2020-2021学年高中物理(沪科版)必修一学案：第2章-学案4-匀变速直线运动的规律(二).docx

学案4匀变速直线运动的规律(二)学习目标定位1.会推导速度与位移的关系式，并知道匀变速直线运动的速度与位移的关系式中各物理量的含义.2.会用公式vv2as进行分析和计算.3.把握三个平均速度公式及其适用条件.4.会推导saT2并会用它解决相关问题一、速度位移公式的推导及应用问题设计我国第一艘航空母舰“辽宁号”已有力气同时起飞3架歼15战机，如图1为辽宁舰上3个起飞点示意图，1、2号位置为短距起飞点，起飞线长105米；3号位置为远距起飞点，起飞线长195米假如歼15战机起飞速度为50 m/s，起飞时航母静止不动，且不使用弹射系统，则战机由3号起飞点起飞的加速度至少是多少？(设跑道水平)图1答案依据vtv0atsv0tat2由得t把代入得sv0a()2整理得：vv2as将v00，vt50 m/s，s195 m代入上式得：a6.41 m/s2.要点提炼1匀变速直线运动的速度位移公式：vv2as，此式是矢量式，应用解题时确定要先选定正方向，并留意各量的符号若v0方向为正方向，则：(1)物体做加速运动时，加速度a取正值；做减速运动时，加速度a取负值(2)位移s0说明物体通过的位移方向与初速度方向相同，sv.三、重要推论saT2的推导及应用问题设计物体做匀变速直线运动，加速度为a，从某时刻起T时间内的位移为s1，紧接着其次个T时间内的位移为s2.试证明：s2s1aT2.答案证明：设物体的初速度为v0自计时起T时间内的位移s1v0TaT2在其次个T时间内的位移s2v02Ta(2T)2s1v0TaT2.由两式得连续相等时间内的位移差为ss2s1v0TaT2v0TaT2aT2，即saT2.要点提炼1匀变速直线运动中，在连续相等的时间T内的位移之差为一恒定值，即saT2.2应用(1)推断物体是否做匀变速直线运动假如ss2s1s3s2snsn1aT2成立，则a为一恒量，说明物体做匀变速直线运动(2)求加速度利用匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差s，可求得a.一、速度与位移关系的简洁应用例1A、B、C三点在同一条直线上，一物体从A点由静止开头做匀加速直线运动，经过B点的速度是v，到C点的速度是3v，则sABsBC等于()A18B16C15D13解析由公式vv2as，得v2asAB，(3v)22a(sABsBC)，联立两式可得sABsBC18.答案A二、v的机敏运用例2一质点做匀变速直线运动，初速度v02 m/s,4 s内位移为20 m，求：(1)质点4 s末的速度；(2)质点2 s末的速度解析解法一利用平均速度公式4 s内的平均速度，代入数据解得，4 s末的速度v48 m/s2 s末的速度v2 m/s5 m/s.解法二利用两个基本公式由sv0tat2得a1.5 m/s2再由vtv0at得质点4 s末的速度v4(21.54) m/s8 m/s2 s末的速度v2(21.52) m/s5 m/s答案(1)8 m/s(2)5 m/s针对训练一辆汽车从静止开头由甲地动身，沿平直大路开往乙地，汽车先做匀加速直线运动，接着做匀减速直线运动，开到乙地刚好停止，其速度图像如图3所示，那么0t和t3t两段时间内()图3A加速度大小之比为31B位移大小之比为12C平均速度大小之比为21D平均速度大小之比为11答案BD解析两段的加速度大小分别为a1，a2，A错两段的平均速度12，C错，D对两段的位移s1vt，s2vt，B对三、对saT2的理解与应用例3做匀加速直线运动的物体，从开头计时起连续两个4 s的时间间隔内通过的位移分别是48 m和80 m，则这个物体的初速度和加速度各是多少？解析解法一依据关系式saT2，物体的加速度a m/s22 m/s2.由于前4 s内的位移48v04a42，故初速度v08 m/s.解法二设物体的初速度和加速度分别为v0、a.由公式sv0tat2得：前4 s内的位移48v04a42前8 s内的位移4880v08a82解以上两式得v08 m/s，a2 m/s2解法三物体运动开头后第2 s、第6 s时的速度分别为：v1 m/s12 m/s，v220 m/s故物体的加速度a m/s22 m/s2初速度v0v1a12 m/s22 m/s8 m/s答案8 m/s2 m/s21.(速度与位移关系的简洁应用)两个小车在水平面上做加速度相同的匀减速直线运动，若它们的初速度之比为12，它们运动的最大位移之比为()A12B14C1D21答案B解析由0v2as得，故()2，B正确2(v的机敏应用)汽车自O点动身从静止开头在平直大路上做匀加速直线运动，途中在6 s内分别经过P、Q两根电线杆，已知P、Q电线杆相距60 m，车经过电线杆Q时的速率是15 m/s，则下列说法正确的是()A经过P杆时的速率是5 m/sB车的加速度是1.5 m/s2CP、O间的距离是7.5 mD车从动身到经过Q所用的时间是9 s答案ACD解析由于汽车在P、Q间的平均速度等于它经过两点时瞬时速度的平均值，即，故vPvQ5 m/s，A对车的加速度a m/s2，B错从O到P用时t3 s，P、O间距离s1t7.5 m，C对O到Q用时tt3 s6 s9 s，D对3(对saT2的理解和应用)从斜面上某一位置每隔0.1 s释放一个相同的小球，释放后小球做匀加速直线运动，在连续释放几个后，对在斜面上滚动的小球拍下如图4所示的照片，测得sAB15 cm，sBC20 cm.试问：图4(1)小球的加速度是多少？(2)拍摄时小球B的速度是多少？(3)拍摄时sCD是多少？答案(1)5 m/s2(2)1.75 m/s(3)0.25 m解析小球释放后做匀加速直线运动，且每相邻的两个小球的时间间隔相等，均为0.1 s，可以认为A、B、C、D各点是一个小球在不同时刻的位置(1)由推论saT2可知，小球加速度为a m/s25 m/s2.(2)由题意知B点对应AC段的中间时刻，可知B点的速度等于AC段上的平均速度，即vBAC m/s1.75 m/s.(3)由于连续相等时间内位移差恒定，所以sCDsBCsBCsAB所以sCD2sBCsAB220102 m15102 m25102 m0.25 m.题组一速度与位移关系的理解与应用1关于公式s，下列说法正确的是()A此公式只适用于匀加速直线运动B此公式适用于匀减速直线运动C此公式只适用于位移为正的状况D此公式不行能毁灭a、s同时为负值的状况答案B解析公式s适用于匀变速直线运动，既适用于匀加速直线运动，也适用于匀减速直线运动，既适用于位移为正的状况，也适用于位移为负的状况，选项B正确，选项A、C错误当物体做匀加速直线运动，且规定初速度的反方向为正方向时，a、s就会同时为负值，选项D错误2物体先做初速度为零的匀加速运动，加速度大小为a1，当速度达到v时，改为以大小为a2的加速度做匀减速运动，直至速度为零在加速和减速过程中物体的位移和所用时间分别为s1、t1和s2、t2，下列各式成立的是()A. B. C. D.答案AC解析在加速运动阶段v22a1s1，va1t1；在减速运动阶段0v22(a2)s2,0va2t2.由以上几式可得，进一步可得，选项A、C正确3如图1所示，一小滑块从斜面顶端A由静止开头沿斜面对下做匀加速直线运动到达底端C，已知ABBC，则下列说法正确的是()图1A滑块到达B、C两点的速度之比为12B滑块到达B、C两点的速度之比为14C滑块通过AB、BC两段的时间之比为1D滑块通过AB、BC两段的时间之比为(1)1答案D解析v2asAB，v2asAC，故vBvC1，A、B错；tABtAC1，而tBCtACtAB，故滑块通过AB、BC两段的时间之比tABtBC1(1)(1)1，C错，D对题组二v的机敏运用4一颗子弹以大小为v的速度射进一墙壁但未穿出，射入深度为s，假如子弹在墙内穿行时做匀变速直线运动，则子弹在墙内运动的时间为()A. B. C. D.答案B解析由和s t得t，B选项正确5一物体从斜面上某点由静止开头做匀加速直线运动，经过3 s 后到达斜面底端，并在水平地面上做匀减速直线运动，又经9 s停止，则物体在斜面上的位移与在水平面上的位移之比是()A11 B12 C13 D31答案C解析设物体到达斜面底端时的速度为vt，在斜面上的平均速度1，在斜面上的位移s11t1t1在水平地面上的平均速度2，在水平地面上的位移s22t2t2所以s1s2t1t213.故选C.6一个做匀加速直线运动的物体，先后经过A、B两点的速度分别是v和7v，经过AB的时间是t，则下列推断中正确的是()A经过AB中点的速度是4vB经过AB中间时刻的速度是4vC前时间通过的位移比后时间通过的位移少1.5vtD前位移所需时间是后位移所需时间的2倍答案BCD解析平均速度AB4v，即中间时刻的瞬时速度为4v，B对；中点位移处的速度v 5v，A错；由sa()2和7vvat，可以推断C对；由t1和t2得t12t2，D对7某物体做直线运动，物体的速度时间图像如图2所示若初速度的大小为v0，末速度的大小为v1，则在时间t1内物体的平均速度()图2A等于(v0v1)B小于(v0v1)C大于(v0v1)D条件不足，无法比较答案C解析假如物体在0t1时间内做匀变速直线运动，则有，这段时间内发生的位移大小为阴影部分的面积，如图所示，则s1t1，而阴影部分面积的大小s1小于速度时间图像与t轴包围的面积大小s2，s2 t1，则，故选项C正确题组三saT2的理解与应用8一小球沿斜面以恒定的加速度滚下并依次通过A、B、C三点，已知AB6 m，BC10 m，小球通过AB、BC所用的时间均为2 s，则小球经过A、B、C三点时的速度分别为()A2 m/s,3 m/s,4 m/s B2 m/s,4 m/s,6 m/sC3 m/s,4 m/s,5 m/s D3 m/s,5 m/s,7 m/s答案B解析BAaT2，a m/s21 m/s2vB m/s4 m/s由vBvAaT，得vAvBaT(412) m/s2 m/s，vCvBaT(412) m/s6 m/s，B正确9一质点做匀加速直线运动，第3 s内的位移是2 m，第4 s内的位移是2.5 m，那么以下说法中正确的是()A这2 s内平均速度是2.25 m/sB第3 s末瞬时速度是2.25 m/sC质点的加速度是0.125 m/s2D质点的加速度是0.5 m/s2答案ABD解析这2 s内的平均速度 m/s2.25 m/s，A对；第3 s末的瞬时速度等于2 s4 s内的平均速度，B对；质点的加速度a m/s20.5 m/s2，C错，D对10.某次试验得到的一段纸带如图3所示(电源频率为50 Hz)，若以每五次打点的时间作为时间单位，得到图示的5个计数点，各点到标号为0的计数点的距离已量出，分别是4 cm、10 cm、18 cm、28 cm，则小车的运动性质是_，当打点计时器打第1点时速度v1_ m/s，加速度a_ m/s2.图3答案匀加速直线运动0.52解析01、12、23、34间距：s14 cm，s26 cm，s38 cm，s410 cm，连续相等相间内的位移之差： s1s2s12 cm，s2s3s22 cm，s3s4s32 cm，所以在连续相等时间内的位移之差为常数，故小车做匀加速直线运动依据某段时间内的平均速度等于这段时间内中间时刻的瞬时速度，有v1 m/s0.5 m/s.由saT2得a m/s22 m/s2.题组四综合应用11假设飞机着陆后做匀减速直线运动，经10 s速度减为着陆时的一半，滑行了450 m，则飞机着陆时的速度为多大？着陆后30 s滑行的距离是多少？答案60 m/s600 m解析设飞机着陆时的速度为v0，减速10 s，滑行距离s1t，解得v060 m/s飞机着陆后做匀减速运动的加速度大小为a3 m/s2飞机停止运动所用时间为t020 s，由vv2(a)s，得着陆后30 s滑行的距离是s m600 m12一列火车进站前先关闭气阀，让车减速滑行滑行了300 m时速度减为关闭气阀时的一半，此后又连续滑行了20 s停在车站设火车在滑行过程中加速度始终维持不变，试求：(1)火车滑行的加速度；(2)火车关闭气阀时的速度；(3)从火车关闭气阀到停止滑行时，滑行的总位移答案(1)0.5 m/s2(2)20 m/s(3)400 m解析设火车初速度为v0，s300 m滑行前300 m的过程，有：()2v2as后20 s的过程有：0at2两式联立可得：v020 m/s，a0.5 m/s2减速全程，由速度位移公式有：2as总02v代入数据，解得s总400 m13为了平安，汽车过桥的速度不能太大一辆汽车由静止动身做匀加速直线运动，用了10 s时间通过一座长120 m的桥，过桥后的速度是14 m/s.请计算：(1)它刚开上桥头时的速度有多大？(2)桥头与动身点的距离多远？答案(1)10 m/s(2)125 m解析(1)设汽车刚开上桥头的速度为v1则有stv1v214 m/s10 m/s(2)汽车的加速度a m/s20.4 m/s2桥头与动身点的距离s m125 m