2020浙江高考物理二轮讲义:专题一第一讲 匀变速直线运动的研究 Word版含解析.doc
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1、第一讲匀变速直线运动的研究知识内容考试要求备考指津1.质点、参考系和坐标系b1.新高考对本讲的考查频率较高,题型既有选择题,也有计算题,但试题难度不大.2.速度的计算匀变速直线运动规律的应用运动学图象的应用是本讲考查的难点与重点.2.时间和位移b3.速度c4.加速度c5.匀变速直线运动的速度与时间的关系d6.匀变速直线运动的位移与时间的关系d7.自由落体运动c8.伽利略对自由落体运动的研究a注:a识记;b理解;c简单应用;d综合应用运动物理量的理解及应用 【题组过关】1(2018浙江选考4月)某驾驶员使用定速巡航,在高速公路上以时速110公里行驶了200公里其中“时速110公里”“行驶200公
2、里”分别是指()A速度、位移B速度、路程C速率、位移D速率、路程解析:选D.匀速时速不考虑方向,即为速率,200公里为路程2关于速度和加速度的关系,下列说法正确的是()A加速度方向为负时,速度一定减小B速度变化得越快,加速度就越大C加速度方向保持不变,速度方向也保持不变D加速度大小不断变小,速度大小也不断变小解析:选B.加速度方向为负,不代表加速度的方向和速度方向相反,A错误;加速度是表示速度变化快慢的物理量,故速度变化得越快加速度越大,B正确;加速度方向保持不变,物体有可能先做减速运动,再做反向的加速运动,C错误;加速度变小,表示速度变化越来越慢,并不表示速度变小,D错误 3.为了测定气垫导
3、轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为L3.0 cm的遮光板,如图所示,滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为t10.30 s,通过第二个光电门的时间为t20.10 s,遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间间隔为t3.0 s试估算:(1)滑块的加速度多大(保留两位有效数字)?(2)两个光电门之间的距离是多少?解析:(1)遮光板通过第一个光电门的速度v1 m/s0.10 m/s遮光板通过第二个光电门的速度v2 m/s0.30 m/s故滑块的加速度a0.067 m/s2.(2)两个光电门之间的距离xt0.6 m.答案:(1
4、)0.067 m/s2(2)0.6 m1质点是一种理想化模型,实际并不存在物体能否被看做质点是由所研究问题的性质决定的,并非依据物体自身的大小和形状来判断2位移表示质点的位置变化,它是从初位置指向末位置的有向线段路程是物体实际运动轨迹的长度 在单向直线运动中,位移大小等于路程一般情况下,位移大小小于路程3(1)无论什么运动,瞬时速率都等于瞬时速度的大小(2)只有在单向直线运动中,平均速率才等于平均速度的大小;在其他运动中,平均速率大于平均速度的大小(3)平均速度的两个公式定义式,适用于任何运动仅适用于匀变速直线运动匀变速直线运动规律的应用 【重难提炼】1解决匀变速直线运动问题的四种常用方法:2
5、两类特殊的匀减速直线运动(1)刹车类问题:指匀减速到速度为零后即停止运动,加速度a突然消失,求解时要注意确定其实际运动时间如果问题涉及最后阶段(到停止运动)的运动,可把该阶段看成反向的初速度为零、加速度不变的匀加速直线运动(2)双向可逆类:如沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变,故求解时可对全过程列式,但必须注意x、v、a等矢量的正、负号及物理意义研究表明,一般人的刹车反应时间(即图甲中“反应过程”所用时间)t00.4 s,但饮酒会导致反应时间延长在某次试验中,志愿者少量饮酒后驾车以v072 km/h的速度在试验场的水平路面上匀速行驶,从发现情
6、况到汽车停止,行驶距离L39 m减速过程中汽车位移s与速度v的关系曲线如图乙所示,此过程可视为匀变速直线运动取重力加速度的大小g10 m/s2.求:(1)减速过程汽车加速度的大小及所用时间;(2)饮酒使志愿者的反应时间比一般人增加了多少;(3)减速过程汽车对志愿者作用力的大小与志愿者重力大小的比值解析(1)设减速过程中汽车加速度的大小为a,所用时间为t,由题可得初速度v020 m/s,末速度vt0,位移s25 m,由运动学公式得v2ast联立式,代入数据得a8 m/s2t2.5 s(2)设志愿者反应时间为t,反应时间的增加量为t,由运动学公式得Lv0tsttt0联立式,代入数据得t0.3 s(
7、3)设志愿者所受合外力的大小为F,汽车对志愿者作用力的大小为F0,志愿者质量为m,由牛顿第二定律得Fma由平行四边形定则得FF2(mg)2联立式,代入数据得.答案 (1)8 m/s22.5 s(2)0.3 s(3)匀变速直线运动问题的解题“四步骤” 【题组过关】考向一基本公式的应用1.(2018浙江选考4月)如图所示,竖井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面某一竖井的深度为104 m,升降机运行的最大速度为8 m/s,加速度大小不超过 1 m/s2.假定升降机到井口的速度为0,则将矿石从井底提升到井口的最短时间是()A13 sB16 sC21 sD26 s解析:选C.升降机先加速上升,加
8、速距离为h132 m,后匀速上升,再减速上升,减速距离h3h132 m,故中间匀速阶段h240 m,所以tt1t2t3(858)s21 s,C正确2在足够长的光滑斜面上,有一物体以10 m/s的初速度沿斜面向上运动,物体的加速度始终为5 m/s2,方向沿斜面向下,当物体的位移大小为7.5 m时,下列说法不正确的是()A物体运动时间可能为1 sB物体运动时间可能为3 sC物体运动时间可能为(2) sD此时的速度大小一定为5 m/s解析:选D.物体在出发点上方时,由xv0tat2得:7.510t(5)t2,解得t1 s或t3 s,由vv0at得,v5 m/s或5 m/s.物体在出发点下方时,由xv
9、0tat2得:7.510t(5)t2,解得t(2) s,由vv0at得:v5 m/s.故A、B、C正确,D错误考向二刹车类问题3火车刹车可视为匀减速直线运动开始刹车后的第1 s内、第2 s内和第3 s内的位移大小依次为9 m、7 m和5 m,则开始刹车后6 s内的位移是()A20 mB24 mC25 m D75 m答案:C 4.歼15战机是我国自行设计研制的首型舰载多用途战斗机,短距起飞能力强大若歼15 战机正常起飞过程中加速度为a,经距离s后达到起飞速度腾空而起现已知“辽宁”舰起飞甲板长为L(Ls)且起飞过程可简化为匀加速直线运动现有两种方法助其正常起飞,方法一:在航空母舰静止的情况下,用弹
10、射系统给战机以一定的初速度方法二:起飞前先让航空母舰沿战机起飞方向以某一速度匀速航行求:(1)方法一情况下弹射系统使战机具有的最小速度v1min;(2)方法二情况下航空母舰的最小速度v2min.解析:(1)若歼15战机正常起飞,则有2asv2,在航空母舰静止的情况下,用弹射系统给战机以最小速度v1min,则满足2aLv2v,解得v1min.(2)法一:一般公式法起飞前先让航空母舰沿飞机起飞方向以最小速度v2min匀速航行,战机起飞时对地速度为v,设起飞过程航空母舰的位移为x,起飞时间为t,则有xv2mint,t2a(Lx)v2v解得v2min.法二:相对运动法选航空母舰为参考系,则起飞过程,相
11、对初速度为0,相对末速度为vv2min,相对加速度仍为a,相对位移为L,根据2aL(vv2min)2和2asv2,仍可得v2min.答案:(1)(2)自由落体运动和竖直抛体运动 【重难提炼】1自由落体运动为初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动,结合比例法求解比较方便2竖直上抛运动的对称性时间的对称性(1)物体上升到最高点所用时间与物体从最高点落回到原抛出点所用时间相等,即t上t下;(2)物体在上升过程中某两点之间所用的时间与下降过程中该两点之间所用的时间相等速度的对称性(1)物体上抛时的初速度与物体又落回原抛出点时的速度大小相等、方向相反;(2)物体在上升阶段和下降阶段经过同一位置时的速度大
12、小相等、方向相反能量的对称性竖直上抛运动物体在上升和下降过程中经过同一位置时的动能、重力势能及机械能分别相等气球以10 m/s的速度沿竖直方向匀速上升,当它上升到离地175 m的高处时,一重物从气球上掉落,则重物需要经过多长时间才能落到地面?到达地面时的速度是多大?(g取10 m/s2)审题突破重物从气球上掉落时仍具有向上的速度解析法一:全程法取全过程为一整体进行研究,从重物自气球上掉落计时,经时间t落地,规定初速度方向为正方向,画出运动草图,如图所示重物在时间t内的位移h175 m将h175 m,v010 m/s代入位移公式hv0tgt2,解得t7 s或t5 s(舍去),所以重物落地速度为,
13、vv0gt10 m/s107 m/s60 m/s,其中负号表示方向竖直向下,与初速度方向相反法二:分段法设重物离开气球后,经过t1时间上升到最高点,则t1 s1 s上升的最大高度h1 m5 m故重物离地面的最大高度为Hh1h5 m175 m180 m重物从最高处自由下落,落地时间和落地速度分别为t2 s6 s,vgt2106 m/s60 m/s,方向竖直向下所以重物从气球上掉落至落地共历时,tt1t27 s.答案7 s60 m/s【题组过关】考向一自由落体运动1(2017浙江选考4月)拿一个长约1.5 m的玻璃筒,一端封闭,另一端有开关,把金属片和小羽毛放到玻璃筒里把玻璃筒倒立过来,观察它们下
14、落的情况然后把玻璃筒里的空气抽出,再把玻璃筒倒立过来,再次观察它们下落的情况下列说法正确的是()A玻璃筒充满空气时,金属片和小羽毛下落一样快B玻璃筒充满空气时,金属片和小羽毛均做自由落体运动C玻璃筒抽出空气后,金属片和小羽毛下落一样快D玻璃筒抽出空气后,金属片比小羽毛下落快答案:C2(2019台州六校联考)仙居县是中国杨梅重要生产基地,以荸荠品种和东魁品种为主,尤其东魁品种,有的比乒乓球还要大一般杨梅树经过修剪后保持在两个正常成人身高左右,现假设树的顶部有一颗成熟的杨梅自然脱落掉下来,下落过程中没有受到任何的碰撞,试估算杨梅落地的速度约为()A7 m/sB8 m/sC9 m/s D10 m/s
15、解析:选B.正常成人身高约为1.6 m,杨梅自然脱落,则初速度为零,下落时做自由落体运动,所以落地的速度为v m/s8 m/s,选项B正确3某电视剧制作中心要拍摄一特技动作,要求特技演员从高80 m的大楼楼顶自由下落到行驶的汽车上,若演员开始下落的同时汽车从60 m远处由静止向楼底先匀加速运动3 s,再匀速行驶到楼底,为保证演员能安全落到汽车上(不计空气阻力,人和汽车看做质点,g取10 m/s2)求:(1)汽车开到楼底的时间;(2)汽车匀速行驶的速度;(3)汽车匀加速运动时的加速度大小解析:(1)人做自由落体运动,所以hgt2解得:t s4 s所以汽车运动的时间也为4 s.(2)、(3)因为汽
16、车匀加速时间为t13 s所以汽车匀速运动的时间为t2tt11 s匀加速位移为x1at,匀速运动速度为:vat1匀速运动位移为x2vt2,x1x260 m解得:a8 m/s2,v24 m/s.答案:(1)4 s(2)24 m/s(3)8 m/s2考向二竖直上抛运动4.如图所示为位于瑞士的世界上最大的人工喷泉日内瓦喷泉,已知该喷泉竖直向上喷出,喷出时水的速度为53 m/s,喷嘴的出水量为0.5 m3/s,不计空气阻力,则空中水的体积应为(g取10 m/s2)()A2.65 m3B5.3 m3C10.6 m3D因喷嘴的横截面积未知,故无法确定解析:选B.喷出的水做竖直上抛运动,水的初速度v053 m
17、/s,水在空中停留的时间t10.6 s,即处于空中的水的体积VQt0.510.6 m35.3 m3,故选B.运动图象的理解及应用 【重难提炼】三种图象的对比分析斜率纵截距图象与t轴所围的面积特例匀速直线运动匀变速直线运动xt图象速度初位置倾斜的直线抛物线vt图象加速度初速度位移与时间轴平行的直线倾斜的直线at图象初加速度速度与时间轴平行的直线(2019丽水质检)如图所示为甲、乙两质点做直线运动的速度时间图象,则下列说法中正确的是()A在0t3时间内甲、乙两质点的平均速度相等B甲质点在0t1时间内的加速度与乙质点在t2t3时间内的加速度相同C甲质点在0t1时间内的平均速度小于乙质点在0t2时间内
18、的平均速度D在t3时刻,甲、乙两质点都回到了出发点解析因在0t3时间内甲、乙两质点的速度图线与t轴所围“面积”相等,说明位移相等,则甲、乙两质点的平均速度相等,故A项正确;在0t1时间内,甲的图线斜率为正值,加速度沿正方向,在t2t3时间内,乙的图线斜率为负值,加速度沿负方向,两个加速度不相同,故B项错误;甲质点在0t1时间内的平均速度等于,乙质点在0t2时间内的平均速度等于,故C项错误;由图可知甲、乙两质点的速度均为正值,则两质点均做单向直线运动,不可能回到出发点,故D项错误答案A【题组过关】考向一图象信息的读取1(2017浙江选考4月)汽车以10 m/s 的速度在马路上匀速行驶,驾驶员发现
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