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文檔簡介
1、第一章 物體的運動本章知識要點及高考要求1()機械運動、參考系、質(zhì)點2()位移和路程3()勻速直線運動速度速率位移公式svtst圖vt圖4()變速直線運動、平均速度5()瞬時速度(簡稱速度)6()勻變速直線運動加速度公式vv0at,sv0tat2,2asvt圖說明不要求會用vt圖去討論問題7()運動的合成和分解8()曲線運動中質(zhì)點的速度沿軌道的切線方向,且必具有加速度9()平拋運動近年高考試題對本章內(nèi)容的考查特點由以上“高考要求”知,本章的要求比較高,近年高考對本章的考查重點是:平拋運動,vt圖及勻變速直線運動的規(guī)律但僅以本章知識點為考查的試題并不多,有些年份還沒有,更多的是將本章的知識與運動
2、和力、電場中的帶電粒子、磁場中的通電導(dǎo)體等知識綜合進行考查的本章知識及能力可劃分為以下八個專題進行訓(xùn)練:一、幾個重要概念專題通過本專題訓(xùn)練,正確掌握運動學(xué)的幾個重要概念,特別是矢量與標量,變化量與變化率的區(qū)別1位移:描述質(zhì)點位置改變的物理量,是矢量,方向由初位置指向末位置,大小則是從初位置到末位置的直線距離2路程:物體運動軌跡的長度,是標量位移、路程的聯(lián)系和區(qū)別:位移是矢量,路程是標量,只有在物體作單方向直線運動時路程才等于位移的大小3平均速度:對應(yīng)于某一段時間(或某一段位移)的速度計算公式:(適用于所有的運動);(v0vt)/2(只適用于勻變速直線運動)4瞬時速度:對應(yīng)于某一時刻(或位置)的
3、速度5速率:速度的大小,只有大小沒有方向,屬于標量6速度變化量:vvt-v0,描述速度變化的大小和方向,是矢量當v和v0同向時速度增大,反之速度減小注意:速度變化量(v)與速度變化率(v/t)是完全不同的兩個概念7加速度:av/t,又叫速度的變化率,描述速度變化的快慢和變化的方向,是矢量當a與v同向時,v增大;當a與v反向時,v減少;當a與v垂直時(如勻速圓周運動),v只是方向發(fā)生變化而大小不變注意:速度的變化率、速度變化的快慢及加速度都是同一個意思【例題1】汽車沿直線行駛,從甲地到乙地保持速度v1,從乙地再行駛同樣的距離到丙地保持速度v2,則汽車從甲地到丙地的平均速度是多少?【分析和解答】一
4、般變速運動的平均速度必須按照定義s/t計算,本題設(shè)甲乙兩地距離為s則:總結(jié)與提高 此題不能用公式求平均速度,因為此公式僅僅適用于勻變速直線運動因此學(xué)習(xí)物理時熟記每個公式的適用條件是非常重要的【例題2】 下列所描述的運動中,可能的有:A速度變化很大,加速度很??;B速度變化方向為正,加速度方向為負;C速度變化越來越快,加速度越來越?。籇速度越來越大,加速度越來越小【分析和解答】正確答案AD由vat得,盡管a很小,只要t足夠大,v可以很大,則A正確加速度方向和速度變化方向一定相同,則B錯加速度av/t描述的是速度變化的快慢,速度變化快,加速度一定大,則C錯只要加速度與速度同方向,不管加速度是變大或變
5、小,其速度都是越來越大故D正確【例題3】(高考新型題信息題)天文觀測表明,幾乎所有遠處的恒星(或星系)都在以各自的速度背離我們而運動,離我們越遠的星體,背離我們運動的速度(稱為退行速度)越大;也就是說,宇宙在膨脹,不同星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比,即vHr式中H為常數(shù),稱為哈勃常數(shù),已由天文觀測測定為解釋上述現(xiàn)象,有人提出一種理論,認為宇宙是從一個大爆炸的火球開始形成的假設(shè)大爆炸后各星體即以不同的速度向外勻速運動,并設(shè)想我們就位于其中心,則速度越大的星體現(xiàn)在離我們越遠這一結(jié)果與上述天文觀測一致由上述理論和天文觀測結(jié)果,可估算宇宙年齡T,其計算式為T_根據(jù)近期觀測,哈勃常數(shù)H310
6、-2米/秒光年,其中光年是光在一年中行進的距離,由此估算宇宙的年齡為_年【分析和解答】題中給出觀測結(jié)果:天文觀測到不同星體的退行速度和它們離我們的距離成正比,即vHrH為哈勃常數(shù)有人提出宇宙大爆炸理論(實際上是建立一個理想模型):所有的星系都是從某一時刻起,從我們這個中心向外以不同的速度勻速運動由此可列出勻速運動方程Tr/v兩方程聯(lián)立,可得T1/H 代入數(shù)據(jù)T1010年還有一個小的考查學(xué)生能力的地方,就是(秒光年/米)的處理,計算時應(yīng)注意單位哈勃常數(shù)的單位不是國際單位,光年和米都是長度單位,計算時要化簡總結(jié)與提高 現(xiàn)代教學(xué)理論認為,教學(xué)就是使學(xué)生學(xué)會收集信息,并提高信息處理能力的活動近年來,高
7、考物理中已經(jīng)出現(xiàn)了許多結(jié)合實際的題目,這些題目立意新,情景活,能結(jié)合生產(chǎn)、生活、科技的實際,有些題看似超綱卻又是非常合理的好題,這種引人注目的新信息題正以旺盛的生命力成為高考物理試題中的一個亮點,我們應(yīng)該有意識地培養(yǎng)自己聯(lián)系實際,擴大對知識的遷移和分析實際問題、從中抽象物理模型的能力解這類題首先要認真閱讀題目信息題往往文字敘述冗長,有用和無用的信息混雜,再加上有意的設(shè)陷,使解題者往往難以把握問題的實質(zhì)而誤入岐途面對這樣的習(xí)題,需要反復(fù)閱讀,用著重號圈出文字敘述中的關(guān)鍵詞句(如力學(xué)問題中的描述運動狀態(tài)或運動過程等詞句),去掉一些干擾信息,從而在認知結(jié)構(gòu)中清晰地呈現(xiàn)出問題的主干,使看似復(fù)雜的問題簡
8、明化如上題中緊緊抓住“假設(shè)大爆炸后星體即以不同的速度向外勻速運動”這一句,就聯(lián)想到用勻速直線運動的知識解題了綜上所述,信息題的一般解題思路是閱讀理解提煉建立正確物理模型應(yīng)用有關(guān)知識解題訓(xùn)練題(1)關(guān)于位移與路程,下列敘述正確的是A位移是矢量,位移的方向即質(zhì)點運動的方向;B位移的大小即路程,是標量;C質(zhì)點做直線運動時,路程等于位移的大小;D位移的大小不會比路程大(2)聲音在空氣中的傳播速度與氣溫有關(guān),15時聲速是340m/s,25的聲速是345m/s某中學(xué)開運動會時氣溫是20王華參加百米賽跑時,在百米終點的計時員,聽到起跑點的槍聲才開始計時,測得王華百米跑的成績是10.51s,那么王華百米成績實
9、際是A10.51s;B20.22s;C10.80s;D比10.80s還多些(3)汽車沿平直公路做加速度為0.m/s2的勻加速運動,那么在任意1s內(nèi):A汽車的末速度一定等于初速度的0.5倍;B汽車的初速度一定比前1s內(nèi)的末速度大0.5m/s;C汽車的末速度比前1s內(nèi)的初速度大0.5m/s;D汽車的末速度一定比初速度大0.5m/s(4)從甲地到乙地的高速公路全程是197km,一輛客車8點從甲地開上高速公路,10點到達乙地,途中曾在一高速公路服務(wù)區(qū)休息10分鐘,這輛客車從甲地到乙地的平均車速是A98.5km/h;B27.4m/s;C107km/h;D29.8m/s(5)做勻變速直線運動的質(zhì)點先后經(jīng)過
10、A、B、C三點,已知AB之間的距離與BC之間的距離相等,質(zhì)點在AB段和BC段的平均速度分別為20m/s和30m/s,據(jù)以上條件,可以求出:A質(zhì)點在AC段的運動時間;B質(zhì)點的加速度;C質(zhì)點在AC段的平均速度;D質(zhì)點在C點的瞬時速度(6)航空母艦是大規(guī)模戰(zhàn)爭中的重要武器,靈活起降的飛機是它主要的攻擊力之一民航客機起飛時要在2.5min內(nèi)使飛機從靜止加速到44m/s而艦載飛機借助助推設(shè)備,在2s內(nèi)就可把飛機從靜止加速到83m/s設(shè)起飛時飛機在跑道上做勻加速運動求供客機起飛的跑道長度約是航空母艦的甲板跑道長度的多少倍?二、勻變速直線運動規(guī)律及其應(yīng)用專題通過本訓(xùn)練,著重掌握運動學(xué)的基本公式的應(yīng)用(如符號
11、法則)及一些推論1基本公式注意:以上公式涉及五個物理量v0,vt,s,a,t,每一個公式各缺一個物理量,在解題中,題目不要求和不涉及的哪個物理量,就選用缺這個物理量的公式,這樣可少走彎路當a與v0反向時,以上公式包括正方向減速和反方向加速兩種情況的規(guī)律,應(yīng)用時一般取v0的方向為正方向,與此方向相反的其它矢量的數(shù)值要帶上負號代入運算2由紙帶得到的推論用打點計時器在紙帶上打出的點,記錄了小車在平板上的運動情況,是研究勻變速直線運動的好教材處理實驗數(shù)據(jù)用到的兩個導(dǎo)出公式,是解運動學(xué)問題另一組很有用的公式設(shè)圖11中,O、A、B、C、D、E為打點計時器在紙帶打出的點,點間距離分別為:s1、s2、s3、s
12、4和s5,打出相鄰兩點所用時間為T,則vA,vB,(中間時刻速度等于這段時間的平均速度,請同學(xué)們自己證明)a(請自己證明)【例題1】航空母艦上的飛機起飛時,航空母艦以一定的速度航行,以保證飛機能安全起飛,某航空母艦上的戰(zhàn)斗機,起飛時的最大加速度是5.0m/s2,速度須達50m/s才能起飛,該航母甲板長160m,為了使飛機能安全起飛,航母應(yīng)以多大的速度向什么方向航行?【分析與解答】只有飛機起飛方向與航空母艦運動方向相同時,飛機加速滑行的對地位移才是最長,才是最安全的假設(shè)航空母艦不動,飛機在甲板上作勻加速直線運動甲板長s160m,飛機最大加速度a5.0m/s2,由2asv2,求出v40m/s,達不
13、到起飛所需速度飛機在航母上參與航母運動,故:航空母艦應(yīng)與飛機起飛方向相同且至少以10m/s的速度航行,此時飛機初速為10m/s,起飛后兩速度的矢量和的大小即50m/s,能安全起飛了也可以這樣列式求解:以航空母艦作為參照物設(shè)航空母艦的航行速度為v0,初始時,飛機停在甲板上,即飛機的相對初速度為v00,飛機相對末速度vt(50-v0)m/s,飛機相對加速度為a5.0m/s2,飛機相對位移l160m由公式2as得(50-v0)22alv050-50-10m/s航母以10m/s的速度與飛機起飛方向同向,飛機就能安全起飛了總結(jié)與提高 解答物理問題時,一定要養(yǎng)成科學(xué)分析問題的良好習(xí)慣,即必須先分析物理過程
14、,特別是要準確判斷是否有幾個不同的過程然后對不同的過程,采用適用的公式進行分析計算采用相對運動解題時,公式中各物理量應(yīng)相對同一參照物【例題2】質(zhì)點做勻加速直線運動,由A到B和由B到C所用時間均是2s,且前2s和后2s位移分別為8m和12m,求該質(zhì)點運動的加速度、初速度和末速度【分析和解答】勻變速直線運動都可以看作是打點計時器記錄在紙帶上的運動此題把A、B、C三點當作紙帶上的三點,點間間隔s18m,s212m,物體通過相鄰兩點所需時間T2s,由紙帶導(dǎo)出公式得:a1(m/s2),vB5(m/s)再由vCvBaT和vBvAaT,解得初速度vA(A點速度)和末速度vC(C點速度)分別為:vA3m/s,
15、vC7m/s總結(jié)與提高 一般的勻變速直線運動,若出現(xiàn)相等時間問題,可優(yōu)先考慮用此“紙帶法”處理訓(xùn)練題(1)兩物體都作勻變速直線運動,在給定的時間間隔內(nèi),位移的大小決定于:A誰的加速度越大,誰的位移一定越大;B誰的初速度越大,誰的位移一定越大;C誰的末速度越大,誰的位移一定越大;D誰的平均速度越大,誰的位移一定越大(2)一物體作勻變速直線運動,某時刻速度的大小為4m/s,1s后速度的大小變?yōu)?0m/s在這1s內(nèi)該物體的:A位移的大小可能小于4m;B位移的大小可能大于10m;C加速度的大小可能小于4m/s2;D加速度的大小可能大于10m/s2(3)一個質(zhì)點正在作勻加速直線運動,用固定的照相機對該質(zhì)
16、點進行閃光照相,閃光時間間隔為1s,分析照片得到的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)質(zhì)點在第1次、第2次閃光的時間間隔內(nèi)移動了2m;在第3次、第4次閃光的時間間隔內(nèi)移動了8m,由此可以求得:A第1次閃光時質(zhì)點的速度;B質(zhì)點運動的加速度;C從第2次閃光到第3次閃光這段時間內(nèi)質(zhì)點的位移;D質(zhì)點運動的初速度(4)物體沿一直線運動,在t時間內(nèi)通過的路程為s,它在中間位置處的速度為v1,在中間時刻的速度為v2,則v1和v2的關(guān)系為:A當物體做勻加速直線運動時,v1v2;B當物體做勻減速直線運動時,v1v2;C當物體做勻速直線運動時,v1v2;D當物體做勻減速直線運動時,v1v2(5)為了測定某輛轎車在平直路上起動時的加速度(轎
17、車起動時的運動可近似看作勻加速運動)某人拍攝了一張在同一底片上多次曝光的照片(圖12)如果拍攝時每隔2s曝光一次,轎車車身總長為4.5m,那么這輛轎車的加速度約為:A1m/s2;B2m/s2;C3m/s2;D4m/s2(6)兩木塊自左向右運動,現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光,記錄下木塊每次曝光時的位置,如圖13所示,連續(xù)兩次曝光的時間間隔是相等的,由圖可知A在時刻t2以及時刻t5兩木塊的速度相同;B在時刻t3兩木塊的速度相同,C在時刻t3以及時刻t4之間某瞬時兩木塊的速度相同;D在時刻t4以及時刻t5之間某瞬時兩木塊的速度相同(7)以8m/s的速度行駛的小汽車,緊急剎車后的加速度大小為6m
18、/s2,則剎車后4s內(nèi)的位移為多少米?(8)如圖14,一水平傳送帶長度為20m,以2m/s的速度做勻速運動,已知某物體與傳送帶間動摩擦因數(shù)為0.1,則從把該物體由靜止放到傳送帶的一端開始,至達到另一端所需時間為多少?(9)火車在兩個相鄰的停站之間的運動由三個階段組成:從靜止開始做勻加速運動,接著做勻速運動(在各車站之間這一段所做勻速運動的速度相同),再接著做勻減速運動直到停下來甲、乙兩同學(xué)為研究火車提速問題,經(jīng)咨詢技術(shù)管理部門了解有關(guān)數(shù)據(jù),在初步的估算中,為簡單起見,他們設(shè)火車各次出站和進站的加速度大小均相同,為a出a進a0.4m/s2且提速后也不會改變有相距s142km的A、B兩站,據(jù)現(xiàn)行列
19、車時刻表:兩站之間火車運動的時問為T2.1h;其間,在一中途站C停車0.1h若提速后火車在C站不停且把做勻速運動的速度提高到原來的1.5倍,根據(jù)以上的簡化假設(shè),求:提速后火車進入B站前做勻減速運動所經(jīng)過的路程;提速后火車在A、B兩站之間的運動時間三、自由落體運動和豎直上拋運動專題通過本專題訓(xùn)練,著重掌握自由落體和豎直上拋運動的規(guī)律、正負號處理以及用“極限分析法”找邊界條件1自由落體運動:可看成是勻加速直線運動的特例,即初速v00,加速度ag2豎直上拋運動:(1)規(guī)律:上升過程是加速度為a-g的勻減速運動,下落過程是自由落體運動,各自均符合勻變速運動規(guī)律,全過程也符合a-g(取v0方向為正方向)
20、的勻變速直線運動規(guī)律(2)兩個推論:上升最大高度hmv02/2g,上升到最大高度所需時間:tmv0/g(3)特殊規(guī)律:由于下落過程是上升過程的逆過程,所以物體在通過同一高度位置時,上升速度與下落速度大小相等,物體在通過同一段高度過程中,上升時間與下落時間相等【例題】某物體被豎直上拋,空氣阻力不計當它經(jīng)過拋出點之上0.4m處時,速度為3m/s,當它經(jīng)過拋出點之下0.4m時,速度應(yīng)是多少?(g10m/s2)(分析和解答)解法一:對豎直上拋物體,上拋速度與落回原地速度大小相等,因此,物體在拋出點之上0.4m處,上升或下降的速度大小都是3m/s若以拋出點之上0.4m處為初位置,下落速度3m/s為初速度
21、,物體從此點下落到拋出點之下0.4m處的位移為(0.40.4)m,那么所求速度就是這段時間的末速度即:vt2-v022ghvt5(m/s)解法二:物體高度為h10.4m時速度為v1,則:-2gh1;物體高度為h2-0.4m時速度為v2,則:-2gh2;消去v0得:2g(h1-h2)v25(m/s)總結(jié)與提高 處理豎直上拋運動的問題時要特別注意它的對稱性和速度、位移的正負訓(xùn)練題(1)某人在高層樓房的陽臺外側(cè)上以20m/s的速度豎直向上拋出一個石塊,石塊運動到離拋出點15m處所經(jīng)歷的時間可以是:(空氣阻力不計,g取10m/s2)A1s;B2s;C3s;D4s;E(2)s(2)從地面豎直上拋一物體A
22、,同時在離地面某一高度處有另一物體B自由落下,兩物體在空中同時到達同一高度時速率都為v,則下列說法中正確的是:A物體A上拋的初速度和物體B落地時速度的大小相等,都是2v;B物體A、B在空中運動的時間相等;C物體A能上升的最大高度和B開始下落時的高度相同;D兩物體在空中同時達到同一個高度處一定是B物體開始下落時高度的中點(3)利用水滴下落可以測出重力加速度g;調(diào)節(jié)水龍頭,讓水一滴一滴地流出在水龍頭的正下方放一個盤子,調(diào)整盤子的高度,使一個水滴碰到盤子時,恰好有一水滴從水龍頭開始下落,而空中還有一個正在下落中的水滴測出水龍頭到盤子間距離為h再用秒表測時間,從第一個水滴離開水龍頭開始記時,到第N個水
23、滴落至盤中,共用時間為T求第一個水滴落到盤子時,第二個水滴離開水龍頭的距離和重力加速度g的表達式(4)一跳水運動員從離水面10m高的平臺上向上躍起,舉雙臂直體離開臺面此時其重心位于從手到腳全長的中點躍起后重心升高0.45m達到最高點落水時身體豎直,手先入水(在此過程中運動員水平方向的運動忽略不計)從離開跳臺到手觸水面,他可用于完成空中動作的時間是多少?(計算時,可以把運動員看作全部質(zhì)量集中在重心的一個質(zhì)點,g取為10m/s2,結(jié)果保留二位數(shù)字)(5)氣球以10m/s2加速度由靜止從地面豎直上升,10s末從上面掉出一重物,此重物最高可上升到多少?從氣球上掉出之后經(jīng)多少時間落回地面?(6)一枚IC
24、BM導(dǎo)彈從100km高度垂直下落,初速度為3.6104km/h,正下方一枚ABM導(dǎo)彈同時以104m/s的初速度向上攔截,問經(jīng)過多少時間在離地多高處攔截到第一枚導(dǎo)彈?(設(shè)導(dǎo)彈無動力裝置,g取10m/s2)(7)長為l的豎直桿下端距一豎直隧道口為l,若這個隧道長也為l,讓這根桿自由下落,它通過隧道的時間是多少?四、歸納法與演繹法應(yīng)用專題通過本專題訓(xùn)練,著重掌握分析復(fù)雜物理過程的一種重要方法歸納法和演繹法從某些個別物理現(xiàn)象或特殊的物理過程出發(fā),可以推論出具有普遍意義的一般性結(jié)論;這種從個別到一般,從特殊到普遍的邏輯推理方式叫歸納法與歸納法的思維程序相反,從某個具有普遍意義的一般性原理出發(fā),也可以推論
25、出某一個別的物理現(xiàn)象或特殊的物理過程;這種從一般到個別,從普遍到特殊的推理方式叫做演繹法演繹依據(jù)的一般性原理是由特殊現(xiàn)象中歸納出來的,而歸納又必須以一般性原理為指導(dǎo),才能找出特殊現(xiàn)象的本質(zhì);所以,歸納離不開演繹,演繹也離不開歸納,雖然歸納和演繹是兩種不同的思維方法,但是它們之間是相互滲透、相互依賴、相互聯(lián)系、相互補充的當我們解決物理問題時,根據(jù)物理概念或規(guī)律分析題目描述的物理現(xiàn)象,使用的是演繹法;根據(jù)題目描述的物理現(xiàn)象推導(dǎo)出某些一般性的結(jié)論,使用的是歸納法歸納法和演繹法的交叉應(yīng)用,是我們解決問題的常見思維方式【例題1】A、B兩點相距s,將s平分為n等價今讓一物體(可視為質(zhì)點)從A點由靜止開始向
26、B運動,物體在每一等分段均做勻加速運動,且第一段加速度為a,但每過一個等價點加速度都增加,試求該物體到達B點時速度【分析與解析】由于物體在每個等分段上都做勻加速運動,所以每段運動的初、末速度應(yīng)滿足同樣的關(guān)系:2a2a(1)2a(1)2a(1)將上述各式兩端分別相加,即得2a1(1)(1)(1)2an()(3-)as vn總結(jié)與提高 該題所用關(guān)系即為勻變速直線運動的速度、位移關(guān)系,每一等分段上的方程都不難給出但若要按常規(guī)的解法,逐一地求出v1、v2、v3,從中找出vn的通式,則是較困難的上述解法恰是利用各方程左側(cè)的特點,相加后將中間諸項相消,而直接求得了最終速度vn【例題2】一彈性小球自4.9m
27、高處自由落下,當它與水平桌面每碰撞一次后,速度減小到碰前的7/9,試計算小球從開始下落到停止運動所用的時間【分析與解答】每碰撞一次后所做豎直上拋運動,可分為上升和回落兩個階段,不計空氣阻力,這兩段所用時間和行程相等小球原來距桌面高度為4.9m,用h0表示,下落至桌面時的速度v0應(yīng)為:v09.8(m/s)下落時間為:t01(s)首先用演繹法:小球第一次和桌面碰撞,那么,第一次碰撞桌面后小球的速率:v1v07/9(m/s)第一次碰撞后上升、回落需用時間:2t12v1/g(2v0/g)7/927/9(s)小球第二次和桌面碰撞,那么,第二次碰撞桌面后小球的速率:v2v17/9(v07/9)7/9v0(
28、7/9)2(m/s)第二次碰撞后上升、回落需用時間:2t22v2/g2(7/9)2再用歸納法:依此類推可得:小球第n次和桌面碰撞后上升、回落需用時間2tn2(7/9)n(s)小球從開始下落到經(jīng)n次碰撞后靜止所用總時間為:Tt02t12t22tn127/92(7/9)22(7/9)n127/9(7/9)2(7/9)n括號內(nèi)為等比級數(shù)求和,首項a17/9,公比q7/9|q|1,無窮遞減等比級數(shù)的和為:T127/28(s)總結(jié)與提高 此題中小球與桌面碰撞的次數(shù)是無數(shù)次,試圖求出每一次的時間將是無止境的關(guān)鍵利用演繹法和歸納法找出小球第n次碰撞后在空中運動的時間tn的表達式,看看tn的表達式有何規(guī)律(此
29、題中tn符合等比數(shù)列規(guī)律)然后利用有關(guān)數(shù)學(xué)知識求得最后結(jié)果所以在遇到問題時,要多分析、比較、歸納,解決物理問題的能力即會在潛移默化中得到提高訓(xùn)練題(1)雜技演員用一只手把四只球依次向上拋出,為了使節(jié)目能持續(xù)表演下去,該演員必須讓回到手中的小球隔一個相等的時間再向上拋出,假如拋出每一個球上升的最大高度都是1.25m,那么球在手中停留的最長時間是:(不考慮空氣阻力,g取10m/s2,演員拋球同時即刻接球)A1/3s;B1/4s;C1/5s;D1/6s(2)人站在列車的前頭,當列車從靜止起動時,發(fā)現(xiàn)第一節(jié)車箱穿過人的時間為5s,列車做勻加速運動,求第十節(jié)車箱通過人的時間(3)水平導(dǎo)軌AB的兩端各有一
30、個豎直的檔板A和B,AB長4m,物體自A處開始以4m/s的速度沿導(dǎo)軌向B運動,已知物體在碰到A或B以后,均以與碰前大小相等的速度反彈回來,并且物體在導(dǎo)軌上作勻減速運動的加速度大小相同,為了使物體最終能停在AB的中點,則這個加速度的大小應(yīng)為多少?(4)一個人以30m/s的初速度將小球上拋,每隔1s拋出一球假設(shè)空氣阻力可以忽略不計,而且升、降的球并不相碰(g取10m/s2)問:最多能有幾個球在空中?設(shè)在t0時將第1個球拋出,在哪些時刻它和以后拋出的小球在空中相遇而過?五、運動圖象專題通過本專題訓(xùn)練,著重掌握運動學(xué)圖象的意義及分析圖象的一般方法形狀一樣的圖線,在不同圖象中所表示的物理規(guī)律不同,因此在
31、應(yīng)用時要特別注意看清楚圖象的縱、橫軸所描述的是什么物理量圖15是形狀一樣的圖線在st圖象及vt圖象中的比較:st圖vt圖表示物體作勻速直線運動(斜率表示速度v);表示的體靜止;表示物體靜止;表示物體向反方向作勻速直線運動;交點的縱坐標表示三個運動質(zhì)點相遇時的位移;t1時刻物體位移為s1表示物體作勻加速直線運動(斜率ktga表示加速度a);表示物體作勻速直線運動;表示物體靜止;表示物體作勻減速直線運動;交點的縱坐標表示三個運動質(zhì)點的共同速度;t1時刻物體速度為v1(圖中陰影部分面積表示質(zhì)點在0t1時間內(nèi)的位移)【例題1】如圖16所示,為一物體作勻變速直線運動的速度圖線,根據(jù)圖線作出的以下幾個判斷
32、中,正確的是A物體始終沿正方向運動;B物體先沿負方向運動,在t2s后開始沿正方向運動;C在t2s前物體位于出發(fā)點負方向上,在t2s后位于出發(fā)點正方向上;D在t2s時,物體距出發(fā)點最遠【分析與解答】正確答案BD物體的運動方向即是速度方向,從圖線可知,物體在2s前速度是負的,即是沿負方向運動,而2s后速度為正的,即沿正方向運動,所以選項A是錯誤的,B是正確的物體的位置由位移決定,物體在某段時間的位移等于這段時間所對應(yīng)的vt圖線所圍的面積的代數(shù)和由圖可知物體在2s時有最大的負方向位移,2s后(在4s前)雖然物體運動方向改為正的,但它的位移仍是負的(在第4s末物體回到原點),故選項C是錯誤的,而選項D
33、是正確的總結(jié)與提高 分析運動學(xué)圖象時,必須先把圖象還原到原運動過程,亦即分清每一段圖線表示物體做什么運動圖線的正、負號表示方向【例題2】如圖17,兩個質(zhì)量完全一樣的小球,從A出發(fā)沿光滑的a管和b管由靜止滑下,設(shè)轉(zhuǎn)彎處無能量損失,比較兩球用時長短(B、D兩點同一水平線上)【分析與解答】沿a管滑下的小球,在AB段加速度比BC段加速度小,則在速率圖中AB段圖線的斜率比BC段圖線斜率小而沿b管滑下的小球,它的速率圖線在AD段斜率比DC段斜率大兩球滑到底端時速度相同(由機械能守恒可推知),經(jīng)過的總路程相等,兩球的速率圖象如圖18,若要保證兩球的路程相等,即“面積”相等,必須使tatb總結(jié)與提高 利用速率
34、圖線解題時,必須注意兩點:圖線的斜率表示加速度;圖線與t軸包圍的“面積”表示路程【例題3】一個小球以v020m/s的初速度豎直向上拋出,然后每隔時間t1s,以同樣速度豎直上拋一個個小球不計空氣阻力,且小球在升降過程中不發(fā)生碰撞試求:(1)第一個小球在空中能與幾個小球相遇?(2)相遇時,是在第一個小球拋出后多久?(取g10m/s2)【分析與解答】由豎直上拋運動位移公式hv0t-gt2知,豎直上拋運動位移一時間圖象是一條拋物線小球在空中的運動時間為T4(s)定性地畫出ht圖象(圖19),圖象中各圖線的相交點表示位移相等,即為兩球相遇點根據(jù)各球圖象的交點及相應(yīng)的坐標,可以看出:第一個小球在空中能與3
35、個小球相遇,時間依次是第一個拋出后t12.5s,t23s,t33.5s請讀者再根據(jù)圖象回答:各球相遇是發(fā)生在上升過程還是下降過程?第二球到達最高點時,第一球正好與哪個球相遇?第三球到達最高點時,哪兩個球正好在空中相遇?總結(jié)與提高 用圖象解決小球在空中相遇這類問題的關(guān)鍵是:1求出小球在空中運動總時間;2正確寫出小球運動的st關(guān)系函數(shù)式,并根據(jù)函數(shù)關(guān)系式畫出st圖象注意:在st圖中圖線相交點表示位移相等,即相遇;而在Vt圖中,圖線相交點只表示速度相等,而非相遇(切記)訓(xùn)練題(1)一個物體向上豎直拋出,如果在上升階段和下降階段所受的空氣阻力數(shù)值相等,那么在圖110中哪一個能夠正確反映它的速度變化(以
36、向上方向為正方向)?(2)一個小孩在蹦床上做游戲,他從高處落到蹦床上后又被彈起到原高度小孩從高處開始下落到彈回的整個過程中,他的運動速度隨時間變化的圖象如圖111所示,圖中oa段和cd段為直線則根據(jù)此圖象可知,小孩和蹦床相接觸的時間為At2t4;Bt1t4;Ct1t5;Dt2t5(3)在地面上以某一初速度豎直上拋一物體,不計空氣阻力,物體的動能Ek隨時間t變化的圖象如圖112中的(4)某物體運動的速度時間圖象如圖113,則物體做:A往復(fù)運動;B勻變速直線運動;C朝某一方向直線運動;D不能確定(5)如圖114中每一個圖都有兩條圖線,分別表示一種直線運動過程的加速度和速度隨時間變化的圖像其中哪些圖
37、可能是正確的?(6)如圖115所示為描述一個小球從水平桌面上方一點自由下落,與桌面經(jīng)多次碰撞最后靜止在桌面上的運動過程,則圖線所示反映的是下列哪個物理量隨時間的變化過程:A位移;B路程;C速度;D加速度(7)如圖116,兩光滑斜面的總長度相等,高度也相等,兩球由靜止從頂端下滑,若球在圖上轉(zhuǎn)折點無能量損失,則有A兩球同時落地;Bb球先落地;C兩球落地時速率相等;Da球先落地(8)光滑圓軌道豎直放置不動(如圖117),A、B是直徑上兩個端點小球以相同的初速率沿ACB和ADB運動到B點,比較兩種情況用時長短(9)某質(zhì)點在一條直線上運動,頭6s的位移圖象如圖118所示根據(jù)它的位移圖象,在圖119上畫出
38、質(zhì)點在頭6s內(nèi)的速度圖象(10)在地面上以初速2v0豎直上拋一物體后,又以初速v0同地點豎直上拋另一物體,若要使兩物能在空中相碰,則兩物體拋出的時間間隔必須滿足什么條件?(不計空氣阻力,建議用公式計算和圖象兩種方法解題)六、追趕運動專題通過本專題訓(xùn)練,著重掌握追趕問題的臨界條件以及分析追趕問題的方法:公式法,圖像法1勻減速物體追趕同向勻速物體時,恰能追上或恰好追不上的臨界條件:即將靠近時,追趕者速度等于被追趕者速度(即當追趕者速度大于被追趕者速度時,能追上;當追趕者速度小于被追趕者速度時,追不上)2初速為零的勻加速物體追趕同向勻速物體時,追上前具有最大距離的條件:追趕者的速度等于被追趕者的速度
39、3分析追趕(或不相碰)問題時,一定要分析所需滿足的兩個條件:速度關(guān)系及位移關(guān)系【例題】一輛汽車在十字路口等候綠燈,當綠燈亮?xí)r汽車以3m/s2的加速度開始行駛恰在這時一輛自行車以6m/s的速度勻速駛來,從后邊趕過汽車試求:(1)汽車從路口開動后,在追上自行車之前經(jīng)過多長時間兩車相距最遠?此時距離是多少?(2)什么時候汽車追上自行車,此時汽車的速度是多少?【分析和解答】解法一:(1)汽車開動后速度由零逐漸增大,而自行車的速度是定值當汽車的速度還小于自行車速度時,兩者的距離將越來越大而一旦汽車的速度增加到超過自行車速度時,兩車距離就將縮小因此兩者速度相等時兩車相距最大(以上分析緊緊抓住了“速度關(guān)系”
40、及“位移關(guān)系”進行分析),有:v汽atv自,tv自/a6/32(s) sv自t-at2/262-322/26(m)解法二:用數(shù)學(xué)求極值方法來求解:設(shè)汽車在追上自行車之前經(jīng)t時間兩車相距最遠ss1-s2v自t-at2/2s6t-3t2/2,由二次函數(shù)求極值條件知,t-b/2a6/32(s)時,s最大sm6t-3t2/262-322/26(m)(2)汽車追上自行車時,二車位移相等則vtat2/2,6t3t2/2,t4(s) vat3412(m/s)解法三:用相對運動求解更簡捷:選勻速運動的自行車為參照物,則從運動開始到相距最遠這段時間內(nèi),汽車相對此參照物的各個物理量為:初速v0v汽初-v自0-6-
41、6(m/s),末速vtv汽末-v自6-60加速度aa汽-a自3(m/s2)相距最遠s-6(m)(負號表示汽車落后)解法四:用圖像求解(1)自行車和汽車的vt圖如圖120,由于圖線與橫坐標軸所包圍的面積表示位移的大小,所以由圖上可以看出:在相遇之前,在t時刻兩車速度相等時,自行車的位移(矩形面積)與汽車的位移(三角形面積)之差(即斜線部分)達最大,所以:tv自/a6/32(s),svt-at2/262-322/26(m)(2)由圖可看出:在t時刻以后,由v自或與v汽線組成的三角形面積與標有斜線的三角形面積相等時,兩車的位移相等(即相遇)所以由圖得相遇時,t2t4(s),v2v自12(m/s)總結(jié)
42、與提高 四種解法中,解法一注重對運動過程的分析,抓住兩車間距離有極值時速度應(yīng)相等這一關(guān)鍵條件來求解;解法二中由位移關(guān)系得到一元二次方程,然后利用根的判別式來確定方程中各系數(shù)間的關(guān)系,這也是中學(xué)物理中常用的數(shù)學(xué)方法;解法三通過巧妙地選取參照物,使兩車運動的關(guān)系變得簡明;解法四利用vt圖分析,可使兩車運動的關(guān)系直觀明了四種解法中的前兩種同學(xué)們必須掌握,不可偏廢;對后兩種解法,由于中學(xué)教材和高考要求不高,故可只作參考訓(xùn)練題(1)甲車以加速度3m/s2由靜止開始作勻加速直線運動,乙車落后2s在同一地點由靜止出發(fā),以加速度4m/s2作加速直線運動,兩車運動方向一致,在乙車追上甲車之前,兩車的距離的最大值
43、是:A18m;B23.5mC24m;D28m(2)兩輛完全相同的汽車,沿水平直路一前一后勻速行駛,速度均為v0,若前車突然以恒定的加速度剎車,在它剛停住時,后車以前車剎車時的加速度開始剎車已知前車在剎車過程中所行的距離為s,若要保證兩輛車在上述情況中不相撞,則兩車在勻速行駛時保持的距離至少應(yīng)為:As;B2s;C3s; D4s(3)火車以速率v1向前行駛,司機突然發(fā)現(xiàn)在前方同一軌道上距車為s處有另一輛火車,它正沿相同的方向以較小的速率v2作勻速運動,于是司機立即使車作勻減速運動,加速度大小為a,要使兩車不致相撞,求出a應(yīng)滿足關(guān)系式(即a、v1、v2、s的關(guān)系式)(提示:此題解法有多種,其中選擇速
44、率是v2的火車為參照物可使問題大為簡化)(4)在水平直軌道上有兩輛長為l的汽車,中心相距為s,開始時,A車在后面以初速v0、加速度大小為2a正對著B車做勻減速直線運動,而B車同時以初速為零、加速度大小為a做勻加速直線運動,兩車運動方向相同要使兩車不相撞,試求出v0應(yīng)滿足的關(guān)系式(提示:選擇B車為參照物,利用相對運動求解最簡單,但不管用什么方法,一定要找出不相碰的兩個條件:速度關(guān)系、位移關(guān)系)(5)A、B兩個質(zhì)點沿直線同時從甲處向乙處運動,A以vA3m/s的速度做勻速運動,B作初速度為零,加速度aB3m/s2的勻加速運動當B與A在途中相遇時,即改做加速度aB-2m/s2的勻減速運動,求A、B質(zhì)點
45、在B停止前何時出現(xiàn)相距最遠?(提示:在同一vt圖上畫出兩質(zhì)點的圖線,從圖上分析)(6)一輛公共汽車由靜止開始以1m/s2的加速度沿直線前進,車后相距s045m處,與車行駛方向相同的某人同時開始以6m/s的速度勻速追趕車,問人能否追上車?若能追上,求追上的時間;若不能追上,求人、車間的最小距離(7)某人騎自行車以4m/s的速度勻速前進,某時刻在他前面7m處以10m/s的速度同向行駛的汽車開始關(guān)閉發(fā)動機,而以2m/s2的加速度減速前進,此人需要多長時間才能追上汽車?七、運動的合成和分解、平拋運動專題運動的合成和分解:1運動的獨立性原理:物體在任何一個方向的運動,都按其本身規(guī)律進行,不會因為其他方向
46、的運動是否存在而影響這是運動的合成和分解的理論基礎(chǔ),在分析問題時不要忘了這一點(2)運動的合成和分解:包括位移、速度、加速度的合成和分解它們與力的合成和分解一樣都遵守平行四邊形定則由已知的分運動求跟它們等效的合運動叫做運動的合成由已知的合運動求跟它等效的分運動叫做運動的分解研究運動合成和分解,目的在于把一些復(fù)雜的運動簡化為比較簡單的直線運動,這樣就可應(yīng)用已經(jīng)掌握的有關(guān)直線運動的規(guī)律,來研究一些復(fù)雜的曲線運動2船渡河運動分解:(v1為水流速度,v2為船相對靜水速度,q為v2與v1的夾角,d為河寬)水流方向:速度為v1v2cosq的勻速直線運動垂直河岸方向:速度為v2sinq的勻速直線運動要船垂直
47、河岸渡河時:在水流方向上船速度為零,v1v2cosq0,qarccos(-v1/v2)要船渡河時間最短:在垂直于河岸的方向上td/v2sinq,當q90時,t有最小值d/v23跨過定滑輪的繩拉物體(或物體拉繩)運動的速度分解:物體運動的速度為合速度v,物體速度v在沿線方向的分速度v1就是使繩子拉長或縮短的速度,物體速度v的另一個分速度v2就是使繩子擺動的速度,它一定和v1垂直4平拋運動特點:恒力(即重力)作用下的曲線運動ag恒定,是勻變速曲線運動,各個相等時間的速度增量vgt相等5平拋運動可分解為水平方向:速度等于初速度的勻速直線運動(vv0,sv0t)豎直方向:自由落體運動(vtgt,hgt
48、2/2)下落時間tt自由落體(只與下落高度h有關(guān),與其它因素?zé)o關(guān))任何時刻速度v及v與v0的夾角q:v,qarctg(gt/v0)任何時刻總位移:s【例題1】從空中同一點沿水平方向同時拋出兩個小球,它們的初速度方向相反,大小分別為v1和v2,求經(jīng)過多少時間兩小球速度之間的夾角等于90?(不計空氣阻力)【分析和解答】設(shè)經(jīng)過ts兩小球速度垂直,如圖121,此時,速度v1與水平成a角,速度v2與水平成b角v1v2,即有ab,而tana,tanbt【例題2】飛機以150m/s的水平速度勻速飛行,某時刻讓A球落下,相隔1s又讓B球落下,不計空氣阻力,在以后運動中關(guān)于A球與B球的相對位置關(guān)系,正確的是:A
49、A球在B球的前下方;BA球在B球的后下方;CA球在B球的正下方5m處;D以上說法都不對【分析和解答】正確答案DA球和B球在水平方向都是以150m/s的速度勻速運動,則A與B必定在同一條豎直線上粗略地考慮,1s末A正好在B下方5m處,不少同學(xué)自作聰明地認為這道題的關(guān)鍵就是“前下方”“后下方”的選擇,結(jié)果正中了題目設(shè)下的圈套,錯選C答案仔細分析題目要求A和B的位置關(guān)系,顯然兩球之間的相對位置不是固定的,水平方向相對靜止,豎直方向的相隔距離隨時間推移在不斷變化,正確的位置關(guān)系是:hhA-hBg(t1)2/2-gt2/2g(2t1)/2,即A、B相隔距離h隨t的增大而增大總結(jié)與提高 處理平拋問題,一定
50、要分解為兩個分運動考慮有些問題還要分別畫出位移合成分解圖以及速度合成分解圖,利用直角三角形有關(guān)知識分析訓(xùn)練題(1)小船在靜水中速度是v,今小船要渡過一河流,渡河時小船朝對岸垂直劃行,若航行至河中心時,水流速度增大,則渡河時間將:A增大;B減??;C不變;D不能判定(2)有一項趣味競賽:從光滑水平桌面的角A向角B發(fā)射一只乒乓球,要求參賽者在角B處用細管吹氣,將乒乓球吹進角C處的圓圈中,趙、錢、孫、李四位參賽者的吹氣方向如圖122中各自的箭頭所示,其中有可能成功的參賽者是:A趙;B錢;C孫;D李(3)斜面上有a、b、c、d四個點,abbccd,如圖123所示,從a點正上方的O點以速度v水平拋出一個小
51、球,它落在斜面上b點若小球從O點以速度2v水平拋出,不計空氣阻力,則它落在斜面上的Ab與c之間某一點;Bc點;Cc與d之間某一點;Dd點(4)如圖1一24所示,在高H處有個小球A,以速度v1水平拋出,與此同時,地面上有個小球B,以速度v2豎直上拋,兩球在空中相遇則:A從它們拋出到相遇所需的時間是H/v1;B從它們拋出到相遇所需的時間是 H/v2;C兩球拋出時的水平距離為v2H/v1;D兩球拋出時的水平距離為v1H/v2(5)一人站在離公路h50m遠處,如圖125所示,公路上有一輛汽車以v110m/s的速度行駛,當汽車到A點與在B點的人相距d200m時,人以v23m/s的平均速度奔跑,為了使人跑到公路上恰與汽車相遇,則此人應(yīng)該朝哪個方向跑?(6)底面半徑為r,高為h的圓錐形陀螺在光滑水平桌面上快速繞軸旋轉(zhuǎn),同時以速度v0向右運動,如圖126,若陀螺的轉(zhuǎn)動軸在全部時間內(nèi)都保持豎直,則v0至少等于多少,才能使陀螺從桌面滑出后不會與桌邊發(fā)生碰撞?(7)如圖127所示,設(shè)滑雪運動員由a點
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