【人教版(2019)】高中物理必修1 同步学案 第二章 第03讲.匀变速直线运动规律(学生版+教师版)

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【人教版(2019)】高中物理必修1 同步学案 第二章 第03讲.匀变速直线运动规律(学生版+教师版)

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《道路交通安全法实施条例》
第七十八条:高速公路应当标明车道的行驶速度,最高车速不得超过每小时120公里,最低车速不得低于每小时60公里.
高速公路上行驶的小型载客汽车最高车速不得超过每小时120公里,其他机动车不得超过每小时100公里,摩托车不得超过每小时80公里.
同方向有2条车道的,左侧车道的最低车速为每小时100公里;同方向有3条以上车道的,最左侧车道的最低车速为每小时110公里,中间车道的最低车速为每小时90公里.道路限速标志标明的车速与上述车道行驶车速的规定不一致的,按照道路限速标志标明的车速行驶.
【思考】通过阅读以上素材,请思考高速公路上为什么要限速?为什么每条车道上的限速不一样?
在前面的学习中,我们学习了匀变速直线运动的定义、类型、速度图像和速度公式,你能总结一下我们学过的这些知识吗?
【笔记】匀变速直线运动——加速度不变的直线运动
定义:在相等的时间内速度变化相等(均匀增加或均匀减少)的直线运动;
类型:匀加速直线运动(加速度方向与速度方向相同);
匀减速直线运动(加速度方向与速度方向相反);
图像:一条倾斜的直线,图线的正切值表示加速度的大小;
速度公式:根据加速度的定义式得匀变速直线运动的速度公式:,式中为秒末这一时刻的瞬时速度(末速度),为物体开始运动时的速度(初速度),为运动时间.
观察下列图像,并根据已学知识计算出物体在时间内的位移和平均速度.
【答案】根据图像中,图线与时间轴围成的面积等于这一段时间内的位移,可得:
时间内的位移为:
由上式可得物体在时间内的平均速度为:
根据匀变速直线运动的速度公式和上题中求得的位移公式可得:
(任意时间内的位移)
根据匀变速直线运动的速度公式和上题中求得的平均速度公式可得:
(任意时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度)
【笔记】匀变速直线运动的运动规律(式中速度、位移、加速度均为矢量表达式):
匀变速直线运动的位移公式:(为位移,为初速度,为加速度,为时间);
匀变速直线运动的平均速度公式:(为平均速度,为初速度,为末速度);
匀变速直线运动的一个推论:(为时间内的平均速度,为时间内中间时刻的瞬时速度)
某飞机着陆时的速度是,随后匀减速滑行,加速度的大小是,请问机场的跑道至少要多长才能使飞机安全地停下来?
【答案】由题意可知飞机做匀减速直线运动的初速度为,加速度为,
飞机的末速度为,
根据匀变速直线运动的速度公式可得:
匀变速直线运动的位移公式为:
联立可得:
代入数据可得:,即飞机跑道至少要有才能使飞机安全停下来.
根据本题的讨论,可得位移的表达式为:,变形可得:.
【笔记】匀变速直线运动的速度与位移公式为:
(为初速度,为末速度,为加速度,为位移)
一个物体以的初速度和加速度在水平面上做匀变速直线运动,求物体运动过程中,
(1)第秒的位移?第秒的位移?第秒的位移?第秒的位移?
(2)第秒和第秒的位移之差为多少?第秒和第秒的位移之差多少?
(3)第秒和第秒的位移之差多少?第秒和第秒的位移之差多少?
【答案】(1)第秒的位移为:;
秒内的位移为:
第秒的位移为:
秒内的位移为:
第秒的位移为:
秒内的位移为:
第秒的位移为:
所以第秒内的位移:
第秒内的位移:
第秒内的位移:
第秒内的位移:
(2)第秒和第秒的位移之差为:
第秒和第秒的位移之差为:
(3)第秒和第秒的位移之差为:
第秒和第秒的位移之差为:
根据本题的讨论可知,做匀变速直线运动的物体在相邻相等时间间隔内的位移之差不变.
【笔记】匀变速直线运动的两个推论:
(1)任意两个连续相等的时间内的位移之差是一个恒定值,为;
(2)第秒与第秒的位移之差为:.
以的速度在水平面上运动的小车,如果获得的与运动方向同向的加速度,几秒后它的速度将增加到
A. B. C. D.
【答案】B
一物体做匀变速直线运动,初速度为,方向向东,第末的速度为,方向向西,则第几秒开始物体向西运动( )
A.第 B.第 C.第 D.第
【答案】A
一物体做匀变速直线运动,当时,物体的速度大小为,方向向东;当时,物体的速度大小为,方向仍向东.则当为多少时,物体的速度大小变为( )
A. B. C. D.
【答案】BC
汽车以的速度行驶,刹车后得到的加速度大小为,从刹车开始,经汽车通过的位移是( )
A. B. C. D.
【答案】C
一个物体的位移函数式是,那么它的初速度和加速度分别是 ( )
A., B., C., D.,
【答案】C
甲、乙两辆汽车速度相等,在同时制动后,均做匀减速运动,甲经停止,共前进了,乙经停止,乙车前进的距离为 ( )
A. B. C. D.
【答案】B
飞机的起飞过程是从静止出发,在直跑道上加速前进,等达到一定速度时离地.已知飞机加速前进的路程为,所用的时间为.假设这段运动为匀加速运动,用表示加速度,表示离地时的速度,则( )
A., B.,
C., D.,
【答案】A
以的速度做匀速直线运动的汽车,刹车后的加速度大小为,那么开始刹车后与开始刹车后汽车通过的位移之比为( )
A. B. C. D.
【答案】C
一个物体从静止开始做匀加速直线运动,当它通过长为的位移时,速度为,则当它的速度为时,通过的位移是( )
A. B. C. D.
【答案】B
运动小球在第内通过的位移为,第内通过的位移为,在第内通过的位移为,在第内通过的位移为,下面有关小球运动的描述,正确的是 ( )
A.小球在这内的平均速度是
B.小球在第3、第4两秒内的平均速度是
C.小球在末的瞬时速度是
D.小球在这内做的一定是初速度为零的匀加速直线运动
【答案】AB
物体做匀加速直线运动时,下列说法中正确的是:( )
A.速度总是与时间成正比
B.速度的增加量与时间的比值是恒量
C.任意两个连续相等的时间里的位移之差一定相等
D.在任意时间段内的平均速度一定是
【答案】ABCD
一火车以的初速度,的加速度做匀加速直线运动,求:
(1)火车在第末的速度是多少?
(2)在前的平均速度是多少?
【答案】(1)根据得第末的速度为:
(2)解法一:根据得前内的位移为:
根据得前内的平均速度为:
解法二:根据得第末的速度为:
根据得:
一物体做匀加速直线运动,初速度为,第内的位移比第内的位移多.求:
(1)物体的加速度;
(2)物体在内的位移.
【答案】(1)根据得:
代入数据得:
解得:
(2)根据得物体在内的位移为:
甲车以的速度在平直的公路上匀速行驶,在某一时刻经过乙车身边,此时乙车的速度为,加速度为,若甲、乙两车同向运动,乙车做匀变速直线运动.求:
(1)当乙车的速度多大时,乙车和甲车之间的距离最远?这个最远距离是多大?
(2)当乙车的速度多大时,乙车追上甲车?乙车追上甲车用多少时间?
【答案】(1)当乙车的速度等于甲车的速度时,乙车和甲车之间的距离最远.
甲车和乙车的速度相等,则此时有:,解得
设甲车的速度为,且这段时间内的位移为;乙车的初速度为,加速度为,这段时间内的位移为,
甲车做匀速直线运动,所以,解得
乙车做匀加速直线运动,所以,解得
则这个最远的距离为:,解得:
(2)当乙车追上甲车时,则有,即有:
甲车的位移为:
乙车的位移为:
联立得:,解得乙车追上甲车所用的时间为:
此时乙车的速度为:
做匀加速直线运动的物体在第末的速度是,第末的速度是,则下面结论正确的是 ( )
A.物体的初速度是 B.物体的加速度是
C.任何1s内的速度变化都是 D.第1s内的平均速度是
【答案】C
一个物体在水平面上以一定的加速度运动,它的位移与时间的关系,则它的速度为零的时刻是第几秒末 ( )
A. B. C. D.
【答案】B
物体由静止开始以恒定的加速度向东运动后,加速度变为向西,大小不变,再经过时,物体的运动情况是 ( )
A.物体位于出发点以东,速度为零 B.物体位于出发点以东,继续向东运动
C.物体回到出发点,速度为零 D.物体回到出发点,运动方向向西
【答案】A
一个质点做匀加速直线运动,第三秒内的位移,第四秒内的位移是,那么可以知道( )
A.这两秒内平均速度是 B.第三秒末即时速度是
C.质点的加速度是 D.质点的加速度是
【答案】ABD
汽车以加速度为的加速度由静止开始作匀加速直线运动,求汽车第内的平均速度?
【答案】解法一:汽车在内的位移为:
汽车在内的位移为:
汽车在第内的位移为:
汽车在第内的平均速度为:
解法二:汽车在第末的速度为:
汽车在第末的速度为:
汽车在第内的平均速度为:
车以速度匀速行驶,在距车站时开始制动,使车减速前进,到车站时恰好停下.求:
(1)车匀减速行驶时的加速度的大小;
(2)车从制动到停下来经历的时间.
【答案】(1)车做匀减速直线运动,根据得,代入数据可得:
(2)车从制动到停下来经历的时间为,根据得
哥白尼
尼古拉·哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人,他用毕生的精力去研究天文学,为后世留下了宝贵的遗产.1513年,哥白尼40岁时提出了日心说,并经过长年的观察和计算完成他的伟大著作《天球运行论》.1533年,60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演,但直到他临近古稀之年才终于决定将它出版.1543年5月24日去世的那一天才收到出版商寄来的一部他写的书.哥白尼的“日心说”沉重地打击了教会的宇宙观,这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利.
日心说
自古以来,人类就对宇宙的结构不断地进行着思考,早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张,只是当时缺乏依据,因此没有得到人们的认可.在古代欧洲,亚里士多德和托勒密主张“地心说”,认为地球是静止不动的,其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转.这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合,处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说,把“地心说”和上帝创造世界融为一体,用来愚弄人们,维护自己的统治.因而“地心学”说被教会奉为和《圣经》一样的经典,长期居于统治地位.
随着事物的不断发展,天文观测的精确度渐渐提高,人们逐渐发现了地心学说的破绽.到文艺复兴运动时期,人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右,这显然是不合理、不科学的.人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说.在这种历史背景下,哥白尼的日动学说应运而生了.
约在1515年前,哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文,他认为天体运动必须满足以下七点:不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心;地球只是引力中心和月球轨道的中心,并不是宇宙的中心;所有天体都绕太阳运转,宇宙的中心在太阳附近;地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的;在天空中看到的任何运动,都是地球运动引起的;在空中看到的太阳运动的一切现象,都不是它本身运动产生的,而是地球运动引起的,地球同时进行着几种运动;人们看到的行星向前和向后运动,是由于地球运动引起的.地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了.
此外,哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动.书中,哥白尼批判了托勒密的理论.科学地阐明了天体运行的现象,推翻了长期以来居于统治地位的地心说,并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论,从而实现了天文学中的根本变革. 他正确地论述了地球绕其轴心运转、月亮绕地球运转、地球和其他所有行星都绕太阳运转的事实.但是他也和前人一样严重低估了太阳系的规模.他认为星体运行的轨道是一系列的同心圆,这当然是错误的.他的学说里的数学运算很复杂也很不准确.但是他的书立即引起了极大的关注,驱使一些其他天文学家对行星运动作更为准确的观察,其中最著名的是丹麦伟大的天文学家泰寿·勃莱荷,开普勒就是根据泰寿积累的观察资料,最终推导出了星体
运行的正确规律.这是一个前所未闻的开创新纪元的学说,对于千百年来学界奉为定论的托勒密地球中心说无疑是当头一棒.
哥白尼的日心宇宙体系既然是时代的产物,它就不能不受到时代的限制.反对神学的不彻底性,同时表现在哥白尼的某些观点上,他的体系是存在缺陷的.哥白尼所指的宇宙是局限在一个小的范围内的,具体来说,他的宇宙结构就是今天我们所熟知的太阳系,即以太阳为中心的天体系统.宇宙既然有它的中心,就必须有它的边界,哥白尼虽然否定了托勒密的“九重天”,但他却保留了一层恒星天,尽管他回避了宇宙是否有限这个问题,但实际上他是相信恒星天球是宇宙的“外壳”,他仍然相信天体只能按照所谓完美的圆形轨道运动,所以哥白尼的宇宙体系,仍然包含着不动的中心天体.但是作为近代自然科学的奠基人,哥白尼的历史功绩是伟大的.确认地球不是宇宙的中心,而是行星之一,从而掀起了一场天文学上根本性的革命,是人类探求客观真理道路上的里程碑.
哥白尼的伟大成就,不仅铺平了通向近代天文学的道路,而且开创了整个自然界科学向前迈进的新时代.从哥白尼时代起,脱离教会束缚的自然科学和哲学开始获得飞跃的发展.
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《道路交通安全法实施条例》
第七十八条:高速公路应当标明车道的行驶速度,最高车速不得超过每小时120公里,最低车速不得低于每小时60公里.
高速公路上行驶的小型载客汽车最高车速不得超过每小时120公里,其他机动车不得超过每小时100公里,摩托车不得超过每小时80公里.
同方向有2条车道的,左侧车道的最低车速为每小时100公里;同方向有3条以上车道的,最左侧车道的最低车速为每小时110公里,中间车道的最低车速为每小时90公里.道路限速标志标明的车速与上述车道行驶车速的规定不一致的,按照道路限速标志标明的车速行驶.
【思考】通过阅读以上素材,请思考高速公路上为什么要限速?为什么每条车道上的限速不一样?
在前面的学习中,我们学习了匀变速直线运动的定义、类型、速度图像和速度公式,你能总结一下我们学过的这些知识吗?
【笔记】
观察下列图像,并根据已学知识计算出物体在时间内的位移和平均速度.
【笔记】
某飞机着陆时的速度是,随后匀减速滑行,加速度的大小是,请问机场的跑道至少要多长才能使飞机安全地停下来?
【笔记】
一个物体以的初速度和加速度在水平面上做匀变速直线运动,求物体运动过程中,
(1)第秒的位移?第秒的位移?第秒的位移?第秒的位移?
(2)第秒和第秒的位移之差为多少?第秒和第秒的位移之差多少?
(3)第秒和第秒的位移之差多少?第秒和第秒的位移之差多少?
【笔记】
以的速度在水平面上运动的小车,如果获得的与运动方向同向的加速度,几秒后它的速度将增加到
A. B. C. D.
一物体做匀变速直线运动,初速度为,方向向东,第末的速度为,方向向西,则第几秒开始物体向西运动( )
A.第 B.第 C.第 D.第
一物体做匀变速直线运动,当时,物体的速度大小为,方向向东;当时,物体的速度大小为,方向仍向东.则当为多少时,物体的速度大小变为( )
A. B. C. D.
汽车以的速度行驶,刹车后得到的加速度大小为,从刹车开始,经汽车通过的位移是( )
A. B. C. D.
一个物体的位移函数式是,那么它的初速度和加速度分别是 ( )
A., B., C., D.,
甲、乙两辆汽车速度相等,在同时制动后,均做匀减速运动,甲经停止,共前进了,乙经停止,乙车前进的距离为 ( )
A. B. C. D.
飞机的起飞过程是从静止出发,在直跑道上加速前进,等达到一定速度时离地.已知飞机加速前进的路程为,所用的时间为.假设这段运动为匀加速运动,用表示加速度,表示离地时的速度,则( )
A., B.,
C., D.,
以的速度做匀速直线运动的汽车,刹车后的加速度大小为,那么开始刹车后与开始刹车后汽车通过的位移之比为( )
A. B. C. D.
一个物体从静止开始做匀加速直线运动,当它通过长为的位移时,速度为,则当它的速度为时,通过的位移是( )
A. B. C. D.
运动小球在第内通过的位移为,第内通过的位移为,在第内通过的位移为,在第内通过的位移为,下面有关小球运动的描述,正确的是 ( )
A.小球在这内的平均速度是
B.小球在第3、第4两秒内的平均速度是
C.小球在末的瞬时速度是
D.小球在这内做的一定是初速度为零的匀加速直线运动
物体做匀加速直线运动时,下列说法中正确的是:( )
A.速度总是与时间成正比
B.速度的增加量与时间的比值是恒量
C.任意两个连续相等的时间里的位移之差一定相等
D.在任意时间段内的平均速度一定是
一火车以的初速度,的加速度做匀加速直线运动,求:
(1)火车在第末的速度是多少?
(2)在前的平均速度是多少?
一物体做匀加速直线运动,初速度为,第内的位移比第内的位移多.求:
(1)物体的加速度;
(2)物体在内的位移.
甲车以的速度在平直的公路上匀速行驶,在某一时刻经过乙车身边,此时乙车的速度为,加速度为,若甲、乙两车同向运动,乙车做匀变速直线运动.求:
(1)当乙车的速度多大时,乙车和甲车之间的距离最远?这个最远距离是多大?
(2)当乙车的速度多大时,乙车追上甲车?乙车追上甲车用多少时间?
做匀加速直线运动的物体在第末的速度是,第末的速度是,则下面结论正确的是 ( )
A.物体的初速度是 B.物体的加速度是
C.任何1s内的速度变化都是 D.第1s内的平均速度是
一个物体在水平面上以一定的加速度运动,它的位移与时间的关系,则它的速度为零的时刻是第几秒末 ( )
A. B. C. D.
物体由静止开始以恒定的加速度向东运动后,加速度变为向西,大小不变,再经过时,物体的运动情况是 ( )
A.物体位于出发点以东,速度为零 B.物体位于出发点以东,继续向东运动
C.物体回到出发点,速度为零 D.物体回到出发点,运动方向向西
一个质点做匀加速直线运动,第三秒内的位移,第四秒内的位移是,那么可以知道( )
A.这两秒内平均速度是 B.第三秒末即时速度是
C.质点的加速度是 D.质点的加速度是
汽车以加速度为的加速度由静止开始作匀加速直线运动,求汽车第内的平均速度?
车以速度匀速行驶,在距车站时开始制动,使车减速前进,到车站时恰好停下.求:
(1)车匀减速行驶时的加速度的大小;
(2)车从制动到停下来经历的时间.
哥白尼
尼古拉·哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人,他用毕生的精力去研究天文学,为后世留下了宝贵的遗产.1513年,哥白尼40岁时提出了日心说,并经过长年的观察和计算完成他的伟大著作《天球运行论》.1533年,60岁的哥白尼在罗马做了一系列的讲演,但直到他临近古稀之年才终于决定将它出版.1543年5月24日去世的那一天才收到出版商寄来的一部他写的书.哥白尼的“日心说”沉重地打击了教会的宇宙观,这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利.
日心说
自古以来,人类就对宇宙的结构不断地进行着思考,早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张,只是当时缺乏依据,因此没有得到人们的认可.在古代欧洲,亚里士多德和托勒密主张“地心说”,认为地球是静止不动的,其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转.这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合,处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说,把“地心说”和上帝创造世界融为一体,用来愚弄人们,维护自己的统治.因而“地心学”说被教会奉为和《圣经》一样的经典,长期居于统治地位.
随着事物的不断发展,天文观测的精确度渐渐提高,人们逐渐发现了地心学说的破绽.到文艺复兴运动时期,人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右,这显然是不合理、不科学的.人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说.在这种历史背景下,哥白尼的日动学说应运而生了.
约在1515年前,哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了篇题为《浅说》的论文,他认为天体运动必须满足以下七点:不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心;地球只是引力中心和月球轨道的中心,并不是宇宙的中心;所有天体都绕太阳运转,宇宙的中心在太阳附近;地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的;在天空中看到的任何运动,都是地球运动引起的;在空中看到的太阳运动的一切现象,都不是它本身运动产生的,而是地球运动引起的,地球同时进行着几种运动;人们看到的行星向前和向后运动,是由于地球运动引起的.地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了.
此外,哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星(土星、木星和火星)和两颗内行星(金星、水星)的视运动.书中,哥白尼批判了托勒密的理论.科学地阐明了天体运行的现象,推翻了长期以来居于统治地位的地心说,并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论,从而实现了天文学中的根本变革. 他正确地论述了地球绕其轴心运转、月亮绕地球运转、地球和其他所有行星都绕太阳运转的事实.但是他也和前人一样严重低估了太阳系的规模.他认为星体运行的轨道是一系列的同心圆,这当然是错误的.他的学说里的数学运算很复杂也很不准确.但是他的书立即引起了极大的关注,驱使一些其他天文学家对行星运动作更为准确的观察,其中最著名的是丹麦伟大的天文学家泰寿·勃莱荷,开普勒就是根据泰寿积累的观察资料,最终推导出了星体
运行的正确规律.这是一个前所未闻的开创新纪元的学说,对于千百年来学界奉为定论的托勒密地球中心说无疑是当头一棒.
哥白尼的日心宇宙体系既然是时代的产物,它就不能不受到时代的限制.反对神学的不彻底性,同时表现在哥白尼的某些观点上,他的体系是存在缺陷的.哥白尼所指的宇宙是局限在一个小的范围内的,具体来说,他的宇宙结构就是今天我们所熟知的太阳系,即以太阳为中心的天体系统.宇宙既然有它的中心,就必须有它的边界,哥白尼虽然否定了托勒密的“九重天”,但他却保留了一层恒星天,尽管他回避了宇宙是否有限这个问题,但实际上他是相信恒星天球是宇宙的“外壳”,他仍然相信天体只能按照所谓完美的圆形轨道运动,所以哥白尼的宇宙体系,仍然包含着不动的中心天体.但是作为近代自然科学的奠基人,哥白尼的历史功绩是伟大的.确认地球不是宇宙的中心,而是行星之一,从而掀起了一场天文学上根本性的革命,是人类探求客观真理道路上的里程碑.
哥白尼的伟大成就,不仅铺平了通向近代天文学的道路,而且开创了整个自然界科学向前迈进的新时代.从哥白尼时代起,脱离教会束缚的自然科学和哲学开始获得飞跃的发展.
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