资源简介 素养提升课(二) 匀变速直线运动推论的应用[学习目标] 1.会推导初速度为零的匀加速直线运动的比例式。2.掌握中点位置的瞬时速度公式并解答相关问题。3.会推导位移差公式Δx=aT2并解答相关问题。探究1 初速度为零的匀加速直线运动的比例式1.按时间等分(设相等的时间间隔为T)的比例式(1)T末、2T末、3T末、…、nT末的瞬时速度之比v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n。(2)T内、2T内、3T内、…、nT内的位移之比x1∶x2∶x3∶…∶xn=12∶22∶32∶…∶n2。(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内、…、第n个T内的位移之比x′1∶x′2∶x′3∶…∶x′n=1∶3∶5∶…∶(2n-1)。2.按位移等分(设相等的位移为x)的比例式(1)通过前x、前2x、前3x、…、前nx的位移时的瞬时速度之比v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶∶∶…∶。(2)通过前x、前2x、前3x、…、前nx的位移所用时间之比t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶∶∶…∶。(3)通过连续相同的位移所用时间之比t′1∶t′2∶t′3∶…∶t′n=1∶(-1)∶()∶…∶()。【典例1】 一小球沿斜面由静止开始匀加速滚下(斜面足够长),已知小球在第4 s末的速度为 4 m/s。 求:(1)第6 s末的速度大小;(2)前6 s内的位移大小;(3)第6 s内的位移大小。[解析] (1)由于第4 s末与第6 s末的速度之比 v4∶v6=4∶6=2∶3故第6 s末的速度v6=v4=6 m/s。(2)由v4=at4得a== m/s2=1 m/s2所以第1 s内的位移x1==×1×12 m=0.5 m第1 s内与前6 s内的位移之比x1∶x6=12∶62故前6 s内小球的位移大小x6=36x1=18 m。(3)第1 s内与第6 s内的位移之比x1∶x′6=1∶(2×6-1)=1∶11故第6 s内的位移大小x′6=11x1=5.5 m。[答案] (1)6 m/s (2)18 m (3)5.5 m 应用比例关系的三点注意(1)以上比例式只能直接应用于初速度为零的匀加速直线运动。(2)对于末速度为零的匀减速直线运动,可把它看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动,应用比例式快速解题。(3)对于初速度和末速度均不为零的匀变速直线运动,可以掐段应用比例式,如位移之比5∶7∶9∶11。[针对训练]1.(多选)如图所示,光滑固定的斜面AE被分成等距离的四段,一物体在A点由静止释放,物体沿斜面做匀加速直线运动,则下列说法正确的是( )A.物体通过各点的瞬时速度大小之比为 vB∶vC∶vD∶vE=1∶2∶3∶4B.物体从A点到达各点所经历的时间之比tB∶tC∶tD∶tE=1∶∶∶2C.通过各段位移所用时间之比为1∶(-1)∶()∶(2-)D.物体经过BC段和CD段的速度变化量大小相等BC [根据v2=2ax得v=,物体通过各点的瞬时速度大小之比vB∶vC∶vD∶vE=∶∶∶=1∶∶∶2,故A错误;根据v=at,可得t=,则物体从A点到达各点所经历的时间之比等于速度之比,故tB∶tC∶tD∶tE=1∶∶∶2,故B正确;tAB=tB=t0,tBC=tC-tB=(-1)t0,tCD=tD-tC=()t0,tDE=tE-tD=(2-)t0,故tAB∶tBC∶tCD∶tDE=1∶(-1)∶()∶(2-),故C正确;物体在A点由静止释放,沿斜面做匀加速直线运动,相等距离所用时间越来越小,由Δv=aΔt,可知ΔvBC>ΔvCD,故D错误。]探究2 中点位置的瞬时速度公式的理解及应用1.中点位置的瞬时速度公式:=,即在匀变速直线运动中,某段位移的中点位置的瞬时速度等于这段位移的初、末速度的“方均根”值。2.推导:如图所示,前一段位移有=2a·,后一段位移有v2-=2a·,所以有=+v2),即有=。3.两点说明(1)公式=只适用于匀变速直线运动。(2)对于任意一段匀变速直线运动,无论是匀加速直线运动还是匀减速直线运动,中点位置的瞬时速度均大于中间时刻的瞬时速度,即>。【典例2】 (多选)一个做匀加速直线运动的物体,先后经过相距为x的A、B两点时的速度分别为v和7v,从A到B的运动时间为t,则下列说法正确的是( )A.经过AB中点的速度为4vB.经过AB中间时刻的速度为4vC.通过前位移所需时间是通过后位移所需时间的2倍D.前时间通过的位移比后时间通过的位移少1.5vtBCD [由匀变速直线运动的规律得,物体经过AB中点的速度为==5v,A错误;物体经过AB中间时刻的速度为==4v,B正确;通过前位移所需时间t1==,通过后位移所需时间t2==,C正确;前时间通过的位移x1=·=vt,后时间通过的位移x2=·=vt,Δx=x2-x1=1.5vt, D正确。][针对训练]2.(多选)固定光滑斜面的长度为L,一物体自斜面顶端由静止开始匀加速滑至底端,经历的时间为t,则下列说法正确的是( )A.物体运动全过程中的平均速度是B.物体在时的瞬时速度是C.物体运动到斜面中点时的瞬时速度是D.物体从顶端运动到斜面中点所需的时间是ACD [全程的平均速度=,A正确;时,物体的速度等于全程的平均速度,B错误;若末速度为v,则=,v=,由中点位置的瞬时速度公式可得中间位置的速度v中==,C正确;设到达中间位置用时t′,由按位移等分的比例式可得t′∶t=1∶,所以t′=,D正确。]探究3 逐差相等公式的理解及应用1.逐差相等公式:Δx=xⅡ-xⅠ=xⅢ-xⅡ=…=aT2,即做匀变速直线运动的物体,如果在各个连续相等的时间T内的位移分别为xⅠ,xⅡ,xⅢ,…,xn,则匀变速直线运动中任意两个连续相等的时间间隔内的位移差相等。2.推导:x1=v0T+aT2,x2=v0·2T+a·T2,x3=v0·3T+a·T2,…。所以xⅠ=x1=v0T+aT2,xⅡ=x2-x1=v0T+aT2,xⅢ=x3-x2=v0T+aT2,…故xⅡ-xⅠ=aT2,xⅢ-xⅡ=aT2,…所以Δx=xⅡ-xⅠ=xⅢ-xⅡ=…=aT2。3.拓展公式:匀变速直线运动中对于相等时间不相邻的任意两段位移有xm-xn=(m-n)aT2。4.应用(1)判断物体是否做匀变速直线运动如果Δx=xⅡ-xⅠ=xⅢ-xⅡ=…=xn-xn-1=aT2成立,则a为一恒量,说明物体做匀变速直线运动。(2)求加速度利用Δx=aT2,可求得a=。【典例3】 如图所示,一质点从A点开始做匀加速直线运动,随后依次经过B、C、D三点。已知AB段、CD段距离分别为5 m、13 m,质点经过AB段、BC段、CD段的时间相等,均为1 s,则( )A.质点的加速度大小为4 m/s2B.质点的加速度大小为2 m/s2C.质点在C点的速度大小为9 m/sD.质点在B点的速度大小为6 m/sA [质点经过AB、BC、CD段的时间相等,均为T=1 s, 由x3-x1=2aT2得a== m/s2=4 m/s2,故A正确,B错误;由x2-x1=x3-x2得BC段长度x2=9 m, 过B点时刻对应AC段的中间时刻,vB=== m/s=7 m/s,故D错误;过C点时刻对应BD段的中间时刻,vC=== m/s=11 m/s,故C错误。][针对训练]3.(多选)如图所示,物体做匀加速直线运动,A、B、C、D为其运动轨迹上的四点,测得AB=2 m,BC=3 m, 且物体通过AB、BC、CD所用的时间均为 0.2 s, 则下列说法正确的是( )A.物体的加速度为20 m/s2B.物体的加速度为25 m/s2C.CD=4 mD.CD=5 mBC [由匀变速直线运动的规律知,连续相等时间内的位移差为常数,即Δx=aT2,可得a==25 m/s2,故A错误,B正确;根据CD-BC=BC-AB,可知CD=4 m,故C正确,D错误。]素养提升练(二) 匀变速直线运动推论的应用说明:单选题每小题4分,多选题每小题6分,本试卷总分62分1.一物体从斜面顶端由静止开始匀加速下滑,到达斜面底端时速度为4 m/s,则物体经过斜面中点时的速度为( )A.2 m/s B.2 m/sC. m/s D. m/sB [已知v0=0,v=4 m/s,根据=,解得物体经过斜面中点时的速度为2 m/s,故B正确。]2.一质点从O点由静止开始做匀加速直线运动,依次通过A、B、C三点,已知通过OA、AB、BC所用时间之比为1∶2∶3,则OA、AB、BC的距离之比为( )A.1∶4∶9 B.1∶3∶5C.1∶8∶27 D.1∶2∶3C [初速度为0的匀加速直线运动,第1个T、第2个T、第3个T、…、第6个T内的位移之比为1∶3∶5∶7∶9∶11,所以xOA∶xAB∶xBC=1∶(3+5)∶(7+9+11)=1∶8∶27,故C正确。]3.(多选)一个做匀变速直线运动的物体,在两段连续相等的时间内通过的位移分别是AB=12 m和BC=32 m,已知连续相等的时间间隔为2 s,则物体的初速度vA和加速度a分别为( )A.物体的初速度为1 m/sB.物体的加速度为3 m/s2C.物体的初速度为3 m/sD.物体的加速度为5 m/s2AD [根据Δx=at2可得a==5 m/s2,根据位移与时间的关系式可得AB=vAt+at2,解得vA=1 m/s,故A、D正确,B、C错误。]4.云南龙江大桥是亚洲最大的高速公路悬索桥,总长 2 470.58 m, 桥面宽33.5 m,为双向四车道设计,设计速度为80 km/h,如图甲所示,图乙中A、B、C、D、E为大桥上五根钢丝绳吊索,每两根吊索之间距离相等,若汽车从吊索A处开始做匀减速直线运动,刚好在吊索E处停下,汽车通过吊索D时的瞬时速度为vD,通过DE段的时间为t,则( )A.汽车通过吊索A时的速度大小为4vDB.汽车减速的时间大于2tC.汽车通过吊索C时的瞬时速度等于通过AE段的平均速度D.汽车通过AD段的平均速度是通过DE段平均速度的3倍D [汽车减速到零,可以看成反向的初速度为零的匀加速直线运动,根据初速度为零的匀加速直线运动的比例关系,可知汽车通过DE、AD段所用的时间之比为1∶1,可得汽车减速的时间等于2t,汽车通过吊索A时的速度大小为2vD,故A、B错误;汽车通过DE段的平均速度为,通过AD段的平均速度为=vD,故D正确;汽车通过吊索D时为通过AE段的中间时刻,故通过吊索D时的瞬时速度等于通过AE段的平均速度,故C错误。]5.一列火车进站后做匀减速直线运动直至停下,则匀减速运动前三分之一位移与后三分之二位移所用时间的比值为( )A.-1 B.1-C. D.A [匀减速直线运动至停下可以看成反向的初速度为零的匀加速直线运动,初速度为零的匀加速直线运动中相邻相等位移内的时间之比为1∶(-1)∶()∶…,则匀减速直线运动前三分之一位移与后三分之二位移所用时间的比值为=-1,故选A。]6.为了测定某轿车在平直路上启动阶段的加速度(轿车启动时的运动可近似看成是匀加速直线运动),某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片,如图所示,如果拍摄时每隔2 s曝光一次,轿车车身总长为4.5 m,那么这辆轿车的加速度为( )A.1 m/s2 B.2.25 m/s2C.3 m/s2 D.4.25 m/s2B [轿车车身总长4.5 m,则题图中每一小格为 1.5 m, 可得两段距离分别为s1=12 m,s2=21 m,又曝光周期为T=2 s, 据匀变速直线运动规律Δs=s2-s1=aT2,解得a=2.25 m/s2, 故选B。]7.一小球从一定高度处由静止释放,利用曝光周期为T的频闪相机对下落的小球拍照,如图所示,照片中1、2间的距离为2.94 cm,3、4间的距离为6.86 cm,照片中相邻两球之间的高度与小球下落的实际高度之比为1∶20,忽略空气阻力,重力加速度g取9.8 m/s2。则下列说法正确的是( )A.位置2、3间的实际高度为4.9 cmB.曝光周期为0.2 sC.图中的1位置为小球的释放点D.小球在位置3的速度大小为3.92 m/sB [由题意可知,小球从释放点开始做自由落体运动,则由匀变速直线运动的推论可知x23-x12=x34-x23,代入数据解得x23=4.90 cm,则位置2、3间的实际距离为h23=20x23=98.0 cm,故A错误;又1、2间的实际高度为h12=20x12=58.8 cm,3、4间的实际高度为h34=20x34=137.2 cm,由匀变速直线运动的推论得h23-h12=gT2,代入数据解得T=0.2 s,故B正确;小球在位置3的速度大小为v3== m/s=5.88 m/s,故D错误;设小球在位置1的速度大小为v1,由速度公式得v3=v1+g·2T,代入数据解得v1=1.96 m/s,显然题图中的1位置不是小球的释放点,故C错误。故选B。]8.如图所示,九个相同的木块并排固定在水平面上,从左至右编号依次为1、2、…、8、9,一颗子弹(可看作质点)从木块1左端以速度v射入,恰好没有从木块9穿出,则下列说法正确的是( )A.子弹刚进入木块6和刚进入木块9时的速度大小之比为3∶2B.子弹穿过前三个木块的时间和穿过后三个木块的时间之比为1∶()C.子弹刚进入木块9时的速度与初速度v的大小之比为2∶1D.子弹在木块5中点处的速度大小为vD [把子弹的运动看作反向的初速度为0的匀加速直线运动,设每块木块的长度为L,加速度大小为a,由v2=2ax可知子弹刚进入木块6的速度大小为v6==,子弹刚进入木块9时的速度大小为v9=,所以子弹刚进入木块6和刚进入木块9时的速度大小之比为2∶1,故A错误;根据初速度为0的匀加速直线运动的规律可知,通过连续相等位移所用时间之比为1∶(-1)∶()∶…,所以子弹穿过前三个木块的时间和穿过后三个木块的时间之比为()∶1,故B错误;子弹刚进入木块1的速度为v==,所以子弹刚进入木块9的速度与初速度v的大小之比为∶=1∶3,故C错误;子弹刚在木块5中点的速度是整个位移中点的速度,位移中点的速度v5==v,故D正确。故选D。]9.高速避险车道是指在高速公路上设置的一种特殊车道,主要用于在紧急情况下帮助失控车辆减速和安全停车,如图甲所示。图乙是高速避险车道简化图,B、C、D为AE的四等分点。汽车刚冲进避险车道A点时的速度为v,经过t时间到达B,最远到达E点并停下。汽车在斜面上的运动可视为匀减速直线运动,下列说法正确的是( )A.汽车在C点的速度大小为B.汽车在D点的速度大小为C.汽车在DE段运动的时间为2tD.汽车在DE段运动的时间为tB [由题意可知C点为AE的中间位置,根据匀变速直线运动推论,中间位置的速度v中=,结合题意可知C点速度为vC==v,故A错误;汽车从A点匀减速到E点停下,逆向思维法,汽车可看作从E点做初速度为0的匀加速直线运动到A点,根据匀变速直线运动推论,由于xDE∶xAD=1∶3,可知tDE=tAD,中间时刻的速度等于这段时间的平均速度,则vD==,故B正确;由在连续相等的位移内所用时间关系,有tED∶tDC∶tCB∶tBA=1∶(-1)∶()∶(2-),因为tBA=t,则tED==(2+)t,故C、D错误。故选B。]10.(12分)一物体从静止开始做匀加速直线运动,加速度为 1 m/s2, 求:(1)物体在前2 s内的位移大小;(2)物体在第2 s内的位移大小;(3)物体在第二个2 s内的位移大小。[解析] (1)物体在前2 s内的位移大小为x2==×1×22 m=2 m。(2)物体在第1 s内的位移大小为x1==×1×12 m=0.5 m由xⅠ∶xⅡ=1∶3得xⅡ=3xⅠ=3x1=1.5 m。(3)以2 s为一个时间单位,设物体在第二个2 s内的位移为x′,由x2∶x′=1∶3得x′=3x2=3×2 m=6 m。[答案] (1)2 m (2)1.5 m (3)6 m11.(12分)从斜面上某一位置每隔0.1 s释放一个相同的小球,释放后小球做匀加速直线运动,在连续释放几个小球后,对在斜面上滚动的小球拍下如图所示的照片,测得xAB=15 cm, xBC=20 cm。求:(1)小球的加速度大小;(2)拍摄时小球B的速度大小;(3)拍摄时xCD的长度。[解析] 小球释放后做匀加速直线运动,且每相邻的两个小球间的时间间隔相等,均为0.1 s,可以认为A、B、C、D各点是一个小球在不同时刻的位置。(1)由推论Δx=aT2可知,小球的加速度为a===5 m/s2。(2)由题意知B点对应AC段的中间时刻,可知小球在B点的速度等于AC段上的平均速度,即vB===1.75 m/s。(3)由匀加速直线运动的特点知,连续相等时间内位移差恒定,所以xCD-xBC=xBC-xAB所以xCD=2xBC-xAB=0.25 m。[答案] (1)5 m/s2 (2)1.75 m/s (3)0.25 m素养提升课(二) 匀变速直线运动推论的应用[学习目标] 1.会推导初速度为零的匀加速直线运动的比例式。2.掌握中点位置的瞬时速度公式并解答相关问题。3.会推导位移差公式Δx=aT2并解答相关问题。探究1 初速度为零的匀加速直线运动的比例式1.按时间等分(设相等的时间间隔为T)的比例式(1)T末、2T末、3T末、…、nT末的瞬时速度之比v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n。(2)T内、2T内、3T内、…、nT内的位移之比x1∶x2∶x3∶…∶xn=12∶22∶32∶…∶n2。(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内、…、第n个T内的位移之比x′1∶x′2∶x′3∶…∶x′n=1∶3∶5∶…∶(2n-1)。2.按位移等分(设相等的位移为x)的比例式(1)通过前x、前2x、前3x、…、前nx的位移时的瞬时速度之比v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶∶∶…∶。(2)通过前x、前2x、前3x、…、前nx的位移所用时间之比t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶∶∶…∶。(3)通过连续相同的位移所用时间之比t′1∶t′2∶t′3∶…∶t′n=1∶(-1)∶()∶…∶()。【典例1】 一小球沿斜面由静止开始匀加速滚下(斜面足够长),已知小球在第4 s末的速度为 4 m/s。 求:(1)第6 s末的速度大小;(2)前6 s内的位移大小;(3)第6 s内的位移大小。[听课记录] 应用比例关系的三点注意(1)以上比例式只能直接应用于初速度为零的匀加速直线运动。(2)对于末速度为零的匀减速直线运动,可把它看成逆向的初速度为零的匀加速直线运动,应用比例式快速解题。(3)对于初速度和末速度均不为零的匀变速直线运动,可以掐段应用比例式,如位移之比5∶7∶9∶11。[针对训练]1.(多选)如图所示,光滑固定的斜面AE被分成等距离的四段,一物体在A点由静止释放,物体沿斜面做匀加速直线运动,则下列说法正确的是( )A.物体通过各点的瞬时速度大小之比为 vB∶vC∶vD∶vE=1∶2∶3∶4B.物体从A点到达各点所经历的时间之比tB∶tC∶tD∶tE=1∶∶∶2C.通过各段位移所用时间之比为1∶(-1)∶()∶(2-)D.物体经过BC段和CD段的速度变化量大小相等探究2 中点位置的瞬时速度公式的理解及应用1.中点位置的瞬时速度公式:=,即在匀变速直线运动中,某段位移的中点位置的瞬时速度等于这段位移的初、末速度的“方均根”值。2.推导:如图所示,前一段位移有=2a·,后一段位移有v2-=2a·,所以有=+v2),即有=。3.两点说明(1)公式=只适用于匀变速直线运动。(2)对于任意一段匀变速直线运动,无论是匀加速直线运动还是匀减速直线运动,中点位置的瞬时速度均大于中间时刻的瞬时速度,即>。【典例2】 (多选)一个做匀加速直线运动的物体,先后经过相距为x的A、B两点时的速度分别为v和7v,从A到B的运动时间为t,则下列说法正确的是( )A.经过AB中点的速度为4vB.经过AB中间时刻的速度为4vC.通过前位移所需时间是通过后位移所需时间的2倍D.前时间通过的位移比后时间通过的位移少1.5vt[听课记录] [针对训练]2.(多选)固定光滑斜面的长度为L,一物体自斜面顶端由静止开始匀加速滑至底端,经历的时间为t,则下列说法正确的是( )A.物体运动全过程中的平均速度是B.物体在时的瞬时速度是C.物体运动到斜面中点时的瞬时速度是D.物体从顶端运动到斜面中点所需的时间是探究3 逐差相等公式的理解及应用1.逐差相等公式:Δx=xⅡ-xⅠ=xⅢ-xⅡ=…=aT2,即做匀变速直线运动的物体,如果在各个连续相等的时间T内的位移分别为xⅠ,xⅡ,xⅢ,…,xn,则匀变速直线运动中任意两个连续相等的时间间隔内的位移差相等。2.推导:x1=v0T+aT2,x2=v0·2T+a·T2,x3=v0·3T+a·T2,…。所以xⅠ=x1=v0T+aT2,xⅡ=x2-x1=v0T+aT2,xⅢ=x3-x2=v0T+aT2,…故xⅡ-xⅠ=aT2,xⅢ-xⅡ=aT2,…所以Δx=xⅡ-xⅠ=xⅢ-xⅡ=…=aT2。3.拓展公式:匀变速直线运动中对于相等时间不相邻的任意两段位移有xm-xn=(m-n)aT2。4.应用(1)判断物体是否做匀变速直线运动如果Δx=xⅡ-xⅠ=xⅢ-xⅡ=…=xn-xn-1=aT2成立,则a为一恒量,说明物体做匀变速直线运动。(2)求加速度利用Δx=aT2,可求得a=。【典例3】 如图所示,一质点从A点开始做匀加速直线运动,随后依次经过B、C、D三点。已知AB段、CD段距离分别为5 m、13 m,质点经过AB段、BC段、CD段的时间相等,均为1 s,则( )A.质点的加速度大小为4 m/s2B.质点的加速度大小为2 m/s2C.质点在C点的速度大小为9 m/sD.质点在B点的速度大小为6 m/s[听课记录] [针对训练]3.(多选)如图所示,物体做匀加速直线运动,A、B、C、D为其运动轨迹上的四点,测得AB=2 m,BC=3 m, 且物体通过AB、BC、CD所用的时间均为 0.2 s, 则下列说法正确的是( )A.物体的加速度为20 m/s2B.物体的加速度为25 m/s2C.CD=4 mD.CD=5 m 展开更多...... 收起↑ 资源列表 第二章 素养提升课(二) 匀变速直线运动推论的应用(学生版).docx 第二章 素养提升课(二) 匀变速直线运动推论的应用(教师版).docx