2012屆高考物理知識(shí)網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)直線運(yùn)動(dòng)教案

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高三 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
第二章 直線運(yùn)動(dòng)
直線運(yùn)動(dòng)是整個(gè)高中物理知識(shí)的基礎(chǔ),本章從最簡(jiǎn)單、最基本的直線運(yùn)動(dòng)入手,運(yùn)用公式和圖象兩種數(shù)學(xué)工具研究如何描述物體的運(yùn)動(dòng),即研究物體的位移、速度等隨時(shí)間變化的規(guī)律,是學(xué)習(xí)力學(xué)相關(guān)物理問(wèn)題的工具。
知識(shí)網(wǎng)絡(luò):
專題一 直線運(yùn)動(dòng)的基本概念
【考點(diǎn)透析】
一、本專題考點(diǎn):機(jī)械運(yùn)動(dòng)、參考系、質(zhì)點(diǎn)、瞬時(shí)速度是I類要求,位移、路程、加速度、平均速度以及勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度、速率、位移公式是II類要求。
二、理解和掌握的內(nèi)容
1.基本概念
(1)機(jī)械運(yùn)動(dòng):物體相對(duì)于其他物體的位置變化叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱運(yùn)動(dòng)。
(2)參考系:在描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),選來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)的另外的物體,叫做參考系。
描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),參考系是可以任意選取的,選擇不同的參考系來(lái)觀察同一物體的運(yùn)動(dòng),觀察結(jié)果會(huì)有不同,通常以地面為參考系來(lái)研究物體的運(yùn)動(dòng)。
(3)質(zhì)點(diǎn):用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。在物體做平動(dòng)時(shí)或物體的形狀大小在所研究的問(wèn)題中可以忽略的情況下,可將物體視為質(zhì)點(diǎn)。
(4)位移:描述質(zhì)點(diǎn)位置改變的物理量,它是矢量,方向由初位置指向末位置;大小是從初位置到末位置的線段長(zhǎng)度。
(5)路程:是指質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度,它是標(biāo)量。
位移、路程的聯(lián)系與區(qū)別:位移是矢量,路程是標(biāo)量;只有在物體做單方向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)路程才等于位移的大小。
(6)平均速度:質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)的位移△s與發(fā)生這段位移所用時(shí)間△t的比值叫做這段時(shí)間(或這段位移)的平均速度。即v = △s/△t
(7)瞬時(shí)速度:運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過(guò)某一時(shí)刻(或某一位置)的速度,叫做瞬時(shí)速度。
(8)速率:瞬時(shí)速度的大小叫瞬時(shí)速率。速率是標(biāo)量。
(9)速度變化量△v = vt-v0:描述速度變化的大小和方向的物理量,它是矢量,△v可以與v0同方向、反方向。當(dāng)△v與v0同方向時(shí),速度增大;當(dāng)△v 與v0反方向時(shí),速度減小,當(dāng)△v與v0不共線時(shí)改變速度方向。
(10)加速度:加速度是表示速度改變快慢的的物理量,它等于速度的改變跟發(fā)生這一改變所用時(shí)間的比值。
   a=△v /△t =vt-v0/△t
加速度是矢量,當(dāng)a與v 同方向時(shí),v增大;當(dāng)它a與v反方向時(shí),v減。划(dāng)a與v垂直時(shí),只改變速度的方向,不改變速度的大小。
(11)勻速直線運(yùn)動(dòng):物體在一條直線上運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移都相等,這樣的運(yùn)動(dòng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)。
(12)時(shí)刻和時(shí)間:時(shí)刻表示某一瞬間,在時(shí)間軸上是一個(gè)點(diǎn),與時(shí)刻對(duì)應(yīng)的是瞬時(shí)速度、位置、動(dòng)量、動(dòng)能等狀態(tài)量。時(shí)間是兩個(gè)時(shí)刻間的間隔長(zhǎng)度,在時(shí)間軸上是一線段。與時(shí)間對(duì)應(yīng)的是平均速度、位移、沖量、功等過(guò)程量。
2.難點(diǎn)釋疑
(1)加速度與速度沒(méi)有直接聯(lián)系,加速度對(duì)應(yīng)的是速度的變化率,表明物體的速度的變化的快慢。所以加速度大,速度不一定大;加速度變大,速度也不一定變大,速度變大與變小由速度與加速度方向之間的關(guān)系決定,二者同向時(shí),速度增大,反向時(shí)速度減小。
(2)一個(gè)物體的加速度由它的質(zhì)量和它所受的合外力決定,即a=F/m,當(dāng)合外力和質(zhì)量確定后,加速度就確定了。
【例題精析】
例1 物體通過(guò)兩個(gè)連續(xù)相等的位移平均速度分別為v1 =10m/s,v2 =15m/s ,則物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平均速度是(   )
  A.13.75m/s。12.5m/s C.12m/s。.11.75m/s
解析:由于物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)不能確定,只能用平均速度的定義來(lái)求,設(shè)每段位移為s,兩段經(jīng)歷時(shí)間分別為t 1 、t 2
平均速度v=2s/ (t 1 + t 2 )
t 1=s/ v1 t 2 = s/ v2
v=2 v1 v2 / (v1 +v2 ) =12(m/s)
答案是:C
錯(cuò)解:v=(v1 +v2)/2=12.5(m/s)
思考拓寬:如果物體通過(guò)兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間平均速度分別為v1 、v2 ,則物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平均速度是多少?
例2 下列描述的運(yùn)動(dòng)中,可能存在的是( )
A.速度很大,加速度很小 B.速度變化很大,加速度很小
C.速度變化越來(lái)越快,加速度越來(lái)越小 D.加速度越來(lái)越小,速度越來(lái)越大
解析:速度很大的物體,如果速度變化很慢,比如經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間,速度才發(fā)生了很小的變化,那么加速度就很小,故A對(duì)。如果物體速度變化很大,但所用的時(shí)間也很長(zhǎng),加速度就可能很小,故B對(duì)。速度變化越來(lái)越快,就表示加速度越來(lái)越大,故C錯(cuò)。當(dāng)加速度和速度的方向相同時(shí),物體就一定做加速運(yùn)動(dòng),即使加速度越來(lái)越小,但速度還是越來(lái)越大,只是速度增加的越來(lái)越慢而已,故D對(duì)。
應(yīng)選A、B、D。
思考拓寬:要正確理解加速度的概念,區(qū)別速度、速度變化量、速度變化率以及加速度的確切含義。物理學(xué)習(xí)中相似的概念辨析題很多,關(guān)鍵是要對(duì)概念有深刻的理解,如電磁學(xué)中的磁通量、磁通量的變化、磁通量的變化率等概念的辨析與本題類似。
【能力提升】
I.知識(shí)與技能
1.在平直的公路上并排行駛的汽車,甲車內(nèi)的人看見(jiàn)窗外樹木向東行駛,乙車內(nèi)的人發(fā)現(xiàn)甲車沒(méi)有運(yùn)動(dòng),如果以地面為參考系,上述事實(shí)說(shuō)明( )
A 甲車向東運(yùn)動(dòng),乙車不動(dòng) B 乙向西運(yùn)動(dòng),甲車不動(dòng)
C 甲車向西運(yùn)動(dòng),乙車向東運(yùn)動(dòng) D 甲乙兩車同時(shí)向西運(yùn)動(dòng)
2.一質(zhì)點(diǎn)沿半徑R的圓周運(yùn)動(dòng)一周仍回到原地,它在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中路程、位移的最大值分別是( )
A。2πR;2πR 。.2R;2πR。. 2R;2R。. 2πR;2R
3.一質(zhì)點(diǎn)做方向不變的直線運(yùn)動(dòng),加速度方向始終與速度方向相同,但加速度的大小逐漸減小直至為零,則在此過(guò)程中( )
A.速度逐漸減小,當(dāng)加速度減小到零時(shí),速度達(dá)到最小值。
B.速度逐漸增大,當(dāng)加速度減小到零時(shí),速度達(dá)到最大值,
C.位移逐漸增大,當(dāng)加速度減小到零時(shí),.位移達(dá)到最大值,
D.位移逐漸減小,當(dāng)加速度減小到零時(shí),.位移達(dá)到最小值。
4.對(duì)于平均速度、瞬時(shí)速度與速率,正確的說(shuō)法是( )
A.平均速度的大小等于平均速率
B.平均速度大小等于初速度和末速度的平均值
C.瞬時(shí)速度大小等于瞬時(shí)速率
D.較短時(shí)間內(nèi)的平均速度就是瞬時(shí)速度
5.下列說(shuō)法正確的是( )
A.作平動(dòng)的物體一定都可以視為質(zhì)點(diǎn)
B.有轉(zhuǎn)動(dòng)的物體一定不可以視為質(zhì)點(diǎn)
C.研究物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)一定不可以將物體視為質(zhì)點(diǎn)
D.不可以將地球視為質(zhì)點(diǎn)
6.運(yùn)動(dòng)員在百米賽跑中,起跑后第3s末的速度為8m/s,第10s到達(dá)終點(diǎn)時(shí)的速度為13 m/s,他這次跑完全程的平均速度是 m/s 。
7.一質(zhì)點(diǎn)做變速直線運(yùn)動(dòng),t 1=2s時(shí)速度大小為4m/s,方向向右;在t 2=5s時(shí)速度大小為8m/s,方向向左;則物體t1至t2時(shí)間內(nèi)的加速度大小為 m/s,方向向 。
Ⅱ能力與素質(zhì)
8.甲、乙兩輛汽車沿平直公路從某地駛向同一目的地。甲車在前一半時(shí)間內(nèi)以速度v1做勻速運(yùn)動(dòng),后一半時(shí)間以速度v2做勻速運(yùn)動(dòng);乙車在前一半路程內(nèi)以速度v1做勻速運(yùn)動(dòng),在后一半路程內(nèi)以速度v2做勻速運(yùn)動(dòng),已知v1≠v2,則( )
A.甲車先到 B.乙車先到
C.甲、乙同時(shí)到達(dá) D.無(wú)法比較
9.一實(shí)心木塊,長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c, 如圖2?1所示,有一質(zhì)點(diǎn)自A點(diǎn)沿木塊表面運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),求質(zhì)點(diǎn)的最短路程和質(zhì)點(diǎn)的位移。
10.一筑路工人在長(zhǎng)300米的隧道中,突然發(fā)現(xiàn)一輛汽車在離右隧道口150米處以速度vo=54 千米/小時(shí)向隧道駛來(lái),由于隧道內(nèi)較暗,司機(jī)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這名工人。此時(shí)筑路工正好處在向左、向右跑都能安全脫險(xiǎn)的位置。問(wèn)此位置距右出口距離是多少?他奔跑的最小速度是多大?
     專題二 勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用
【考點(diǎn)透析】
一、本專題考點(diǎn):變速直線運(yùn)動(dòng)及公式 v t= v 0 + a t ; ;
v t2- v 02=2 a s 均為II類要求,即能夠理解其含義,能在實(shí)際問(wèn)題的分析、綜合,推理和判斷等過(guò)程中運(yùn)用,在高考中多與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等知識(shí)綜合命題 ,單獨(dú)命題多與實(shí)際生活相結(jié)合。
二、理解和掌握的內(nèi)容
1.基本知識(shí)
⑴變速直線運(yùn)動(dòng):物體在一條直線上運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間里位移不相等,這種運(yùn)動(dòng)叫變速直線運(yùn)動(dòng)。
⑵勻變速直線運(yùn)動(dòng):在變速直線運(yùn)動(dòng)中,如果在相等的時(shí)間內(nèi)速度的改變相等,這種運(yùn)動(dòng)叫做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。
⑶勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式和推論
基本公式 v t= v 0 + a t
推論 v t2- v 02=2 a s
(只適于勻變速直線運(yùn)動(dòng))
公式中s、v、a均為矢量,計(jì)算時(shí)常指定正方向,對(duì)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),一般取加速度方向?yàn)檎怀跛俣炔粸榱銜r(shí),一般取初速度方向?yàn)檎?br />⑷自由落體:物體只在重力作用下由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng),叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。
v0=0 a=g
自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),遵守勻變速直線運(yùn)動(dòng)的普遍規(guī)律,有關(guān)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的比例式也成立。
2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論:
⑴由紙帶得到的結(jié)論
如圖2?2所示,A、B、C、 D、 E. 為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出的點(diǎn),點(diǎn)間距分別為S1 S2 S3 S4 S5,打出相鄰兩點(diǎn)所用時(shí)間為T,則
v A=(S1+S2)/2T
v B=(S2+S3)/2T (中時(shí)刻的速度等于這段時(shí)間的平均速度)
a=(S2-S1)/T2 =(S3-S2)/T2 =(S3-S1)/2T2 =(S5-S2)/3T2 (依次相鄰的相同時(shí)
間間隔內(nèi)的位移之差為一恒量)
⑵初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的特征(設(shè)T為時(shí)間單位)
①1T末、2T末、3T末、……nT末瞬時(shí)速度之比為 
V1:V2:V3:……Vn=1:2:3:……n
②1T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)、……nT內(nèi)位移之比為
S1:S2:S3:……Sn=12:22:32:……n2
③第1個(gè)T內(nèi)、第2個(gè)T內(nèi)、第3個(gè)T內(nèi)、……第n個(gè)T內(nèi)的位移之比
SI:SII:SIII:……SN=1:3:5:……(2n-1)
④通過(guò)連續(xù)相同的位移所用時(shí)間之比
t1:t2:t3:……tn=1:( -1):( - ):……( - )
3.難點(diǎn)釋疑
⑴如圖2?3所示,某質(zhì)點(diǎn)從A到B做勻變速直線運(yùn)動(dòng),通過(guò)時(shí)間為t,t /2時(shí)的速度為v 1,質(zhì)點(diǎn)通過(guò)AB中點(diǎn)C時(shí)的速度為v 2,則v 1 < v 2
因?yàn)椋?dāng)質(zhì)點(diǎn)做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),t /2時(shí)刻到D點(diǎn),前半時(shí)運(yùn)動(dòng)的位移小于后半時(shí)運(yùn)動(dòng)的位移,則D點(diǎn)在C點(diǎn)左側(cè),如圖2-4所示,則v 1 < v 2。當(dāng)質(zhì)點(diǎn)做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),t /2時(shí)刻到D點(diǎn),前半時(shí)運(yùn)動(dòng)的位移大于后半時(shí)運(yùn)動(dòng)的位移,則D點(diǎn)在C點(diǎn)右側(cè),如圖2-5所示。則v 1 < v 2
⑵追擊問(wèn)題是運(yùn)動(dòng)學(xué)中一個(gè)常見(jiàn)又較難的問(wèn)題。解決這類問(wèn)題一般要抓住兩個(gè)關(guān)系:速度關(guān)系和位移關(guān)系,找到臨界條件。例如①勻減速運(yùn)動(dòng)的物體追趕同方向勻速運(yùn)動(dòng)的物體時(shí),恰能追上或恰好追不上的臨界條件是靠近時(shí)追趕者的速度等于被追者的速度。②初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)的物體追趕同向勻速運(yùn)動(dòng)物體時(shí),追上前具有最大距離的條件是追趕者的速度等于被追者的速度。
【例題精析】
例題1飛機(jī)著陸以6m/s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng),若其著陸速度為60m/s,求飛機(jī)著陸后12s滑行的距離。
解析:設(shè)飛機(jī)從著陸到停止所用的時(shí)間為t’
由v t= v 0+ a t解得t’ =10s, 說(shuō)明飛機(jī)在12S內(nèi)不是始終做勻減速直線運(yùn)動(dòng),它在后2s內(nèi)是靜止的. S= v 0 t’+ a t’2/2。剑叮啊粒保埃丁粒保埃玻
                     =300(m)  
或  S=v 02/2a=602/2×6=300(m)
錯(cuò)解: 依S= v 0 t + a t 2/2 =60×12-6×122/2。剑玻福福ǎ恚
  其實(shí)這樣算出的位移是飛機(jī)運(yùn)動(dòng)10s后再反向運(yùn)動(dòng)2s的總位移,但飛機(jī)運(yùn)動(dòng)停止后并沒(méi)有運(yùn)動(dòng)。
思考拓寬:若將勻減速運(yùn)動(dòng)的飛機(jī)改成在足夠長(zhǎng)光滑斜面上從A點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng)的小球,如圖2-6所示,求小球在12s內(nèi)的位移還是300m嗎?為什么?若求小球與A點(diǎn)的距離為300m所經(jīng)歷的時(shí)間為多少?
例題2 相同的小球從斜面上某一位置每隔0.1s釋放一顆,在連續(xù)放了幾顆后,對(duì)斜面上正運(yùn)動(dòng)著的小球拍下部分照片,如圖2-7所示,現(xiàn)測(cè)得AB=15cm,BC=20cm,已知小球在斜面上作勻加速直線運(yùn)動(dòng),且加速度大小相同.求:①小球運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度大小;②拍片時(shí)B的速度大小;③D、C兩球相距多遠(yuǎn);④A球上面正在運(yùn)動(dòng)著的小球共有多少顆.
解析:本題屬于運(yùn)動(dòng)學(xué)的綜合問(wèn)題,從題設(shè)意境來(lái)看,斜面上有多個(gè)小球在運(yùn)動(dòng),但是釋放小球的時(shí)間間隔是相同的,各球的運(yùn)動(dòng)情況也相同,這樣拍片時(shí)圖中各小球的位置可以等效為一個(gè)小球在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)每隔0.1s小球所在的位置.
①小球運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a= 5 m/s2
②小球B的速度
③D、C兩球相距DC=BC+△S=BC+(BC-AB)=0.25m
④小球B從開始下滑到圖示位置所用的時(shí)間t B=v B/a=1.75/5=0.35s
所以B球上面正運(yùn)動(dòng)著的小球有3顆,A球上面正在運(yùn)動(dòng)著的小球有2顆.
例題3 如圖2-8所示,處在平直軌道上的甲乙兩物體相距s,同時(shí)同向開始運(yùn)動(dòng),甲以初速度v 加速度a1 做勻加速運(yùn)動(dòng),乙做初速度為零,加速度為a2 的勻加速運(yùn)動(dòng),假設(shè)甲能從乙旁邊通過(guò),下述情況可能發(fā)生的是( )
A a1 = a2時(shí)能相遇兩次 B a1 > a2時(shí)能相遇兩次
C a1 < a2時(shí)能相遇兩次 D a1 < a2時(shí)能相遇一次
解析: 對(duì)甲物體s1= v t + a1 t 2/2
對(duì)乙物體 s2= a2 t 2/2
由位移關(guān)系 s1 =s2+s
v t + a1 t 2/2= a2 t 2/2 +s
( a1- a2)t 2/2 + v t ?s=0
t =[- v± ]/(a1- a2)
當(dāng)a1 > a2時(shí), > v,t有一解,只能相遇一次。
當(dāng)a1 = a2時(shí),t = s/ v ,只能相遇一次。
當(dāng)a1 < a2時(shí),t = [ v± ]/(a2 -a1)
當(dāng) v 2=2s(a2 -a1),t有一解,只能相遇一次。
當(dāng) < v,t有兩解,能相遇兩次。
答案是C D
【能力提升】
I.知識(shí)與技能
1.一個(gè)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體,初速度v0=2.0m/s,它在第3秒內(nèi)通過(guò)的位移是4.5m,則它的加速度為( )
A 0.5m/s2 B 1.0 m/s2 C 1.5 m/s2 D 2.0 m/s2
2.小物體沿光滑斜面下滑,初速度為零,當(dāng)滑過(guò)L的距離時(shí),速度大小為v,那么,當(dāng)它的速度為v /2 時(shí),滑過(guò)的距離為 ( )
A .L/4 B. L/2 C.L/2 D.3L/4
3.一個(gè)作勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體,其位移和時(shí)間的關(guān)系是s=18t-6t2,則它的速度為零的時(shí)刻為(  。
A. 1.5s   B. 3s   C. 6s   D.18s
4.自地面將一物體豎直上拋,初速度大小為20m/s,當(dāng)它的位移為15m時(shí),經(jīng)歷的時(shí)間和運(yùn)動(dòng)速度分別為(g取10m/s2,不計(jì)空氣的阻力,選取豎直向上為正方向)( )
A. 1 s,10 m/s B. 2 s,15 m/s
C. 3 s,-10 m/s D. 4 s,-15 m/s
5.如圖2-9,光滑斜面AE被分成四個(gè)相等的部
分,一個(gè)物體由A點(diǎn)靜止釋放,下面結(jié)論中正確的是( )
A.物體到達(dá)各點(diǎn)的速度vB: vC:vD::vE=1:21/2:31/2:2
B.物體到達(dá)各點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間tB: tC:tD::tE=1:21/2:31/2:2
C.物體從A到E的平均速度v=vB
D.經(jīng)過(guò)每一部分時(shí),其速度增量均相同
6.有一個(gè)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),它在開始的兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi),通過(guò)的路程分別是24 m、64m ,每一個(gè)時(shí)間間隔為4s,則質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的初速度為 m/s, 加速度為 m/s2
7.一汽車關(guān)閉油門后,在水平路面上滑行10s后靜止,該汽車滑行時(shí)所受阻力不變,關(guān)閉油門后的第8s內(nèi)運(yùn)動(dòng)了2.5m,則汽車關(guān)閉油門時(shí)的速度為
II 能力和素質(zhì)
8.滴水法測(cè)重力加速度的過(guò)程是這樣的:讓水龍頭的水一滴一滴地滴在其正下方的盤子里,調(diào)整水龍頭,讓前一滴水滴到盤子而聽(tīng)到聲音時(shí)后一滴恰離開水龍頭。測(cè)出n次聽(tīng)到水擊盤聲的總時(shí)間為t,用刻度尺量出水龍頭到盤子的高度差為h,即可算出重力加速度。設(shè)人耳能區(qū)別兩個(gè)聲音的時(shí)間間隔為0.1s,聲速為340m/s,則
A. 水龍頭距人耳的距離至少為34 m B. 水龍頭距盤子的距離至少為34 m
C. 重力加速度的計(jì)算式為 D. 重力加速度的計(jì)算式為
9.A球從塔頂自由落下,當(dāng)下落高度為a時(shí),B球從距塔頂b處開始自由落下,兩球同時(shí)落地,求塔高為多少?
10.兩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,若前車突然以恒定加速度剎車。在它剛停止時(shí),后車也以相同加速度剎車。若前車剎車行駛距離為s,要使兩車不相撞,則兩車勻速行駛時(shí)的車距至少應(yīng)為多少?
專題三 運(yùn)動(dòng)圖象
【考點(diǎn)透析】
一、本專題考點(diǎn):位移-時(shí)間圖象和速度-時(shí)間圖象是II類要求,要求深刻理解這兩個(gè)圖象中的物理意義,并且會(huì)用它形象地表達(dá)物理規(guī)律和物理過(guò)程,在高考中主要考察方向是用兩個(gè)圖象解決物理問(wèn)題,特別是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),圖象會(huì)使問(wèn)題變得簡(jiǎn)單明了。
二、理解和掌握的內(nèi)容
1.勻速直線運(yùn)動(dòng)
位移?時(shí)間圖象(S?t)如圖2?10所示,直線的斜率表示速度v 0其中
①表示速度和位移同方向,初始位移為零。
②表示速度和位移同方向,初始位移為S0。
③表示速度和位移反方向,初始位移為S1。
④表示位移保持S0不變(靜止)
速度時(shí)間圖象,如圖2-11所示,因?yàn)镾=v0t,所以t1-t2時(shí)刻的位移可以用陰影部分的面積表示
2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)
速度-時(shí)間圖象,如圖2-12所示,直線的斜率表示加速度,其中
①表示初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
②表示初速度為v 0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
③表示初速度為v 1的勻減速直線運(yùn)動(dòng)。
t 1- t 2時(shí)間內(nèi)的位移為t軸上下兩部分面積之差。
3、難點(diǎn)釋疑
①有的同學(xué)認(rèn)為“無(wú)論是位移-時(shí)間圖象還是速度-時(shí)間圖象,只要在同一圖象上兩條圖線相交,就是相遇”,這種說(shuō)法是錯(cuò)誤的。因?yàn)樵谕粋(gè)圖象上兩條圖線相交,表示在該時(shí)刻兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體,縱坐標(biāo)的物理量相同,在位移-時(shí)間圖象上表示位置坐標(biāo)相同,則一定是相遇,而在速度-時(shí)間圖象上則表示在該時(shí)刻兩物體的速度相等,并不一定是相遇。
②還有的同學(xué)認(rèn)為“在位移-時(shí)間圖象上,圖線是曲線則為曲線運(yùn)動(dòng),是直線則為直線運(yùn)動(dòng)”。如圖2-12,認(rèn)為圖線1是直線運(yùn)動(dòng),圖線2是曲線運(yùn)動(dòng),并且還認(rèn)為圖線2中物體的運(yùn)動(dòng)路程大于1中物體的路程。這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的,無(wú)論是圖線1還是圖線2都不表示物體的運(yùn)動(dòng)徑跡,圖1是直線表示斜率相同,為勻速運(yùn)動(dòng),圖2是曲線,斜率變化,表示變速運(yùn)動(dòng),可以是直線運(yùn)動(dòng)。
【例題精析】
例題1 甲、乙、丙三輛汽車以相同的速度同時(shí)經(jīng)過(guò)某一路標(biāo),由此開始甲一直做勻速運(yùn)動(dòng),乙先勻加速后勻減速,丙先勻減速后勻加速,他們經(jīng)過(guò)下一路標(biāo)時(shí)速度又相同,則( )
A.甲車先通過(guò)下一路標(biāo)
B. 乙車先通過(guò)下一路標(biāo)
C. 丙車先通過(guò)下一路標(biāo)
D. 他們通過(guò)下一路標(biāo)的先后情況無(wú)法確定
解析:該題用圖象法求解簡(jiǎn)單明了,
畫出它們的v ?t圖象,如圖2-14,在v ?t圖中圖線下所圍的“面積”表示位移,因?yàn)樗麄兯ㄟ^(guò)的位移相同,所以,它們的“面積”也相等,由圖象可看出三者的時(shí)間關(guān)系: t乙因此,答案為B
思考拓寬:請(qǐng)?jiān)囉闷骄俣冉獯稹?br />例題2一輛汽車在十字路口等候綠燈,當(dāng)綠燈亮?xí)r汽車以3m/s2的加速度開始行駛,恰在這時(shí)一輛自行車以6m/s的速度勻速駛來(lái)經(jīng)過(guò)路口,從后面超過(guò)汽車,試求(1)汽車在路口開動(dòng)后,在追上自行車之前經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間兩車相距最遠(yuǎn)? 此時(shí)距離為多少?
解析:自行車和汽車的v - t圖象如圖2-15所示,由于圖象與橫坐標(biāo)包圍的面積表示位移的大小,所以由圖象可以看出,在相遇之前t時(shí)刻速度相等,自行車的位移(矩形面積)與汽車位移(三角形面積)之差即陰影部分面積達(dá)到最大,所以t = v自/ a =6/3=2s,此時(shí)兩者之間的距離△S= v t /2 =(6×2)/2 =6(m)。
思考:本題你還知道,經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間汽車追上自行車??jī)绍囅嘤鰰r(shí)距路口多遠(yuǎn)?
【能力提升】
I.知識(shí)與技能
1.汽車甲沿著平直的公路以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)它路過(guò)某處的同時(shí),該處有一汽車乙開始做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)去追趕甲,根據(jù)上述已知條件,下列說(shuō)法正確的是( )
A.可求出乙車追上甲車時(shí),乙車的速度。
B.可求出乙車追上甲車時(shí),乙車所走過(guò)的路程。
C.可求出乙車從開始到追上甲車時(shí)所用的時(shí)間。
D.可求出乙車從開始到追上甲車之前,甲乙相距最遠(yuǎn)時(shí)乙車的速度。
2.一個(gè)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2-16所示的圖中,能正確反映速度變化的是(以向上方向?yàn)檎较颍?)
3.某物體運(yùn)動(dòng)的位移?時(shí)間圖象如圖2-17所示,則物體( )
A.往復(fù)運(yùn)動(dòng) B.勻加速直線運(yùn)動(dòng)
C.朝某一方向的直線運(yùn)動(dòng) D.以上說(shuō)法都不對(duì)
4.將物體以一定的初速度上拋,若不計(jì)空氣阻力,從拋出到落回原地的整個(gè)過(guò)程中,如圖2-18所示的圖象中正確的是 ( )
5.物體在粗糙的水平面上運(yùn)動(dòng),其位移?時(shí)間圖象,如圖2-19所示,已知在沿運(yùn)動(dòng)方向上的作用力為F,物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,受到的滑動(dòng)摩擦力f,由圖象可知( )
A. F>f B. F=f
C. F6.有一物體做直線運(yùn)動(dòng),其速度圖象如圖2-20所示中的實(shí)線,那么物體的加速度與速度同方向的是( )
A.只有0< t <1s B. 只有 2s< t <3s
C. 0< t <1s 和 2s< t <3s D.0< t <1s 和 3s< t <4s
II.能力與素質(zhì)
7.如圖2-21所示,為一物體做直線運(yùn)動(dòng)的v - t圖象,初速度為v 0,末速度v t,則關(guān)于物體在t時(shí)間內(nèi)的平均速度正確的是( )
A. v =(v 0+ v t)/2 B. v >(v 0+ v t)/2
C. v <(v 0+ v t)/2 D.無(wú)法判斷
8.一物體做直線運(yùn)動(dòng),依次通過(guò)A、B、C三點(diǎn),B為AC的中點(diǎn),物體在AB段的加速度為a1,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,在BC段的加速度為a2,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2。若VB =(VA +VC)/2,則比較a1與a2,t1與t2,下列答案正確的是( )
A. a1t2B. a1=a2 t1=t2
C. a1>a2 t1>t2D. a1【拓展研究】
9.如圖2-22(甲)所示,相距d =15cm的A、B兩極板是在真空中平行放置的金屬板,當(dāng)給它們加上電壓后,它們之間的電場(chǎng)可視為勻強(qiáng)電場(chǎng),今在A、B兩板之間加上如圖(乙)所示的交變電壓,交變電壓的周期T=1.0?10-6s, t=0時(shí)A板的電勢(shì)比B板的電勢(shì)高,而且UAB=1080V.一個(gè)荷質(zhì)比q/m =1.0?108C/kg的帶負(fù)電的粒子在t=0時(shí)刻從B板附近由靜止開始運(yùn)動(dòng),不計(jì)重力.問(wèn):粒子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將與某一極板相碰撞,求粒子碰撞極板時(shí)的速度大小。(要求用v ?t圖象求解)
效果驗(yàn)收
1.下列描述的運(yùn)動(dòng)中可能的有( )
A.速度變化很大,加速度為零 。
B.速度變化方向?yàn)檎铀俣确较驗(yàn)樨?fù)。
C.速度變化越來(lái)越快,加速度越來(lái)越小 。
D. 速度越來(lái)越大,加速度越來(lái)越小。
2.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體,運(yùn)動(dòng)了t s的時(shí)間則( )
A.加速度越大,它走過(guò)的路程一定越長(zhǎng)
B.初速度越大,它走過(guò)的路程一定越長(zhǎng)
C.末速度越大,它走過(guò)的路程一定越長(zhǎng)
D.平均速度越大,它走過(guò)的路程一定越長(zhǎng)。
3.物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是( )
①速度總是與時(shí)間成正比 ②速度的增量與所用時(shí)間的比值是恒量
③任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里位移之差一定相等
④在任意時(shí)間段內(nèi)的平均速度一定是v=(v0+vt)/2
A ①③④ B②③④ C ③④ D ②
4.在加速上升的氣球上落下一物體,該物體離開氣球的瞬間的速度和加速度是( )
A.有向上的加速度和向下的速度
B.有向上的速度和向下的加速度
C.物體將作豎直下拋運(yùn)動(dòng)
D.物體將作自由落體運(yùn)動(dòng)
5.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體,在第3s內(nèi)的位移是20m,第9s內(nèi)的位移是50m,其加速度是( )
A.2m/s2 B. 3m/s2 C. 5m/s2 D.以上均不對(duì)
6. 關(guān)于加速度,下面說(shuō)法正確的是( )
①加速度是描述物體速度變化大小的物理量
②加速度是描述物體速度變化快慢的物理量
③加速度為正值,物體做加速運(yùn)動(dòng);加速度為負(fù)值,物體做減速運(yùn)動(dòng)
④加速度增大,而速度有可能減少;加速度減小,而速度有可能增大
A.①② B.②④ C.①③④ D.①②④
7.將一物體以某一初速度豎直上拋,如圖2-23所示的四幅圖中,請(qǐng)選擇正確表示物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速率 與時(shí)間 的關(guān)系的一項(xiàng)( )
8.汽車以20米/秒的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),剎車后的加速度為5米/秒2,那么開始剎車后2秒與開始剎車后6秒汽車通過(guò)的位移之比為( )
A.1∶1B.3∶1C.3∶4D.4∶3
9.一個(gè)作勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體,先后經(jīng)過(guò)A、B兩點(diǎn)時(shí)的速度分別是v和7v,經(jīng)過(guò)AB的時(shí)間是t,則下列判斷正確的是:( )
①經(jīng)過(guò)A、B中點(diǎn)的速度是4v ②過(guò)A、B中間時(shí)刻的速度是4v
③前t/2時(shí)間通過(guò)的位移比后t/2時(shí)間通過(guò)的位移少1.5vt
④過(guò)前s/2位移所用時(shí)間是后s/2位移所需時(shí)間的2倍
A ①③④ B②③ C②③④ D ②
10.一物體作勻變速直線運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻速度大小為4m/s,1s鐘后速度的大小變?yōu)?0m/s ,在這1s鐘內(nèi)該物體的( )
①位移的大小可能小于4m ②位移的大小可能大于10m
③加速度的大小可能小于4m/s2 ④加速度的大小可能大于10m/s2
A ①④ B ②③ C ①③ D ②④
11.如圖2-24所示,在練習(xí)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的實(shí)驗(yàn)中,在紙帶上選用的五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),則從紙帶上分析可知(數(shù)據(jù)單位:cm每計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出)
⑴ 小車做的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為
m/s2
⑵小車在C點(diǎn)既時(shí)速度為 m/s
⑶ 小車在BD段的平均速度為 m/s
⑷ 小車在E點(diǎn)即時(shí)速度為 m/s
12.一物體由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),速度由零增大到5m/s,再由5m/s增大到10m/s,在這兩個(gè)階段中,物體所經(jīng)歷的時(shí)間之比為 ,所通過(guò)的距離之比為 。
13.完全相同的三塊木塊并排的固定在水平面上,一顆子彈以速度v水平射入。若子彈在木塊中做勻減速運(yùn)動(dòng),穿透第三塊木塊的速度恰好為零,則子彈依次射入每塊時(shí)的速度比為 ,穿過(guò)每塊木塊所用的時(shí)間之比為 。
14.天文觀測(cè)表明,幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星(或星系)都在以各自的速度背離我們而運(yùn)動(dòng),離我們?cè)竭h(yuǎn)的星體,背離我們的速度(稱為退行速度)越大;也就是說(shuō),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
v=Hr
式中H為一常數(shù),稱為哈勃常數(shù),已為天文觀察測(cè)定。為解釋上述現(xiàn)象,有人提出一種理論,認(rèn)為宇宙是從一個(gè)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(yùn)動(dòng),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?cè)竭h(yuǎn),這一結(jié)果與上述天文觀察是一致的。
由上述理論和天文觀察的結(jié)果,可估算宇宙年齡T,其計(jì)算式為T= 。根據(jù)近期觀測(cè),哈勃常數(shù)H=3×10-2米/秒?光年,其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離。因此估算出宇宙的年齡約為 年
15.物體在地面上因摩擦力作用做勻減速直線運(yùn)動(dòng),初速度為10 m/s,第1秒內(nèi)運(yùn)動(dòng)了8米,前6秒內(nèi)物體的位移是多少?
16.一礦井深45米,在井口每隔一定時(shí)間自由落下一個(gè)小球,當(dāng)?shù)?個(gè)小球從井口開始下落時(shí),第一個(gè)小球恰好落至井底,問(wèn):
(1)相鄰兩個(gè)小球下落的時(shí)間間隔是多少?
(2)這時(shí)第3個(gè)小球和第5個(gè)小球相距多遠(yuǎn)?
17.火車甲以速率v1行駛,司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前方距甲車s處有火車乙正以速率v2(v1 >v2)向同方向勻速運(yùn)動(dòng),為使甲、乙兩車不相碰,司機(jī)立即使甲車做勻減速運(yùn)動(dòng),則甲車的加速度a的大小應(yīng)滿足的條件是什么?(即a v1 v2 s的關(guān)系式)
18.一輛實(shí)驗(yàn)小車可沿水平地面(圖中紙面)上的長(zhǎng)直軌道勻速向右運(yùn)動(dòng)。有一臺(tái)發(fā)出細(xì)光束的激光器裝在小轉(zhuǎn)臺(tái)M上,到軌道的距離MN為d =10m,如圖2-25所示,轉(zhuǎn)臺(tái)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),使激光器在水平面內(nèi)掃描,掃描一周的時(shí)間為T=60s。光束轉(zhuǎn)動(dòng)的方向如圖箭頭所示。當(dāng)光束與MN的夾角為450時(shí),光束正好射到小車上。如果再經(jīng)過(guò)△t=2.5s光束又射到小車上,則小車的速度為多少?
第二章 直線運(yùn)動(dòng)參考答案
專題一:1.D 2.D 3.B 4.C 5.C 6.10 7.4,左 8.A
9. ; 10.75; 7.5
專題二:1.B 2.A 3.A 4.AC 5.ABC 6.1;2.5 7.1m/s2 8.BD 9.(a+b)2/4a 10.2s
專題三:1.AD 2.B 3.C 4.B 5.B 6. D 7. B 8. A 9. 2.1?105m/s
效果驗(yàn)收:1.D 2.D 3.B 4.B 5.C 6. B 7. B 8. C 9. C 10. A
11. 2; 1.9; 1.9; 2.3 12. 1:1; 1:3; 13. ; 14. ; 1?1010 15. 12.5m 16.0.5s; 15m 17. 18.1.7m/s或2.9m/s


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