物理必修一勻變速直線運動.ppt

1勻變速直線運動 (1)定義：物體沿一條直線運動，且 不變的運動 (2)分類,反向,同向,加速度,第2講 勻變速直線運動規(guī)律及應(yīng)用,2勻變速直線運動的規(guī)律 (1)三個基本公式 速度公式：v . 位移公式：x . 位移速度關(guān)系式：v2v . (2)平均速度公式： = .,v0at,2ax,1如何確定公式中各量正負號？ x、a、v0、v均是矢量，在應(yīng)用公式時，一般以初速度方向為正方向，凡是與v0方向相同的x、a、v均為正值，反之為負值，當v00時，一般以a的方向為正方向 2兩類特殊的運動問題 (1)剎車類問題 做勻減速運動到速度為零時，即停止運動，其加速度a也突然消失求解此類問題時應(yīng)先確定物體實際運動的時間注意題目中所給的時間與實際運動時間的關(guān)系對末速度為零的勻減速運動也可以按其逆過程即初速度為零的勻加速運動處理，切忌亂套公式,(2)雙向可逆類的運動 例如：一個小球沿光滑斜面以一定初速度v0向上運動，到達最高點后就會以原加速度勻加速下滑，整個過程加速度的大小、方向不變，所以該運動也是勻變速直線運動，因此求解時可對全過程列方程，但必須注意在不同階段v、x、a等矢量的正負號,1一物體在與初速度相反的恒力作用下做勻減速直線運動，v020 m/s，加速度大小為5 m/s2，求： (1)物體經(jīng)多少秒后回到出發(fā)點？ (2)由開始運動算起，求6 s末物體的速度,解析：以v0的方向為正方向 (1)設(shè)經(jīng)t秒回到出發(fā)點，此過程中位移x0，代入公式xv0t at2， 并將a5 m/s2代入得t s8 s. (2)由公式vv0at得6 s末物體的速度v20 m/s(5)6 m/s10 m/s 負號表示此時物體的速度方向與初速度方向相反 答案：(1)8 s (2)大小為10 m/s，方向與初速度方向相反,1任意相鄰兩個連續(xù)相等的時間里的位移之差是一個恒量， 即x2x1x3x2xnxn1at2. 2某段時間內(nèi)的平均速度，等于該時間的中間時刻的瞬時速度， 即 . 3某段位移中點的瞬時速度等于初速度v0和末速度vt平方和一半的平方根，即 .,4初速度為零的勻加速直線運動的規(guī)律(設(shè)T為等分時間間隔) (1)1T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)位移之比x1x2x3 . (2)1 T末、2T末、3T末速度之比v1v2v3 . (3)第一個T內(nèi)、第二個T內(nèi)、第三個T內(nèi)的位移之比為xxx . (4)從靜止開始通過連續(xù)相等的位移所用時間之比為t1t2t3 1,122232 ,123 ,135 ,2一觀察者站在第一節(jié)車廂前端，當列車從靜止開始做勻加速運動時，下列說法正確的是( ) A每節(jié)車廂末端經(jīng)過觀察者的速度之比是1 B每節(jié)車廂末端經(jīng)過觀察者的時間之比是135 C在相等時間里經(jīng)過觀察者的車廂數(shù)之比是135 D在相等時間里經(jīng)過觀察者的車廂數(shù)之比是123 解析：利用上述勻變速直線運動的特點來解題，很容易選出正確答案為A、C 選項 答案：AC,3. 一個質(zhì)量為m的物塊由靜止開始沿斜面下滑，拍攝此下滑過程得到的同步閃光 (即第一次閃光時物塊恰好開始下滑)照片如圖121所示 已知閃光頻率為每秒10次，根據(jù)照片測得物塊相鄰兩位置之間的距離 分別為AB2.40 cm，BC7.30 cm，CD12.20 cm，DE17.10 cm.由此可知， 物塊經(jīng)過D點時的速度大小為_ m/s；滑塊運動的加速度為_ m/s2. (保留三位有效數(shù)字),圖121,解析：D點的瞬時速度等于CE段位移的平均速度 1.47 m/s， a 4.90 m/s2. 答案：1.47 4.90,1自由落體運動 (1)條件：物體只在 作用下，從 開始下落 (2)特點：初速度v00，加速度為重力加速度g的 運動 (3)基本規(guī)律：速度公式v . 位移公式h . 速度位移關(guān)系式：v2 .,重力,靜止,勻變速直線,gt,2gh,2豎直上拋運動規(guī)律 (1)運動特點：加速度為g，上升階段做 運動， 下降階段做 運動 (2)基本規(guī)律 速度公式：v . 位移公式：h . 速度位移關(guān)系式：v2v . 上升的最大高度：H . 上升到最高點所用時間：t .,勻減速直線,自由落體,v0gt,2gh,對豎直上拋運動的理解 1處理方法 (1)全程法 將豎直上拋運動視為豎直向上的加速度為g的勻減速直線運動 (2)分階段法 將全程分為兩個階段，即上升過程的勻減速階段和下落過程的自由落體階段,2豎直上拋運動的重要特性 (1)對稱性 如圖122，物體以初速度v0豎直上拋， A、B為途中的任意兩點，C為最高點，則 時間對稱性 物體上升過程中從AC所用時間tAC和下降過程中從CA所用時間tCA相等，同理tABtBA.,圖122,速度對稱性 物體上升過程經(jīng)過A點的速度與下降過程經(jīng)過A點的速度大小相等 能量對稱性 物體從AB和從BA重力勢能變化量的大小相等，均等于mghAB. (2)多解性 當物體經(jīng)過拋出點上方某個位置時，可能處于上升階段，也可能處于下降 階段，造成雙解,4關(guān)于自由落體運動，下列說法中不正確的是( ) A自由落體運動是豎直方向的勻加速直線運動 B前3 s豎直方向的位移只要滿足x1x2x3149 的運動一定是自由落體運動 C自由落體運動在開始的連續(xù)三個2 s內(nèi)的位移之比是135 D自由落體運動在開始的連續(xù)三個2 s末的速度之比是123 解析：自由落體運動是豎直方向上初速度v00，ag的勻加速直線運動，滿足初速度為零的勻加速直線運動的規(guī)律，故A、C、D均正確對B項，平拋運動也滿足，故B選項錯誤 答案：B,5某人站在高樓的平臺邊緣處，以v020m/s的初速度豎直向上拋出一石塊求拋出后，石塊經(jīng)過距拋出點15 m處所需的時間(不計空氣阻力，g取10 m/s2) 解析：若把石塊的整個運動過程當做一個勻變速直線運動(即把上升到最高點后的自由下落階段也包含在其中)，取向上為正方向，則石塊在拋出點上方的A點時，xA15 m，在拋出點下方的B點時，xB15 m(注意：此時的位移為負值)，ag10 m/s2，分別代入公式xv0t at2可得兩個方程： 1520t (10)t2 1520t (10)t2 ,解式可得：t11 s，t23 s，解 式可得：t1(2 ) s， t2(2 ) s由于t20，所以不合題意，應(yīng)舍去這樣石塊從拋出到經(jīng)過 “離拋出點15 m處”時所用的時間分別為：1 s、3 s、(2 ) s. 答案：1 s 3 s (2 ) s,【例1】 質(zhì)點做勻減速直線運動，在第1 s內(nèi)位移為6 m，停止運動前的最后1 s內(nèi)位移為2 m，求： (1)在整個減速運動過程中質(zhì)點的位移大??； (2)整個減速過程共用多少時間,解析：(1)設(shè)質(zhì)點做勻減速運動的加速度大小為a，初速度為v0.由于質(zhì)點停止運動前的最后1 s內(nèi)位移為2 m，則：x2 ， 所以a m/s24 m/s2. 質(zhì)點在第1 s內(nèi)位移為6 m，x1 所以v0 m/s8 m/s. 在整個減速運動過程中質(zhì)點的位移大小為： x m8 m.,(2)對整個過程逆向考慮 x ，所以t s2 s. 答案：(1)8 m (2)2 s,求解勻變速直線運動問題常見方法,11 一個勻加速直線運動的物體，在頭4 s內(nèi)經(jīng)過的位移為24 m，在第二個4 s內(nèi)經(jīng)過的位移是60 m求這個物體的加速度和初速度各是多少？ 解析：(用平均速度公式)物體在8 s內(nèi)的平均速度等于中間時刻(即第4 s末)的瞬時速度，則v4 m/sv04a，物體在前4 s內(nèi)的平均速度等于第2 s末的瞬時速度v2 m/sv02a， 由兩式聯(lián)立，得a2.25 m/s2，v01.5 m/s. 答案：2.25 m/s2 1.5 m/s,【例2】 運行著的汽車制動后做勻減速直線滑行，經(jīng)3.5 s停止，試問它在制動開始的1 s內(nèi)、2 s內(nèi)、3 s內(nèi)通過的位移之比為多少？,解析：如圖甲所示，汽車從O開始制動后，1 s末到A,2 s末到B,3 s末到C,3.5 s末停止在D.這個運動的逆過程可看成初速度為零的勻加速直線運動，加速度的數(shù)值等于汽車做勻減速直線運動時的加速度，如圖乙所示將3.5 s等分為7個0.5 s，那么，逆過程從D起的連續(xù)7個0.5 s內(nèi)的位移之比為135791113.因此xCBxBAxAO81624.汽車從O起1 s內(nèi)、2 s內(nèi)、3 s內(nèi)的位移，即圖甲中的xOA、xOB、xOC，所以xOAxOBxOC244048356. 答案：356,題設(shè)不變，試問它在制動開始的第1 s內(nèi)和最后一秒內(nèi)通過的位移之比為多少？ 解析：由逆過程從D起的連續(xù)7個0.5 s內(nèi)的位移之比為135791113，可知第1秒和最后一秒位移之比為 (1311)(13)61. 答案：61,求解勻變速直線運動的一般思路 (1)弄清題意，建立一幅物體運動的圖景為了直觀形象，應(yīng)盡可能地畫出草圖，并在圖中標明一些位置和物理量 (2)弄清研究對象，明確哪些量已知，哪些量未知，根據(jù)公式特點恰當選用公式 (3)利用勻變速直線運動的兩個推論和初速度為零的勻加速直線運動的特點，往往能夠使解題過程簡化 (4)如果題目涉及不同的運動過程，則應(yīng)重點尋找各段運動的速度、位移、時間等方面的關(guān)系,21 一個做勻減速直線運動的物體，經(jīng)3.0s速度減為零，若測出它在最后1.0 s內(nèi)的位移是1.0 m那么該物體在這3.0 s內(nèi)的平均速度是( ) A1.0 m/s B3.0 m/s C5.0 m/s D9.0 m/s 答案：B 22 一列火車由靜止開始做勻加速直線運動，一個人站在第1節(jié)車廂前端的站臺前觀察，第1節(jié)車廂通過他歷時2 s，全部車廂通過他歷時8 s，忽略車廂之間的距離，車廂長度相等，求： (1)這列火車共有多少節(jié)車廂？ (2)第9節(jié)車廂通過他所用時間為多少？,解析：(1)以火車為參考系，人做初速度為零的勻加速運動，根據(jù)初速為零的勻加速直線運動的物體，連續(xù)通過相等位移所用時間之比為： 得 所以 ，n16，故這列火車共有16節(jié)車廂 (2)設(shè)第9節(jié)車廂通過他所用時間為t9： ， t9 s0.34 s. 答案：(1)16 (2)0.34 s,【例3】跳水是一項優(yōu)美的水上運動，圖123甲是2008年北京奧運會跳水比賽中小將陳若琳和王鑫在跳臺上騰空而起的英姿其中陳若琳的體重約為40 kg，身高約為1.55 m，她站在離水面10 m高的跳臺上，重心離跳臺面的高度約為0.80 m，豎直向上躍起后重心升高0.45 m達到最高點，入水時身體豎直，,當手觸及水面時伸直雙臂做一個翻掌壓水花的動作，如圖123乙所示，這時陳若琳的重心離水面約為0.80 m設(shè)運動員在入水及在水中下沉過程中受到的水的作用力大小不變空氣阻力可忽略不計，重力加速度g取10 m/s2.求陳若琳從離開跳臺到手觸及水面的過程中可用于完成一系列動作的時間 (結(jié)果保留兩位有效數(shù)字),解析：陳若琳躍起后可看作豎直向上的勻減速運動， 重心上升的高度h10.45 m 設(shè)起跳速度為v0，則 2gh1，上升過程的時間t1 ，解得t1 0.3 s. 陳若琳從最高處自由下落到手觸及水面的過程中重心下落的高度h10.45 m 設(shè)下落過程的時間為t2，則 ，解得t2 s1.4 s. 陳若琳要完成一系列動作可利用的時間tt1t21.7 s. 答案：1.7 s,31 2008年北京奧運會上，中國選手何雯娜獲得女子體操蹦床比賽冠軍蹦床運動要求運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦起、騰空并做空中動作如圖124甲所示為了測量運動員躍起的高度，訓練時可在彈性網(wǎng)上安裝壓力傳感器，利用傳感器記錄彈性網(wǎng)的壓力，并在計算機上做出壓力 時間圖象，假如做出的圖象如圖124乙所示設(shè)運動員在空中運動時可視為質(zhì)點，則運動員躍起的最大高度為(g取10 m/s2)( ) A1.8 m B3.6 m C5.0 m D7.2 m,解析：從題中Ft圖象中可以看出，運動員脫離彈性網(wǎng)后騰空的時間為2.0 s，則運動員上升到最大高度所用的時間為1.0 s，上升的最大高度h gt25.0 m，選項C正確 答案：C,在學習了伽利略對自由落體運動的研究后，甲同學向乙同學出了這樣一道題：一個物體從塔頂落下(不考慮空氣阻力)，物體在到達地面前最后一秒內(nèi)通過的位移為整個位移的9/25，求塔高H(取g10 m/s2) 乙同學的解法：根據(jù)h 得，物體1 s內(nèi)的位移h1 5 m，再根據(jù) 得：塔高H 5 m13.9 m乙的解法是否正確？如果正確說明理由，如果不正確請給出正確解析過程