2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 考前大串講(基礎(chǔ)知識+查漏補(bǔ)缺)專題01 直線運(yùn)動(含解析).doc
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2019-2020年高考物理復(fù)習(xí) 考前大串講(基礎(chǔ)知識+查漏補(bǔ)缺)專題01 直線運(yùn)動(含解析) 知識網(wǎng)絡(luò) 知識清單 一、參考系與質(zhì)點(diǎn) 1.參考系 (1)為了描述一個物體的運(yùn)動,選定來做參考的另一個物體叫做參考系. (2)參考系的選擇: ①參考系的選取原則上是任意的.但實(shí)際問題中,應(yīng)以研究問題方便,對運(yùn)動的描述盡可能簡單為原則.在研究地面上物體的運(yùn)動時,通常選定地面或者相對于地面靜止的其它物體作參考系. ②選擇不同的參考系,來觀察物體的運(yùn)動時,其結(jié)果可能不同. (3)參考系的意義 對同一個物體的運(yùn)動,選擇不同的參考系,觀察到的物體運(yùn)動情況往往不同,因此要描述一個物體的運(yùn)動,必須首先選擇參考系。 (4)參考系的“四性” ①標(biāo)準(zhǔn)性:用來選做參考系的物體都是假定不動的,被研究的物體是運(yùn)動還是靜止,都是相對于參考系而言的。 ②任意性:參考系的選取具有任意性,但應(yīng)以觀察方便和使運(yùn)動的描述盡可能簡潔為原則;研究地面上物體的運(yùn)動時,常選地面為參考系。 ③統(tǒng)一性:比較物體的運(yùn)動時,應(yīng)該選擇同一參考系。 ④差異性:同一物體的運(yùn)動選擇不同的參考系,觀察結(jié)果一般不同。 2.質(zhì)點(diǎn) (1)質(zhì)點(diǎn)的概念:當(dāng)物體的形狀、大小、體積對所研究的問題不起作用或所起作用可忽略時,為了研究方便,就可忽略其形狀、大小、體積,把物體簡化為一個有質(zhì)量的點(diǎn). (2)物體視為質(zhì)點(diǎn)的條件: ①當(dāng)物體上各部分的運(yùn)動情況相同時,物體上任意一點(diǎn)的運(yùn)動情況都能反映物體的運(yùn)動,物體可看作質(zhì)點(diǎn). ②物體的大小、形狀對所研究的問題無影響,或可以忽略不計(jì)的情況下,可看成質(zhì)點(diǎn). ?有轉(zhuǎn)動,但相對平動而言可以忽略時,也可以把物體視為質(zhì)點(diǎn). 二、坐標(biāo)系 1.定量地描述物體的位置及位置的變化. 2.坐標(biāo)系建立的原因:為了定量地描述物體(質(zhì)點(diǎn))的位置以及位置的變化,需要在參考系上建立一個坐標(biāo)系。 3. 坐標(biāo)系的種類與特點(diǎn) 種類 對運(yùn)動的描述 坐標(biāo)系的建立 舉例 一維坐標(biāo)系 (直線坐標(biāo)系) 物體沿直線運(yùn)動 以這條直線為x軸,在直線上規(guī)定原點(diǎn)、正方向和標(biāo)度 M點(diǎn)位置坐標(biāo)為x=2 m 二維坐標(biāo)系 (平面直角坐標(biāo)系) 物體在某一平面內(nèi)做曲線運(yùn)動 以兩條互相垂直的直線為x軸、y軸,交點(diǎn)為原點(diǎn),規(guī)定正方向和標(biāo)度 N點(diǎn)位置坐標(biāo)為x=3 m,y=4 m 三維坐標(biāo)系 (空間坐標(biāo)系) 物體在某一空間內(nèi)運(yùn)動 以三條互相垂直的直線為x軸、y軸、z軸,交點(diǎn)為原點(diǎn),規(guī)定正方向和標(biāo)度 P點(diǎn)位置坐標(biāo)為x=3 m,y=4 m,z=2 m 三、時間與時刻 時刻:表示時間坐標(biāo)軸上的點(diǎn)即為時刻。 時間:前后兩時刻之差。時間坐標(biāo)軸上用線段表示時間,例如,前幾秒內(nèi)、第幾秒內(nèi)。 (1)時間和時刻的區(qū)別與聯(lián)系: 時間 時刻 區(qū)別 物理意義 時間是事物運(yùn)動、發(fā)展、變化所經(jīng)歷的過程長短的量度 時刻是事物運(yùn)動、發(fā)展、變化過程所經(jīng)歷的各個狀態(tài)先后順序的標(biāo)志 時間軸上的表示方法 時間軸上的一段線段表示一段時間 時間軸上的點(diǎn)表示一個時刻 表述方法 “3秒內(nèi)”、“前3秒內(nèi)”、“后3秒內(nèi)”、“第1秒內(nèi)”、“第1秒到第3秒”均指時間 “3秒末”、“第3秒末”、“第4秒初”、“八點(diǎn)半”等均指時刻 應(yīng)用 對應(yīng)的是位移、路程、沖量、功等過程量.時間間隔=終止時刻-開始時刻。 對應(yīng)的是位置、速度、動量、動能等狀態(tài)量. 聯(lián)系 兩個時刻的間隔即為一段時間,時間是一系列連續(xù)時刻的積累過程,時間對應(yīng)運(yùn)動的一個過程,好比是一段錄像;時刻對應(yīng)運(yùn)動的一瞬間,好比是一張照片 常見說法示意圖 (2)在日常生活中所說的“時間”,其含義不盡相同,有時是指時刻,有時是指時間間隔,在物理學(xué)中,“時間”的含義就是時間間隔。 四、位移與路程 位移 路程 概念 表示質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量,是從初位置指向末位置的有向線段 指質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動軌跡的長度 標(biāo)矢性 有大小,又有方向,位移是矢量 只有大小沒有方向,是標(biāo)量 決定因素 由初末位置決定而與路徑無關(guān) 既與質(zhì)點(diǎn)的初,末位置有關(guān),也與路徑有關(guān) 聯(lián)系 ?都是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的空間特征 ②都是過程量 ?物體做單向直線運(yùn)動時,位移大小等于路 程 圖例 五、速度 1.瞬時速度與平均速度 平均速度 瞬時速度 定義 運(yùn)動物體的位移和所用時間的比值,叫做這段位移(或時間內(nèi))的平均速度 運(yùn)動物體經(jīng)過某一位置(或在某時刻)的速度. 意義 粗略描述,對應(yīng)一段時間,是一過程量 精確描述,對應(yīng)某一時刻,是一狀態(tài)量 大小 ,在x—t圖象中等于兩時刻連線對應(yīng)斜率的大小 v=(其中Δt→0),在x—t圖象中等于該時刻對應(yīng)斜率的大小 方向 與位移方向相同 運(yùn)動方向 聯(lián)系 都描述物體運(yùn)動的快慢和方向,都是矢量,單位都是m/s 瞬時速度是極短時間內(nèi)的平均速度,勻速直線運(yùn)動中平均速度等于瞬時速度 備注 平常所說的速度既可能是平均速度,也可能是瞬時速度,要根據(jù)上下文來判斷 2.速度與速率的區(qū)別與聯(lián)系: ①速度是矢量,而速率是標(biāo)量; ②平均速度=,平均速率=; ③瞬時速度的大小通常叫速率. 六、速度—時間圖像 1.定義 描述速度v與時間t關(guān)系的圖像,簡稱速度圖像。 2.v-t圖像的作法 以橫軸表示時間,縱軸表示速度,根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)取單位長度,選定標(biāo)度,描出數(shù)據(jù)點(diǎn),用平滑曲線連接各點(diǎn)得到v-t圖像。 七、加速度 1.定義 速度變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值。 2.定義式:,(速度的變化率),單位m/s2. 3.意義:描述物體速度改變快慢的物理量 4.標(biāo)矢性 矢量,方向與速度變化量的方向相同,由合外力的方向決定,與速度的方向關(guān)系不確定. 5.υ-t圖像中圖線的斜率表示加速度. 勻變速直線運(yùn)動的研究 知識網(wǎng)絡(luò) 知識清單 一、勻變速直線運(yùn)動 1.定義:速度隨時間均勻變化即加速度恒定的運(yùn)動。 勻加速直線運(yùn)動:加速度與速度方向相同。 2.分類: 勻減速直線運(yùn)動:加速度與速度方向相反。 二、勻變速直線運(yùn)動中的速度和時間的關(guān)系 1.公式:, at可理解為t時間內(nèi)速度的變化量,即Δυ=at. 公式中當(dāng)υ0=0時,υ=at∝t,表示物體從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動;當(dāng)a=0,υ=υ0時,表示物體做勻速直線運(yùn)動.速度的大小和方向都不變. 2.公式的矢量性 因?yàn)棣浴ⅵ?、a都是矢量,在直線運(yùn)動中這些矢量只可能有兩個方向,所以如果選定該直線的一個方向?yàn)檎较?,則凡與規(guī)定正方向相同的矢量在公式中取正值,與規(guī)定正方向相反的矢量取負(fù)值. 3.平均速度: ,即勻變速直線運(yùn)動的平均速度等于初、末速度的平均值,也等于中間時刻的瞬時速度. 三、勻變速直線運(yùn)動中的位移與時間關(guān)系 1.公式: , 2.位移公式為矢量式,若取初速度方向?yàn)檎较?,?dāng)物體做勻加速運(yùn)動時,a取正值;物體做勻減速運(yùn)動,a取負(fù)值.并注意x、υ0、a必須選取統(tǒng)一的正方向. 3.若初速度υ0=0,則公式變成,即x∝t2. 四、勻變速直線運(yùn)動中的位移與速度的關(guān)系 1.公式: 2.如果問題的已知量和未知量都不涉及時間t,利用本公式求解,往往使問題變得簡單、方便. 3.應(yīng)用時要選取正方向,若x、a、υ、υ0的方向與正方向相反應(yīng)取負(fù)值. 五、勻變速直線運(yùn)動的推論 1.在連續(xù)相等的時間T內(nèi)的位移之差為一恒定值,即Δx=aT2.,推廣為xm-xn=(m-n)aT2. 2.某段位移中間位置的瞬時速度υ 與這段位移的初、末速度υ0與υ的關(guān)系為 3.某段時間內(nèi)的平均速度,等于該段時間的中間時刻的瞬時速度,即=vt/2=. 4.初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的幾個比例式: 設(shè)t=0開始計(jì)時,以T為時間單位,則 ①1T末、2T末、3T末……瞬時速度之比為 υ1∶υ2∶υ3∶…=1∶2∶3∶… ②1T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)……位移之比為 Δx1∶Δx2∶Δx3∶…=12∶22∶32∶… ③第一個T內(nèi),第二個T內(nèi),第三個T內(nèi),……第n個T內(nèi)位移之比為 xI∶xII∶xIII∶…∶xn∶=1∶3∶5∶…(2n -1) ④通過連續(xù)相同位移所用時間之比為 Δt1∶Δt2∶Δt3∶…∶Δtn= 六、自由落體運(yùn)動 1.自由落體運(yùn)動: ①定義:物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動 ②特點(diǎn):初速度為零、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動 2.自由落體運(yùn)動的條件:①初速度為零;②僅受重力 3.自由落體加速度(重力加速度g) ①定義:在同一地點(diǎn),一切物體在自由落體運(yùn)動中的加速度都相同,這個加速度叫做自由落體加速度 ②數(shù)值:在地球不同的地方g不相同,隨高度增大而減小,隨緯度增大而增大,在通常的計(jì)算中,g取9.8m/s2,粗略計(jì)算g取10m/s2 4.自由落體運(yùn)動公式:凡是初速度為零的勻加速度直線運(yùn)動的規(guī)律,自由落體運(yùn)動都適用。 ①速度公式。 ②位移公式 ③速度與位移的關(guān)系式 5.伽利略研究自由落體運(yùn)動的方法: ①假設(shè)運(yùn)動的速度與時間是正比關(guān)系; ②推論如果速度與時間成正比,那么位移與時間的平方成正比; ③用小角度的光滑斜面來延長物體的下滑時間,再通過不同角度進(jìn)行合理的外推來得出結(jié)論。 七、豎直上拋運(yùn)動。 1.豎直上拋運(yùn)動的條件:物體只在重力作用下,初速度豎直向上 2.運(yùn)動性質(zhì):豎直方向的勻減速直線運(yùn)動。它的加速度為重力加速度g(g= 9.8m/s2),方向豎直向下。 3.豎直上拋運(yùn)動的規(guī)律。 選定豎直向上的初速度方向?yàn)檎较颍敲?,加速度g的方向應(yīng)為負(fù)值。 ①速度公式: ②位移公式: ③速度位移公式: 4.豎直上拋運(yùn)動的幾個特點(diǎn): ①物體上升到最大高度時的特點(diǎn)是vt = 0。物體上升的最大高度H滿足: ②時間對稱——“上升階段”和“下落階段”通過同一段大小相等、方向相反的位移所經(jīng)歷的時間相等。 上升到最大高度所需要的時間滿足: 。 物體返回拋出點(diǎn)所用的時間: ③速率對稱——“上升階段”和“下落階段”通過同一位置時的速率大小相等 物體返回拋出點(diǎn)時的速度: 八、x t圖象 1.定義 描述物體做直線運(yùn)動的位移隨時間變化規(guī)律的圖像。 2.建立方法 以時間t為橫軸,位移x為縱軸建立直角坐標(biāo)系,在坐標(biāo)系上描出物體在不同時刻t時的位移x所對應(yīng)的點(diǎn),并用平滑的圖線連接各點(diǎn)。 3.物理意義:反映了物體做直線運(yùn)動的位移隨時間變化的規(guī)律. 4.斜率的意義:圖線上某點(diǎn)切線斜率的大小表示物體速度的大小,斜率正負(fù)表示物體速度的方向. 九、v t圖象 1.定義 描述物體做直線運(yùn)動的速度隨時間變化規(guī)律的圖像。 2.圖像特點(diǎn) 勻變速直線運(yùn)動的v-t圖像是一條傾斜的直線,如圖所示。 3.物理意義:反映了做直線運(yùn)動的物體的速度隨時間變化的規(guī)律. 4.斜率的意義:圖線上某點(diǎn)切線斜率的大小表示物體在該點(diǎn)加速度的大小,斜率正負(fù)表示物體加速度的方向. 5.“面積”的意義 ①圖線與時間軸圍成的面積表示相應(yīng)時間內(nèi)的位移的大?。? ②若面積在時間軸的上方,表示位移方向?yàn)檎?;若此面積在時間軸的下方,表示位移方向?yàn)樨?fù). 十、追及和相遇問題 討論追及、相遇的問題,其實(shí)質(zhì)就是分析討論兩物體在同一時刻能否到達(dá)相同的空間位置問題. 1.追及相遇問題中的兩個關(guān)系和一個條件 (1)兩個關(guān)系: 即時間關(guān)系和位移關(guān)系,這兩個關(guān)系可通過畫運(yùn)動示意圖得到. (2)一個條件: 即兩者速度相等,它往往是物體間能否追上、追不上(兩者)或距離最大、最小的臨界條件,也是分析判斷的切入點(diǎn). 2.追及類問題的提示 ①勻加速直線運(yùn)動追勻速運(yùn)動,當(dāng)二者速度相同時相距最遠(yuǎn); ②勻速運(yùn)動追勻加速直線運(yùn)動,當(dāng)二者速度相同時追不上以后就永遠(yuǎn)追不上了,此時二者相距最近; ③勻減速直線運(yùn)動追勻速運(yùn)動,當(dāng)二者速度相同時相距最近,此時假設(shè)追不上,以后就永遠(yuǎn)追不上了; ④勻速運(yùn)動追勻減速直線運(yùn)動,當(dāng)二者速度相同時相距最遠(yuǎn); ⑤勻加速直線運(yùn)動追勻加速直線運(yùn)動,應(yīng)當(dāng)以一個運(yùn)動當(dāng)參照物,找出相對速度、相對加速度、相對位移. 【查漏補(bǔ)缺】 一、 勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的應(yīng)用 【常用規(guī)律、公式】 1.基本規(guī)律 (1) 速度公式:v=v0+at. (2) 位移公式:x=v0t+at2. (3) 位移速度關(guān)系式:v2-v=2ax. 這三個基本公式,是解決勻變速直線運(yùn)動的基石.均為矢量式,應(yīng)用時應(yīng)規(guī)定正方向. 2.兩個重要推論 (1) 物體在一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度,還等于初、末時刻速度矢量和的一半,即:=v=. (2) 任意兩個連續(xù)相等的時間間隔T內(nèi)的位移之差為一恒量,即:Δx=x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=aT2. 3.v0=0的四個重要推論 (1) 1T 末、2T 末、3T 末、……瞬時速度的比為: v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n (2) 1T 內(nèi)、2T 內(nèi)、3T 內(nèi)……位移的比為: x1∶x2∶x3∶…∶xn=12∶22∶32∶…∶n2 (3) 第一個T內(nèi)、第二個T內(nèi)、第三個T內(nèi)……位移的比為: xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xn=1∶3∶5∶…∶(2n-1) (4) 從靜止開始通過連續(xù)相等的位移所用時間的比為: t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶(-1)∶(-)∶…∶(-) 【典例1】.做勻減速直線運(yùn)動的物體經(jīng)4 s后停止,若在第1 s內(nèi)的位移是14 m,則最后1 s的位移是( ) A.3.5 m B.2 m C.1 m D.0 【答案】B 【解析】 勻減速直線運(yùn)動可看做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,其在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移大小之比為1∶3∶5∶7,已知第4 s內(nèi)的位移是14 m,所以第1 s內(nèi)的位移是2 m. 【典例2】.(多選)物體做勻加速直線運(yùn)動,在時間T內(nèi)通過位移x1到達(dá)A點(diǎn),接著在時間T內(nèi)又通過位移x2到達(dá)B點(diǎn),則物體( ) A.在A點(diǎn)的速度大小為 B.在B點(diǎn)的速度大小為 C.運(yùn)動的加速度為 D.運(yùn)動的加速度為 【答案】AB 【方法總結(jié)】 1.一個做勻減速直線運(yùn)動的物體,末速度為零,若將整個運(yùn)動時間分為相等的n個T,整個運(yùn)動位移分為相等的n個x,可以得到如同初速度為零的勻加速直線運(yùn)動相似的比例關(guān)系式,只是二者首尾顛倒。 2.基本公式加上這么多推論公式,應(yīng)該如何選擇呢?一種方法是不管推論只選基本公式,把已知量代入基本公式求解;再一種方法是分析已知量、相關(guān)量與待求量,看這些量共存于哪個公式中,這個公式就是要選取的最合適的公式.前種方法需要列出的方程個數(shù)多,求解麻煩;后者選公式需要花點(diǎn)工夫,但列出的方程數(shù)目少,求解比較簡單。 3. 兩類特殊的勻減速直線運(yùn)動 (1) 剎車類問題:指勻減速到速度為零后即停止運(yùn)動,加速度a突然消失,求解時要注意確定其實(shí)際運(yùn)動時間.如果問題涉及最后階段(到停止運(yùn)動)的運(yùn)動,可把該階段看成反向的初速度為零、加速度不變的勻加速直線運(yùn)動. (2) 雙向可逆類:如沿光滑斜面上滑的小球,到最高點(diǎn)后仍能以原加速度勻加速下滑,全過程加速度大小、方向均不變,故求解時可對全過程列式,但必須注意x、v、a等矢量的正負(fù)號及物理意義. 4. 常用的“六種”物理思想方法 (1)一般公式法 一般公式法指速度公式、位移公式及推論三式。它們均是矢量式,使用時要注意方向性。 (2)平均速度法 定義式= 對任何性質(zhì)的運(yùn)動都適用,而=v=(v0+v)只適用于勻變速直線運(yùn)動。 (3)比例法 對于初速度為零的勻加速直線運(yùn)動與末速度為零的勻減速直線運(yùn)動,可利用初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的重要特征中的比例關(guān)系,用比例法求解。 (4)逆向思維法 如勻減速直線運(yùn)動可視為反方向的勻加速直線運(yùn)動。 (5)推論法 利用Δx=aT2:其推廣式xm-xn=(m-n)aT2,對于紙帶類問題用這種方法尤為快捷。 (6)圖象法 利用v-t圖可以求出某段時間內(nèi)位移的大小,可以比較v與v,還可以求解追及問題;用x-t圖象可求出任意時間內(nèi)的平均速度等。 5. 應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動規(guī)律應(yīng)注意的問題 (1)正負(fù)號的規(guī)定:勻變速直線運(yùn)動的基本公式均是矢量式,應(yīng)用時要注意各物理量的符號,一般情況下,我們規(guī)定初速度的方向?yàn)檎较?,與初速度同向的物理量取正值,反向的物理量取負(fù)值。 (2)在勻變速直線運(yùn)動中若物體先做勻減速直線運(yùn)動,減速為零后又反向做勻加速直線運(yùn)動,全程加速度不變.對這種情況可以將全程看做勻減速直線運(yùn)動,應(yīng)用基本公式求解。 (3)剎車類問題:勻減速直線運(yùn)動,要注意減速為零后停止,加速度變?yōu)榱愕膶?shí)際情況,注意題目給定的時間若大于剎車時間,計(jì)算時應(yīng)以剎車時間為準(zhǔn)。 6. 求解勻變速直線運(yùn)動問題的一般解題步驟: (1) 首先確定研究對象,并判定物體的運(yùn)動性質(zhì)。 (2) 分析物體的運(yùn)動過程,要養(yǎng)成畫物體運(yùn)動示意(草)圖的習(xí)慣。 (3) 如果一個物體的運(yùn)動包含幾個階段,就要分段分析,各段交接處的速度往往是聯(lián)系各段的紐帶。 (4) 運(yùn)用基本公式或推論等知識進(jìn)行求解。 【典例3】.做勻減速直線運(yùn)動的物體經(jīng)4 s后停止,若在第1 s內(nèi)的位移是14 m,則最后1 s的位移是( ) A.3.5 m B.2 m C.1 m D.0 【答案】B 【解析】勻減速直線運(yùn)動可看做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,其在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移大小之比為1∶3∶5∶7,已知第4 s內(nèi)的位移是14 m,所以第1 s內(nèi)的位移是2 m. 【典例4】.(xx江蘇高考)如圖所示,某“闖關(guān)游戲”的筆直通道上每隔8 m設(shè)有一個關(guān)卡,各關(guān)卡同步放行和關(guān)閉,放行和關(guān)閉的時間分別為5 s和2 s.關(guān)卡剛放行時,一同學(xué)立即在關(guān)卡1處以加速度2 m/s2由靜止加速到2 m/s,然后勻速向前,則最先擋住他前進(jìn)的關(guān)卡是( ) A.關(guān)卡2 B.關(guān)卡3 C.關(guān)卡4 D.關(guān)卡5 【答案】C 二、 自由落體運(yùn)動和豎直上拋運(yùn)動 1.自由落體運(yùn)動 (1)條件:物體只受重力作用,從靜止開始下落. (2)運(yùn)動特點(diǎn):初速度v0=0,加速度為重力加速度g的勻加速直線運(yùn)動. (3)基本規(guī)律:①速度公式:v=gt. ②位移公式:h=gt2. ③速度位移關(guān)系式:v2=2gh. 2.豎直上拋運(yùn)動規(guī)律 (1)運(yùn)動特點(diǎn):加速度為g,上升階段做勻減速直線運(yùn)動,下降階段做自由落體運(yùn)動. (2)基本規(guī)律: ①速度公式:v=v0-gt. ②位移公式:h=v0t-gt2. ③速度位移關(guān)系式:v2-v=-2gh. ④上升的最大高度:H=. ⑤上升到最高點(diǎn)所用時間:t=. 【典例1】如圖所示木桿長5 m,上端固定在某一點(diǎn),由靜止放開后讓它自由落下(不計(jì)空氣阻力),木桿通過懸點(diǎn)正下方20 m處圓筒AB,圓筒AB長為5 m,求: (1)木桿經(jīng)過圓筒的上端A所用的時間t1是多少? (2)木桿通過圓筒AB所用的時間t2是多少?(g取10 m/s2) 【合作探討】 (1)木桿經(jīng)過圓筒的過程中,能否將桿或筒視為質(zhì)點(diǎn)? 提示:木桿經(jīng)過圓筒的過程中,不能將木桿視為質(zhì)點(diǎn),也不能將圓筒視為質(zhì)點(diǎn). (2)木桿下端經(jīng)過圓筒的上端A和木桿上端經(jīng)過圓筒的上端A對應(yīng)木桿下落的高度各為多少? 提示:木桿下端經(jīng)過圓筒的上端A時木桿下落了15 m. 木桿上端經(jīng)過圓筒的上端A時木桿下落了20 m. (3)木桿的上端經(jīng)過圓筒下端B時木桿下落的高度為多少? 提示:木桿的上端經(jīng)過圓筒下端B時木桿下落的高度為25 m. 【答案】 (1)(2-)s (2)(-)s (2)木桿的上端離開圓筒下端B用時t上B== s= s 則木桿通過圓筒所用的時間t2=t上B-t下A=(-)s. 【典例2】某校一課外活動小組自制一枚火箭,設(shè)火箭從地面發(fā)射后,始終在垂直于地面的方向上運(yùn)動.火箭點(diǎn)火后可認(rèn)為做勻加速直線運(yùn)動,經(jīng)過4 s到達(dá)離地面40 m高處時燃料恰好用完,若不計(jì)空氣阻力,g取10 m/s2,求: (1)燃料恰好用完時火箭的速度; (2)火箭上升離地面的最大高度; (3)火箭從發(fā)射到殘骸落回地面過程的總時間. 【解題關(guān)鍵】 關(guān)鍵信息 信息解讀 火箭從地面發(fā)射 火箭的初位置在地面,初速度為零 火箭點(diǎn)火后可認(rèn)為做勻加速直線運(yùn)動,經(jīng)過4 s到達(dá)離地面40 m高處 火箭在4 s內(nèi)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動 達(dá)到離地面40 m高處時燃料恰好用完,不計(jì)空氣阻力 t=4 s以后火箭做豎直上拋運(yùn)動 【答案】 (1)20 m/s (2)60 m (3)(6+2) s 【解析】 設(shè)燃料用完時火箭的速度為v1,所用時間為t1. 火箭的運(yùn)動分為兩個過程,第一個過程做勻加速上升運(yùn)動,第二個過程做豎直上拋運(yùn)動至到達(dá)最高點(diǎn). (1)對第一個過程有h1=t1,代入數(shù)據(jù)解得v1=20 m/s. (2)對第二個過程有h2=,代入數(shù)據(jù)解得h2=20 m 所以火箭上升離地面的最大高度h=h1+h2=40 m+20 m=60 m. 方法二 整體分析法 考慮從燃料用完到殘骸落回地面的全過程,以豎直向上為正方向,全過程為初速度v1=20 m/s,加速度a=-g=-10 m/s2,位移h′=-40 m的勻減速直線運(yùn)動,即有h′=v1t-gt2,代入數(shù)據(jù)解得t=(2+2) s或t=(2-2) s(舍去),故t總=t1+t=(6+2) s. 【方法總結(jié)】 1.應(yīng)用自由落體運(yùn)動規(guī)律解題時的兩點(diǎn)注意 (1)物體由靜止開始的自由下落過程才是自由落體運(yùn)動,從中間截取的一段運(yùn)動過程不是自由落體運(yùn)動,而是豎直下拋運(yùn)動,應(yīng)該用初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動規(guī)律去解決豎直下拋運(yùn)動問題. (2)可充分利用自由落體運(yùn)動初速度為零的特點(diǎn)、比例關(guān)系及推論等規(guī)律解題. ①從運(yùn)動開始連續(xù)相等的時間內(nèi)位移之比為1∶3∶5∶7∶…∶(2n-1). ②一段時間內(nèi)的平均速度=,=,=gt. ③連續(xù)相等的時間T內(nèi)位移的增加量相等,即Δh=gT2. 2.豎直上拋運(yùn)動的三種對稱性 (1)時間的對稱性: ①物體上升到最高點(diǎn)所用時間與物體從最高點(diǎn)落回到原拋出點(diǎn)所用時間相等,即t上=t下=. ②物體在上升過程中從某點(diǎn)到達(dá)最高點(diǎn)所用的時間和從最高點(diǎn)落回該點(diǎn)所用的時間相等. (2)速度的對稱性: ①物體上拋時的初速度與物體又落回原拋出點(diǎn)時的速度大小相等、方向相反. ②物體在上升階段和下降階段經(jīng)過同一個位置時的速度大小相等、方向相反. (3)能量的對稱性: 豎直上拋運(yùn)動物體在上升和下降過程中經(jīng)過同一位置時的動能、重力勢能及機(jī)械能分別相等. 3.豎直上拋運(yùn)動的兩種處理方法 (1)分段法:將全程分為兩個階段,即上升過程的勻減速階段和下落過程的自由落體階段. (2)全程法:將全過程視為初速度為v0,加速度a=-g的勻變速直線運(yùn)動,必須注意物理量的矢量性.習(xí)慣上取v0的方向?yàn)檎较?,則: ①v>0時,物體正在上升;v<0時,物體正在下降. ②h>0時,物體在拋出點(diǎn)上方;h<0時,物體在拋出點(diǎn)下方. 【典例3】 (xx淮安模擬)有一串佛珠穿在一根長1.8 m的細(xì)線上,細(xì)線的首尾各固定一個佛珠,中間還有5個佛珠.從最下面的佛珠算起,相鄰兩個佛珠的距離為5 cm、15 cm、25 cm、35 cm、45 cm、55 cm,如圖所示.某人向上提起線的上端,讓線自由垂下,且第一個佛珠緊靠水平桌面.松手后開始計(jì)時,若不計(jì)空氣阻力,g取10 m/s2,則第2、3、4、5、6、7個佛珠( ) A.落到桌面上的時間間隔越來越大 B.落到桌面上的時間間隔相等 C.其中的第4個佛珠落到桌面上的速率為4 m/s D.依次落到桌面上的速率關(guān)系為1:∶∶2∶∶ 【答案】B 【典例4】 (xx上海高考)在離地高h(yuǎn)處,沿豎直方向同時向上和向下拋出兩個小球,它們的初速度大小均為v,不計(jì)空氣阻力,兩球落地的時間差為( ) A. B. C. D. 【答案】A 三、 運(yùn)動圖像的分析與應(yīng)用 1、常見的動力學(xué)圖象 v-t圖象、a-t圖象、F-t圖象、F-a圖象等。 2、應(yīng)用運(yùn)動圖像解題“六看” (1)看“軸” (2)看“線” (3)看“斜率” (4)看“面積”:v-t圖像上圖線和時間軸圍成的“面積”表示位移 (5)看“縱截距” (6)看“特殊點(diǎn)” 3、 直線運(yùn)動中三種常見圖象的比較(⑥是與t軸重合的直線) 比較 項(xiàng)目 x-t圖象 v-t圖象 a-t圖象 圖象 圖 線 含 義 圖線①表示質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(斜率表示速度v) 圖線①表示質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(斜率表示加速度a) 圖線①表示質(zhì)點(diǎn)做加速度逐漸增大的直線運(yùn)動 圖線②表示質(zhì)點(diǎn)靜止 圖線②表示質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動 圖線②表示質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動 圖線③表示質(zhì)點(diǎn)向負(fù)方向做勻速直線運(yùn)動 圖線③表示質(zhì)點(diǎn)做勻減速直線運(yùn)動 圖線③表示質(zhì)點(diǎn)做加速度減小的直線運(yùn)動 交點(diǎn)④表示此時三個質(zhì)點(diǎn)相遇 交點(diǎn)④表示此時三個質(zhì)點(diǎn)有相同的速度 交點(diǎn)④表示此時三個質(zhì)點(diǎn)有相同的加速度 點(diǎn)⑤表示t1時刻質(zhì)點(diǎn)位移為x1(圖中陰影部分的面積沒有意義) 點(diǎn)⑤表示t1時刻質(zhì)點(diǎn)速度為v1(圖中陰影部分面積表示質(zhì)點(diǎn)在0~t1時間內(nèi)的位移) 點(diǎn)⑤表示t1時刻質(zhì)點(diǎn)加速度為a1(圖中陰影部分面積表示質(zhì)點(diǎn)在0~t1時間內(nèi)的速度變化量) 圖線⑥表示物體靜止在原點(diǎn) 圖線⑥表示物體靜止 圖線⑥表示物體加速度為0 【典例1】x t圖象]如圖所示是一物體的x t圖象,則該物體在6 s內(nèi)的路程是( ) A.0 m B.2 m C.4 m D.12 m 【答案】D 【典例2】速度圖象的理解]質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動的速度-時間圖象如圖所示,該質(zhì)點(diǎn)( ) A.在第1秒末速度方向發(fā)生了改變 B.在第2秒末加速度方向發(fā)生了改變 C.在第2秒內(nèi)發(fā)生的位移為零 D.第3秒末和第5秒末的位置相同 【答案】D 【技巧總結(jié)】 (1) 無論是x-t圖象還是v-t圖象都只能描述直線運(yùn)動。 (2) x-t圖象和v-t圖象都不表示物體運(yùn)動的軌跡。 (3) x-t圖象和v-t圖象的形狀由x與t、v與t的函數(shù)關(guān)系決定。 (4) 根據(jù)斜率判斷物體的運(yùn)動狀況,根據(jù)位移圖像斜率判斷速度變化情況、根據(jù)速度圖像斜率判斷加速度變化情況。 (5). 利用圖象的物理意義來解決實(shí)際問題往往起到意想不到的效果.在中學(xué)階段某些問題根本無法借助初等數(shù)學(xué)的方法來解決,但如果注意到一些圖線的斜率和面積所包含的物理意義,則可利用比較直觀的方法解決問題。 6. 運(yùn)用圖象解答物理問題的“三個”步驟 (1)認(rèn)真審題,根據(jù)題中所需求解的物理量,結(jié)合相應(yīng)的物理規(guī)律確定所需的橫、縱坐標(biāo)表示的物理量。 (2)根據(jù)題意,找出兩物理量的制約關(guān)系,結(jié)合具體的物理過程和相應(yīng)的物理規(guī)律作出函數(shù)圖象。 (3)由所作圖象結(jié)合題意,運(yùn)用函數(shù)圖象進(jìn)行表達(dá)、分析和推理,從而找出相應(yīng)的變化規(guī)律,再結(jié)合相應(yīng)的數(shù)學(xué)工具(即方程)求出相應(yīng)的物理量。 【典例3】(xx高密模擬)設(shè)物體運(yùn)動的加速度為a、速度為v、位移為s.現(xiàn)有四個不同物體的運(yùn)動圖象如下列選項(xiàng)所示,假設(shè)物體在t=0時的速度均為零,則其中表示物體做單向直線運(yùn)動的圖象是( ) 【答案】C 【典例4】.(xx江蘇高考)小球從一定高度處由靜止下落,與地面碰撞后回到原高度再次下落,重復(fù)上述運(yùn)動.取小球的落地點(diǎn)為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系,豎直向上為正方向.下列速度v和位置x的關(guān)系圖象中,能描述該過程的是( ) 【答案】A 【解析】由題意知在運(yùn)動過程中小球機(jī)械能守恒,設(shè)機(jī)械能為E,小球離地面高度為x時速度為v,則有mgx+mv2=E,可變形為x=-+,由此方程可知圖線為開口向左、頂點(diǎn)在(,0)的拋物線,故選項(xiàng)A正確. 四、多角度解決追及相遇問題 1、追及和相遇問題的概述 1. 當(dāng)兩個物體在同一直線上運(yùn)動時,由于兩物體的運(yùn)動情況不同,所以兩物體之間的距離會不斷發(fā)生變化,這時就會涉及追及、相遇或避免相碰等問題。 2. 追及與相遇問題的實(shí)質(zhì)是研究兩個物體的時空關(guān)系,只要滿足兩個物體在同一時間到達(dá)同一地點(diǎn),即說明兩個物體相遇。 2、追及、相遇問題兩種典型情況 (1)速度小者追速度大者 追及類型 圖像描述 相關(guān)結(jié)論 勻加速追勻速 設(shè)x0為開始時兩物體間的距離,則應(yīng)有下面結(jié)論: ?、賢=t0以前,后面物體與前面物體間的距離增大; ?、趖=t0時,兩物體相距最遠(yuǎn),為x0+Δx; ?、踭=t0以后,后面物體與前面物體間的距離減?。? ?、芤欢茏飞锨抑荒芟嘤鲆淮? 勻速追勻減速 勻加速追勻減速 (2) 速度大者追速度小者 追及類型 圖像描述 相關(guān)結(jié)論 勻減速追勻速 設(shè)x0為開始時兩物體間的距離,開始追及時,后面物體與前面物體間的距離在減小,當(dāng)兩物體速度相等時,即t=t0時刻: ?、偃籀=x0,則恰能追上,兩物體只能相遇一次,這也是避免相撞的臨界條件; ?、谌籀- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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