章末总结
突破一 解答匀变速直线运动问题常用方法如下
[例1] 一物体以某一速度冲上一光滑斜面,前4 s的位移为1.6 m,随后4 s的位移为零,那么物体的加速度多大?
解析 设物体的加速度大小为a,由题意知a的方向沿斜面向下。
法一 基本公式法
物体前4 s的位移为1.6 m,做减速运动,所以有
s=v0t0-at,
代入数据1.6=v0×4-a×42
随后4 s的位移为零,则物体滑到最高点所用时间为
t=4 s+ s=6 s,所以初速度v0=at=a×6
由以上两式得物体的加速度大小为a=0.1 m/s2。
法二 推论=v法
物体2 s末时的速度即前4 s内的平均速度为
v2== m/s=0.4 m/s。
物体6 s末的速度为v6=0,所以物体的加速度大小为
a== m/s2=0.1 m/s2。
法三 推论Δs=aT2法
由于整个过程a保持不变,做匀变速直线运动,由Δs=at2得物体加速度大小为
a== m/s2=0.1 m/s2。
法四 逆向思维法
由题意知,此物体沿斜面速度减到零后,又逆向加速。全过程应用s=v0t+at2得
1.6=v0×4-a×42
1.6=v0×8-a×82
由以上两式得a=0.1 m/s2,v0=0.6 m/s。
答案 0.1 m/s2
[针对训练1] 如图,篮球架下的运动员原地垂直起跳扣篮,离地后重心上升的最大高度为H。上升第一个所用的时间为t1,第四个所用的时间为t2。不计空气阻力,则满足( )
A.1<<2 B.2<<3
C.3<<4 D.4<<5
解析 本题应用逆向思维求解,即运动员的上升运动可等同于从一定高度处开始的自由落体运动,所以第四个所用的时间为t2=,第一个所用的时间为t1=-,因此有==2+,即3<<4,选项C正确。
答案 C
突破二 运动图像的意义及应用
[例2] 如图所示为一质点做直线运动的v-t图像,下列说法正确的是( )
A.整个过程中,D点对应时刻离出发点最远
B.整个过程中,BC段对应过程的加速度最大
C.在5~14 s时间内,质点静止
D.在t=20.5 s时,质点的速度为3 m/s
解析 由图可知,D点对应时刻之前质点一直沿正方向运动,位移增大,D点对应时刻之后,质点反向运动,所以D点对应时刻离出发点最远,故选项A正确;整个过程中,CE段斜率的绝对值最大,故其加速度数值最大,故选项B错误;在5~14 s 时间内,质点匀速运动,而不是静止,故选项C错误;CE段加速度大小为a== m/s2=6 m/s2,CE段质点先沿正向做匀减速运动后沿负向做匀加速运动,则在t=20.5 s时,质点的速度为v=v0-at=(12-6×2.5) m/s=-3 m/s,故选项D错误。
答案 A
[针对训练2] 如图所示是甲、乙两物体从同一点出发的位移—时间(s-t)图像,由图像可以看出在0~4 s 这段时间内( )
A.甲、乙两物体始终同向运动
B.4 s时甲、乙两物体之间的距离最大
C.甲的平均速度大于乙的平均速度
D.甲、乙两物体之间的最大距离为3 m
解析 s-t图像的斜率表示速度的大小和方向,甲在2 s时速度反向,乙一直沿着正方向运动,故选项A错误;2 s时,甲、乙位移之差最大,最大距离为3 m,故选项B错误,D正确;甲、乙在前4 s 内的位移均为2 m,平均速度为0.5 m/s,故选项C错误。
答案 D
突破三 匀变速直线运动的实验问题
1.判断物体是否做匀变速直线运动
(1)求速度,画v-t图像:若此图像为倾斜直线,则为匀变速直线运动。
(2)看位移:若相邻相等时间内位移差Δs=aT2为恒量,则为匀变速直线运动。
2.求加速度
(1)图像法:求各点速度,在v-t图像中求斜率。
(2)逐差法:①若有6段位移
a=
②若有4段位移
a=
③若有奇数段,可舍去最前面一段、最后面一段或中间段,利用余下的偶数段
求解。
[例3] 如图所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时,从若干纸带中选中的一条纸带的一部分,他每隔4个点取一个计数点,图上注明了他对各个计数点间距离的测量结果。(计算结果均保留3位有效数字)
(1)为了验证小车的运动是匀变速直线运动,请进行下列计算,填入表内
(单位:cm)。
s2-s1
s3-s2
s4-s3
s5-s4
s6-s5
Δs平均值
各位移差与平均值最多相差________cm,由此可得出结论:在________范围内小车在__________________的位移之差相等,所以小车的运动是____________________。
(2)小车的加速度为________m/s2。
解析 (1)由题中数据可求各位移差依次为1.60 cm、1.55 cm、1.62 cm、1.53 cm、1.61 cm,其平均值Δs≈1.58 cm,各位移与平均值最多相差0.05 cm,所以在误差允许范围内,小车在相邻相等时间内位移之差相等,因此小车做匀加速直线运动。
(2)由“逐差法”求加速度:
a=
=×10-2 m/s2
≈1.58 m/s2。
答案 (1)1.60 1.55 1.62 1.53 1.61 1.58 0.05 误差允许 相邻相等的时间内 匀加速直线运动 (2)1.58
[针对训练3] 在测定匀变速直线运动的加速度的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间,打点计时器所用电源的频率为50 Hz,如图为小车带动的纸带上记录的一些点,在每相邻的两点中间还有四个点未画出。按时间顺序为0、1、2、3、4、5六个计数点,用刻度尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示。
(1)分析小车做什么运动;
(2)若小车做匀变速直线运动,则当打第3个计数点时,求小车的速度大小;
(3)求小车的加速度大小。
解析 (1)因为电源频率为50 Hz,所以打点的周期T0==0.02 s,相邻计数点的时间间隔为T=5T0=0.1 s。由题图可得相邻计数点间的位移分别为s1=8.78 cm,s2=7.30 cm,s3=5.79 cm,s4=4.29 cm,s5=2.78 cm。所以相邻计数点间的位移之差为Δs1=s2-s1=-1.48 cm,Δs2=s3-s2=-1.51 cm,Δs3=-1.50 cm,Δs4=-1.51 cm。在误差允许范围内,可近似认为Δs1=Δs2=Δs3=Δs4<0,即连续相等时间内的位移差相等,所以小车做匀减速直线运动。
(2)由匀变速直线运动的推论可得
v3== m/s=0.504 m/s。
(3)①逐差法
a1== m/s2=-1.497 m/s2
a2== m/s2=-1.507 m/s2
a== m/s2=-1.502 m/s2
负号表示加速度方向与初速度方向相反。
②图像法
v1== m/s=0.804 0 m/s
同理,v2=0.654 5 m/s,v3=0.504 0 m/s,v4=0.353 5 m/s,由v1=得v0=2v1-v2=0.953 5 m/s,同理得v5=0.203 0 m/s。作出v-t图像如图所示,求出图线斜率即加速度,a= m/s2=-1.504 m/s2。
答案 (1)小车做匀减速直线运动 (2)0.504 m/s (3)1.504 m/s2(±0.01均正确)
课件21张PPT。章末总结突破一 解答匀变速直线运动问题常用方法如下[例1] 一物体以某一速度冲上一光滑斜面,前4 s的位移为1.6 m,随后4 s的位移为零,那么物体的加速度多大?
解析 设物体的加速度大小为a,由题意知a的方向沿斜面向下。
法一 基本公式法
物体前4 s的位移为1.6 m,做减速运动,所以有随后4 s的位移为零,则物体滑到最高点所用时间为由以上两式得物体的加速度大小为a=0.1 m/s2。物体2 s末时的速度即前4 s内的平均速度为物体6 s末的速度为v6=0,所以物体的加速度大小为法三 推论Δs=aT2法法四 逆向思维法由以上两式得a=0.1 m/s2,v0=0.6 m/s。
答案 0.1 m/s2答案 C突破二 运动图像的意义及应用
[例2] 如图所示为一质点做直线运动的v-t图像,下列说法正确的是( )
A.整个过程中,D点对应时刻离出发点最远
B.整个过程中,BC段对应过程的加速度最大
C.在5~14 s时间内,质点静止
D.在t=20.5 s时,质点的速度为3 m/s答案 A[针对训练2] 如图所示是甲、乙两物体从同一点出发的位移—时间(s-t)图像,由图像可以看出在0~4 s 这段时间内( )
A.甲、乙两物体始终同向运动
B.4 s时甲、乙两物体之间的距离最大
C.甲的平均速度大于乙的平均速度
D.甲、乙两物体之间的最大距离为3 m解析 s-t图像的斜率表示速度的大小和方向,甲在2 s时速度反向,乙一直沿着正方向运动,故选项A错误;2 s时,甲、乙位移之差最大,最大距离为3 m,故选项B错误,D正确;甲、乙在前4 s 内的位移均为2 m,平均速度为0.5 m/s,故选项C错误。
答案 D突破三 匀变速直线运动的实验问题
1.判断物体是否做匀变速直线运动(1)求速度,画v-t图像:若此图像为倾斜直线,则为匀变速直线运动。
(2)看位移:若相邻相等时间内位移差Δs=aT2为恒量,则为匀变速直线运动。2.求加速度[例3] 如图所示是某同学测量匀变速直线运动的加速度时,从若干纸带中选中的一条纸带的一部分,他每隔4个点取一个计数点,图上注明了他对各个计数点间距离的测量结果。(计算结果均保留3位有效数字)(1)为了验证小车的运动是匀变速直线运动,请进行下列计算,填入表内(单位:cm)。各位移差与平均值最多相差________cm,由此可得出结论:在________范围内小车在__________________的位移之差相等,所以小车的运动是____________________。
(2)小车的加速度为________m/s2。
解析 (1)由题中数据可求各位移差依次为1.60 cm、1.55 cm、1.62 cm、1.53 cm、1.61 cm,其平均值Δs≈1.58 cm,各位移与平均值最多相差0.05 cm,所以在误差允许范围内,小车在相邻相等时间内位移之差相等,因此小车做匀加速直线运动。(2)由“逐差法”求加速度:≈1.58 m/s2。
答案 (1)1.60 1.55 1.62 1.53 1.61 1.58
0.05 误差允许 相邻相等的时间内 匀加速直线运动
(2)1.58[针对训练3] 在测定匀变速直线运动的加速度的实验中,用打点计时器记录纸带运动的时间,打点计时器所用电源的频率为50 Hz,如图为小车带动的纸带上记录的一些点,在每相邻的两点中间还有四个点未画出。按时间顺序为0、1、2、3、4、5六个计数点,用刻度尺量出1、2、3、4、5点到0点的距离如图所示。(1)分析小车做什么运动;
(2)若小车做匀变速直线运动,则当打第3个计数点时,求小车的速度大小;
(3)求小车的加速度大小。(2)由匀变速直线运动的推论可得(3)①逐差法负号表示加速度方向与初速度方向相反。②图像法答案 (1)小车做匀减速直线运动 (2)0.504 m/s
(3)1.504 m/s2(±0.01均正确)