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1.关于直线运动,下述说法中不正确的是( )
A.匀速直线运动的速度是恒定的,不随时间而改变
B.匀变速直线运动的瞬时速度随时间而改变
C.速度随时间不断增加的运动,叫匀加速直线运动
D.速度随着时间均匀减小的运动,通常叫做匀减速直线运动
【解析】选C.匀速直线运动的速度恒定,A正确;匀变速直线运动的瞬时速度时刻变化,B正确;匀加速直线运动的速度随时间均匀增大,匀减速直线运动的速度随时间均匀减小,故C错误,D正确.
2.物体做匀加速直线运动,到达A点时的速度为5 m/s,经3 s到达B点时的速度为14 m/s,再经过4 s到达C点,则它到达C点时的速度为( )
A.23 m/s B.5 m/s C.26 m/s D.10 m/s
【解析】选C.vA=5 m/s,vB=14 m/s,由vB=vA+at1,得a=3 m/s2,由vC=vB+at2,得vC=26 m/s,故C正确.
3.某质点的位移随时间变化规律的关系是s=4t+2t2,s与t的单位分别为m和s,则质点的初速度与加速度分别为
( )
A.4 m/s与2 m/s2 B.0与4 m/s2
C.4 m/s与4 m/s2 D.4 m/s与0
【解析】选C.匀变速直线运动的位移与时间的关系式为
s=v0t+ at2,对比s=4t+2t2,得出v0=4 m/s,a=4 m/s2,C正
确.
4.(2010·郑州高一检测)甲、乙两
物体都做直线运动,它们的v-t图线
如图3-1-3所示,则以下说法中正确
的是( )
A.甲、乙两物体都做匀速直线运动
B.甲、乙两物体速度方向相反
C.2.5 s时两物体速度相同
D.两物体的加速度大小相等、方向相反
【解析】选C、D.由图象可知,甲、乙两物体速度都均匀
变化,且在5 s前运动方向相同,故A、B均错.在2.5 s
时,二者的速度大小均为5 m/s,方向为正,即此时速度
相同,C正确.由图象可知,二者加速度大小a= m/s2
=2 m/s2,方向相反,故D正确.
5.航天飞机着陆时速度很大,可用阻力伞使它减速.假设一架航天飞机在一条笔直的水平跑道上着陆,刚着陆时速度为100 m/s,在着陆的同时立即打开阻力伞,再加上地面的摩擦作用,产生大小为4 m/s2的加速度.请你研究一下,这条跑道至少要多长?
【解析】以航天飞机刚着陆时速度的方向为正方向,则
初速度v0=100 m/s,加速度a=-4 m/s2,末速度vt=0.由vt2-
v02=2as知,航天飞机运动的位移s=
=1 250 m,故跑道至少要1 250 m长.
答案:1 250 m
【典例1】(2009·江苏高考)如图
3-1-5 所示,图3-1-5以8 m/s匀速
行驶的汽车即将通过路口,绿灯还
有2 s将熄灭,此时汽车距离停车
线18 m.该车加速时最大加速度大
小为2 m/s2,减速时最大加速度大
小为 5 m/s2.此路段允许行驶的最大速度为12.5 m/s.下列说法中正确的有
A.如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线
B.如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速
C.如果立即做匀减速运动,在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车线
D.如果距停车线5 m处减速,汽车能停在停车线处
【思路点拨】解答本题应把握以下两点:
【标准解答】选A、C.在加速阶段若一直以最大加速度加
速,则2 s末的速度vt=v0+at=(8+2×2)m/s=12 m/s不超
速,故B错误;2 s内的位移s=v0t+ at2=8×2m+ ×2×
22 m=20 m,则在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线,A正
确;如果汽车保持匀速行驶2 s通过的距离s=vt=8×2 m
=16 m,故如果汽车一直减速在绿灯熄灭前通过的距离小
于16 m,不能通过停车线,C正确;如距离停车线5 m处
减速,汽车运动的最小距离s,由vt2-v02=2as得
=6.4 m,故不能停在停车
线处,D错误.
【变式训练】(2010·厦门高一检测)汽车原来以5 m/s的速度沿平直公路行驶,刹车后获得的加速度大小为
0.4 m/s2 则:(1)汽车刹车后经多长时间停止?滑行距离为多少?(2)刹车后滑行30 m经历的时间为多少?停止前2.5 s内滑行的距离为多少?
【解析】以初速度方向为正方向,则v0=5 m/s,
a=-0.4 m/s2.
(1)由vt=v0+at得t= =12.5 s
由vt2-v02=2as得
s= =31.25 m
(2)由s=v0t+ at2得t2-25t+150=0
解得t=10 s,t=15 s(舍去)
根据对称性把汽车运动看做反方向的匀加速直线运动,s= at2= ×0.4×2.52 m=1.25 m.
答案:(1)12.5 s 31.25 m (2)10 s 1.25 m
【典例2】(2010·开封高一检测)一物体做匀变速直线运动,在连续相等的两个时间间隔内,通过的位移分别是24 m和64 m,每一个时间间隔为4 s,求物体的初速度和末速度及加速度.
【思路点拨】质点做匀加速直线运动,设质点运动的初速度为v0、加速度为a,可根据位移公式或速度公式或平均速度推论式或逐差法求解.
【自主解答】解法一:基本公式法.
如图所示,由位移公式得,
s1=vAT+ aT2
s2=vA·2T+ a(2T)2-(vAT+ aT2),vC=vA+a·2T,将s1=
24 m,s2=64 m,T=4 s代入以上三式,
解得a=2.5 m/s2,vA=1 m/s,vC=21 m/s.
解法二:用平均速度公式法.
连续两段时间T内的平均速度分别为:
且 由于B是A、C的中间时刻,则
解得vA=1 m/s,vC=21 m/s.其加速度为:
解法三:用逐差法.由Δs=aT2可得
a= m/s2=2.5 m/s2 ①
又s1=vAT+ aT2 ②
vC=vA+a·2T ③
由①②③解得:vA=1 m/s,vC=21 m/s.
【变式训练】(2010·莆田高一检测)做匀变速直线运动的物体初速度为12 m/s,在第6 s内的位移比第5 s内的位移多4 m.下列关于物体运动情况的说法正确的是
( )
A.物体的加速度为4 m/s2
B.物体5 s末的速度是36 m/s
C.物体5、6两秒内的位移是72 m
D.物体从14 m的A点运动到32 m的B点所用的时间是1 s
【解析】选A、D.由Δs=aT2得a= =4 m/s2,A正确;
vt=v0+at=(12+4×5) m/s=32 m/s,B错误;第5 s末的速度
等于第5、6两秒内的平均速度,故物体5、6两秒内的位
移为s= t=32×2 m=64 m,C错误;物体运动14 m所用时
间为t1,运动32 m所用时间为t2,则s1=v0t1+ at12,
s2=v0t2+ at22,代入数值解得t1=1 s,t2=2 s,故从A点运
动到B点所用时间Δt=t2-t1=1 s,D正确.
【典例3】(2009·广东高考)如图3-1-8是甲、乙两物体做直线运动的v-t图象,下列表述正确的是
A.乙做匀加速直线运动
B.0~1 s内甲和乙的位移相等
C.甲和乙的加速度方向相同
D.甲的加速度大小比乙的小
【思路点拨】解答本题应把握以下三点:
【标准解答】选A.v-t图象中倾斜的直线表示物体做匀变
速直线运动,故乙做匀加速直线运动,A正确;0~1 s内
甲的位移大于乙的位移,B错误;a甲= = m/s2,a乙
= = m/s2,故甲、乙的加速度方向相反,甲的加速度
比乙的大,C、D错误.
【互动探究】本例题中(1)甲、乙两物体的运动方向有何关系?
(2)甲、乙两图线的交点有什么意义
【解析】(1)甲、乙两物体的运动方向相同.
(2)甲、乙两图线的交点表示在t=1 s时两物体的速度相同.
【典例4】(2010·玉溪高一检测)一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3 m/s2的加速度开始行驶,恰在这时一辆自行车以6 m/s的速度匀速驶来,从后边赶过汽车.试问.
(1)汽车从开动后到追上自行车之前,要经多长时间两者相距最远?此时距离是多少?
(2)什么时候追上自行车?此时汽车的速度是多少?
【思路点拨】解答本题时应把握以下两点:
【标准解答】方法一:(1)汽车开动后速度由零逐渐增
大,而自行车速度是定值,当汽车的速度还小于自行车
的速度时,两者距离越来越大,当汽车的速度大于自行
车的速度时,两者距离越来越小.所以当两车的速度相等
时,两车之间距离最大.有v汽=at=v自,t= =2 s.
Δs=v自·t- at2=6×2 m- ×3×4 m=6 m.
(2)汽车追上自行车时,两车位移相等,
v自·t′= at′2,代入数值得t′=4 s,
v汽′=a·t′=3×4 m/s=12 m/s.
方法二(图象法):
(1)两车的v-t图象如图所示,由图
可看出,在两车速度相等的t1时刻,
两车的位移(速度图线与时间轴所围
面积)之差达最大.
t1= = s=2 s
Δs=v自t1- at12=6×2 m- ×3×22 m=6 m.
(2)当两车的位移(速度图线与时间轴所围面积)相等时,两车相遇.由图可知,
t2=2t1=2×2 s=4 s
v汽2=at2=3×4 m/s=12 m/s.
答案:(1)2 s 6 m (2)4 s 12 m/s
1.(2009·广东高考)某物体运动的速度图象如图3-1-9所示,根据图象可知( )
A.0~2 s内的加速度为1 m/s2
B.0~5 s内的位移为10 m
C.第1 s末与第3 s末的速度方
向相同
D.第1 s末与第5 s末加速度方
向相同
【解析】选A、C.0~2 s内的加速度(即图象的斜率)a=
=1 m/s2,故A正确;0~5 s内的位移为s= ×(2+5)
×2 m=7 m,故B错误;从图象可以看出,第1 s末与第3 s末物体的速度都为正值,即都与所设的正方向相同,故C正确;而在第5 s末的加速度为负,所以D错误.
2.(2010·矾山高一检测)某乘客用手表估测火车的加速度,他先观测3分钟,发现火车前进了540米;隔3分钟后又观测1分钟,发现火车前进了360米,若火车在这7分钟内做匀加速直线运动,则这列火车的加速度大小为
( )
A.0.03 m/s2 B.0.01 m/s2
C.0.5 m/s2 D.0.6 m/s2
【解析】选B.前3分钟内的平均速度即中间时刻的速度
v1= =3 m/s,后1分钟内的平均速度v2= m/s
=6 m/s,则加速度a= =0.01 m/s2,B正确.
3.(2010·烟台高一检测)一辆汽车在平直的公路上做直线运动,下表中给出了汽车在不同时刻t的速度v.已知汽车加速过程中做的是匀变速直线运动.
(1)在题中所给的坐标系中画出汽车在前7 s内的v-t图象.
(2)求汽车在前5 s内的加速度大小.
(3)求汽车在前7 s内的位移大小.
【解析】(1)如图
(2)a= m/s2=4 m/s2
(3)加速阶段:
s1= at21= ×4×52 m=50 m
匀速阶段:s2=vt2=20×2 m=40 m
故前7 s内的位移大小为50 m+40 m=90 m
答案:(1)见解析图 (2)4 m/s2 (3)90 m
4.(2010·黄山高一检测)木块A以3 m/s的速度滑上一长为2.4 m、静止在水平面上的长木板B上.由于A、B之间的摩擦作用,A在B上做匀减速直线运动,B沿水平面向右做匀加速直线运动,已知B的加速度为0.5 m/s2,A运动到B的中点时,A、B速度相等,此后A、B保持相对静止,在水平面上匀速运动.求:
(1)A在B上滑行时的加速度大小;
(2)A、B的最终速度大小.
【解析】设A、B达共同速度v经历时间为t,A、B发生的位移分别为sA、sB,则:
sA= ,sB=
sA-sB=1.2
最终速度v=aBt;A的加速度大小aA=
解得:v=0.4 m/s;aA=3.25 m/s2
答案:(1)3.25 m/s2 (2)0.4 m/s
1.(2010·惠州高一检测)(4分)关于匀加速直线运动,下列说法中一定正确的是( )
A.速度与运动时间成正比
B.速度的增量与运动时间成正比
C.位移与运动时间的平方成正比
D.相邻相等时间间隔内的位移增量都相同
【解析】选B、D.匀加速直线运动的速度vt=v0+at,位移
s=v0t+ at2,速度与运动时间以及位移与时间是一次函
数关系,并非正比关系,故A、C错误;由加速度a= ,
故Δv=a·Δt,即速度增量与运动时间成正比,B正
确;由Δs=sn+1-sn=aT2,即相邻相等时间内的位移增量相
等,D正确.
2.(2010·新海高一检测)(4分)如图1所示,滑雪运动员不借助雪杖,由静止从山坡匀加速滑过s1后,又匀减速在平面上滑过s2后停下,测得s2=2s1,设运动员在山坡上滑行的加速度大小为a1,在平面上滑行的加速度大小为a2,则a1∶a2为( )
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D. ∶1
【解析】选C.设运动员到达斜坡底端时的速度为v
运动员由A运动到B,v2=2a1s1 ①
运动员由B运动到C,-v2=2(-a2)s2 ②
由①②得2a1s1=2a2s2
所以a1∶a2=s2∶s1=2∶1,C正确.
3.(4分)一辆汽车以20 m/s的速度沿平直路面行驶,当汽车以5 m/s2 的加速度刹车时,则刹车2 s内与刹车6 s 内的位移之比为( )
A.1∶1 B.3∶4 C.3∶1 D.4∶3
【解析】选B.汽车的刹车时间t0= s=4 s,故刹车
后2 s内的位移s1=[20×2+ ×(-5)×22] m=30 m,刹车后6 s内的位移s2=[20×4+ ×(-5)×42] m=40 m,因此s1∶s2=3∶4,B正确.
4.(4分)质点做直线运动的v-t
图象如图2所示,则( )
A.3 s~4 s内质点做匀减速直线
运动
B.3 s末质点的速度为零,且运动
方向改变
C.0~2 s内质点做匀加速直线运动,4 s~6 s内质点做匀减速直线运动,加速度大小均为2 m/s2
D.6 s内质点发生的位移为8 m
【解析】选B、C.判断质点做匀加速运动还是匀减速运
动,要依据加速度与速度方向的关系来确定,在3 s~
4 s 内v<0,a<0,a与v方向相同,所以质点做匀加速直
线运动,速度变大,A错误;3 s末质点速度为零,且3 s
前,质点速度大于零,3 s后质点速度小于零,说明3 s
前后质点运动方向相反,B正确;0~2 s,a>0,v>0,
质点做匀加速运动,4 s~6 s内,a>0,v<0质点做匀减
速运动,加速度大小均为a= =2 m/s2,C正确;6 s内,
速度图线与时间轴所围面积的代数和为零,所以位移为
零,D错误.
5.(10分)如图3为2008年11月6
日,由中航洪都集团自主研制的
“L—15猎鹰”新型高级教练机在
第七届珠海航展上进行了精彩的
飞行表演.设“猎鹰”教练机的速
度达到95 m/s时即可升空,假定“猎鹰”教练机从静止滑行时以3.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动,则
(1)“猎鹰”教练机从启动到起飞共滑行多长时间?
(2)要使“猎鹰”教练机安全起飞,至少需要多长的跑道.
【解析】(1)教练机做初速度为零的匀加速直线运动.
则教练机的初速度为0,末速度为95 m/s,加速度为
3.5 m/s2,由速度与时间的关系式vt=v0+at得,教练机从
启动到起飞滑行的时间为t= s=27.1 s.
(2)根据公式v2t-v20=2as,得教练机滑行的距离
s= m=128 9.3 m.
所以至少需要128 9.3 m的跑道.
答案:(1)27.1 s (2)1 289.3 m
【思维拓展】
6.(4分)如图4所示,光滑斜面上的
四段距离相等,质点从O点由静止开始
下滑,做匀加速直线运动,先后通过
a、b、c、d.下列说法正确的是( )
A.质点由O到达各点的时间之比ta∶tb∶tc∶td=1∶ ∶ ∶2
B.质点通过各点的速率之比va∶vb∶vc∶vd
=1∶ ∶ ∶2
C.在斜面上运动的平均速度 =vb
D.在斜面上运动的平均速度 =vd/2
【解析】选A、B、D.质点做初速度为零的匀加速直线运动.
由s= at2得t= ,故ta∶tb∶tc∶td=1∶ ∶ ∶2,
A正确;由vt=at得va∶vb∶vc∶vd=1∶ ∶ ∶2,B正确;
由于a点是质点从O到d的中间时刻位置,故 ,
C错误;斜面长为l= at2,t是质点在斜面上的运动时
间,则平均速度 ,又vd=at,故 ,
D正确.
7.(2010·宿迁高一检测)(10分)一辆公共汽车以
12 m/s的速度经过某一站台时,司机发现一名乘客在车后L=18 m处挥手追赶,司机立即以大小为2 m/s2的加速度刹车,而乘客以5 m/s的速度追赶汽车.则该乘客需要多长时间才能追上汽车?
【解析】汽车刹车所用时间为t2,则
由0=v2+at2得t2= s=6 s
通过的位移s2= v2t2= ×12×6 m=36 m
而在汽车刹车的t2时间内乘客通过的位移为
s1=v1t2=5×6 m=30 m.
可知s1<s2+L=54 m.
则乘客追上车前,车已停止.
乘客追车时间为t= s=10.8 s
答案:10.8 s
8.(新题快递)(10分)一辆长途客车正在以v=16 m/s的速度匀速行驶,突然,司机看见车的正前方s=36 m处有一只小狗(如图5甲),司机立即采取制动措施.从司机看见小狗到长途客车开始做匀减速直线运动的时间间隔Δt=0.5 s.若从司机看见小狗开始计时(t=0),该长途客车的速度-时间图象如图乙所示.求:
(1)长途客车在Δt时间内前进的距离;
(2)长途客车从司机发现小狗至停止运动的这段时间内前进的距离;
(3)根据你的计算结果,判断小狗是否安全.如果安全,请说明你判断的依据;如果不安全,小狗应至少以多大的加速度匀加速向前逃走?
【解析】(1)长途客车在司机的反应时间内前进的距离s1=vΔt=8 m
(2)长途客车从司机发现小狗至停止的时间内前进的距离s2=s1+ =40 m
(3)因为s2>s,所以小狗不安全.如果小狗不发生危险,可以采用如下的方式:
小狗沿车的前进方向跑出4 m以上的距离,所以加速度至少为 m/s2
答案:(1)8 m (2)40 m (3)见解析
1.如图为两个在同一直线上运动的物体a和b的v-t图象.由图象可知两物体( )
A.速度方向相同,加速度方向相反
B.速度方向相反,加速度方向相同
C.速度、加速度方向均相同
D.速度、加速度方向均相反
【解析】选A.在v-t图象中,倾斜直线表示物体做匀变速直线运动.可以看出,图线a描述的物体做匀加速直线运动,且v0=0,a>0;图线b描述的物体做匀减速直线运动,且v0>0,a<0.就整个运动过程来讲,两物体速度均为正值,即二者速度方向相同,加速度方向相反.A正确.
2.(2010·惠阳高一检测)一辆汽车从车站以初速度为零匀加速直线开去,开出一段时间之后,司机发现一乘客未上车,便紧急刹车做匀减速运动.从启动到停止一共经历t=10 s,前进了15 m,在此过程中,汽车的最大速度为( )
A.1.5 m/s B.3 m/s C.4 m/s D.无法确定
【解析】选B.设汽车运动最大速度为vm,则匀加速运动的
平均速度 ,匀减速运动的平均速度也为 ,
故全过程的位移s= t,所以vm=3 m/s,故B正确.
3.如图为一物体做匀变速直线运动的速度—时间图象,根据图象做出的判断中,正确的是( )
A.物体始终沿正方向运动
B.物体先沿负方向运动,在t=2 s后开始沿正方向运动
C.在t=2 s时刻,物体距出发点最远
D.在t=2 s时刻,物体的位移为零
【解析】选B、C.物体在0~2 s时间段内,速度为负,且速率越来越小,说明物体沿着负方向做匀减速直线运动,离出发点越来越远,到t=2 s时刻速率为零,此后反向运动,速度为正,且不断增大,表明沿正方向做匀加速直线运动,因此A、D错,B、C正确.
4.甲、乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向做直线运动,t=0时刻同时经过公路旁的同一个路标.在描述两车运动的v-t 图中(如图),直线a、b分别描述了甲乙两车在0~20秒的运动情况.关于两车之间的位置关系,下列说法正确的是( )
A.在0~10秒内两车逐渐靠近
B.在10~20秒内两车逐渐远离
C.在5~15秒内两车的位移相等
D.在t=10秒时两车在公路上相遇
【解析】选C.根据v-t图线与时间轴所围面积表示位移可知:在0~10秒内两车的位移差逐渐增大即两车在远离,A错;在10秒~20秒内甲的位移增加得多,两车在靠近,到20秒末两车相遇,B错;在5秒~15秒内由图线的对称关系知两图线在此时间段与时间轴所围面积相等,故两车位移相等,C正确.v-t图线的交点表示该时刻速度相等,D错误.
5.t=0时,甲乙两汽车从相距 70 km 的两地开始相向行驶,它们的v-t图象如图所示.忽略汽车掉头所需时间.下列对汽车运动状况的描述正确的是( )
A.在第1小时末,乙车改变运动方向
B.在第2小时末,甲乙两车相距10 km
C.在前4小时内,乙车运动加速度的大小总比甲车的大
D.在第4小时末,甲乙两车相遇
【解析】选B、C.第1小时末,乙车的速度为负值最大,仍
沿原方向运动,A错.由图象分析知,前2小时内甲、乙两
车各前进30 km,故此时两车相距10 km,B对.图象给出的时间内,甲、乙两车的加速度大小均未变,a甲=
km/h2=15 km/h2,a乙= km/h2=30 km/h2,所以a甲<
a乙,C对.前4小时内,甲车的位移s甲= a甲t2=120 km乙车
的位移s乙= ×(60×2-30×2) km=30 km
因s甲≠s乙+70,故4小时末两车未相遇,D错.
6.一列火车由静止开始做匀加速直线运动,一个人站在第一节车厢前端旁的站台上观察,第一节车厢通过他历时2 s,全部列车通过他历时6 s,则这列火车共有几节车厢?
【解析】解法一:设每节车厢长为L,共有n节车厢,选
车厢作为参考系,人做初速度为零的匀加速直线运动,
人通过第一节车厢历时2 s,全部列车通过历时6 s,L=
at2= a×22,nL= at′2= a×62,
以上两式相比可得n=9.
解法二:第1个2 s有一节车厢通过,则第2个2 s有3节车
厢通过,第3个2 s有5节车厢通过,所以火车共有1+3+5
=9节车厢.
解法三:从开始运动算起,物体经过连续相等位移所用
时间之比为1∶( -1)∶( - )∶(2- )∶…∶
( ).
人经过第1节车厢的时间为2 s,通过第2节车厢时间为
2( -1) s,车通过第3节车厢时间为2( - ) s
……通过第n节车厢时间为2( ) s,将以上通
过各节车厢的时间相加得
2+2( -1)+2( - )+…+2( )=2 .
得2 =6,n=9.
答案:9节
7.(2008·全国高考)已知O、A、B、C为同一直线上的四点,AB间的距离为l1,BC间的距离为l2.一物体自O点由静止出发,沿此直线做匀加速运动,依次经过A、B、C三点.已知物体通过AB段与BC段所用的时间相等.求O与A的距离.
【解析】设物体的加速度为a,到达A点的速度为v0,通
过AB段和BC段所用的时间为t,则有l1=v0t+ at2 ①
l1+l2=2v0t+2at2 ②
联立①②式得l2-l1=at2 ③
3l1-l2=2v0t ④
设O与A的距离为l,则有l= ⑤
联立③④⑤式得l=
答案: