2022-2023高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 2.3 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(一)學(xué)案 滬科版必修1

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2022-2023高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 2.3 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(一)學(xué)案 滬科版必修1_第1頁(yè)
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《2022-2023高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 2.3 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(一)學(xué)案 滬科版必修1》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2022-2023高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 2.3 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(一)學(xué)案 滬科版必修1(11頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2022-2023高中物理 第2章 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 2.3 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(一)學(xué)案 滬科版必修1 [目標(biāo)定位] 1.掌握并會(huì)推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式、位移公式,知道各物理量的意義,會(huì)應(yīng)用公式進(jìn)行分析和計(jì)算.2.知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像特點(diǎn),理解圖像的物理意義,會(huì)根據(jù)圖像分析解決問(wèn)題. 一、初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng) [問(wèn)題設(shè)計(jì)] 物體從靜止開(kāi)始以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng),請(qǐng)參照自由落體運(yùn)動(dòng)的速度公式和位移公式寫(xiě)出該物體的速度公式和位移公式. 答案 自由落體運(yùn)動(dòng)的速度公式為vt=gt,位移公式為h=gt2,若初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為a,則速度

2、公式為vt=at,位移公式為s=at2. [要點(diǎn)提煉] 初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng),其瞬時(shí)速度與時(shí)間成正比,位移與時(shí)間的平方成正比.即: 1.速度公式:vt=at. 2.位移公式:s=at2. 二、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其圖像 [問(wèn)題設(shè)計(jì)] 1.設(shè)一個(gè)物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)刻(t=0)的速度為v0(叫做初速度),加速度為a,經(jīng)過(guò)的時(shí)間為t,求t時(shí)刻物體的瞬時(shí)速度. 答案 由加速度的定義式a=,整理得:vt=v0+at. 2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖1所示.已知物體的初速度為v0,加速度為a,運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,末速度為vt. 圖1 請(qǐng)根據(jù)v-t圖像和速度公式

3、求出物體在t時(shí)間內(nèi)的位移(提示:v-t圖像與t軸所圍“面積”表示位移). 答案 v-t圖線下梯形的面積表示位移S=(OC+AB)×OA 把面積及各條線段換成所代表的物理量,上式變成 s=(v0+vt)t ① 又因?yàn)関t=v0+at ② 由①②式可得 s=v0t+at2 [要點(diǎn)提煉] 1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式和位移公式 (1)速度公式:vt=v0+at. (2)位移公式:s=v0t+at2. 2.公式的矢量性 公式中的v0、v、a均為矢量,應(yīng)用公式解題時(shí),一般取v0的方向?yàn)檎较颍粑矬w做勻加速直線運(yùn)動(dòng),a取正值;若物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),a取負(fù)值.

4、 3.特殊情況 (1)當(dāng)v0=0時(shí),v=at,即v∝t(由靜止開(kāi)始的勻加速直線運(yùn)動(dòng)). (2)當(dāng)a=0時(shí),v=v0(勻速直線運(yùn)動(dòng)). 4.由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像可獲得的信息(如圖2所示) 圖2 (1)由圖像可直接讀出任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度,圖像與縱軸的交點(diǎn)(截距)表示初速度. (2)圖線的斜率表示物體運(yùn)動(dòng)的加速度. (3)圖線與橫軸所包圍的“面積”表示位移大小,面積在時(shí)間軸上方表示位移為正,在時(shí)間軸下方表示位移為負(fù). 一、勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用 例1 一輛汽車(chē)以1 m/s2的加速度在平直公路上勻加速行駛,已知汽車(chē)的初速度為9 m/s,求這輛汽車(chē)在12 s末的速度

5、和12 s內(nèi)經(jīng)過(guò)的位移. 解析 選取初速度方向?yàn)檎较?,因汽?chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 vt=v0+at s=v0t+at2 代入數(shù)據(jù),可得汽車(chē)在12 s末的速度為 vt=v0+at=(9+1×12) m/s=21 m/s 汽車(chē)在12 s內(nèi)發(fā)生的位移 s=v0t+at2=(9×12+×1×122) m=180 m. 答案 21 m/s 180 m 例2 一物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為a=2 m/s2,求: (1)前4 s的位移多大? (2)第4 s內(nèi)的位移多大? 解析 (1)前4 s的位移由s1=v0t1+at 得s1=0+×2×42 m

6、=16 m (2)物體第3 s末的速度v2=v0+at2=0+2×3 m/s=6 m/s 則第4 s內(nèi)的位移s2=v2t3+at=6×1 m+×2×12 m=7 m 答案 (1)16 m (2)7 m 針對(duì)訓(xùn)練1 (多選)由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體,在第1 s內(nèi)的位移為2 m.關(guān)于該物體的運(yùn)動(dòng)情況,以下說(shuō)法正確的是(  ) A.第1 s內(nèi)的平均速度為2 m/s B.第1 s末的瞬時(shí)速度為2 m/s C.第2 s內(nèi)的位移為4 m D.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度為4 m/s2 答案 AD 解析 由直線運(yùn)動(dòng)的平均速度公式=知,第1 s內(nèi)的平均速度==2 m/s,A對(duì).由s=at2得,加

7、速度a== m/s2=4 m/s2,D對(duì).第1 s末的速度vt=at=4×1 m/s=4 m/s,B錯(cuò).第2 s內(nèi)的位移s2=×4×22 m-×4×12 m=6 m,C錯(cuò). 二、對(duì)v-t圖像的理解及應(yīng)用 例3 如圖3是物體做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像,由圖像可得到的正確結(jié)論是(  ) 圖3 A.t=1 s時(shí)物體的加速度大小為1.0 m/s2 B.t=5 s時(shí)物體的加速度大小為0.75 m/s2 C.第3 s內(nèi)物體的位移為1.5 m D.在t=2 s時(shí)到達(dá)最遠(yuǎn)點(diǎn),2~3 s靜止,7 s時(shí)回到出發(fā)點(diǎn) 解析 物體的速度一直為正,即速度方向未變,0~2 s做勻加速運(yùn)動(dòng),2~3 s做勻速運(yùn)

8、動(dòng),3~7 s做勻減速運(yùn)動(dòng),D項(xiàng)錯(cuò)誤;由v-t圖像的斜率知t=1 s時(shí)的加速度a1== m/s2=1.5 m/s2,A錯(cuò);t=5 s時(shí)的加速度a2== m/s2=-0.75 m/s2,即5 s時(shí)加速度大小為0.75 m/s2,B對(duì);第3 s內(nèi)物體的位移為3 m,C錯(cuò). 答案 B 針對(duì)訓(xùn)練2 (多選)甲、乙兩物體從同一位置出發(fā)沿同一直線運(yùn)動(dòng),兩物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖4所示,下列判斷正確的是(  ) 圖4 A.甲做勻速直線運(yùn)動(dòng),乙做勻變速直線運(yùn)動(dòng) B.兩物體兩次速度相同的時(shí)刻分別在1 s末和4 s末 C.乙在前2 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),2 s后做勻減速直線運(yùn)動(dòng) D.2 s后,

9、甲、乙兩物體的速度方向相反 答案 BC 解析 由題圖知,甲以2 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),乙在0~2 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a1=2 m/s2,2~6 s內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度a2=-1 m/s2,A錯(cuò)誤,C正確;t=1 s和t=4 s時(shí)二者速度相同,B正確;0~6 s內(nèi)甲、乙的速度方向都沿正方向,D錯(cuò)誤. 1.掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律: (1)速度公式:vt=v0+at (2)位移公式:s=v0t+at2 注意 上述三個(gè)公式中s、v0、vt、a均具有方向性,應(yīng)用公式解題時(shí)首先應(yīng)選定正方向,然后再確定各量的正、負(fù),一般取v0方向?yàn)檎较颍? 2.會(huì)分析v-t圖像

10、 (1)由圖像可知任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度,縱截距表示物體的初速度. (2)圖線的斜率表示物體的加速度. (3)圖線與t軸所圍的面積表示位移大?。? 1.(速度公式的理解及應(yīng)用)(多選)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知第1 s末的速度是6 m/s,第2 s末的速度是8 m/s,則下面結(jié)論正確的是(  ) A.物體零時(shí)刻的速度是3 m/s B.物體的加速度是2 m/s2 C.任何1 s內(nèi)的速度變化都是2 m/s D.第1 s內(nèi)的平均速度是6 m/s 答案 BC 解析 物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由已知可求出a=2 m/s2,則初速度為4 m/s;第1 s內(nèi)的平均速度應(yīng)小于6 m/s. 2.

11、(位移公式的理解及應(yīng)用)(多選)某質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系是s=4t+4t2,s與t的單位分別為m和s,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.v0=4 m/s,a=4 m/s2 B.v0=4 m/s,a=8 m/s2 C.2 s內(nèi)的位移為24 m D.2 s末的速度為24 m/s 答案 BC 解析 將位移隨時(shí)間變化的關(guān)系與位移公式s=v0t+at2相對(duì)照即可判定v0=4 m/s,a=8 m/s2,A錯(cuò)誤,B正確.把t=2 s 代入公式可得s=24 m,C正確.由于vt=v0+at,即vt=4+8t,把t=2 s代入可得vt=20 m/s,D錯(cuò)誤. 3.(勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象)

12、如圖5所示是一物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象,由圖可知物體(  ) 圖5 A.初速度為0 B.2 s末的速度大小為3 m/s C.5 s內(nèi)的位移為0 D.加速度的大小為1.5 m/s 答案 B 解析 由題圖可知,物體的初速度v0=5 m/s,末速度v=0,由公式v=v0+at可得a==-1 m/s2,A、D錯(cuò)誤.由題圖知,2 s末物體的速度大小為3 m/s,B正確.由于5 s內(nèi)v-t圖象面積不為零,所以C錯(cuò)誤. 4.(位移與時(shí)間關(guān)系的應(yīng)用)一物體由靜止開(kāi)始做勻變速直線運(yùn)動(dòng),在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)的位移為s,則它從出發(fā)開(kāi)始經(jīng)過(guò)的位移所用的時(shí)間為(  ) A. B. C. D

13、.t 答案 B 解析 由位移公式得s=at2,=at′2,所以=4,故t′=,B正確. 題組一 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律 1.(多選)某物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),在運(yùn)用公式vt=v0+at,s=v0t+at2解題時(shí),若取初速度方向?yàn)檎较颍瑒t下列說(shuō)法正確的是(  ) A.勻加速直線運(yùn)動(dòng)中,加速度a取負(fù)值 B.勻加速直線運(yùn)動(dòng)中,加速度a取正值 C.勻減速直線運(yùn)動(dòng)中,加速度a取負(fù)值 D.無(wú)論勻加速直線運(yùn)動(dòng)還是勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度a均取正值 答案 BC 解析 物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速度方向與加速度方向相同,由于初速度為正值,故加速度也應(yīng)取正值,A錯(cuò),B對(duì);勻減速直線運(yùn)動(dòng)中加速

14、度方向與速度方向相反,加速度應(yīng)取負(fù)值,C對(duì),D錯(cuò). 2.一輛勻加速行駛的汽車(chē),經(jīng)過(guò)路旁兩根電線桿共用5 s時(shí)間,汽車(chē)的加速度為2 m/s2,它經(jīng)過(guò)第2根電線桿時(shí)的速度為15 m/s,則汽車(chē)經(jīng)過(guò)第1根電線桿的速度為(  ) A.2 m/s B.10 m/s C.2.5 m/s D.5 m/s 答案 D 解析 根據(jù)vt=v0+at,得v0=vt-at=15 m/s-2×5 m/s=5 m/s,D正確. 3.物體由靜止開(kāi)始以1 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),則此物體(  ) A.第一秒內(nèi)通過(guò)的位移是1 m B.第一秒末的速度是1 m/s C.第一秒初的速度是1 m/s

15、 D.第一秒內(nèi)的平均速度是1 m/s 答案 B 解析 第一秒內(nèi)通過(guò)的位移s=at2=×1×12 m=0.5 m,故A錯(cuò)誤.第一秒末的速度vt=at=1×1 m/s=1 m/s,故B正確.第一秒初的速度為0,故C錯(cuò)誤.第一秒內(nèi)的平均速度==0.5 m/s,故D錯(cuò)誤. 4.飛機(jī)的起飛過(guò)程是從靜止出發(fā),在直跑道上加速前進(jìn),當(dāng)達(dá)到一定速度時(shí)離地升空.已知飛機(jī)加速前進(jìn)的路程為1 600 m,所用時(shí)間為40 s,若這段運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng),用a表示加速度,v表示離地時(shí)的速度,則(  ) A.a(chǎn)=2 m/s2,v=80 m/s B.a(chǎn)=2 m/s2,v=40 m/s C.a(chǎn)=1 m/s2,v=40 m

16、/s D.a(chǎn)=1 m/s2,v=80 m/s 答案 A 解析 題目所給的有用信息為s=1 600 m,t=40 s,靈活選用公式s=at2,可求得a== m/s2=2 m/s2,則vt=at=80 m/s.故選A. 5.(多選)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),已知第1 s末的速度是6 m/s,第2 s末的速度是8 m/s,則下面的結(jié)論正確的是(  ) A.物體零時(shí)刻的速度是3 m/s B.物體的加速度是2 m/s2 C.任何1 s內(nèi)的速度變化量都是2 m/s D.第2 s初的瞬時(shí)速度是6 m/s 答案 BCD 解析 物體的加速度a== m/s2=2 m/s2,物體在零時(shí)刻的速度v0=v

17、1-at1=(6-2×1) m/s=4 m/s,故A錯(cuò)誤,B正確;物體在任何1 s內(nèi)速度的變化量Δv=at=2×1 m/s=2 m/s,故C正確;第2 s初和第1 s末是同一時(shí)刻,可知第2 s初的瞬時(shí)速度是6 m/s,故D正確. 題組二 v-t圖像及應(yīng)用 6.一個(gè)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的v-t圖像如圖1所示,由圖線可知其速度-時(shí)間的關(guān)系為(  ) 圖1 A.v=(4+2t) m/s B.v=(-4+2t) m/s C.v=(-4-2t) m/s D.v=(4-2t) m/s 答案 B 解析 由v-t圖像可知v0=-4 m/s,a=2 m/s2,所以由vt=v0+at可

18、知,v=(-4+2t) m/s,B對(duì). 7.甲、乙兩物體從同一位置出發(fā)沿同一直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖2所示,下列判斷正確的是(  ) 圖2 A.在6 s內(nèi)甲做勻速直線運(yùn)動(dòng),乙做勻變速直線運(yùn)動(dòng) B.兩物體在1 s末相遇 C.乙在前2 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),2~6 s做勻減速直線運(yùn)動(dòng) D.2 s后,甲、乙兩物體的速度方向相反 答案 C 解析 據(jù)圖像可知,甲以2 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng).乙在0~2 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a1=2 m/s2,在2~6 s內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度a2=-1 m/s2.t1=1 s時(shí),甲、乙兩物體只是速度相同,未相遇.在6 s內(nèi),甲、乙兩

19、物體的速度方向始終相同.只有選項(xiàng)C正確. 8.一質(zhì)點(diǎn)沿x軸做直線運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖3所示.質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)位于x=0處,開(kāi)始沿x軸正向運(yùn)動(dòng).當(dāng)t=8 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)在x軸上的位置為(  ) 圖3 A.x=3 m B.x=8 m C.x=9 m D.x=0 答案 A 解析 在v-t圖像中圖線與時(shí)間軸所圍的面積表示了質(zhì)點(diǎn)的位移,由v-t圖像可知,在0~4 s內(nèi)圖線位于時(shí)間軸的上方,表示質(zhì)點(diǎn)沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),其位移為正,s1= m=6 m,在4~8 s內(nèi)圖線位于時(shí)間軸的下方,表示質(zhì)點(diǎn)沿x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),其位移為負(fù),s2=- m=-3 m,8 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移為:6 m+(-3 m)

20、=3 m,故A正確. 9.某軍事試驗(yàn)場(chǎng)正在平地上試射地對(duì)空導(dǎo)彈,若某次豎直向上發(fā)射導(dǎo)彈時(shí)發(fā)生故障,造成導(dǎo)彈的v-t圖像如圖4所示,則下述說(shuō)法中正確的是(  ) 圖4 A.0~1 s內(nèi)導(dǎo)彈勻速上升 B.1~2 s內(nèi)導(dǎo)彈靜止不動(dòng) C.3 s末導(dǎo)彈回到出發(fā)點(diǎn) D.5 s末導(dǎo)彈恰好回到出發(fā)點(diǎn) 答案 D 解析 v-t圖像的斜率代表加速度,0~1 s斜率不等于0,且斜率恒定,即物體在做勻變速運(yùn)動(dòng),A錯(cuò).1~2 s內(nèi)斜率為0但速度不等于0,為勻速直線運(yùn)動(dòng),B錯(cuò).v-t圖像與時(shí)間軸所圍成的面積代表位移,時(shí)間軸以上代表位移為正,時(shí)間軸以下代表位移為負(fù),所以3 s末導(dǎo)彈位移最大,即到達(dá)最高點(diǎn),

21、5 s末總位移為0,導(dǎo)彈回到出發(fā)點(diǎn),C錯(cuò),D對(duì). 10.一小球在斜面上從靜止開(kāi)始勻加速滾下,進(jìn)入水平面后又做勻減速直線運(yùn)動(dòng),直至停止.在下圖所示的v-t圖象中哪個(gè)可以反映小球的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程(v為小球運(yùn)動(dòng)的速率)(  ) 答案 C 解析 A、B中的最后階段表示的是勻速運(yùn)動(dòng),所以A、B錯(cuò);D項(xiàng)中最后階段表示勻加速直線運(yùn)動(dòng),所以D錯(cuò);C表示的恰為題干中的小球的運(yùn)動(dòng). 題組三 綜合應(yīng)用 11.一滑塊由靜止開(kāi)始,從斜面頂端勻加速下滑(斜面足夠長(zhǎng)),第5 s末的速度是6 m/s,試求: (1)滑塊運(yùn)動(dòng)7 s內(nèi)的位移; (2)第3 s內(nèi)的位移. 答案 (1)29.4 m (2)3 m

22、解析 (1)由v0=0,vt=at得 滑塊運(yùn)動(dòng)的加速度a===1.2 m/s2 由s=at2得 前7 s內(nèi)的位移s7=×1.2×72 m=29.4 m (2)前3 s內(nèi)的位移s3=at=×1.2×32 m=5.4 m 前2 s內(nèi)的位移s2=at=×1.2×22 m=2.4 m 故第3 s內(nèi)的位移sⅢ=s3-s2=3 m. 12.一物體從靜止開(kāi)始以2 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)5 s后做勻速直線運(yùn)動(dòng),最后2 s的時(shí)間內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)直至靜止.求: (1)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度是多大? (2)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度是多大? 答案 見(jiàn)解析 解析 解題關(guān)

23、鍵是畫(huà)出如下的示意圖: 設(shè)圖中A→B為勻加速直線運(yùn)動(dòng),B→C為勻速直線運(yùn)動(dòng),C→D為勻減速直線運(yùn)動(dòng),勻速運(yùn)動(dòng)階段的速度為AB段的末速度,也為CD段的初速度. (1)由速度和時(shí)間的關(guān)系式得 vB=a1t1=2×5 m/s=10 m/s 即做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度為10 m/s vC=vB=10 m/s (2)由vt=v0+at得 a2== m/s2=-5 m/s2. 負(fù)號(hào)表示加速度方向與vC方向相反. 13.物體由靜止開(kāi)始在水平面上行駛,0~6 s內(nèi)的加速度隨時(shí)間變化的圖像如圖5甲所示. 圖5 (1)在圖乙中畫(huà)出物體在0~6 s內(nèi)的v-t圖像; (2)求在這6 s內(nèi)物體的位移. 答案 (1)見(jiàn)解析圖 (2)18 m 解析 (1)第1 s內(nèi)為初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng), 末速度v1=at1=4 m/s, v-t圖像是傾斜的直線,1~4 s加速度為0,速度不變?yōu)閯蛩僦本€運(yùn)動(dòng),4~6 s初速度即第1 s的末速度v1=4 m/s, 加速度a′=-2 m/s2, 末速度v6=v1+a′t2=0, 第1 s和最后2 s的v-t圖像是傾斜的直線,圖像如圖所示. (2)v-t圖像與t軸所圍成的面積代表位移, 即s= m=18 m

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