高中物理粤教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动本章综合与测试学案
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【要点梳理】
要点一、质点的概念
1、定义
2、说明质点是一个理想化的模型,是对实际物体科学的抽象,真正的质点是不存在的.一个物体能否被看成质点,与物体的大小无关.
要点二、几个基本概念的区分
要点三、加速度的物理意义
1、定义
2、物理意义加速度是表示速度变化快慢的物理量.
3、单位
4、矢量
5、速度、速度的变化、加速度的区别与联系
要点四、匀变速直线运动及其规律
1.匀变速直线运动
定义:在任意相等的时间内,速度的变化都相等的直线运动.
特点:a恒定不变
对于做匀变速运动的质点,当质点的加速度与速度方向相同时,表示质点做加速运动;当质点的加速度与速度方向相反时,表示质点做减速运动.
2.匀变速直线运动的规律
(1)基本规律
速度公式
位移公式
要点五、自由落体运动及其规律
1、自由落体运动
(1)定义:物体只在重力作用下,从静止开始下落的运动
(2)特点:初速度v0=0,加速度a=g 的匀加速直线运动
2、自由落体的运动规律
(1)基本规律
速度公式: 位移公式:
(2)自由落体运动的有关推论:
中间时刻的瞬时速度
连续相等时间间隔内的位移之差是:
要点六、质点运动规律的图象描述
用图象表述物理规律是物理学中常用的一种处理方法,图象具有简明、直观等特点.对于物理图象需要从图象上的轴、点、线、面、斜率、截距等方面来理解它的物理意义,因为不同的物理函数图象中,这几方面所对应的物理意义不同.
1、位移—时间图象(x-t图象)
2、速度—时间图象(v-t图象)
要点七、用打点计时器测速度和加速度
要点诠释:1、用打点计时器测速度
2、用打点计时器测加速度
(1)判定被测物体的运动是否为匀变速直线运动的方法:可以计算出相邻相等时间内的位移差x2-x1、x3-x2、x4-x3、…如果它们在允许的误差范围内位移差相等,则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动.
(2)求瞬时速度v的方法:
若纸带做匀变速直线运动,可利用平均速度公式求解.如:
(3)求加速度a的方法
①利用任意两段相邻记数点间的位移差求解.
② “逐差法”求解.如从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移,则
③利用v-t图线求a:求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度,画出v-t图线(如图所示),图线的斜率就是加速度a.
(4)注意事项
①实验中应先根据测量和计算得出的各Δx判断纸带是否做匀变速直线运动,根据估算,如果各Δx差值在5%以内,可认为它们是相等的,纸带做匀变速直线运动.
②每打好一条纸带,将定位轴上的复写纸换个位置,以保证打点清晰,同时注意纸带打完后及时断开电源.
③ 应区别计时器打出的点与人为选取的计数点,不可混淆.
④ 不要分段测量各段位移,应一次测量完毕(可先统一量出到点O之间的距离),读数时应估读到毫米下一位.
【典型例题】
类型一、位移和路程的区别和联系
例1、一个电子在匀强磁场中沿半径为R的圆周运动.转了3圈回到原位置,运动过程中位移大小的最大值和路程的最大值分别是( )
A.2R,2R B.2R,6πR C.2πR,2R D.0,6πR
类型二、瞬时速度和平均速度的区别和联系
例2、甲、乙两辆汽车沿平直公路从某地同时驶向同一目标,甲车在前一半时间内以速度V1做匀速直线运动,后一半时间内以速度V2做匀速直线运动;乙车在前一半路程中以速度V1做匀速直线运动,后一半路程中以速度V2做匀速直线运动,则( )
A.甲先到达 B.乙先到达 C.甲、乙同时到达 D.不能确定
类型三、速度、速度的变化和加速度的区别和联系
例3、下列所描述的运动中,可能的有( )
A.速度变化大,加速度很小 B.速度变化方向为正,加速度方向为负
C.速度越来越大,而加速度越来越小 D.速度变化越来越大,而加速度越来越小
类型四、应用“运动图象”解决质点运动问题
例4、一物体自t=0时开始做直线运动,其速度图线如图所示.下列选项正确的是( )
A.在内,物体离出发点最远为30m B.在内,物体经过的路程为40m
C.在内,物体的平均速率为7.5m/s D. 在内,物体的位移为50m
举一反三
【变式】龟兔赛跑的故事流传至今,按照龟兔赛跑的故事情节,兔子和乌龟的位移图象如图所示,下列关于兔子和乌龟的运动正确的是( )
A.兔子和乌龟是同时从同一地点出发的
B.乌龟一直做匀加速运动,兔子先加速后匀速再加速
C.骄傲的兔子在T4时刻发现落后奋力追赶,但由于速度比乌龟的速度小,还是让乌龟先到达预定位移S3
D.在时间内,乌龟的平均速度比兔子的平均速度大
类型五、应用匀变速直线运动的规律解决问题
例5、一质点做匀变速直线运动,从A至B用了5s,其中前三秒的位移为18m,后三秒的位移为24m,求质点通过A点和B点的瞬时速度及质点在每一秒内的位移.
举一反三:
【变式1】骑自行车的人以5m/s的初速度冲上斜坡,作匀减速运动,加速度大小是0.4m/s2,经过多长时间骑车人的速度减为零?经过10s,在斜坡上通过多长距离?
【变式2】某矿井的升降机,由井底从静止开始做匀加速直线运动,经过5s速度达到5m/s,又匀速上升了30s,最后8s做匀减速运动停在井口.求矿井的深度?
类型六、自由落体运动
例6、如图所示,悬挂的直杆AB长为L1,在其下L2处,有一长为L3的无底圆筒CD,若将悬线剪断,则直杆穿过圆筒所用的时间为多少?
举一反三
【变式】 一个物体从塔顶上下落,在到达地面前最后1s内通过的位移是整个位移的9/25,求塔高.(g取10m/s2)
类型七、匀减速直线运动问题的处理
例7、汽车以20m/s的速度做匀速运动,某时刻关闭发动机而做匀减速运动,加速度大小为5m/s2,则它关闭发动机后通过x=37.5m所需的时间为( )
A.3s B.4s C.5s D.6s
举一反三
【变式】如图所示,小球以、加速度为沿斜面向上运动,斜面长L=10m.求小球经过中点需要的时间.
类型八、追及(相遇)问题
例8、汽车正以10m/s的速度在平直公路上前进,突然发现正前方S米远处有一辆自行车以4m/s的速度做同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门做匀减速运动,加速度大小6m/s2,若汽车恰好不碰上自行车,则S大小为多少?
举一反三
【变式】火车以速率V1向前行驶,司机突然发现在前方同一轨道上距车为S处有另一辆火车,它正沿相同的方向以较小的速率V2做匀速运动,于是司机立即使车做匀减速运动,加速度大小为a,要使两车不致相撞,求出a应满足关式.
类型九、用打点计时器测匀变速直线运动的加速度
例9、做匀变速直线运动的小车带动纸带通过打点计时器,打出的部分计数点如图所示.每相邻两计数点间还有四个点未画出来,打点计时器使用的是50 Hz的低压交流电.求打点计时器打计数点“2”时,小车的速度v2等于多少?小车的加速度a等于多少?请你依据本实验原理推断第7计数点和第8计数点之间的距离大约是多少.
举一反三
【变式】在研究匀变速直线运动的实验中,算出小车经过各计数点瞬时速度如下
为了计算加速度,合理的方法是( )
A.根据任意两计数点的速度用公式算出加速度
B.根据实验数据画出v-t图,量出其倾角,由公式求出加速度
C.根据实验数据画出v-t图,由图线上相距较远的两点所对应速度、时间,用公式算出加速度
D.依次算出通过连续两计数点间的加速度,算出平均值作为小车的加速度
巩固练习
一、选择题:
1、关于速度与加速度的关系,下列说法中正确的是( )
A、加速度的方向和速度的方向一致 B、加速度保持不变,每经过相等的时间,速度的变化量相等
C、加速度保持不变,每经过相等的位移,速度的变化量相等 D、物体的速度的改变量越大,加速度越大
2、一物体以初速度v做匀减速直线运动冲上一光滑斜面,到达顶端后又返回到原处,所用时间为t,回到原处时的速度和初速度大小相等方向相反,则这个物体在时间t内的加速度大小是( )
A、v/t B、0 C、2v/t D、无法确定
3、一个物体作匀变速直线运动,下面说法正确的是( )
A、物体的末速度与时间成正比 B、物体速度的变化与时间成正比
C、物体的速度变化率是一个恒量 D、如果加速度方向与物体的初速度方向相同,物体作匀加速运动,如果加速度方向与初速度方向相反,物体作匀减速运动。
4、对于一个做单方向匀减速直线运动的物体,下列说法中正确的是( )
A、速度越来越小,位移越来越小 B、加速度越来越小,位移越来越大
C、速度越来越小,位移越来越大 D、加速度越来越小,位移越来越小
5、如图所示为同一直线上运动的A、B两个物体的速度图象,以下说法正确的是( )
A、物体A的加速度大于物体B的加速度 B、第16s末两物体速度大小相等
C、16s后B的速度大于A的速度 D、16s前A的位移比B的位移大
6、质点从静止开始做匀加速直线运动,第1秒内的位移是1米,关于质点的运动情况,下列说法正确的是( )
A、第2秒内的平均速度是3m/s B、质点加速度是
C、1秒末的即时速度是1m/s D、第5秒内位移大小为9m
7、一物体做匀变速直线运动,经过时间t后,它的速度由v1变为v2,经过的位移为x。下列说法中正确的是( )
A、这段时间内它的平均速度为 B、经过时,它的瞬时速度的大小为
C、这段时间内它的平均速度为 D、经过时,它的即时速度为
8、质点做直线运动的位移x与时间t的关系为(各物理量均采用国际单位制单位),则该质点 ( )
A、第1s内的位移是5m B、前2s内的平均速度是6m/s
C、任意相邻1s内的位移差都是1m D、任意1s内的速度增量都是2m/s
9、一个物体从H高处自由下落做自由落体运动,经t秒落地,则当它下落时,距地面的高度为( )
10、某物体沿直线运动的速度——时间图象如图所示,从图象可以看出物体的运动是( )
A、加速度大小始终不变 B、往复运动 C、3秒末位移为零 D、6秒末位移为零
二、解答题
1、电磁打点计时器是一种使用___________电源的计时仪器,它的工作电压是_________V,当电源的频率是50Hz时,它每隔_____________s打一次点。
2、如图所示是研究匀变速直线运动的实验中得到的一条纸带,舍去前面比较密集的点,从O点开始每5个点取一个计数点,并标上0、1、2、3、4、5、6,量得,,,,,。则计数点1的瞬时速度V1=________cm/s,计数点3的瞬时速度V3=_________cm/s,小车的加速度a=_________m/s2。
3、物体从静止做匀加速直线运动,第一个3s内的位移为10m,第6s内的位移是__________m,前6s内的平均速度为__________m/s。
4、火车由甲站出发,先匀加速行驶了时间t1,接着匀减速行驶了时间t2,刚好到达乙站时停止。如果甲、乙两站相距为S,则火车行驶过程中最大速度的大小为__________m/s。简略画出火车由甲站到达乙站的图象。
5、物体从高h处自由下落,做自由落体运动,用4s时间落下最后的196m。求:
(1)物体从开始到落地一共需要多长时间;
(2)物体落地速度的大小。
6、一辆汽车在笔直的公路上做匀变速直线运动,该公路每隔15m有一个路标,如图所示。坐在车上的人观察到,通过A、B两相邻路标用了2s,通过B、C两路标用了3s,求:
(1)汽车运动的加速度大小;
(2)汽车通过A路标时的速度。
7、一高台(离水面10m)上的跳水运动员以6m/s的速度竖直向上跳出,设起跳时运动员重心在平台以上1m高处的O点,求运动员(重心)离开O点1.6m的运动时间.(g=10m/s2)。
【答案与解析】
B2、C3、BCD4、C5、BCD6、AD7、ABC8、D9、C10、BD 1、交流电 0.02
2、15.5cm/s 25.3cm/s 0.50m/s2
解析: 则
则
小车的加速度
3、12.2m 6.67m/s2 解析:根据,,物体的加速度,第1秒内的位移,则第6秒内的位移,前6秒内的位移,前6秒内的平均速度。
4、 解析:设火车的最大速度为Vm,匀加速度通过位移大小x1内的平均速度大小是Vm/2,匀减速通过位移大小x2内的平均速度大小是;则,那么。其v-t图像如图:
5、7s 68.6m/s解析:(1)设物体从高A处自由下落,从B到C的时间为4s下落的距离196m,则通过BC中间时刻的速度:
从A点下落到BC中间时刻的时间为: 从BC中间时刻到C点的时间为
物体从开始到落地时间
(2)设物体落地速度为
6、-1m/s2 8.5m/s 解析:(1)汽车通过AB段的平均速度等于通过AB段中间时刻的瞬时速度
通过BC段的平均速度等于通过BC段中间时刻的瞬时速度
则汽车加速度
(2)A点的瞬时速度与的关系为:
则
7、t1=0.4s,t2=0.8s, 解析:画出运动示意图。运动员做初速度竖直向上为6m/s、加速度竖直向下为10m/s2的匀变速直线运动.取竖直向上为正方向求解. 取竖直向上为正方向, v0=6m/s,a=-10m/s2.
设经历时间为t,当经O点以上1.6m处时,x1=+1.6m.由,得,
解得t1=0.4s,t2=0.8s.
当经O点以下1.6m处时,x2=-1.6m,得 ,解得.物理量
概念或物理意义
标、矢量
对应运动量
区别与联系
时间
和时
刻
时刻
一瞬间
标量
状态量
时刻在时间轴上表示轴上一点, 通常说法有:第几秒末、第几秒初、第几秒时
时间是两个时刻间的间隔,在时间表示轴上一段,通常说法有:前(头)几秒内,后几秒内、第几秒内
时间
一段时间,两时刻间隔
标量
过程量
位移
和
路程
位移
表示质点的位置变化的物理量
矢量
方向:由初位置指向末位置
过程量与时间相对应
位移是矢量,是由初位置指向末位置的有向线段;
路程是质点运动所通过的实际轨迹的长度.
一般情况下,路程不等于位移的大小,只有在单向直线运动中,路程才等于位移的大小
路程
质点运动轨迹的长度
标量
过程量与时间相对应
速度
瞬时
速度
运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度
矢量
方向:物体的运动方向
状态量
与时刻相对应
平均速度是指质点通过的总位移与所用时间的比值,是矢量,方向与位移的方向相同;表示运动物体在某一段时间内的平均快慢程度,只能粗略地描述物体的运动.
做变速运动的物体,不同时间(或不同位移)内的平均速度一般是不同的,因此,平均速度必须指明是对哪段时间(或哪段位移)而言的.
瞬时速度可以精确地描述物体的运动,在公式中,如果时间t非常短,接近于零,表示的是某一瞬时,这时的速度称为瞬时速度. 平均速率是指质点通过的总路程与所用时间的比值,是标量.
平均
速度
位移与发生这段位移所用时间的比值,
矢量
方向:与物体位移方向相同.
过程量
与时间相对应
平均
速率
质点通过的总路程与所用时间的比值
标量
过程量
与时间相对应
物理量
公式
物理意义
区别与联系
速度
也称为“位置变化率”,描述物体运动快慢的物理量,是运动状态量,对应于某一时刻(或某一位置)的运动快慢和方向.
加速度a与速度无直接联系,与也无直接联系,大,a不一定大;大,a也不一定大.
速度的
变化
描述速度改变的物理量,是运动过程量,对应于某一段时间(或发生某一段位移),若取为正,则表示速度增加,表示速度减小,表示速度不变.
加速度
也称为“速度变化率”,表示在单位时间内的速度变化量,反映了速度变化的快慢及方向.
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应的时刻(s)
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
通过计数点的速度(cm/s)
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
168.0
人教版 (2019)3 匀变速直线运动的位移与时间的关系导学案: 这是一份人教版 (2019)3 匀变速直线运动的位移与时间的关系导学案,共4页。
人教版 (2019)2 匀变速直线运动的速度与时间的关系导学案: 这是一份人教版 (2019)2 匀变速直线运动的速度与时间的关系导学案,共4页。
人教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动的研究综合与测试导学案: 这是一份人教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动的研究综合与测试导学案,文件包含专题提升2运动图像的理解与应用docx、4自由落体运动docx、3匀变速直线运动的位移与时间的关系docx、专题提升1匀变速直线运动规律的推论及应用docx、2匀变速直线运动的速度与时间的关系docx、1实验探究小车速度随时间变化的规律docx等6份学案配套教学资源,其中学案共162页, 欢迎下载使用。