一、運動的描述(2)
【導學目標】
1.掌握勻變速直線運動及其公式;
2.理解運動圖象(x-t圖、v-t圖)的物理意義并會進行應用。
【導學重點】
一.勻變速直線運動的基本規(guī)律及重要推論
(1)勻變速直線運動的基本規(guī)律通常是指所謂的位移公式和速度公式:
S=v0t+1/2at2; vt=v0+at
(2)在勻變速直線運動的基本規(guī)律中,通常以初速度v0的方向為參考正方向,即v0>0;此時加速度的方向?qū)⒎从吵鰟蜃兯僦本運動的不同類型:①若a>0,指的是勻加速直線運動;②若a=0,指的是勻速直線運動;③若a<0,指的是勻減速直線運動。
(3)勻變速直線運動的基本規(guī)律在具體運用時,常可變換成如下推論形式:
vt2-v02=2as; ;△S=a△T2; ;
當v0=0時,有:
S 1:S2 :S3:……=12 :22 :32 :……
SⅠ :SⅡ :SⅢ :……=1 :3 :5 :……
v1 :v2 :v3:……=1 :2 :3 :……
t1 :t2 :t3 :……=1 :( -1) :( - ) :……
二.勻變速直線運動的v-t圖
用圖像表達物理規(guī)律,具有形象,直觀的特點。對于勻變速直線運動來說,其速度隨時間變化的v~t圖線如圖1所示,對于該圖線,應把握的有如下三個要點。(1)縱軸上的截距其物理意義是運動物體的初速度v0;(2)圖線的斜率其物理意義是運動物體的加速度a;(3)圖線下的“面積”其物理意義是運動物體在相應的時間內(nèi)所發(fā)生的位移s。
【典型剖析】
[例1] 質(zhì)量為m=2kg的物體,受到F=4 N的水平恒力作用,先在光滑水平面上由靜止開始運動,經(jīng)4s后進入動摩擦因數(shù)為0.4的粗糙水平面上,g取10 m/s2,求該物體從靜止開始運動l0 s內(nèi)的位移是多少?
[例2] (常州中學08屆高三第二階段調(diào)研)甲、乙兩運動員在訓練交接棒的過程中發(fā)現(xiàn):甲經(jīng)短距離加速后能保持9m/s的速度跑完全程;乙從起跑后到接棒前的運動是勻加速的。為了確定乙起跑的時機,需在接力區(qū)前適當?shù)奈恢迷O置標記。在某次練習中,甲在接力區(qū)前S0=13.5m處作了標記,并以V=9m/s的速度跑到此標記時向乙發(fā)出起跑口令。乙在接力區(qū)的前端聽到口令時起跑,并恰好在速度達到與甲相同時被甲追上,完成交接棒。已知接力區(qū)的長度為L=20m。求:
(1)此次練習中乙在接棒前的加速度a;
(2)在完成交接棒時乙離接力區(qū)末端的距離。
[例3] (揚州市08屆高三物理期中模擬試卷)兩個完全相同的物塊a、b質(zhì)量為m=0.8kg,在水平面上以相同的初速度從同一位置開始運動,圖中的兩條直線表示物體受到水平拉力F作用和不受拉力作用的υ-t圖象,求:
(1)物塊b所受拉力F的大;
(2)8s末a、b間的距離。
(3)若在8s末將作用在其中一個物體上的水平拉力F換到另外一物體上,則何時它們相距最遠?最遠距離為多少?
[例4] 如圖所示,公路上一輛汽車以v1=10m/s的速度勻速行駛,汽車行至A點時,一人為搭車,從距公路30m的C處開始以v2=3m/s的速度正對公路勻速跑去,司機見狀途中剎車,汽車做勻減速運動,結果人到達B點時,車也恰好停在B點。已知AB=80m,問:汽車在距A多遠處開始剎車,剎車后汽車的加速度有多大?
[例5]汽車正以v1=10m/s的速度在平直公路上行駛,突然發(fā)現(xiàn)正前方有一輛自行車以v2=10m/s的速度作同方向的勻速直線運動,汽車立即關閉油門作加速度大小為a=0.6m/s2的勻減速運動,汽車恰好沒有碰上自行車,求關閉油門時汽車與自行車的距離。
某同學是這樣解的:汽車的關閉油門后的滑行時間和滑行距離分別為: ; ;在相同時間內(nèi),自行車的前進的距離為: ;關閉油門時汽車與自行車的距離為: ……………………
你認為這位同學的解法是否合理?若合理,請完成計算;若不合理,請說明理由,并用你自己的方法算出正確結果.
【訓練設計】
1、(南京一中08屆高三第一次月考試卷)一物體做加速直線運動,依次通過A、B、C三點,AB=BC.物體在AB段加速度為a1,在BC段加速度為a2,且物體在B點的速度為 ,則 下列關系正確的是( )
A.a(chǎn)1> a2 B.a(chǎn)1= a2 C.a(chǎn)1< a2 D.不能確定
2、一質(zhì)點沿直線ox做加速運動,它離開O點的距離隨時間t的變化關系為x=5+2t3,其中x的單位是m,t的單位是s,它的速度v隨時間t的變化關系是v=6t2。設該質(zhì)點在t=0到t=2s間的平均速度為v1,t=2s到t=3s間的平均速度為v2,則( )
A.v1=12m/s ,v2=39m/s B.v1=8m/s ,v2=13m/s
C.v1=12m/s ,v2=19.5m/s D.v1=8m/s ,v2 =38m/s
3、(2007年物理海南卷)8.兩輛游戲賽車 、 在兩條平行的直車道上行駛。 時兩車都在同一計時線處,此時比賽開始。它們在四次比賽中的 圖如圖所示。哪些圖對應的比賽中,有一輛賽車追上了另一輛( )
4、(08年高考海南卷物理)t=0時,甲乙兩汽車從相距70 km的兩地開始相向行駛,它們的v-t圖象如圖所示.忽略汽車掉頭所需時間.下列對汽車運動狀況的描述正確的是( )
A.在第1小時末,乙車改變運動方向
B.在第2小時末,甲乙兩車相距10 km
C.在前4小時內(nèi),乙車運動加速度的大小總比甲車的大
D.在第4小時末,甲乙兩車相遇
5、(無錫市08屆高三基礎測試)物體在斜面頂端由靜止勻加速下滑,最初4s內(nèi)經(jīng)過的路程為s1,最后4s內(nèi)經(jīng)過的路程為s2,且s2-s1=8m,s1:s2=1:2,求:
(1)物體的加速度;
(2)斜面的全長。
6、(湖北省百所重點中學2008 屆聯(lián)考)一輛值勤的警車停在公路邊,當警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊以10m/s的速度勻速行駛的貨車嚴重超載時,決定前去追趕,經(jīng)過5.5s后警車發(fā)動起來,井以2.5m/s2的加速度做勻加速運動,但警車的行駛速度必須控制在90km/h 以內(nèi).問:
(1)警車在追趕貨車的過程中,兩車間的最大距離是多少?
(2)警車發(fā)動后要多長時間才能追上貨車?
啟動加速度a14 m/s2
制動加速度a28 m/s2
直道最大速度v140 m/s
彎道最大速度v120 m/s
直道長度s218 m
7、(徐匯區(qū)2008屆第一次測試B卷)辯析題:要求摩托車由靜止開始在盡量短的時間內(nèi)走完一段直道,然后駛?cè)胍欢伟雸A形的彎道,但在彎道上行駛時車速不能太快,以免因離心作用而偏出車道,求摩托車在直道上行駛的最短時間。有關數(shù)據(jù)見表格。
某同學是這樣解的:要使摩托車所用時間最短,應先由靜止加速到最大速度,然后再減速到20 m/s,
t1=v1a1 =??,t2=v1-v2a2 =??,t=t1+t2=??,
你認為這位同學的解法是否合理,若合理,請完成計算;若不合理,請說明理由,并用你自己的方法算出正確結果。
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