物理必修1(人教版)
第四课时匀变速直线运动的速度与位移的关系
水平测试
1.如图所示,一辆正以8m/s速度沿直线行驶的汽车,突然以1m/s2的加速度加速行驶,则汽车行驶至18m时的速度为()
A.8m/sB.12m/s
C.10m/sD.14m/s
解析:由v2-v20=2ax和v0=8m/s,a=1m/s2,x=18m可求出:v=10m/s,故C正确.
答案:C
2.物体的初速度为v0,以不变的加速度a做直线运动,如果要使速度增加到初速度的n倍,则经过的位移是()
A.v02a2(n2-1)B.v02a2(n-1)
C.v02a2D.v02a2(n-1)2
解析:由v2-v20=2ax,即可求得x=v202a(n2-1).
答案:A
3.在一次交通事故中,交通警察测量出肇事车辆的刹车痕迹是30m,该车辆最大刹车加速度是15m/s2,该路段限速为60km/h,则该车()
A.超速B.不超速
C.无法判断D.刚好是60km/h
解析:车辆的末速度为零,由v2-v20=2ax,可计算出初速度v0=-2ax=2×15×30m/s=30m/s=108km/h,该车严重超速.
答案:A
4.从静止开始做匀加速直线运动的物体,在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度之比为()
A.1∶3∶5B.1∶4∶9
C.1∶2∶3D.1∶2∶3
解析:由于第1s内、第2s内、第3s内的位移之比x1∶x2∶x3=1∶3∶5,而平均速度v=xt,三段时间都是1s,故三段时间的平均速度之比为1∶3∶5,故A正确.
答案:A
5.两个小车在水平面上做加速度相同的匀减速直线运动,若它们的初速度之比为1∶2,则它们运动的最大位移之比为()
A.1∶2B.1∶4
C.1∶2D.2∶1
解析:刹车位移最大时末速度为零,由v2-v20=2ax得x=-v02a2,故x1x2=v01v2022=(12)2=14,故选B.
答案:B
6.一质点从A点由静止开始以加速度a运动,到达B点的速度是v,又以2a的加速度运动,到达C点的速度为2v,则AB∶BC等于()
A.1∶3B.2∶3
C.1∶4D.3∶4
解析:设AB段位移为x1,BC段位移为x2,由速度—位移公式得:v2=2ax1,(2v)2-v2=2(2a)x2,联立得:x1∶x2=2∶3.
答案:B
7.一个向正东方向做匀变速直线运动的物体,在第3s内发生的位移为8m,在第5s内发生的位移为5m,则关于物体运动加速度的描述正确的是()
A.大小为3m/s2,方向为正东方向
B.大小为3m/s2,方向为正西方向
C.大小为1.5m/s2,方向为正东方向
D.大小为1.5m/s2,方向为正西方向
解析:设第3s内,第5s内的位移分别为
x3、x5,则x5-x3=2aT2,
5-8=2a×12,
a=-1.5m/s2,
a的方向为正西方向,D正确.
答案:D
8.一物体从斜面上某点由静止开始做匀加速直线运动,经过了3s后到达斜面底端,并在水平地面上做匀减速直线运动,又经9s停止,则物体在斜面上的位移与水平面上的位移之比是()
A.1∶1B.1∶2
C.1∶3D.3∶1
解析:物体在斜面上运动时,v=3a1,平均速度v-1=32a1,l=v-1t1=92a1.物体在水平面上运动v-2=3a12,x=v-2t2=27a12.所以l∶x=1∶3.
答案:C
素能提高
9.一个做匀加速直线运动的物体,若先后经过A、B两点时的速度分别是vA和vB,则物体经过A、B中点时的速度是多少?
解析:设物体的加速度为a,A、B之间的距离为x,当物体经过A、B中点时的速度为vx2,则有
vx22-v2A=2ax2,①
v2B-vx22=2ax2.②
解方程得:vx2=v2A+v2B2.
答案:v2A+v2B2
10.(多选)如图所示,光滑斜面被分成四个长度相等的部分,一个物体由A点静止释放,下面结论中正确的是()
A.物体到达各点的速度vB∶vC∶vD∶vE=1∶2∶3∶2
B.物体到达各点所经历的时间tB∶tC∶tD∶tE=1∶2∶3∶2
C.物体从A到E的平均速度v-=vB
D.通过每一部分时,其速度增量均相等
解析:设每一部分的长度为x,根据v2-v20=2ax得v2B=2ax,v2C=2a2x,v2D=2a3x,v2E=2a4x,所以vB∶vC∶vD∶vE=1∶2∶3∶2,A正确;根据x=12at2得tB=2xa,tC=22xa,tD=23xa,tE=24xa,所以tB∶tC∶tD∶tE=1∶2∶3∶2,B正确;从A到E的平均速度等于中间时刻的速度,从A到E的时间为tE=24xa,中间时刻为12tE=24x4a=2xa=tB,所以v-=vB,C正确;由vB、vC、vD、vE的大小可知每一部分的速度增量不相等,D错误.
答案:ABC
高速铁路的技术经济优势
迄今世界上最高时速在200km以上的高速铁路总长度已超过10000km,欧洲、亚洲、美洲等一些国家和地区继续在主要运输通道上建设高速铁路网.高速铁路具有的一系列技术经济优势得到了世界各国的高度评价,主要表现在以下几方面.
速度快.
法国、德国、西班牙和意大利个别高速列车在有的区段上的旅行速度分别达到了每小时242.5km、245.6km、192.4km,217.9km和163.7km.由于速度快,可以大大缩短全程旅行时间.以北京至上海为例,在正常天气情况下,乘飞机的旅行全程时间(含市区至机场、候检等全部时间)为5h左右,如果乘高速铁路的直达列车,全程旅行时间则为5~6h,与飞机相当;如果乘现有铁路列车,则需要15~16h;若与高速公路比较,以上海到南京为例,沪宁高速公路274km,汽车平均时速83km,行车时间为3.3h,加上进出沪、宁两市区一般需1.7h,旅行全程时间为5h,而乘高速列车,则仅需1.15h.
安全性好.
高速铁路被认为是最安全的.与此成对比的是,据统计,全世界每年由于公路交通事故而死亡的高达25万~30万人;1994年全球民用航空交通中有47架飞机坠毁,1385人丧生,死亡人数比前一年增加25%,比过去10年的平均数高出20%.每10亿人的平均死亡数高达140人.而高速铁路则安全得多.
受气候变化影响小.
风速限制的规范,若装设挡风墙,即使在大风情况下,高速列车也只要减速行驶,比如风速达到每秒25~30m,列车限速在160km/h;风速达到每秒30~35m(类似11、12级大风),列车限速在70km/h,而无需停运.飞机机场和高速公路等,在浓雾、暴雨和冰雪等恶劣天气情况下,则必须关闭停运.
物理必修1(人教版)
第二课时匀变速直线运动的速度与时间的关系
水平测试
1.(双选)关于直线运动,下列说法中正确的是()
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,叫做匀加速直线运动
D.速度随时间不断减小的运动,叫做匀减速直线运动
解析:匀速直线运动的速度是恒定的,大小和方向都不随时间变化,所以A正确;匀变速直线运动是加速度保持不变的直线运动,它的速度随时间均匀变化,所以B正确;如果速度随时间均匀增加,那么是匀加速直线运动;如果速度随时间不均匀增加,那么这种运动不是匀加速直线运动,所以C错误;如果速度随时间均匀减小,那么是匀减速直线运动,所以D错.
答案:AB
2.(双选)如图所示的四个图象中表示物体做匀加速直线运动的是()
解析:速度的正负不表示速度是否增加,选项A、D对.
答案:AD
3.做直线运动的某物体在第1s末、第2s末、第3s末…的速度分别为1m/s、2m/s、3m/s…则此物体的运动性质是()
A.匀变速直线运动
B.非匀变速直线运动
C.加速度不断增大的运动
D.可能是匀变速直线运动,也可能是非匀变速直线运动
解析:虽然此物体单位时间内速度的变化量是相等的,但运动过程中任意时刻的速度不能确定,而匀变速直线运动是指在任意相等的时间内速度的变化量都相等,所以不能确定此物体的运动性质,D正确.
答案:D
4.(双选)汽车的加速性能是反映汽车性能的重要指标.速度变化得越快,表明它的加速性能越好.如图为研究甲、乙、丙三辆汽车加速性能得到的vt图象,根据图象可以判定()
A.甲车的加速性能最好
B.乙车比甲车的加速性能好
C.丙车比乙车的加速性能好
D.乙、丙两车的加速性能相同
解析:从图象可判断:乙、丙两车的加速度大小相等,且比甲车的加速度大,所以乙、丙两车的加速性能相同,且比甲车的大.所以选项B、D正确.
答案:BD
5.一个做初速度为零的匀加速直线运动的物体,它在第1s末、第2s末、第3s末的瞬时速度之比是()
A.1∶1∶1B.1∶2∶3
C.12∶22∶32D.1∶3∶5
解析:由v=at得v1∶v2∶v3=at1∶at2∶at3=1∶2∶3,故选项B正确.
答案:B
6.(双选)物体做匀加速直线运动,已知第1s末的速度是6m/s,第2s末的速度是8m/s,则下面结论正确的是()
A.物体零时刻速度是3m/s
B.物体的加速度是2m/s2
C.任何1s内的速度变化都是2m/s
D.每1s初的速度比前1s末的速度大2m/s
解析:物体的加速度a=v2-v1t=8-61m/s2=2m/s2,零时刻速度为v0,则由v1=v0+at1得v0=v1-at1=(6-2×1)m/s=4m/s,因此A错,B对.由Δv=at可得任何1s内的速度变化均为2m/s,故C对.每1s初与前1s末是同一个时刻,速度相同,因此D错.
答案:BC
7.(双选)甲、乙两物体从同一位置出发沿同一直线运动,两物体运动的vt图象如图所示,下列判断正确的是()
A.甲做匀速直线运动,乙做匀变速直线运动
B.两物体两次速度相同的时刻分别在1s末和4s末
C.乙在前2s内做匀加速直线运动,2s后做匀减速直线运动
D.2s后,甲、乙两物体的速度方向相反
解析:由v-t图象知,甲以2m/s的速度做匀速直线运动,乙在0~2s内做匀加速直线运动,加速度a1=2m/s2,2~6s内做匀减速直线运动,加速度a2=-1m/s2,A错误,C正确;t1=1s和t2=4s时二者速度相同,B正确;0~6s内甲、乙的速度方向都沿正方向,D错误.
答案:BC
素能提高
8.(双选)一物体做匀变速直线运动,某时刻速度的大小为4m/s,1s后速度大小为10m/s.在这一过程中()
A.物体一定向一个方向运动
B.物体的运动方向可能发生改变
C.加速度大小可能小于4m/s2
D.加速度大小可能大于10m/s2
解析:物体做匀变速直线运动,题中只告诉了某时刻速度的大小为4m/s,说明可能和10m/s的速度同向,也可能反向,所以B正确.已知条件中涉及时间和速度的大小,可求加速度,有两种可能:以初始时刻的速度方向为正方向,当匀加速运动时,v=10m/s,a=v-v0t=6m/s2;当匀减速运动时,v=-10m/s,可将往返时的匀变速运动作为一个过程来处理,a=v-v0t=-14m/s2.故正确答案为B、D.
答案:BD
9.物体做匀加速直线运动,到达A点时的速度为5m/s,经3s到达B点时的速度为14m/s,再经过4s到达C点,则它到达C点时的速度为多大?
解析:在物体由A点到B点的运动阶段,应用匀变速直线运动速度公式,有vB=vA+at1,解得物体运动的加速度a=vB-vAt1=14-53m/s2=3m/s2.在物体由B点到C点的运动阶段,再应用匀变速直线运动速度公式,可得物体到达C点时的速度:
vC=vB+at2=14m/s+3×4m/s=26m/s.
答案:26m/s
10.滑雪运动员不借助雪杖,以加速度a1由静止从山坡顶匀加速滑下,测得其20s后的速度为20m/s,50s后到达坡底,又以加速度a2沿水平面减速20s后停止.求:
(1)a1和a2的大小;
解析:由v=v0+at得下滑过程中的加速度大小a1=v1-v0t1=20-020m/s2=1m/s2,到达坡底时的速度大小v2=a1t2=1×50m/s=50m/s,在水平面上的加速度a2=v-v2t3=0-5020m/s2=-2.5m/s2,即a2的大小为2.5m/s2.
答案:1m/s22.5m/s2
(2)滑雪运动员到达坡底后再经过6s的速度大小.
解析:到达坡底后再经过6s的速度大小
v3=v2+a2t4=50m/s-2.5×6m/s=35m/s.
答案:35m/s
话说台风
人们谈起台风就有谈虎色变之感,那么,台风为何如此使人们惧怕,其威力到底有多大呢?下面浅谈一下这个问题.
对台风的威力曾有人计算过,一个成熟的台风,在一天内所下的雨,大约相当于200亿吨水由于水汽凝结所放出的热量,相当于50万颗1945年投放广岛的原子弹的能量,也就是说,每秒钟释放出相当于6颗普通原子弹的能量!换句话说,一个成熟的台风一天释放的热量,如转变成电能的话,可供全美国6个月的用电.
虽然台风具有如此惊人的威力,是人类的一大祸害,对人们的生命财产造成无法估量的损失,但是没有台风,人类将更加遭殃,道理是这样:
1.现在全世界水荒严重,工、农业生产和生活用水均感不足,而台风这一热带风暴却是重要的淡水资源,据资料统计介绍,台风给日本、印度、东南亚和美国东南部带来了大量的雨水,占这些地区总降水量的25%.
2.赤道地区受日照最多,气候炎热,若没有台风驱散这一地区的热量,热带便会更热,寒带也会更冷,而温带将会消失.
3.台风最大的时速可达200千米左右,其能量相当于400颗2000吨级的氢弹爆炸时所放出的能量,地球全凭着这个能量保持着热平衡.
综上所述可以看出,台风虽然往往给人类的生存造成一定的威胁,但是若没有台风,人类更无法生存和发展,这样摆在人们面前的问题就是如何避免、减少台风对人类的威胁及财产造成的损失,积极开发台风所具有的惊人能量,以便造福于人类,这也是未来必须解决的一大课题.
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2.3匀变速直线运动的位移与时间关系(二)
班级________姓名________学号_____
教学目标:
1.进一步理解匀变速直线运动的速度公式和位移公式。
2.能较熟练地应用速度公式和位移公式求解有关问题。
3.能推导匀变速直线运动的位移和速度关系式,并会应用它进行计算。
4.掌握匀变速直线运动的两个重要要推论。
5.能灵活应用匀变速直线运动的规律进行分析和计算。
学习重点:1.
2.推论1:S2-S1=S3-S2=S4-S3=…=Sn-Sn-1=△S=aT2
3.推论2:
主要内容:
一、匀变速直线运动的位移和速度关系
1.公式:
2.推导:
3.物理意义:
【例一】发射枪弹时,枪弹在枪筒中的运动可以看做匀加速运动,如果枪弹的加
速度大小是5×105m/s,枪筒长0.64米,枪弹射出枪口时的速度是多大?
【例二】一光滑斜面坡长为l0m,有一小球以l0m/s的初速度从斜面底端向上运
动,刚好能到达最高点,试求:小球运动的加速度。
二、匀变速直线运动三公式的讨论
1.三个方程中有两个是独立方程,其中任意两个公式可以推导出第三式。
2.三式中共有五个物理量,已知任意三个可解出另外两个,称作“知三解二”。
3.Vo、a在三式中都出现,而t、Vt、s两次出现。
4.已知的三个量中有Vo、a时,另外两个量可以各用一个公式解出,无需联立方程.
5.已知的三个量中有Vo、a中的一个时,两个未知量中有一个可以用一个公式解出,另一个可以根据解出的量用一个公式解出。
6.已知的三个量中没有Vo、a时,可以任选两个公式联立求解Vo、a。
7.不能死套公式,要具体问题具体分析(如刹车问题)。
【例三】一个滑雪的人,从85m长的山坡上匀变速滑下,初速度是1.8m/s,末速度是5.0m/s,他通过这段山坡需要多长时间?
三、匀变速直线运动的两个推论
1.匀变速直线运动的物体在连续相等的时间(T)内的位移之差为一恒量。
①公式:S2-S1=S3-S2=S4-S3=…=Sn-Sn-1=△S=aT2
②推广:Sm-Sn=(m-n)aT2
③推导:
2.某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,即:
【例四】做匀变速直线运动的物体,在第一个4秒内的位移为24米,在第二个4秒内的位移是60米,求:(1)此物体的加速度。(2)物体在第四个4秒内的位移。
【例五】一个从静止开始做匀加速直线运动的物体,第10s内的位移比第9s内的位移多l0m求:
(1)它在第l0s内通过的位移
(2)第10s末的速度大小
(3)前10s内通过的位移大小。
【例六】已知物体做匀加速直线运动,通过A点时的速度是V0,通过B点时的速度是Vt,求运动的平均速度及中间时刻的速度。
【例七】已知物体做匀加速直线运动,通过A点时的速度是V0,通过B点时的速度是Vt,求中点位置的速度。
课堂训练:
1.某物体作变速直线运动,关于此运动下列论述正确的是()
A.速度较小,其加速度一定较小
B.运动的加速度减小,其速度变化一定减慢
C.运动的加速度较小,其速度变化一定较小
D.运动的速度减小,其位移一定减小
2.火车从车站由静止开出做匀加速直线运动,最初一分钟行驶540米,则它在最初l0秒行驶的距离是()
A.90米B.45米C.30米D.15米
3.一物体由静止沿光滑斜面匀加速下滑距离为L时,速度为V,当它的速度是v/2时,它沿全面下滑的距离是()
A.L/2B.L/2C.L/4D.3L/4
4.一物体做匀变速直线运动,某时刻速度的大小为4m/s,lS后的速度的大小变为10m/s,在这1s内该物体的()(1996年高考题)
A.位移的大小可能小于4m,B.位移的大小可能大于l0m,.
C.加速度的大小可能小于4m/s2。D.加速度的大小可能大于l0m/s2。
课后作业:
1.汽车自O点出发从静止开始在平直公路上做匀加速直线运动,途中在6s钟内分别经过P、Q两根电杆,已知P、Q电杆相距60m,车经过电杆Q时的速率是15m/s,则:
(A)经过P杆时的速率是5m/s;
(B)车的加速度是1.5m/s2;
(C)P、O间距离是7.5m:
(D)车从出发到Q所用的时间是9s.
2.物体做匀变速直线运动,下面哪种情形是不可能的
(A)相邻的等时间间隔内的速度增量相同而末速度相反
(B)第1、2、3s内通过的路程为2m、3m、4m
(C)任意相邻两段等时间间隔内通过的位移之差不等、
(D)第2s内通过的路程既小于第3s内通过的路程,也小于第ls内通过的路程
3.有一物体做初初速为零,加速度为10m/s2运动,当运动到2m处和4m处的瞬时速度分别是V1和V2,则v1:v2等于
A.1:1B.1:C.1:2D.1:3
4.用的式子求平均速度,适用的范围是
A.适用任何直线运动;B.适用任何变速运动:
C.只适用于匀速直线运动:D.只适用于匀变速直线运动.
5.一物体做匀加速直线运动,初速度为0.5m/s,第7s内的位移比第5s内的位移多4m.求:
(1)物体的加速度,
(2)物体在5s内的位移.
6.飞机着陆以后以6m/s2的加速度做匀减速直线运动,若其着陆时速度为60m/s,求它着陆后12秒内滑行的距离。
7.两物体都做匀变速直线运动,在给定的时间间隔内()
A.加速度大的,其位移一定也大B.初速度大的,其位移一定也大
C.末速度大的,其位移一定也大D.平均速度大的,其位移一定也大
8.一辆汽车从车站开出,做初速度为零的匀加速直线运动。开出一段时间后,司机发现一乘客未上车,便紧急刹车做匀减速直线运动。从启动到停止一共经历10s,前进了15m,在此过程中,汽车的最大速度为()
A.1.5m/sB.3m/sC.4m/sD.无法确定
9.某物体做初速度为零的匀变速直线运动,若第1s末的速度为0.1m/s,则第3s末的速度为__________,前三秒内的位移为__________,第三秒内的位移为_______。
10.做匀加速直线运动的物体,速度从v增加到2v时通过的位移为x,则它的速度从2v增加到4v时通过的位移是_________。
11.做匀加速直线运动的火车,车头通过路基旁某电线杆时的速度是V1,车尾通过此电线杆时的速度是V2,那么火车的中心位置通过这根电线杆时的速度为___________。
12.火车由甲地从静止开始以加速度a匀加速运行到乙地,又沿原方向以a/3的加速度匀减速运行到丙地而停止。如甲、丙相距18km,车共运行了20min。求甲、乙两地间的距离及加速度a的值
13.列车由静止开始以a1=0.9m/s2的加速度做匀加速直线运动,经t1=30s后改为匀速直线运动,又经一段时间后以大小为a2=1.5m/s2的加速度做匀减速直线运动直至停止,全程共计2km,求列车行驶的总时间.
第二章匀变速直线运动的研究
第三节匀变速直线运动的位移和时间关系导学案8
【学习目标】
1.掌握匀变速直线运动的位移和时间关系,提高应用公式分析和计算相关问题的能力。
2.自主学习,合作探究,体会用图象和极限思想解决直线运动问题的方法。
3.激情投入,全力以赴,体验成功的快乐。
【重点、难点】
重点:匀变速直线运动位移时间关系的推导和应用。
难点:极限推导位移公式。
【使用说明】
1.先通读教材,熟记并理解本节的基本知识,再完成导学案设置的问题,依据发现的问题,然后再读教材或查阅资料,解决问题。
2.课堂上通过小组合作讨论、展示点评加深对本节知识的理解达成目标。
【问题导学】
1.如图1匀速直线运动的v-t图象中,t时间内的位移是多少?v-t图象中对应的“面积”有什么物理意义?
【合作探究】
探究点一:匀变速直线运动的位移(重难点)
问题1:用图像推导位移公式
(1)下图2是一物体做匀变速直线运动的v-t图象,把物体的运动时间分成5个小段,t/5算一个小段,在图2甲中,每小段起始时刻物体的瞬时速度由相应的纵坐标表示,分别为v0、v1、v2、v3v4,则如何计算t时间的位移?
(2)如果把物体的运动分成了10个小段,计算出的位移与(1)中相比较,哪个准确?如果进行无限分割,如何计算?
(3)在图2丙中v-t图象直线下面的梯形OABC的面积代表什么意义?
问题2:公式中有哪些物理量,表示什么含义?其中哪些是矢量,应注意什么问题?
针对训练
1.一辆汽车以1m/s2的加速度行驶了12s,驶过了180m,汽车开始加速时的速度是多少?
2.以36Km/h速度行驶的列车开始下坡,在坡上的加速度等于0.2m/s2,经过30s到达坡底,求坡路的长度和列车到达坡底时的速度。
3.某质点的位移随时间的变化规律的关系是:x=4t+2t2,x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.4m/s与2m/s2B.0与4m/s2?C.4m/s与4m/s2D.4m/s与0
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