第二章 研究匀变速直线运动的规律
一.知识概要
(一) 规律:匀变速直线运动(1、直线;2、a为恒量)
1. 基本公式:(1)速度公式:Vt=Vo+at(,)
(2)位移公式:x=Vot+at2
(3)速度位移公式:Vt2-Vo2=2ax(,)
2. 推论公式:(1)平均速度公式:
(2)中间时刻速度:
(3)中间位置速度:
(4)相等的时间间隔,相邻的位移差:,
3. 特殊规律:Vo=0,则
(1) 把时间等分:……
……
……
(2) 把位移等分: ……
……
……
4. 自由落体运动:Vo=0,a=g(竖直向下)(g=9.8m/s2,常取g=10 m/s2)
Vt=gt,h=gt2,Vt2=2gh,h=gT2,,
5. 追及问题
(1) 相遇时,位移关系方程
(2) 两物共速时,两物间距离有最大值或最小值
(3) 关于时间t的方程,由判别式判断相遇次数(>0,相遇两次;=0,相遇一次;<0,不能相遇)
注:1、上述规律适合于匀变速直线运动
2、公式中的“+”、“-”号为代数运算符号,另注意矢量的正负号。如匀减速直线运动中,取Vo方向为正方向,则a以负值代入运算!
(二)图像
1.速度—时间图像(v-t图像)
(1)匀速直线 (2)Vo=0的匀加速直线 (3)Vo0的匀加速直线 (4)匀减速直线 (5)反向的匀加速直线 | |||||
(1)v>0,a>0,匀加速 (2)v>0,a<0,匀减速 (3)v<0,a<0,反向匀加速 (4)v<0,a>0,反向匀减速 | |||||
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(1)v,a (2)v,a (3)v,a (4)v,a | |||||
注:1、匀变速直线运动v-t图像是一条倾斜的直线
2、v的正负表示运动方向,a的正负表示加速度方向,v和a的方向关系决定加速还是减速(v和a同向,加速;v和a反向,减速)
3、任何运动形式的v-t图像与时间轴所围的面积表示位移,时间轴上方的位移为正,下方的位移为负。
2.位移—时间图象(x-t图象)
(1) 匀速直线 (2) 匀变速直线(抛物线) |
二.典型例题
1、做匀变速直线运动的物体,经过一段时间t发生一段位移x,则x/t之值是 ( )
A、物体在这段时间的平均速度
B、物体通过这段位移中点的瞬时速度
C、物体在这段时间的中间时刻的瞬时速度
D、物体在这段位移的初、末速度之和的一半
2、一个物体在水平面上以一定加速度运动,它的位移与时间的关系x=24t-3t2,则它的速度为零的时刻是第几秒末( )
A、 2s B、4s C、6s D、8s
3、一个物体从静止开始做匀加速直线运动,以T为时间间隔,在第3个T内位移是3m,第3个T终了时的瞬时速度是3m/s,则 ( )
A、物体的加速度是3m/s2 B、物体在第一个T终了时的瞬时速度为1m/s
C、时间间隔为1s D、物体在第一个T时间内的位移是0.6m
4、做直线运动的物体v-t图像如图所示,由图像可知( )
A、前10s 物体的加速度为0.5m/s2, 后5s物体的加速度为-1m/s2
B、15s末物体回到出发点
C、15s内物体位移为37.5m
D、15s内的平均速度为0
5、汽车关闭油门后作匀减速运动,最后停止,在最后三段连续相等的时间间隔内的平均速度之比为( )
A、1:1:1 B、5:3:1 C、9:4:1 D、3:2:1
6、物体做初速为零的匀加速直线运动,当通过位移x时,速度是4m/s,则它通过位移x/4时的速度是___________m/s,通过的位移是4x时速度是_________m/s。
7、某质点作匀加速直线运动,它在第2s内的位移是3m,第8s内的位移是12m,则它的加速度是___________m/s2,它在第1s末速度为__________m/s
8、美国“肯尼迪”号航空战舰上装有帮助飞机起飞的弹射系统,已知“F-15A”型战斗机在跑道上加速时可能产生的最大加速度为5.0m/s2,起飞速度为50m/s,若要该飞机滑行100m后起飞,则弹射系统必须使飞机具有__________的初速度。假设某航空母舰不装弹射系统,要求该种飞机仍能在舰上正常飞行,则该舰身长至少应为__________
9、甲以3m/s的速度匀速前进,他前进7米时,乙从同一出发点由静止以0.5m/s2的加速度追甲,则乙出发后第_______s末才能追上甲,此时乙的速度为_________m/s。在追赶过程中,两车相距的最大距离是___________m。
10、汽车刹车后做匀减速运动直至停止,已知通过最初3.6m所用时间是通过最后3.6m所用时间的1/3,则汽车刹车后的位移是___________。
11、小球从某塔顶从静止开始释放,让其自由下落,测得小球在最后一秒内落下距离是45米,小球落地时的速度是____________。
12、某物质从静止开始以加速度a1作匀加速运动,当速度达到v时就以加速度a2作匀减速运动至停止,则整个运动过程中:
(1)物体的平均速度多大?
(2)物体通过的路程为多大?
13、提起铁链的一端,让另一端自然下垂,释放后铁链作自由落体运动,铁链通过距悬点下方3.2m处需用0.5s,求铁链的长度。
14、一辆轿车最大速度是vm=40m/s,它由静止沿平直公路行驶追赶前方800m处一辆以20m/s速度匀速行驶的卡车,如果要求轿车在1min内追上卡车,轿车加速时,加速度最小是多少?(假定轿车加速时做匀加速运动)
15、一滑块的初速度v0从斜面的底端上滑,途中依次经过A、B两点,过B点再经过时间t恰好在顶端静止,已知v0=4m/s,AB=0.75m,t=0.5s,A点速度是 B点速度的2倍,求斜面的长度L。