学经过1号锥筒时速度大小为，加速度大小为 ，由匀变速直线运动规律可知 ，，联立解得， . 17 （2）最远能经过几号锥筒. 【答案】4 【解析】设该同学停下时经过的位移大小为，根据匀变速直线运动规律有 ，解得 ，可知最远能经过4号锥筒. 18 考点3 探究平均速度与时间的关系实验 例3 [全国甲2023·23] 某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系.让小 车左端和纸带相连,右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连，钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带.某次实 验得到的纸带和相关数据如图（b）所示. 图（a） 图（b） 19 （1）已知打出图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为.以打出点时小车的位置为初始位置，将打出 、 、、、各点时小车的位移填到表中，小车发生相应位移所用时间和平均速度分别为和.表中 ______,_____ . 位移区间 6.60 14.60 34.90 47.30 66.0 73.0 87.3 94.6 24.00 80.0 【解析】段位移为， 段平均速度为 . 20 （2）根据表中数据，得到小车平均速度随时间 的变化关系，如图（c）所示.在图（c）中补全实验点. 图（c） 【答案】见解析 21 【解析】将 点在题图中描点，如图所示. 22 （3）从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，此直线用方程表示，其中 _____ ,_____ .（结果均保留3位有效数字） 71.5 58.7 【解析】将（2）中的实验点用直线拟合，如图所示，图线与纵轴交点 ,斜率 . （4）根据（3）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出点时小车的速度大小 ___,小车的 加速度大小____.（结果用字母、 表示） 【解析】小车做匀加速直线运动时，有，平均速度为，则 ， . 23 $