在每小题给出的四个备选项中只有一项是符合题目要求的,请将其选出。未选、错选或多选均不得分。
1.下列词语中加点的字,读音全相同的一组是
A.涓涓 镌刻 圈养 狷介之士
B.饮弹 荫庇 殷实 子丑寅卯
C.奇迹 绩效 社稷 亟待解决
D.城邑 演绎 懿旨 苦心孤诣
3.特殊解题技巧:逆向思维;用推论;图像法。
2.匀变速直线运动规律是本章重点,通过复习,要求大家达到熟练掌握。解题思路:
(1)由题意建立物理模型;
(2)画出草图,建立物理图景;
(3)分析质点运动性质;
(4)由已知条件选定规律列方程;
(5)统一单位制,求解方程;
(6)检验讨论结果;
(7)想想别的解题方法。
1.物理方法:实际的直线运动通常都很复杂,一般我们都将其等效为匀速直线运动和匀变速直线运动处理,匀速直线运动和匀变速直线运动实际上是一种理想模型,这里用到了模型方法和等效方法。
另外,物理规律的表达除了用公式外,有的规律还用图像表达,优点是能形象、直观地反映物理量之间的函数关系,这也是物理中常用的一种方法。对图像的要求可概括记为“一轴、二线、三斜率、四面积”。
4.运动图象
(1)s-t图象。能读出s、t、v 的信息(斜率表示速度)。
(2)v-t图象。能读出s、t、v、a的信息(斜率表示加速度,曲线下的面积表示位移)。可见v-t图象提供的信息最多,应用也最广。
![]()
[例4]一个固定在水平面上的光滑物块,其左侧面是斜面AB,右侧面是曲面AC。已知AB和AC的长度相同。两个小球p、q同时从A点分别沿AB和AC由静止开始下滑,比较它们到达水平面所用的时间
A.p小球先到 B.q小球先到
C.两小球同时到 D.无法确定
解:可以利用v-t图象(这里的v是速率,曲线下的面积表示路程s)定性地进行比较。在同一个v-t图象中做出p、q的速率图线,显然开始时q的加速度较大,斜率较大;由于机械能守恒,末速率相同,即曲线末端在同一水平图线上。为使路程相同(曲线和横轴所围的面积相同),显然q用的时间较少。
[例5]甲、乙、丙三辆汽车以相同的速度同时经过某一路标,从此时开始甲车一直做匀速直线运动,乙车先加速后减速,丙车先减速后加速,它们经过下个路标时速度又相同。则:
A.甲车先通过下一个路标
B.乙车先通过下一个路标
C.丙车先通过下一个路标
D.条件不足,无法判断
点拨:直接分析难以得出答案,能否借助图像来分析?(学生讨论发言,有些学生可能会想到用图像。)
解答:作出三辆汽车的速度-时间图像:甲、乙、丙三辆汽车的路程相同,即速度图线与t轴所围的面积相等,则由图像分析得出答案B。
[例6]两支完全相同的光滑直角弯管(如图所示)现有两只相同小球a和a’同时从管口由静止滑下,问谁先从下端的出口掉出?(假设通过拐角处无机械能损失)
解:首先由机械能守恒可以确定拐角处v1> v2,而两小球到达出口时的速率v相等。又由题薏可知两球经历的总路程s相等。由牛顿第二定律,小球的加速度大小a=gsinα,小球a第一阶段的加速度跟小球a’第二阶段的加速度大小相同(设为a1);小球a第二阶段的加速度跟小球a’第一阶段的加速度大小相同(设为a2),根据图中管的倾斜程度,显然有a1> a2。根据这些物理量大小的分析,在同一个v-t图象中两球速度曲线下所围的面积应该相同,且末状态速度大小也相同(纵坐标相同)。开始时a球曲线的斜率大。由于两球两阶段加速度对应相等,如果同时到达(经历时间为t1)则必然有s1>s2,显然不合理。考虑到两球末速度大小相等(图中vm),球a’的速度图象只能如蓝线所示。因此有t1< t2,即a球先到。
[例7]火车紧急刹车后经7s停止,设火车作的是匀减速直线运动,它在最后1s内的位移是2m,则火车在刹车过程中通过的位移和开始刹车时的速度各是多少?
分析:首先将火车视为质点,由题意画出草图:
由已知条件直接用匀变速直线运动基本公式求解有一定困难。大家能否用其它方法求解?
解法一:用基本公式、平均速度.
质点在第7s内的平均速度为:![]()
![]()
则第6s末的速度:v6=4(m/s)
求出加速度:a=(0-v6)/t=4/1=-4(m/s2)
求初速度:0=v0-at,v0=at=4×7=28(m/s)
求位移:![]()
解法二:逆向思维,用推论。
倒过来看,将匀减速的刹车过程看作初速度为0,末速度为28m/s,加速度大小为4m/s2的匀加速直线运动的逆过程。
由推论:s1∶s7=1∶72=1∶49
则7s内的位移:s7=49s1=49×2=98(m)
求初速度由
知v0=28(m/s)
解法三:逆向思维,用推论。
仍看作初速为0的逆过程,用另一推论:
sⅠ∶sⅡ∶sⅢ∶…=1∶3∶5∶7∶9∶11∶13
sⅠ=2(m)
则总位移:s=2(1+3+5+7+9+11+13)=98(m)
求v0同解法二。
解法四:图像法。
作出质点的速度-时间图像,可知质点第7s内的位移大小为阴影部分小三角形面积:
,
又
,小三角形与大三角形相似,有v6∶v0=1∶7,v0=28(m/s)
总位移为大三角形面积:![]()
小结:
(1)逆向思维在物理解题中很有用。有些物理问题,若用常规的正向思维方法去思考,往往不易求解,若采用逆向思维去反面推敲,则可使问题得到简明的解答。
(2)熟悉推论并能灵活应用它们,即能开拓解题的思路,又能简化解题过程。
(3)图像法解题的特点是直观,有些问题借助图像只需简单的计算就能求解。
(4)一题多解能训练大家的发散思维,对能力有较高的要求。
[例8](1999年高考题)一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起,举双臂直体离开台面,此时其重心位于从手到脚全长的中点,跃起后重心升高0.45m达到最高点,落水时身体竖直,手先入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计),从离开跳台到手触水面,他可用于完成空中动作的时间是______s。(计算时,可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点。g取10m/s2,结果保留二位数字。)
分析:首先,要将跳水这一实际问题转化为理想化的物理模型,将运动员看成一个质点,则运动员的跳水过程就抽象为质点的竖直上抛运动。
作出示意图:巡回指导、适当点拨、学生解答。![]()
解法一:分段求解。
上升阶段:初速度为v0,a=-g的匀减速直线运动。
由题意知质点上升的最大高度为:h=0.45m
可求出质点上抛的初速度![]()
上升时间:![]()
下落阶段:为自由落体运动,即初速度为0,a=g的匀加速直线运动.
下落时间:![]()
完成空中动作的时间是:t1+t2=0.3+1.45=1.75s
解法二:整段求解。
先求出上抛的初速度:v0=3m/s(方法同上)
将竖直上抛运动全过程看作匀减速直线运动,设向上的初速度方向为正,加速度A=-g,从离开跳台到跃入水中,质点位移为-10m。
由位移公式:
,求出:t=1.75s(舍去负值)
通过计算,我们体会到跳水运动真可谓是瞬间的体育艺术,在短短的1.75s内要完成多个转体和翻滚等高难度动作,充分展示优美舒展的姿势确实非常不易。
[例9]在平直公路上有甲、乙两辆车在同一地点向同一方向运动,甲车以10m/s的速度做匀速直线运动,乙车从静止开始以1.0m/s的加速度作匀加速直线运动,问:
(1)甲、乙两车出发后何时再次相遇?
(2)在再次相遇前两车何时相距最远?最远距离是多少?
解法一:函数求解。
出发后甲、乙的位移分别为:
s甲=vt=10t ①
②
两车相遇:s甲=s乙 ③
解出相遇时间为:t=20s
两车相距:△s=s甲-s乙=10t-0.5t2
求函数极值:当t=10s时,△s有最大值,△smax=50m
解法二:图像法。
分别作出甲、乙的速度-时间图像,当甲、乙两车相遇时,有s甲=s乙。
由图像可看出:当甲图线与时间轴所围面积=乙图线与时间轴所围面积时,t=20s两车相遇。
当v乙=v甲时,△s最大。
由图像可看出:△smax即为阴影部分的三角形面积,
。
[例10]球A从高H处自由下落,与此同时,在球A下方的地面上,B球以初速度v0竖直上抛,不计阻力,设v0=40m/s,g=10m/s2。试问:
(1)若要在B球上升时两球相遇,或要在B球下落时两球相遇,则H的取值范围各是多少?
(2)若要两球在空中相遇,则H的取值范围又是多少?
分析:如图,若H很小,可能在B球上升时相遇;若H较大,可能在B球下落时相遇,但若H很大,就可能出现B球已落回原地,而A球仍在空中,即两球没有相遇。所以,要使两球在空中相遇。H要在一定的范围内。
解答:(1)算出B球上升到最高点的时间:![]()
![]()
则B球在最高点处两球相遇时:
![]()
B球在落地前瞬间两球相遇时:![]()
所以:要在B球上升时两球相遇,则0<H<160m
要在B球下落时两球相遇,则160m<H<320m.
(2)由上可知,若要两球在空中相遇,则0<H<320m.
[变形]若H是定值,而v0不确定,试问:
(1)若要在B球上升时两球相遇,或要在B球下落时两球相遇,v0应满足什么条件?
(2)若要两球在空中相遇,v0应满足什么条件?
3.一种典型的运动:
物体由静止开始先做匀加速直线运动,紧接着又做匀减速直线运动到静止。用右图描述该过程,可以得出以下结论:①
,
,
;②
。
[例1]两木块自左向右运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下木块每次曝光时的位置,如图所示,连续两次曝光的时间间隔是相等的,由图可知
A.在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同
B.在时刻t1两木块速度相同
C.在时刻t3和时刻t4之间某瞬间两木块速度相同
D.在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同
解:首先由图看出:上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量,可以判定其做匀变速直线运动;下边那个物体明显地是做匀速运动。由于t2及t5时刻两物体位置相同,说明这段时间内它们的位移相等,因此其中间时刻的即时速度相等,这个中间时刻显然在t3、t4之间,因此本题选C。
[例2]在与x轴平行的匀强电场中,一带电量q=1.0×10-8C、质量m=2.5×10-3kg的物体在光滑水平面上沿着x轴作直线运动,其位移与时间的关系是x=0.16t-0.02t2,式中x以m为单位,t以s为单位。从开始运动到5s末物体所经过的路程为 m,克服电场力所做的功为 J。
解:须注意:本题第一问要求的是路程;第二问求功,要用到的是位移。
将x=0.16t-0.02t2和
对照,可知该物体的初速度v0=0.16m/s,加速度大小a=0.04m/s2,方向跟速度方向相反。由v0=at可知在4s末物体速度减小到零,然后反向做匀加速运动,末速度大小v5=0.04m/s。前4s内位移大小
,第5s内位移大小
,因此从开始运动到5s末物体所经过的路程为0.34m,而位移大小为0.30m,克服电场力做的功W=mas5=3×10-5J。
[例3]物体在恒力F1作用下,从A点由静止开始运动,经时间t到达B点。这时突然撤去F1,改为恒力F2作用,又经过时间2t物体回到A点。求F1、F2大小之比。
解:设物体到B点和返回A点时的速率分别为vA、vB, 利用平均速度公式可以得到vA和vB的关系。再利用加速度定义式,可以得到加速度大小之比,从而得到F1、F2大小之比。
画出示意图如右。设加速度大小分别为a1、a2,有:
,
,
,
,![]()
∴a1∶a2=4∶5,∴F1∶F2=4∶5
特别要注意速度的方向性。平均速度公式和加速度定义式中的速度都是矢量,要考虑方向。本题中以返回A点时的速度方向为正,因此AB段的末速度为负。
2.推论:(有的学生能总结出以下推论)
(1)匀变速直线运动:
①Δs=aT2,即任意相邻相等时间内的位移之差相等。可以推广到sm-sn=(m-n)aT2
②![]()
③
,某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。
④
,某段位移的中间位置的即时速度公式(不等于该段位移内的平均速度)。可以证明,无论匀加速还是匀减速,都有
。
(2)v0=0的匀加速直线运动:
①在时间t、2t、3t……内位移之比为:s1∶s2∶s3……∶sn=1∶22∶32……∶n2
②第一个t内、第二个t内、……位移之比为:sⅠ∶sⅡ∶sⅢ……∶sN=1∶3∶5……∶(2n-1)
③在位移s、2s、3s……内所用的时间之比为:1∶
∶
∶……
④通过连续相等的位移所用时间之比为:![]()
对末速为零的匀变速直线运动,可以相应的运用这些规律。
定义:在相等的时间内速度的变化相等的直线运动。
特点:a=恒量
1.匀变速直线运动常用公式有以下四个:
①以上四个公式中共有五个物理量:s、t、a、v0、vt,这五个物理量中只有三个是独立的,可以任意选定。只要其中三个物理量确定之后,另外两个就唯一确定了。每个公式中只有其中的四个物理量,当已知某三个而要求另一个时,往往选定一个公式就可以了。如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等,那么另外的两个物理量也一定对应相等。
②以上五个物理量中,除时间t外,s、a、v0、vt均为矢量。一般以v0的方向为正方向,以t=0时刻的位移为零,这时s、vt和a的正负就都有了确定的物理意义。
③初速度为零(或末速度为零)的匀变速直线运动,那么公式都可简化为:
,
,
,![]()
以上各式都是单项式,因此可以方便地找到各物理量间的比例关系。
4.图像:速度图像 位移图像
3.规律:位移公式:s=vt
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com