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第三讲
匀变速直线运动的探究

微信扫码答案及解析

思维导图

知识探索

F1赛车的性能

F1赛车的发展过程中,其最大速度和最大加速度呈现出显著的增长。

在20世纪初,F1赛车的最大速度大约在100~150公里/时之间,并且加速度相对较低。到了20世纪60年代至70年代,随着技术的进步,F1赛车的最大速度迅速提升。当时的赛车能够达到300公里/时的惊人速度,而加速度也有了显著的提高,通常在2.5到3秒之间完成0到100公里/时的加速。

进入21世纪,F1赛车的速度和加速度继续攀升。如今,F1赛车的最大速度超过了370公里/时,这主要得益于引擎技术、空气动力学设计和轮胎性能的巨大进步。同时,赛车的加速度也得到了显著提高,一些顶级赛车在0到100公里/时的加速能够在2秒之内完成。

需要注意的是,具体的最大速度和加速度取决于赛车设计、引擎规格、轮胎类型以及赛道条件等因素。每个赛季的赛车技术不断更新,以追求更高的速度和更强的加速度。

总之,F1赛车的最大速度和加速度都取得了显著的进步。这些数字的不断提高不仅展示了技术的突破,也给了车手和观众们带来更激动人心的赛车体验。

知识点3.1 基本公式

核心内容

1.基本公式:五个运动量( v 0 v t a t x ),知三可解。

2.基本公式的应用

第一步:_____________________;

第二步:_____________________;

第三步:_____________________。

知识辨析

只要是直线运动,平均速度均为 。(×)

知识点拨:

只有匀变速直线,平均速度才会等于 ,非匀变速不一定,故错误。

详解例题
【单选】(2020年广州市第四中学高一上月考)

一物体做匀变速直线运动,初速度为2 m/s,加速度大小为1 m/s 2 ,则经1 s后,其末速度(  )。

A.一定为3 m/s

B.一定为1 m/s

C.可能为1 m/s

D.不可能为1 m/s

【答案】 C

【解析】 若加速度方向与初速度方向相同,则1 s末的速度 v v 0 at =(2+1×1)m/s=3 m/s,若加速度方向与初速度方向相反,则1 s末的速度 v v 0 at =(2-1×1)m/s=1 m/s,故C正确,ABD错误。

故选C。

【点评】 解决本题的关键是掌握匀变速直线运动的速度—时间公式,并能灵活运用,基础题。

精讲精练
【例题1~计算】(2020年广东广雅中学高一上期中)

如图所示,质点在直线 AC 上做匀加速运动,质点到达 A 点时的速度是5 m/s,经过3 s到达 B 点时的速度是14 m/s,若再经过4 s到达 C 点。求:

(1)质点的加速度;

(2)质点到达 C 点时的速度。

【练习1-1~单选】(2021年广州市番禺区实验中学高一上期中)

某航母跑道长为200 m,飞机在航母上滑行的最大加速度为6 m/s 2 ,起飞需要的最低速度为50 m/s,那么,飞机在滑行前,需要借助弹射系统获得的最小初速度为(  )。

A.10 m/s

B.15 m/s

C.20 m/s

D.25 m/s

【练习1-2~多选】(2015年广州市铁一中学高一上月考)

给滑块一初速度 v 0 使它沿光滑斜面向上做匀减速运动,加速度大小为 a ,当滑块速度大小减为 时,所用时间可能是(  )。

A.

B.

C.

D.

【例题2~单选】(2021年广州市南武中学高一上月考)

一物体以2 m/s的初速度做匀加速直线运动,4 s内位移为16 m,则(  )。

A.物体的加速度为2 m/s 2

B.4 s内的平均速度为6 m/s

C.4 s末的瞬时速度为6 m/s

D.第2 s内的位移为6 m

【练习2-1~单选】(2021年广州市铁一中学高一上月考)

物体由静止开始做匀加速直线运动,若第1 s末的速度达到4 m/s,则第3 s内物体的位移是(  )。

A.12 m

B.18 m

C.6 m

D.10 m

【练习2-2~单选】(2021年广东实验中学高一上月考)

做匀加速直线运动的物体,速度由 v 增加到2 v 时的位移为 s ,则当速度由3 v 增加到4 v 时,它的位移是(  )。

A. s

B.3 s

C

D.

【练习2-3~单选】(2020年广州市第十七中高一上月考)

某列车离开车站后做匀加速直线运动,从某时刻开始计时,前1 s内的位移为10 m,前2 s内的位移为25 m,则前3 s秒内的位移为(  )。

A.40 m

B.45 m

C.50 m

D.55 m

【例题3~单选】(2020年广州市西关外国语学校高一上月考)

一质点做匀变速直线运动,其速度 v 与时间 t 的数值关系为 v =6-2 t (各物理量均采用国际单位制单位)。关于该质点的运动,下列说法正确的是(  )。

A.初速度大小为2 m/s

B.加速度大小为4 m/s 2

C.物体在第1 s内的位移大小为5 m

D.物体在第1 s内的平均速度大小为6 m/s

【练习3-1~单选】(2021年广东实验中学高一上月考)

在交警处理某次交通事故时,通过监控仪器得到汽车在水平路面上刹车过程中的位移随时间变化的规律为 s =20 t -2 t 2 s 的单位是m, t 的单位是s),则汽车在路面上留下的刹车痕迹长度为(  )。

A.48 m

B.50 m

C.52 m

D.100 m

【练习3-2~单选】(2021年广州市第二中学高一上期末)

质点做直线运动的位置 x 与时间 t 的关系为 x =4+5 t t 2 (各物理量均采用国际单位制单位),则该质点(  )。

A.第1 s内的位移是10 m

B.前2 s内的平均速度是6 m/s

C.任意相邻的1 s内位移差都是1 m

D.任意1 s内的速度增量都是2 m/s

【例题4~单选】(2020年广州市西关外国语学校高一上月考)

如图所示,以8 m/s匀速行驶的汽车即将通过路口,绿灯还有2 s将熄灭,此时汽车距离停车线18 m。该车加速时最大加速度大小为2 m/s 2 ,减速时最大加速度大小为5 m/s 2 。此路段允许行驶的最大速度为12.5 m/s,下列说法中正确的有(  )。

A.如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线

B.如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速

C.如果立即做匀减速运动,在绿灯熄灭前汽车一定能通过停车线

D.如果距停车线5 m处减速,汽车能停在停车线处

【例题5~单选】(2021年广州市真光中学高一上期中)★

汽车以30 m/s的速度做匀速运动,刹车后的加速度大小为5 m/s 2 ,那么刹车后2 s与刹车后8 s汽车通过的路程比为(  )。

A.1:4

B.5:8

C.9:5

D.5:9

【练习5-1~多选】(2020年广州市第六中学高一上期中)★

一质量为 m 的滑块在粗糙水平面上滑行,通过频闪照片分析得知,滑块在最初2 s内的位移是最后2 s内位移的两倍,且已知滑块最初开始1 s内的位移为2.5 m,由此可求得(  )。

A.滑块的加速度为5 m/s 2

B.滑块的初速度为5 m/s

C.滑块运动的总时间为3 s

D.滑块运动的总位移为4.5 m

【练习5-2~单选】(2020年广州大学附属中学高一上月考)★

以10 m/s的速度沿平直公路行驶的汽车,遇障碍物刹车后获得大小为 a =4 m/s 2 的加速度,刹车后第3 s内,汽车走过的路程为(  )。

A.12.5 m

B.2 m

C.10 m

D.0.5 m

【例题6~计算】(2020年广州市八十六中高一上期中)

一辆汽车从静止开始做匀加速直线运动,已知途中经过相距27 m的 A B 两点所用时间为2 s,汽车经过 B 点时的速度为15 m/s。求:

(1)汽车经过 A 点时的速度大小;

(2) A 点与出发点间的距离。

【练习6-1~单选】(2021年广州市南武中学高一上月考)

滑雪者以某一初速度冲上斜面做匀减速直线运动(如图),到达斜面顶端时的速度为零,已知滑雪者通过斜面中点时的速度大小为 v ,则滑雪者在后一半路程中的平均速度大小为(  )。

A.

B.

C.

D.

【练习6-2~单选】(2020年广州市南武中学高一上月考)

物体以初速度 v 开始沿斜面下滑,做匀加速直线运动,到达水平面时速度为3 v ,然后在水平地面上做匀减速直线运动直至停止。物体在斜面上的位移和水平面上的位移大小之比是8:9,则物体在斜面上和在水平面上的运动时间之比为(  )。

A.1:2

B.2:1

C.2:3

D.3:2

【例题7~单选】(2021年广东实验中学高一上月考)

做匀减速直线运动的汽车初速度大小是 v 0 ,加速度大小为 a ,经过时间 t 速度减小到零,则它在这段时间内的位移大小表达错误的是(  )。

A.

B.

C.

D.

知识点3.2 平均速度推论

核心内容

1.平均速度

公式: ,适用于任何运动(包括曲线运动);

,只适用于匀变速直线运动。

2.中时速

(1)公式:

(2)使用条件:匀变速直线运动。

3.等时位移差

公式: Δx aT 2 ,连续相等时间内位移差为定值。

详解例题
【单选】(2019年广州协和学校高一上期中)

一个做匀加速直线运动的物体,通过 A 点的瞬时速度是 v ,通过 B 点的瞬时速度是7 v ,则从 A B 的中间时刻的瞬时速度大小为(  )。

A.3 v

B.4 v

C.5 v

D.6 v

【答案】 B

【解析】 根据匀变速直线运动平均速度推论知,某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,则有 ,故答案为 ,B正确。

故选B。

【点评】 解决本题的关键是掌握匀变速直线运动的运动学公式和推论,并能灵活运用,本题为基础题。

精讲精练
【例题1~单选】(2020年广州市铁一中学、广州外国语学校、广州大学附属中学高一上期中联考)

做匀加速直线运动的物体,依次通过 A B C 三点,位移 x AB x BC 。已知物体在 AB 段的平均速度为3 m/s,在 BC 段的平均速度为6 m/s,则物体过 B 点的速度的大小为(  )。

A.4 m/s

B.4.5 m/s

C.5 m/s

D.5.5 m/s

【练习1~多选】(2020年广州市广州中学高一上期中)

质点在连续的6 s内做匀加速直线运动,在第一个2 s内位移为12 m,最后一个2 s内位移为36 m,下面说法正确的是(  )。

A.质点的加速度大小是3 m/s 2

B.质点在第2个2 s内的平均速度大小是18 m/s

C.质点第2 s末的速度大小是12 m/s

D.质点在第1 s内的位移大小是4.5 m

【例题2~单选】(2021年广州大学附属中学高一上月考)

物体做匀减速直线运动,相继经过两段距离为24 m的路程,第一段用时2 s,第二段用时4 s,则物体的加速度是(  )。

A.1 m/s 2

B.-2 m/s 2

C.6 m/s 2

D.12 m/s 2

【练习2~计算】(2021年广州市南武中学高一上月考)

沿平直公路上做匀加速直线运动的汽车,连续通过三根电线杆,通过两相邻电线杆之间所用时间分别是3 s和2 s,已知相邻电线杆之间间距是60 m,求汽车的加速度和汽车通过各电线杆时的速度。

【例题3~单选】(2019年兰州市第三中学高一上月考)★

滑雪是冬奥会的比赛项目之一。某运动员在滑雪训练过程中做匀加速直线运动,已知其第2 s内的位移是4 m,第3 s内的位移是6 m,下列说法中正确的是(  )。

A.运动员在第2 s内的平均速度是2 m/s

B.运动员的初速度大小是2 m/s

C.运动员在前2 s内的位移为5 m

D.运动员的加速度大小是2 m/s 2

【练习3-1~计算】(2021年广州市第八十九中学高一上月考)★

从斜面上某一位置每隔0.1 s释放一颗小球,在连续释放几颗后,对斜面上正在运动着的小球拍下部分照片,如图所示,现测得 x AB =15 cm, x BC =20 cm,已知小球在斜面上做匀加速直线运动,且加速度大小相同。求:

(1)小球的加速度大小;

(2)拍摄时 B 球的速度大小;

(3) C D 两球相距多远;

(4) A 球上面正在运动着的小球共有几颗。

【练习3-2~多选】(2020年广州市第八十九中学高一上月考)★

交通法规人人遵守,礼貌城市处处安全。一驾驶员在看到绿灯刚要变黄灯时开始刹车,汽车做匀减速直线运动,已知开始刹车后汽车在第1 s内和第2 s内的位移大小依次为5 m和3 m,则下列说法正确的是(  )。

A.汽车做匀减速直线运动的加速度大小为1 m/s 2

B.汽车做匀减速直线运动的加速度大小为2 m/s 2

C.汽车做匀减速直线运动通过的距离为16 m

D.汽车做匀减速直线运动通过的距离为9 m

【练习3-3~单选】(2020年广东仲元中学高一上期中)★

如图所示,物体自 O 点由静止开始做匀加速直线运动, 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 所用的时间相等,则下列说法正确的是(  )。

A.可以求出物体通过 B 点时的速度大小

B.可以求出物体加速度的大小

C.可以求得 OA 之间的距离为1.5 m

D.可以求得 OD 之间的距离为10.125 m

知识加餐

【加餐1~单选】(2019年深圳市深圳中学高一上期末)★

“蛟龙号”是我国首台自主研制的作业型深海载人潜水器,它是目前世界上下潜能力最强的潜水器。假设某次海试活动中,“蛟龙号”完成海底任务后竖直上浮,从上浮速度为 v 时开始计时,此后“蛟龙号”匀减速上浮,经过时间 t 上浮到海面,速度恰好减为零,则“蛟龙号”在 t 0 t 0 t )时刻距离海平面的深度为(  )。

A.

B.

C.

D.

【加餐2~单选】(2021年广州市铁一中学高一上月考)★

如图所示,一小滑块沿足够长的斜面以初速度 v 向上做匀变速运动,依次经 A B C D 到达最高点 E 。已知 x AB x BD =6 m, x BC =1 m,滑块从 A C 和从 C D 所用的时间都是2 s。设滑块经过 B C 时的速度分别为 v B v C ,则(  )。

A. v C =6 m/s

B.

C. x DE =4 m

D.从 D E 所用时间为1 s

本课总结

这节课你学到了
1.基本物理量

________________________。

2.基本公式

速度—时间( v-t ):________________________。

位移—时间( x-t ):________________________。

速度—位移( v-x ):________________________。

平均速度—位移( v -x ):________________________。

3.平均速度与中时速

________________________。

科学故事

约翰·保罗·斯塔普博士是一位杰出的宇航员和生物物理学家,他在人体过载和冲击力承受实验方面做出了重要贡献。斯塔普博士的实验旨在研究人体在极端环境下的生理反应和生物力学特性,以提高宇航员的安全性和生存能力。

在他的实验中,斯塔普博士关注人体在高加速度和冲击力下的反应。他使用了离心机等设备来模拟极端环境,并记录了实验对象在不同条件下的生理数据和身体反应。在人体过载实验中,斯塔普博士关注的是人体在高加速度下的耐受性。他的实验包括暴露于高重力环境中,并记录了心率、血压和血液分布等生理指标的变化。这些实验数据帮助科学家们了解人体在高速旋转和加速过程中的生理反应,以及如何减轻对身体的影响。

另一方面,斯塔普博士还进行了冲击力承受实验。他模拟了各种冲击力的情况,并记录了实验对象的生理数据和应激情况。这些实验有助于了解人体对冲击的耐受性,以及在运动、运动事故或宇航任务中如何保护人体免受损伤。

根据实验不难发现在宇航领域和相关领域中,人体经历的速度和加速度是相当惊人的。在航天任务中,火箭的发射速度可以达到每小时约2.7万公里,而火箭的加速度可高达数十个 g 。这些数字突显了宇航员在极端环境中所面临的高速度和加速度挑战。

综上所述,约翰·保罗·斯塔普博士的人体过载和冲击力承受实验为我们了解人体在极端环境中的生理反应和生物力学特性提供了重要的见解。对于宇航领域和相关领域的安全性和保护措施具有重要意义。 GK1HY4ob4Dg6VcFXIYOTGWkfgvzYT1WWFqXhUG4I1lbWV5WXee3Xe4RloNCTqS7D

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