内容正文:
物 理
选 修 1
第二章 匀变速直线运动的研究
专题突破
随堂演练
第二章
匀变速直线运动的研究
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微专题(一) 匀变速直线运动规律的两个重要推论
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推论一 平均速度
做匀变速直线运动的物体,在一段时间t内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度,还等于这段时间初、末速度矢量和的一半。即eq \x\to(v)=veq \f(t,2)=eq \f(v0+v,2)
推导:设物体的初速度为v0,做匀变速直线运动的加速度为a,t秒末的速度为v。
由x=v0t+eq \f(1,2)at2得①
平均速度eq \x\to(v)=eq \f(x,t)=v0+eq \f(1,2)at②
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由速度公式v=v0+at知,当t′=eq \f(t,2)时,veq \f(t,2)=v0+aeq \f(t,2)③
由②③得eq \x\to(v)=veq \f(t,2)④
又v=veq \f(t,2)+aeq \f(t,2)⑤
联立以上各式解得veq \f(t,2)=eq \f(v0+v,2),所以
eq \x\to(v)=veq \f(t,2)=eq \f(v0+v,2)。
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答案: 1∶5
一物体在水平地面上由静止开始先匀加速前进10 m后,物体又匀减速前进50 m才停止。求该物体在这两个阶段中运动时间之比t1:t2。
解析: 设物体匀加速运动的时间为t1,匀加速运动的末速度为v,它也是匀减速直线运动的初速度,物体匀减速直线运动的时间为t2。
由x=eq \f(v0+v,2)t得
10=eq \f(0+v,2)t1 50=eq \f(v+0,2)t2
联立两方程有t1∶t2=1∶5
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◎ 即学即练
汽车在平直的高速公路上行驶的速度为108 km/h,若驾驶员发现前方100 m处发生了交通事故,马上紧急刹车,刹车后的加速度大小为5 m/s2。
(1)汽车刹车后8 s的速度和位移各是多少?
(2)该汽车是否会有安全问题?
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答案: (1)0 90 m (2)不会
解析: (1)设汽车运动方向为正方向,则v0=108 km/h=30 m/s,a=-5 m/s2
设汽车刹车t秒后停下来,由v=v0+at得:t=eq \f(v-v0,a)=eq \f(0-30,-5) s=6 s
因为汽车6 s末停下来,所以8 s末的速度为0
8 s内的位移等于6 s内的位移,即:
x8=x6=eq \f(v0+v,2)t=eq \f(30+0,2)×6 m=90 m
(2)因为汽车刹车距离90 m<100 m,所以汽车不会有安全问题。
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推论二 逐差相等
做匀变速直线运动的物体在任意两个连续相等的时间T内,位移之差为一恒量,即
Δx=x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=aT2
1.推导:如图所示,将匀变速直线运动分成若干时间段,每段时间都为T,设质点在每段时间内通过的位移大小分别为x1、x2、x3、…
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则有x1=v0T+eq \f(1,2)aT2,x2=(v0+aT)T+eq \f(1,2)aT2,
x3=(v0+2aT)T+eq \f(1,2)aT2,
……
得x2-x1=x3-x2=…=aT2,即Δx=aT2。
2.应用:一是用来判断物体是否做匀变速直线运动,二是用来求加速度。
3.推广:若xm和xn分别为第m段、第n段位移,则xm-xn=(m-n)aT2。
4.条件:只适用匀变速直线运动。
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一物体做匀变速直线运动,在连续相等的两个时间间隔内,通过的位移分别是24 m和64 m,每一个时间间隔为4 s,求物体的初速度和末速度及加速度。
读题:“连续相等的两个时间间隔内”时间T相同,T=4 s;“位移分别是24 m和64 m”eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(x=v0t+\f(1,2)at2解法一,\x\to(v)=\f(x,t)=v\f(t,2)解法二,Δx=aT2解法三))
画图:
物