【本讲教育信息】
一. 教学内容:
§3.1 匀变速直线运动的规律习题课
二. 重点、难点:
知识重点:
1、加深对公式特点、推导、适用范围的理解。
2、掌握运用匀变速直线运动的规律来解答习题的步骤。
3、通过对物理过程的分析,选用适当的公式列方程解决问题。
知识难点:
1、通过读题、作图等方式理清物理过程。
2、加深对s-t、v-t图象的理解,并会解决具体问题。
(一)匀变速直线运动的几个推论式:
(1)任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差是一个恒量,即
s2-s1=s3-s2……=Δs=aT2
或 sn+k-sn=kaT2
(2)在一段时间t内,中间时刻的瞬时速度v等于这段时间的平均速度,即
v==sAB/t=(vA+vB)/2
式中sAB为这段时间内的位移,vA、vB分别为这段时间初、末时刻的瞬时速度。
(3)中间时刻瞬时速度等于这段时间内的平均速度:
(4)中间位移处的速度:
(5)初速为零的匀加速运动有如下特征
①从运动开始计时起,在连续相等的各段时间内通过的位移之比为
s1:s2:s3:……:sn=1:3:5:……:(2n-1) (n=1、2、3…………)
②从运动开始计时起,时间t内,2t内,3t内…Nt内通过的位移之比为
sⅠ:sⅡ:sⅢ:……:sN=12:22:32:……:N2
③从运动开始计时起,通过连续的等大位移所用的时间之比为
(二)公式总结:
要求:
1)知道每个公式的名字
2)知道每个公式的物理意义
3)要掌握复杂公式的推导过程
4)知道每个公式的适用范围及其特点
(三)图象:
1、s-t图象
1)熟悉各种运动s-t图象特征
2)计算单个物体的位移、速度
3)对比多个物体的位移、速度
4)确定多个物体的相对位置
注意:图象是数学图线而非物体的运动轨迹
2、v-t图象
1)熟悉各种运动v-t图象特征
2)计算单个物体的位移、速度、加速度
3)对比多个物体的位移、速度、加速度
注意:除非题目特别交代,v-t图象无法确定物体间的相对位置
(四)解题步骤:
(1)根据题意,确定研究对象
(2)明确物体做什么运动,并且画出草图
(3)分析运动过程的特点,并选用反映其特点的公式
(4)确定正方向,列出方程求解
(5)进行验算和讨论
【典型例题】
例1、火车紧急刹车后经7s停止,设火车匀减速直线运动,它在最后1s内的位移是
分析:首先将火车视为质点,由题意画出草图:
从题目已知条件分析,直接用匀变速直线运动基本公式求解有一定困难。大家能否用其它方法求解?
解法一:用基本公式、平均速度。
质点在第7s内的平均速度为:
则第6s末的速度:v6=4(m/s)
求出加速度:a=(0-v6)/t= -4(m/s2)
求初速度:0=v0+at,v0=at=4×7=28(m/s)
解法二:逆向思维,用推论。
倒过来看,将匀减速的刹车过程看作初速度为0,末速度为
由推论:s1∶s7=1∶49
则7s内的位移:s7=49s1=49×2=98(m)
v0=28(m/s)
解法三:逆向思维,用推论。
仍看作初速为0的逆过程,用另一推论:
sI∶sII∶sIII∶……:sVII=1∶3∶5∶……∶13
sI=2(m)
则总位移:s=2(1+3+5+7+9+11+13)=98(m)
求v0同解法二。
解法四:图像法作出质点的速度-时间图像,质点第7s内的位移大小为阴影部分小三角形面积:
小三角形与大三角形相似,有
v6∶v0=1∶7,v0=28(m/s)
总位移为大三角形面积:
小结:
1. 逆向思维在物理解题中很有用。有些物理问题,若用常规的正向思维方法去思考,往往不易求解,若采用逆向思维去反面推敲,则可使问题得到简明的解答;
2. 熟悉推论并能灵活应用它们,既能开拓解题的思路,又能简化解题过程;
3. 图像法解题的特点是直观,有些问题借助图像只需简单的计算就能求解;
4. 一题多解能训练大家的发散思维,对能力有较高的要求。
这些方法在其它内容上也有用,希望大家用心体会。
例2、某做匀加速直线运动的物体,设它运动全程的平均速度是v1,运动到中间时刻的速度是v2,经过全程一半位置时的速度是v3,则下列关系中正确的是 [ ]
A. v1>v2>v3 B. v1<v2=v3
C. v1=v2<v3 D. v1>v2=v3
解析:
法一:设初速度为v0 ,末速度为vt
,如图所示:
全程的平均速度是
据推论中间时刻的速度
由推论得:前半程
后半程
则:
所以:
法二:图像法
例3、汽车做匀变速直线运动在第一个4秒内位移为
汽车做加速还是减速运动,加速度多大?
汽车在12秒内的总位移是多少?
解析:1)匀变速直线运动的推论式:任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差是一个恒量,即:
s2-s1=s3-s2……=Δs=aT2
或 sn+k-sn=kaT2
则:
其中=4s,
=
=
则:-
2)前12秒即为3个4秒内,则:
-
得:
12秒内的总位移
【模拟试题】(答题时间:30分钟)
1、光滑斜面的长度为L,一物体由静止开始从斜面顶端沿斜面匀加速滑下,当该物体滑到底部时的速度为v,则物体下滑到L/2处的速度为
A. B.
v/
D. v/4
2、下图中表示三个物体运动位置和时间的函数关系图象,其异同点是
A. 运动速率相同,3秒内经过路程相同,起点位置相同
B. 运动速率相同,3秒内经过路程相同,起点位置不同
C. 运动速率不同,3秒内经过路程不同,但起点位置相同
D. 均无共同点
3、物体先做初速为零的匀加速运动,加速度为a1,当速度达到v时,改为以a2做匀减速运动直至速度为零,在加速和减速过程中,物体的位移和所用时间分别为s1,t1和s2,t2。下列式子成立的是
4、一质点由A点出发沿直线AB运动,行程的第一部分是加速度为a的匀加速运动;接着又以a’做匀减速运动,到达B恰好停止,若AB长为S,则质点走完AB所用的时间是
A. B.
C.
D.
5、列车长为L,铁路桥长也是L,列车沿平直轨道匀加速过桥,车头过桥头的速度是v1,车头过桥尾的速度是v2,则车尾通过桥尾时的速度为
A. v2 B.
C.
D.
6、一质点做直线运动的v—t图,如图所示,质点在0~1 s内做______运动,加速度为______ m/s2;在1~3
s内质点做______运动,加速度为______ m/s2;在3~4
s内做______运动,加速度为______m/s2;在1~4
s内做______运动,加速度为______m/s2。
7、飞机起飞的速度相对静止空气是60 m/s,航空母舰以20 m/s的速度向东航行,停在航空母舰上的飞机也向东起飞,飞机的加速度是4m/s2,则起飞所需时间是______s,起飞跑道至少长______m。
8、质点从静止开始做匀加速直线运动,经5s后速度达到 10m/s,然后匀速运动了 20s,接着经 2s匀减速运动后静止,则质点在加速阶段的加速度是______ m/s2,在第 26s末的速度大小是____m/s。
9、做匀加速直线运动的物体,某一段时间t内经过的路程为S,而且这段路程的末速度为初速度的n倍,则加速度大小是
。
10、子弹恰能穿过3块叠放在一起的同样厚的木板(即穿过第3块木板后子弹速度减小为零)。设子弹在木板里运动的加速度是恒定的,则子弹依次穿过3块木板所用的时间之比为多少?
11、甲车以加速度3m/s2由静止开始做匀加速直线运动,乙车落后2s,在同一地点由静止开始,以加速度4m/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?
【试题答案】
1、A 2、B 3、ABD 4、D
5、D
6、匀加速 4 匀减速 -2 匀加速直线 -2 匀减速直线 -2
7、10 200
8、2,5
9、9.75
10、
11、24m,12.9s,332.8m