【物理】2019届一轮复习人教版匀变速运动模型学案

【物理】2019届一轮复习人教版匀变速运动模型学案

专题01 匀变速运动模型 模型界定 物体在恒力(或合力为恒力)作用下且运动轨迹是直线的运动 模型破解 ‎1.物体做匀变速直线运动的条件 ‎(i)合外力不为零且大小方向不变 ‎(ii)物体的初速度为零或不为零 初速度不为零时其方向与合外力共线 ‎2.匀变速直线运动形式 ‎(i)合外力方向与初速度方向相同时,物体做匀加速直线运动 ‎(ii)合外力方向与初速度方向相反时,物体做匀减速直线运动,这是唯一一种在恒力作用下物体运动过程中瞬时速度能够出现零值的运动形式.‎ ‎3.匀变速直线运动的规律 ‎(i)位移 ①位移公式 ‚相等时间内位移变化量相同 ③初速度为零时,T内、2T内、3T内 位移之比等于自然数平方之比 ④初速度为零时,第1个T内、第2个T内、第3个T内 位移之比等于连续奇数之比学 ]‎ ‎、、、、、、、、、、、、、、、‎ ‎(ii)速度 ①速度公式、推论 ②平均速度等于初末速度的算术平均值 ③时间中点的瞬时速度等于初末速度的算术平均值,也等于对应时间内平均速度.‎ ④位移中点的瞬时速度与初末速度关系 ‎(iii)速度图象 ①一条倾斜直线 ②纵坐标绝对值表示运动快慢,坐标正负表示运动方向 ③斜率表示加速度 ④与纵轴交点表示初速度,与横轴交点表示速度反向时刻 ⑤两速度图线的交点表示速度相等的时刻,两物体间距离出现极值时刻 ⑥图线与时间轴所围面积表示物体通过的位移,图线与时间轴所围面积绝对值之和表示物体通过的路程.两图线之间的面积表示两物体间距离的变化量 ‎（iv）位移图像 ①一条抛物线 ②纵坐标表示相对参考点的位置 ③切线斜率表示瞬时速度，连线的斜率表示平均速度。‎ 斜率绝对值表示运动的快慢，斜率的正负表示运动方向，图线拐点处是运动方向改变的时刻。‎ ④图线与纵轴交点表示初始位置,与横轴交点表示物体经过参考点的时刻 ⑤两位移图线的交点表示相遇的时刻 ⑥图线与时间轴所围面积无意义 两纵坐标的差值表示该段时间内物体通过的位移。图线无拐点时位移的大小等于通过的路程，有拐点时求路程的方法是：先求拐点前后两段时间的位移，再求绝对值之和。‎ 例1.如图所示，空间有场强的竖直向下的匀强电场，长的不可伸长的轻绳一端固定于点，另一端系一质量的不带电小球，拉起小球至绳水平后，无初速释放。另一电荷、质量与相同的小球，以速度水平抛出，经时间与小球A在D点迎面正碰并粘在一起成为小球C，碰后瞬间断开轻绳，同时对小球C施加一恒力，此后小球与点下方一足够大的平板相遇。不计空气阻力，小球均可视为质点，取。‎ （1） 求碰撞前瞬间小球的速度。‎ （1） 若小球经过路到达平板，此时速度恰好为O，求所加的恒力。 . ]‎ （2） 若施加恒力后，保持平板垂直于纸面且与水平面的夹角不变，在点下方面任意改变平板位置，小球均能与平板正碰，求出所有满足条件的恒力。‎ ‎【答案】（１）６m/s（２） Ｎ，与竖直方向成 角（３） （其中0≤β＜120°）‎ ‎【解析】 ⑴P做抛物线运动，竖直方向的加速度为 m/s2‎ 在D点的竖直速度为 ‎ ‎ m/s P碰前的速度为 ‎ m/s 化简并解得 ‎ m/s P与A迎面正碰结合为C，根据动量守恒得 解得 m/s 小球C经过s速度变为0，一定做匀减速运动，根据位移推论式 ‎ m/s2‎ 设恒力F与竖直方向的夹角为α，如图，根据牛顿第二定律 给以上二式带入数据得 解得 Ｎ ‎ ‎⑶平板足够大,如果将平板放置到无限远根据题意也能相碰，此时小球C必须匀速或加速不能减速，所以满足条件的恒力在竖直线与C的速度线之间，设恒力与竖直方向的夹角为β，则 0≤β＜120°‎ 在垂直速度的方向上，恒力的分力与重力和电场力的分力等大反向，有 则满足条件的恒力为 ‎ （其中0≤β＜120°）‎ 例2.质点做直线运动的v-t图像如图所示，规定向右为正方向，则该质点在前8s内平均速度的大小和方向分别为 A．0.25m/s 向右 B．0.25m/s 向左 C．1m/s 向右 D．1m/s 向左 ‎【答案】Ｂ ‎【解析】质点在前8s内的位移等于速度图线与时间轴所围的总面积:,这段时间内的平均速度,负号表示其方向向左,B正确.‎ 例3.如图所示，为甲乙两物体在同一直线上运动的位置坐标x随时间t变化的图象，已知甲做匀变速直线运动，乙做匀速直线运动，则0 t2时间内下列说法正确的是 A. 两物体在t1时刻速度大小相等 B. t1时刻乙的速度大于甲的速度 ]‎ C. 两物体平均速度大小相等 D. 甲的平均速度小于乙的平均速度 ‎【答案】C ‎ 例４.质量为m的带正电小球由空中A点无初速度自由下落，在t秒末加上竖直向上、范围足够大的匀强电场，再经过t秒小球又回到A点。不计空气阻力且小球从末落地，则 A.整个过程中小球电势能变化了 mg2t2‎ B.整个过程中小球动量增量的大小为2mgt C.从加电场开始到小球运动到最低点时小球动能变化了mg2t2‎ D.从A点到最低点小球重力势能变化了 mg2t2‎ ‎【答案】ＢＤ ‎【解析】设t秒末小球的速度为v,回到A点时速度为vA,由于前t秒与后t秒位移等值反向,则这两段时间内平均速度也等值反向:,可得,而,又因在整个过程中重力势能变化量为零,故动能增加量等于电势能减少量:,A错误;动量的增量,B正确;到最低点时小球的速度为零,故从加上电场后到最低点动能减少了,C错误.加上电场后的加速度,从最低点到A点的高度差,故重力势能变化量,D正确.‎ 模型演练 ‎１.两物体甲和乙在同一直线上运动，它们在0 0.4s时间内的v-t图象如图所示。若仅在两物体之间存在相互作用，则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为 ‎ ‎ A．和0.30s B．3和0.30s ‎ C．和0.28s D．3和0.28s ‎【答案】Ｂ ‎【解析】根据速度图象的特点可知甲做匀加速,乙做匀减速.由图线斜率得.因仅在两物体之间存在相互作用,故两物体所受合力数值相等,根据牛顿第二定律有,得,由,得t=0.3s,B正确. 学 ‎ ‎２.某物体做直线运动的v-t图象如图甲所示，据此判断图乙（F表示物体所受合力，x表示物体的位移）四个选项中正确的是（ ）‎ v t/s 图甲 图乙 ‎【答案】Ｂ ‎３.如图所示为甲、乙两物体的v-t图像，在0 t2时间内甲一直做匀加速直线运动，乙先做匀减速到速度为零，再做匀加速直线运动，t2<2t1，关于两物体在0 t2 时间内运动的位移大小关系正确的是 A. B. C. D. 以上三种情况都可能 ‎【答案】B ‎【解析】从速度图像上比较位移，可直接比较速度图线与时间轴所围面积。如图所示，‎ ‎0 t1时间内甲物体的位移大于乙物体位移的2倍，t1 t2时间内甲物体的位移小于乙物体位移的2倍，但由于t2<2t1，则图中标号为1的三角形面积必大于标号为2的三角形面积，故甲的位移必大于乙位移的2倍，B正确。‎ ‎４.甲乙两辆汽车都从静止出发做加速直线运动，加速度方向一直不变。在第一段时间间隔内，两辆汽车的加速度大小不变，汽车乙的加速度大小是甲的两倍；在接下来的相同时间间隔内，汽车甲的加速度大小增加为原来的两倍，汽车乙的加速度大小减小为原来的一半。求甲乙两车各自在这两段时间间隔内走过的总路程之比。‎ ‎【答案】‎ 同样有 ④‎ ‎ ⑤‎ ‎ ⑥‎ 设甲、乙两车行驶的总路程分别为，则有 ‎ ⑦‎ ‎ ⑧‎ 联立以上各式解得，甲、乙两车各自行驶的总路程之比为 ‎ ⑨‎ ‎５.短跑名将博尔特在北京奥运会上创造了100m和200m短跑项目的新世界纪录，他的成绩分别是9．69 s和l9．30 s。假定他在100 m比赛时从发令到起跑的反应时间是0．15 S，起跑后做匀加速运动，达到最大速率后做匀速运动。200 m比赛时，反应时间及起跑后加速阶段的加速度和加速时间与l00 m比赛时相同，但由于弯道和体力等因素的影响，以后的平均速率只有跑l00 m时最大速率的96 。求：‎ ‎ (1)加速所用时间和达到的最大速率：‎ ‎ (2)起跑后做匀加速运动的加速度。 学 ]‎ ‎ (结果保留两位小数)‎ ‎【答案】（1），（２）‎ ‎【解析】（1）设加速所用时间为t（以s为单位），匀速运动的速度为v（以m/s为单位），则有①‎ ‎ ②‎ 由①②式得 ③ ④‎ ‎（2）设加速度大小为，则 ⑤‎ ‎６.已知O、A、B、C为同一直线上的四点，AB间的距离为l1，BC间的距离为l2，一物体自O点由静止出发，沿此直线做匀速运动，依次经过A、B、C三点，已知物体通过AB段与BC段所用的时间相等。求O与A的距离。‎ ‎【答案】‎ 设O与A的距离为，则有 ‎ ………………………………………………………⑤‎ 联立③④⑤式得 ‎ ………………………………………………………⑥ . ‎ ‎７.在光滑的水平面上有一静止的物体，现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向的水平恒力乙推这一物体。当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32J。则在整个过程中，恒力甲做功等于多少J？恒力乙做功等于多少J？‎ ‎【答案】８Ｊ，２４Ｊ ‎【解析】设ts末物体的速率为v1,2ts末物体的速率为v2,2t时间内物体通过总位移为零 解之有:‎ 由题意知，J，故J，‎ 根据动能定理有 W1=J， W2==24J ‎８.一质点做加速直线运动，依次经过A、B、C三个位置，B为AC的中点，质点在AB段加速度恒为a1，在BC段加速度恒为a2，现测得B点的瞬时速度，则a1、a2的大小关系为 ‎ A．al>a2 B．al

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