(教师用书独具)
1.质点
(1)定义:用来代替物体的有质量的点.
(2)把物体看成质点的条件:物体的大小和形状对研究的问题的影响可以忽略不计.
2.速度和速率
(1)平均速度:在变速运动中,物体所发生的位移与发生这段位移所用时间的比值,即v=,是矢量,其方向就是对应位移的方向.
(2)瞬时速度:运动物体在某一时刻或经过某一位置的速度,是矢量.
(3)速率:瞬时速度的大小,是标量.
3.加速度
(1)公式:a=,单位:m/s2.
(2)物理意义:描述物体 速度变化快慢的物理量.
(3)运动性质
4.匀变速直线运动规律
(1)速度公式:vt=v0+at.
(2)位移公式:x=v0t+at2.
(3)速度位移关系式:v-v=2ax.
5.匀变速直线运动的两个重要推论
(1)平均速度公式:=v=.
(2)任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差为一恒量,即Δx=aT2.
6.自由落体运动
(1)运动性质:初速度v0=0,加速度为重力加速度g的匀加速直线运动.
(2)运动规律:
①速度公式:vt=gt.
②位移公式:h=gt2.
③速度位移关系式:v=2gh.
7.两种图像
(1)x-t图像:斜率表示速度.
(2)v-t图像:斜率表示加速度;图像与t轴所围面积表示位移.
几个概念的区别与联系
1.时间和时刻的区别
时间能表示运动的一个过程,时刻只能显示运动的一个瞬间.在表示时间的数轴上,时刻用点来表示,时间用线段来表示.对一些关于时间和时刻的表述,能够正确理解.如:第4 s末、4 s时、第5 s初等均为时刻;4 s内(0到第4 s末)、第4 s(第3 s末到第4 s末)、第2 s初至第4 s初等均为时间.
2.位移和路程的区别与联系
位移是在一段时间内,由物体初时刻位置指向末时刻位置的有向线段.确定位移时,不需考虑质点运动的详细路径,只确定初、末位置即可;路程是运动物体轨迹线的长度.确定路程时,需要考虑质点运动的详细路径.位移是矢量,路程是标量.一般情况位移大小不等于路程,只有当物体做单向直线运动时路程才等于位移的大小.
3.速度和速率的区别与联系
物理意义
分类
决定因素
方向
联系
速
度
描述物体运动快慢和方向的物理量,是矢量
平均速度、瞬时速度
平均速度=
平均速度方向与位移方向相同;瞬时速度方向为该点运动方向
它们的单位都是m/s.瞬时速度的大小等于瞬时速率
速
率
描述物体运动快慢的物理量,是标量
平均速率、瞬时速率
平均速率=
无方向
4.速度、加速度、速度改变量的比较
速度是描述物体运动快慢的物理量,是位移和时间的比值;加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,是速度改变量与所用时间的比值,它等于物体运动速度的变化率.
【例1】 一物体沿半径分别为r和R的半圆弧由A经B运动到C,经历的时间为t,如图所示,则它的平均速度和平均速率分别是( )
A.;
B.,向东;
C.,向东;,向东
D.,向东;
D [平均速度的大小==,方向跟位移方向相同,即向东;平均速率′=,是标量,故选项D正确.]
[一语通关] 平均速率不是平均速度的大小,它们的大小没有必然的联系,求解时要应用它们的定义式,即平均速度=,平均速率=.
1.(多选)小明上午从小区门口打车,经过一段时间又乘坐同一出租车回到小区门口.车票如图所示,则下列说法正确的是 ( )
A.小明全程的平均速度为20 km/h
B.小明全程的平均速度为0
C.小明全程的平均速率为20 km/h
D.小明全程的平均速率为0
BC [全过程小明的位移x=0故平均速度==0,选项A错误,B正确;而全程路程s=5 km,用时t=15 min= h,故全程的平均速率为率===20 km/h,故选项C正确,D错误.]
匀变速直线运动规律的理解与应用
1.匀变速直线运动的常用解题方法
常用方法
规律特点
一般公式法
vt=v0+at;x=v0t+at 2;v-v=2ax.
使用时一般取v0方向为正方向
平均速度法
=对任何直线运动都适用,而=(v0+vt)只适用于匀变速直线运动
中间时刻速度法
v==(v0+v),适用于匀变速直线运动
比例法
对于初速度为零的匀加速直线运动与末速度为零的匀减速直线运动,可利用比例法解题
图像法
应用v-t图像,可把较复杂的问题转变为较简单的数学问题解决
巧用推论解题
xn+1-xn=aT 2,若出现相等的时间问题,应优先考虑用Δx=aT 2求解
逆向思维法(反演法)
把运动过程的“末态”作为“初态”的反向研究问题的方法,一般用于末态已知情况
2.注意事项
(1)解题时首先选择正方向,一般以v0方向为正方向.
(2)刹车类问题一般先求出刹车时间.
(3)对于有往返的匀变速直线运动(全过程加速度a恒定),可对全过程应用公式vt=v0+at、x=v0t+at 2、…列式求解.
(4)分析题意时要养成画运动过程示意图的习惯,特别是对多过程问题.对于多过程问题,要注意前后过程的联系——前段过程的末速度是后一过程的初速度;再要注意寻找位移关系、时间关系.
【例2】 物体以一定的初速度冲上固定的光滑斜面,到达斜面最高点C时速度恰好为零,如图所示,已知物体运动到斜面长度3/4处的B点时,所用时间为t,求物体从B滑到C所用的时间.
[解析] 解法一:逆向思维法
物体向上匀减速冲上斜面,相当于向下匀加速滑下斜面.故xBC=at,xAC=a(t+tBC)2
又xBC=xAC/4
解得tBC=t.
解法二:比例法
对于初速度为零的匀变速直线运动,在连续相等的时间里通过的位移之比为x1∶x2∶x3∶…∶xn=1∶3∶5∶…∶(2n-1)
现有xBC∶xBA=(xAC/4)∶(3xAC/4)=1∶3
通过xAB的时间为t,故通过xBC的时间tBC=t.
解法三:中间时刻速度法
利用教材中的推论:中间时刻的瞬时速度等于这段位移的平均速度AC=(vA+vC)/2=(v0+0)/2=v0/2
又v=2axAC,v=2axBC,xBC=xAC/4
由以上各式解得vB=v0/2
可以看出vB正好等于AC段的平均速度,因此B点是时间中点的位置,因此有tBC=t.
解法四:图像法
利用相似三角形面积之比等于对应边平方比的方法,作出v-t图像,如图所示,S△AOC/S△BDC=CO2/CD2且S△AOC=4S△BDC,OD=t,OC=t+tCD
所以4/1=(t+tCD)2/t
解得tCD=t.则tBC=tCD=t.
[答案] t
[一语通关] 这类匀减速直线运动,当物体速度为零时,加速度不为零,所以物体还要反向运动.求解这类问题一是注意矢量的正负;二是要注意到像速度、时间等物理量可能有两解.
2.一个物体以v0=8 m/s的初速度从斜面底端沿光滑斜面向上滑动,加速度的大小为2 m/s2,冲上最高点之后,又以相同大小的加速度往回运动.求:
(1)物体3 s末的速度;
(2)物体5 s末的速度;
(3)物体在斜面上的位移大小为15 m时所用的时间.
[解析] (1)(2)由t=,物体冲上最高点的时间是4 s,又根据vt=v0+at3 s末的速度为v3=(8-2×3) m/s=2 m/s,5 s末的速度v5=(8-2×5) m/s=-2 m/s,即5 s末速度大小为2 m/s,方向沿斜面向下.
(3)由位移公式x=v0t+at2,以v0方向为正方向,则x=15 m,a=-2 m/s2
代入数据,解得:t1=3 s,t2=5 s
即经过位移大小为15 m处所用的时间分别为3 s(上升过程中)和5 s(下降过程中).
[答案] (1)2 m/s 方向沿斜面向上
(2)-2 m/s 方向沿斜面向下
(3)3 s和5 s
运动图像的理解与应用
两类运动图像对比
x-t图像
v-t图像
典型图像
其中④为抛物线
其中④为抛物线
物理意义
反映的是位移随时间的变化规律
反映的是速度随时间的变化规律
点
对应某一时刻物体所处的位置
对应某一时刻物体的速度
斜率
斜率的大小表示速度大小
斜率的正负表示速度的方向
斜率的大小表示加速度的大小
斜率的正负表示加速度的方向
截距
直线与纵轴截距表示物体在t=0时刻距离原点的位移,即物体的出发点;在t轴上的截距表示物体回到原点的时间
直线与纵轴的截距表示物体在t=0时刻的初速度;在t轴上的截距表示物体速度为0的时刻
两图线的交点
同一时刻各物体处于同一位置
同一时刻各物体运动的速度相同
【例3】 (多选)在如图所示的位移—时间(x-t)图像和速度—时间(v-t)图像中,给出的四条图线甲、乙、丙、丁分别代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况,则下列说法正确的是( )
A.t1时刻,乙车追上甲车
B.0~t1时间内,甲、乙两车的平均速度相等
C.丙、丁两车在t2时刻相遇
D.0~t2时间内,丙、丁两车的平均速度相等
AB [它们由同一地点向同一方向运动,在t1时刻前,甲的位移大于乙的位移,在t1时刻甲、乙位移相等,则A正确;在t1时刻两车的位移相等,由=,甲、乙两车在0~t1时间内的平均速度相等,B正确;由v-t图像与时间轴围成的面积表示位移可知:丙、丁两车在t2时刻对应v-t图线的面积不相等,即位移不相等,C错误;0~t2时间内,丁的位移大于丙的位移,时间相等,所以丁的平均速度大于丙的平均速度,故D错误.]
[一语通关] 图像的特点在于直观性,可以通过“看”和“写”寻找规律及解题的突破口,为方便记忆,这里总结为“六看一写”:一看“轴”,二看“线”,三看“斜率”,四看“面”,五看“截距”,六看“特殊值”;必要时写出函数表达式.
3.(多选)我国“蛟龙号”深潜器经过多次试验,终于在2012年6月24日以7 020 m深度创下世界最新纪录(国外最深不超过6 500 m),这预示着它可以征服全球99.8%的海底世界.在某次实验中,深潜器内的显示屏上显示出的深度曲线如图(a)所示、速度图像如图(b)所示,则下列说法中正确的是 ( )
A.图中h3是本次实验下潜的最大深度
B.本次实验中深潜器的最大加速度是0.025 m/s2
C.在3~4 min和6~8 min的时间段内深潜器具有向上的加速度
D.在6~10 min时间段内深潜器的平均速度为0
AC [由(a)图知下潜的最大深度为h3,故选项A正确;由(b)图知,0~1 min和3~4 min内加速度最大,且a==≈0.033 m/s2,故选项B错误;3~4 min和6~8 min内a取正值,即具有向上的加速度,故选项C正确;在6~10 min内位移不为零,故平均速度不为零,选项D错误.]
竖直上抛运动
1.竖直上抛运动的规律及特点
(1)定义:只在重力作用下,给物体一个竖直向上的初速度v0,物体所做的运动称为竖直上抛运动.
(2)运动性质:物体的初速度v0竖直向上,加速度g竖直向下,所以竖直上抛运动是匀减速直线运动.
(3)运动规律:取v0的方向为正方向,则a=-g,
速度公式v=v0-gt
位移公式x=v0t-gt2
位移、速度关系式v2-v=-2gx.
(4)运动特点
①时间对称
当物体上升到最高点时,v=0,则上升时间为t上=.
当物体落回原处时,位移x=0,则由位移公式可得物体由抛出到落回原处所用的时间为t=.
由于t=t上+t下,所以物体由最高处落回的时间t下=,即t上=t下,时间对称.
②速度对称:由位移速度关系式可得到物体在某一位置的速度为v=±.由此式可以看出,物体在上升和下落经过同一位置时,具有大小相等、方向相反的速度,即在运动速度上具有对称性.
③物体上升的最大高度:由v2-v=-2gx,此时v=0,所以最大高度H=.
2.竖直上抛运动的处理思路与方法
(1)分段法:上升过程是加速度a=-g,末速度v=0的匀减速直线运动,下落过程是自由落体运动.
(2)全过程法:将全过程看做是初速度为v0、加速度为-g的匀减速直线运动,其运动过程符合匀变速直线运动规律,即匀变速直线运动的几个关系式可以直接应用.
【例4】 在离地高h处,沿竖直方向同时向上和向下抛出两个小球,它们的初速度大小均为v,不计空气阻力,两球落地的时间差为 ( )
A. B. C. D.
A [以竖直向下为正方向,对向上和向下抛出的两个小球,分别有h=-vt1+gt,h=vt2+gt,Δt=t1-t2解以上三式得两球落地的时间差Δt=,故A正确.]
[一语通关] ?1?竖直上抛运动的物体,经过同一段位移,上升和下降用时相同.
?2?同一位置上升和下降经过该点时速度等大、反向.
?3?由于竖直上抛运动是加速度不变的反向运动问题,所以解题时要注意像速度、时间可能有两个解.
4.在节假日期间,你可能到公园或游乐场玩蹦床,如图所示是一同学某次蹦床跳起后的v-t图像,已知t2=2t1,结合你的体会和经历,分析下列问题.
(1)他所做的运动是匀变速运动吗?
(2)他跳起时速度多大?
(3)哪段时间是上升的,哪段时间是下降的?
(4)从图像中可以看出,是选上升过程的速度为正方向还是选下降过程速度方向为正方向?
[解析] (1)由图像知该同学的加速度始终不变,所以该同学做的是初速度为v0的匀减速直线运动.(2)起跳时速度为v0.(3)在0~t1时间内速度为正,是上升过程;t1~t2时间内速度为负,是下降过程.(4)t=0时,速度为正值,则图像中选择上升过程的速度为正方向.
[答案] (1)是 (2)v0 (3)0~t1,是上升过程;t1~t2,是下降过程 (4)上升过程的速度为正方向
课件52张PPT。第一章 运动的描述章末复习课Thank you for watching !章末综合测评(一) 运动的描述
(时间:90分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分.第1~6题只有一项符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分.)
1.火车上的乘客往往会发现这样的现象:对面的火车缓缓启动了,过了一会儿发现,原来是自己乘坐的火车离开了站台,对面的火车并没有动.乘客认为“对面火车启动”和“自己乘坐的火车离开站台”所选取的参考系分别为( )
A.站台、对面火车
B.对面火车、自己乘坐的火车
C.站台、站台
D.自己乘坐的火车、站台
D [此类现象在我们的日常生活中随处可见,关键是参考系的选取不同造成的,乘客出站时,看到对方火车运动,实际上是以自身为参考系造成的,当等到站台出现,发现自己乘坐的火车开动了,这是由于乘客以站台为参考系造成的,故A、B、C错误,D正确.]
2.第31届奥运会于2016年在巴西里约热内卢召开,下列有关运动项目的说法正确的是( )
A.篮球比赛中的篮球不能看成质点
B.羽毛球比赛中的羽毛球一定能看成质点
C.乒乓球运动员在打出弧圈球时乒乓球不能看成质点
D.铅球比赛中的铅球一定不能看成质点
C [在研究篮球比赛中的远距离投篮时,由于篮球直径比投篮距离小得多,可把篮球看成质点,选项A错误;当研究羽毛球比赛中的羽毛球时,若羽毛球在球网的两侧飞行,则可以把羽毛球看成质点,若研究羽毛球的自身旋转问题,则不能把羽毛球看成质点,选项B错误;研究旋转多变的乒乓球的弧圈运动时,乒乓球的大小不能忽略,乒乓球不能看成质点,选项C正确;当研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时,铅球能看成质点,当研究铅球脱手时的旋转情况时,铅球不能看成质点,选项D错误.]
3.伽利略对自由落体运动的研究,开创了研究自然规律的科学方法,这就是( )
A.对自然现象进行总结归纳的方法
B.用科学实验进行探究的方法
C.对自然现象进行总结归纳,并用实验进行验证的方法
D.抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法
D [伽利略设想物体下落的速度与时间成正比,因为当时无法测量物体的瞬时速度,所以伽利略通过数学推导证明如果速度与时间成正比,那么位移与时间的平方成正比;由于当时用滴水法计算,无法记录自由落体的较短时间,伽利略设计了让铜球沿阻力很小的斜面滚下,而小球在斜面上运动的加速度要比它竖直下落的加速度小得多,所用时间长得多,所以容易测量.伽利略做了上百次实验,并通过抽象思维在实验结果上做了合理外推.所以伽利略用了抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法.故选D.]
4.有一长为L的列车,正以恒定的加速度过铁路桥,桥长也为L,现已知列车车头过桥头的速度为v1,车头过桥尾时的速度为v2,那么,车尾过桥尾时的速度为( )
A.2v1-v2 B.2v2-v1
C. D.
D [从列车车头过桥头开始,车头过桥尾时,列车位移大小为L,车尾过桥尾时,列车位移为2 L,若列车车尾过桥尾时速度为v3,由v-v=2aL,v-v=4aL知v-v=2(v-v),
可得v3=,选项D正确.]
5.两个质点A、B放在同一水平面上,由静止开始从同一位置沿相同方向同时开始做直线运动,其运动的v-t图像如图所示.对A、B运动情况的分析,下列结论正确的是( )
A.A、B加速时的加速度大小之比为2∶1,A、B减速时的加速度大小之比为1∶1
B.在t=3t0时刻,A、B相距最远
C.在t=5t0时刻,A、B相距最远
D.在t=6t0时刻,A、B相遇
D [由v-t图像,通过斜率可计算加速度大小,加速时A、B的加速度大小之比10∶1,减速时A、B的加速度大小之比为1∶1,所以选项A错误;由A、B运动关系可知,当A、B速度相同时距离最远,所以选项B、C错误;由题意可知A、B是从同一位置同时开始运动的,由速度—时间图像可以算出运动位移,可知6t0时刻,A、B位移相同,因此在此时刻A、B相遇,所以选项D正确.]
6.如图所示,A、B两物体相距x=3 m,物体A以vA=4 m/s的速度向右匀速运动,而物体B此时的速度vB=10 m/s,在摩擦力作用下向右做匀减速运动,加速度的大小为2 m/s2.那么物体A追上物体B所用的时间为( )
A.7 s B.8 s
C.2 s D.3+2 s
A [B物体减速时间t1==5 s ①
由逆向思维法,在5 s内
v=2axB ②
得xB==25 m
5 s内A的位移xA=vAt1=20 m
设B停止运动后A再经t2追上B物体
t2==2 s
故A追上B用时t=t1+t2=7 s,选项A正确.]
7.一辆汽车在运动过程中遇到紧急情况需刹车,从某时刻开始,其速度平方v2随位移x的变化关系为v2=(16-4x)(m/s)2,则下列说法正确的是( )
A.汽车的初速度为4 m/s
B.汽车刹车时的加速度大小为4 m/s2
C.汽车刹车过程中的平均速度为8 m/s
D.汽车的刹车时间为2 s
AD [关系式v2=16-4x(m/s)2可以整理为v2-42=2×(-2)x,对比匀变速直线运动的位移与速度关系式v2-v=2ax得,汽车的初速度v0=4 m/s,加速度a=-2 m/s2,A正确,B错误.汽车刹车的平均速度==2 m/s,C错误.汽车刹车过程的运动时间t== s=2 s,D正确.]
8.如图所示,小球从竖直砖墙某位置静止释放,用频闪照相机在同一底片上多次曝光,得到了图中1、2、3、4、5…所示小球运动过程中每次曝光的位置,连续两次曝光的时间间隔均为T,每块砖的厚度为d.根据图中的信息,下列判断正确的是( )
A.位置“1”是小球释放的初始位置
B.小球做匀加速直线运动
C.小球下落的加速度为
D.小球在位置“3”的速度为
BCD [由题图可以知道每两个相邻的点之间的距离差是一样的,由Δx=at2可知,a==,所以B、C正确;点3的瞬时速度的大小为2、4之间的平均速度的大小,所以v3==,D正确;由于v3=v1+a·2T,故v1=v3-2aT=-2××T=,故A错误.]
9.小球A从离地面20 m高处做自由落体运动,小球B从A下方的地面上以20 m/s的初速度做竖直上抛运动.两球同时开始运动,在空中相遇,g取10 m/s2,则下列说法正确的是( )
A.两球相遇时速率都是10 m/s
B.两球相遇位置离地面10 m高
C.开始运动1 s后相遇
D.两球在空中相遇两次
AC [小球B能够上升的最大高度h==20 m,故A、B两球在B上升的过程中相遇,两球相遇时有hA+hB=gt2+v0t-gt2=20 m,解得t=1 s,C正确;相遇时,vB=v0-gt=(20-10×1)m/s=10 m/s,vA=gt=10×1 m/s=10 m/s,hB=v0t-gt2=m=15 m,A正确,B错误;t=2 s时,小球A落地,小球B运动到最高点,所以两球在空中只能相遇一次,D错误.]
10.在军事演习中,某空降兵从飞机上跳下,先做自由落体运动,在t1时刻,速度达到最大值v1时打开降落伞,做减速运动,在t2时刻以较小速度v2着地.他的速度图像如图所示.下列关于该空降兵在0~t1或t1~t2时间内的平均速度的结论正确的是( )
A.0~t1,= B.t1~t2,=
C.t1~t2,> D.t1~t2,<
AD [0~t1时间内,空降兵做匀加速直线运动,==,A正确;t1~t2时间内,空降兵做加速度逐渐变小的减速运动.由=和v-t图线与t轴所围面积等于t时间内的位移x可知,<,B、C错误,D正确.]
二、非选择题(本题共6小题,共60分)
11.(6分)如图所示,某同学在做“研究匀变速直线运动”实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10 s,其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.26 cm,则打A点时小车瞬时速度的大小是________m/s,小车运动的加速度计算表达式为a=________,加速度的大小是________ m/s2(计算结果保留两位有效数字).
[解析] 利用匀变速直线运动的推论得:
vA==0.86 m/s.
根据匀变速直线运动的推论公式Δx=aT 2可以求出加速度的大小,
得:x4-x1=3a1T 2
x5-x2=3a2T 2
x6-x3=3a3T 2
为了更加准确的求解加速度,我们对三个加速度取平均值
得:a=(a1+a2+a3)
小车运动的加速度计算表达式为
a=
代入数据得a=0.64 m/s2.
[答案] 0.86 0.64
12.(8分)用滴水法可以测定重力加速度的值.方法:在水龙头下面固定一块挡板A,使水一滴一滴地滴落到挡板上,仔细调节水龙头,使得耳朵刚好听到前一水滴滴在挡板上的声音的同时,下一水滴刚好开始下落.首先量出水龙头口离挡板的高度h,再用停表计时,计时方法是:当听到某一水滴滴在挡板上的声音的同时,开启停表开始计时,并数“1”,以后每听到一声水滴声,依次数“2、3、4……”,一直数到“n”时,按下停表按钮停止计时,读出停表的示数为t.
(1)写出用上述测量方法计算重力加速度g的表达式:________.
(2)为了减小误差,改变h的数值,测出多组数据,记录在表格中(表中t是水滴从水龙头口到挡板A所用的时间,即水滴在空中运动的时间),请在图中所示的坐标系上作出适当的图像,并利用图像求出重力加速度g的值为________.(保留两位有效数字)
次数
高度h/cm
空中运动时间t/s
1
20.10
0.20
2
25.20
0.23
3
32.43
0.26
4
38.45
0.28
5
44.00
0.30
6
50.12
0.32
[解析] (1)每滴水滴下落高度h所用的时间t′=,根据自由落体运动规律h=gt′2可得g=.
(2)由于=,故以下落高度h为纵坐标,以时间的平方t2为横坐标画h-t2图像,应为直线,其斜率k=,g=2k.描点作图,h-t2图像如图所示,求出斜率k,即可求得g,解得g=9.6 m/s2.
[答案] (1)g= (2)9.6 m/s2
13.(10分)一矿井深为125 m,在井口每隔一定时间自由下落一个小球.当第11个小球刚从井口开始下落时,第1个小球恰好到达井底,则相邻小球开始下落的时间间隔为多少?这时第3个小球和第5个小球相距多远?(g取10 m/s2)
[解析] 设相邻小球开始下落的时间间隔为T,则第1个小球从井口落至井底的时间t=10 T,
由题意可知h=gt2=g(10 T)2,
得T== s=0.5 s.
由第3个小球下落的时间t3=8 T,第5个小球下落的时间t5=6T,由h=gt2,得h3=gt,h5=gt,
则Δh=h3-h5=gt-gt=g(t-t)=×10×28×0.52 m=35 m.
[答案] 0.5 s 35 m
14.(12分)屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水,当第5滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第3滴与第2滴分别位于高为1 m的窗户的上、下沿,如图所示,问:
(1)此屋檐离地面多高?
(2)滴水的时间间隔是多少?(g取10 m/s2)
[解析] (1)根据比例关系,从上到下相邻水滴间距离之比为1∶3∶5∶7,而2、3两滴间距离为1米,所以总高度H=×1 m=3.2 m.
(2)根据H=gt 2,
代入数据得,t==s=0.8 s
滴水时间间隔Δt==0.2 s.
[答案] (1)3.2 m (2)0.2 s
15.(12分)甲车以加速度3 m/s2由静止开始做匀加速直线运动.乙车落后2 s在同一地点由静止开始以加速度6 m/s2做匀加速直线运动.两车的运动方向相同,求:
(1)在乙车追上甲车之前,两车距离的最大值是多少?
(2)乙车出发后经多长时间可追上甲车?此时它们离出发点多远?
[解析] (1)两车距离最大时速度相等,设此时乙车已运动t秒,则甲、乙两车的速度分别是
v1=3×(t+2) m/s
v2=6×tm/s=6t m/s
由v1=v2得:t=2 s,由x=at 2知,两车距离的最大值
Δx=a甲(t+2)2-a乙t 2
=×3×42 m-×6×22 m
=12 m.
(2)设乙车出发后经t′秒追上甲车,则
x1=a甲(t′+2)2=×3×(t′+2)2 m
x2=a乙t′2=×6×t′2m
由x1=x2代入数据
求得t′=(2+2)s
将所求得时间代入位移公式可得x1=x2≈70 m.
[答案] (1)12 m (2)(2+2) s 70 m
16.(12分)短跑运动员完成100 m赛跑的过程可简化为匀加速直线运动和匀速直线运动两个阶段.一次比赛中,某运动员用11.00 s跑完全程.已知运动员在加速阶段的第2 s内通过的距离为7.5 m,求该运动员的加速度及在加速阶段通过的距离.
[解析] 根据题意,在第1 s和第2 s内运动员都做匀加速直线运动,设运动员在匀加速阶段的加速度为a,在第1 s和第2 s内通过的位移分别为x1和x2,
由运动学规律得x1=at
x1+x2=a(2t0)2
t0=1 s
联立解得a=5 m/s2
设运动员做匀加速运动的时间为t1,匀速运动的时间为t2,匀速运动的速度为v,跑完全程的时间为t,全程的距离为x,依题意及运动学规律,得
t=t1+t2
v=at1
x=at+vt2
设加速阶段通过的距离为x′,
则x′=at
求得x′=10 m.
[答案] 5 m/s2 10 m