浙江省2023版高考物理一輪復習第二章勻變速直線運動的研究講義（必修1）

PAGEPAGE1第二章勻變速直線運動的研究考點及考點要求知識內(nèi)容必考要求速度與時間、位移與時間的關系d自由落體運動c伽利略對自由落體運動的研究a實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律√考點一勻變速直線運動的速度與時間的關系1．勻變速直線運動(1)定義：沿著一條直線，且加速度不變的運動．(2)分類：勻加速直線運動，a與v0方向________；勻減速直線運動，a與v0方向________．2．勻變速直線運動的速度公式：______________.開展提升(1)特殊形式：①當a＝0時，v＝________(勻速直線運動)．②當v0＝0時，v＝________(由靜止開始的勻加速直線運動)．(2)公式v＝v0＋at為矢量式，應用時應規(guī)定正方向，一般規(guī)定初速度方向為正方向．(3)如果一個物體的運動包含幾個階段，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，應注意分析各段的運動性質(zhì)．3．速度—時間(v－t)圖象(1)物理意義：反映了做直線運動的物體的速度隨時間變化的規(guī)律；(2)斜率的意義：圖線上某點切線斜率的________表示物體在該點加速度的________，斜率________表示物體的加速度的方向．1．關于勻變速直線運動，以下說法正確的選項是()A．勻變速直線運動是速度不變的運動B．勻變速直線運動是加速度不變的運動C．勻變速直線運動是速度變化量不變的運動D．勻變速直線運動是速度不斷增加的運動2．某質(zhì)點的速度隨時間變化的關系式為v＝5＋2t，式中v與t的單位分別是m/s與s.那么質(zhì)點的初速度與加速度分別為()A．0與2m/s2 B．5m/s與0C．5m/s與2m/s2 D．5m/s與4m/s23．在運用公式v＝v0＋at時，關于各個物理量的符號，以下說法中正確的選項是()①必須規(guī)定正方向，式中的v、v0、a才取正、負號②在任何情況下a＞0表示做加速運動，a＜0表示做減速運動③習慣上總是規(guī)定物體開始運動的方向為正方向，a＞0表示做加速運動，a＜0表示做減速運動④v的方向總是與v0的方向相同A．①③ B．②④C．①② D．③④4．(2022·9月杭州四校聯(lián)考)如圖1所示，高速動車出站時能在150s內(nèi)勻加速到180km/h，然后正常行駛．某次因意外列車以加速時的加速度大小將車速減至108km/h.以初速度方向為正方向，那么以下說法不正確的選項是()圖1A．列車加速時的加速度大小為eq\f(1,3)m/s2B．列車減速時，假設運用v＝v0＋at計算瞬時速度，其中a＝－eq\f(1,3)m/s2C．假設用v－t圖象描述列車的運動，減速時的圖線在時間軸t軸的下方D．列車由靜止加速，1min內(nèi)速度可達20m/s5．(2022·浙江學業(yè)水平考試)以下v－t圖象中，表示物體做勻速直線運動的是()6．如圖2是質(zhì)點做直線運動的v－t圖象．關于該質(zhì)點的運動，以下說法正確的選項是()圖2A．0～t1時間內(nèi)質(zhì)點做勻速運動B．t1～t2時間內(nèi)質(zhì)點保持靜止C．質(zhì)點先做勻加速運動再做勻速運動D．t1時刻質(zhì)點的運動方向改變7．某路段允許汽車行駛的最大速度為12m/s，如果汽車以最大允許速度行駛，必須在1.5s內(nèi)停下來，汽車在剎車的過程中加速度至少多大？考點二勻變速直線運動的位移與時間的關系1．勻變速直線運動的位移公式：x＝v0t＋eq\f(1,2)at2.開展提升(1)特殊形式①當a＝0時，x＝v0t(勻速直線運動)②當v0＝0時，x＝eq\f(1,2)at2(由靜止開始的勻加速直線運動)(2)公式x＝v0t＋eq\f(1,2)at2為矢量式，應用時應規(guī)定正方向，一般規(guī)定初速度方向為正方向．2．平均速度公式eq\x\to(v)＝eq\f(v0＋v,2)(此式只適用于勻變速直線運動)3．v－t圖象中用“面積〞求位移物體在時間t內(nèi)的位移可以用v－t圖象與t軸所圍的________表示．當“面積〞在t軸上方時，位移取______值，這表示物體的位移與規(guī)定的正方向________；當“面積〞在t軸下方時，位移取______值，這表示物體的位移與規(guī)定的正方向________，例如：沿直線運動的物體的v－t圖象，如圖3所示．圖3在0～4s內(nèi)物體的位移x1＝eq\f(2＋4,2)×10m＝30m在4～6s內(nèi)物體的位移x2＝－eq\f(1,2)×2×20m＝－20m0～6s內(nèi)物體的位移x＝x1＋x2＝10m.1．某物體做勻變速直線運動的位移隨時間的變化規(guī)律是：x＝0.5t＋t2(m)，那么這個物體()A．初速度為1m/sB．加速度為1m/s2C．前2s內(nèi)的位移為5mD．第2s末的速度為4m/s2．(2022·浙江學業(yè)水平考試)一女同學穿著輪滑鞋以一定的速度俯身“滑入〞靜止汽車的車底，她用15s穿越了20輛汽車底部后“滑出〞，位移為58m．假設她的運動可視為勻變速直線運動，從上述數(shù)據(jù)可以確定()A．她在車底運動時的加速度B．她在車底運動時的平均速度C．她剛“滑入〞車底時的速度D．她剛“滑出〞車底時的速度3．一輛汽車沿平直公路做勻加速直線運動，初速度為36km/h，經(jīng)過2s速度到達54km/h，那么汽車的平均速度大小為()A．12.5m/s B．18m/sC．25m/s D．45m/s4．(2022·金華十校適應性測試)汽車剎車后，停止轉(zhuǎn)動的輪胎在地面上發(fā)生滑動，可以明顯地看出滑動的痕跡，即常說的剎車線，如圖4所示．由剎車線長短可以得知汽車剎車前的速度大小，因此剎車線的長度是分析交通事故的一個重要依據(jù)．假設汽車剎車后以6m/s2的加速度運動，剎車線長12m，那么可知汽車在緊急剎車前的速度大小為()圖4A．12m/s B．6m/sC．4m/s D．3m/s5．(2022·溫州學考適應性測試)如圖5所示，質(zhì)量為m的小球從靜止開始沿長為L的斜面從頂端滑到底端，小球做勻加速直線運動，小球滑到底端的速度為v，經(jīng)歷的時間為t，那么()圖5A．小球滑到eq\f(L,2)處所用的時間為eq\f(t,2)B．小球滑到eq\f(L,2)處所用的時間為eq\r(2)tC．小球滑行eq\f(t,2)時的速度為eq\f(v,2)D．小球滑行eq\f(t,2)時的速度為eq\f(\r(2)v,2)6．(2022～2022余杭、蕭山、新登、昌化四校高二第二學期期末)如圖6所示是物體做直線運動的v－t圖象，由圖可知，該物體()圖6A．第1s內(nèi)和第3s內(nèi)的運動方向相反B．第3s內(nèi)和第4s內(nèi)的加速度相同C．第1s內(nèi)和第4s內(nèi)的位移大小不相等D．0～2s和0～4s內(nèi)的平均速度大小相等7．質(zhì)量為3kg的物體放在水平地面上，在水平恒力F的作用下做勻加速直線運動，4s末撤去水平力F.物體運動的v－t圖象如圖7所示．求：圖7(1)物體在0～4s的加速度大??；(2)物體在4～10s的位移大?。?．如圖8所示，2022年9月25日上午，中國首艘航空母艦“遼寧〞號正式交接入列，殲—15戰(zhàn)斗機是“遼寧〞號艦載的首款戰(zhàn)斗機．殲—15戰(zhàn)斗機在跑道上加速時產(chǎn)生的加速度為4.5m/s2，起飛速度為50m/s，“遼寧〞號航空母艦跑道長100m．求：圖8(1)殲—15戰(zhàn)斗機在陸地上從靜止開始起飛，跑道至少要多少米？(2)假設“遼寧〞號航空母艦靜止時，殲—15戰(zhàn)斗機在航空母艦上滑行100m起飛，那么彈射系統(tǒng)必須使飛機具有多大的初速度？考點三自由落體運動1.自由落體運動(1)條件：物體只受重力，從靜止開始下落．(2)運動性質(zhì)：初速度v0＝0，加速度為重力加速度g的勻加速直線運動．(3)根本規(guī)律：速度公式________；位移公式：h＝____________.開展提升自由落體運動的處理技巧：自由落體運動是勻變速直線運動的特例，分析勻變速直線運動的各種方法對于自由落體運動仍然適用．2．自由落體加速度g是自由落體運動的加速度，又叫重力加速度，其方向總是豎直向下，在地球上的不同緯度，重力加速度大小一般不同．1．關于自由落體運動，以下說法中正確的選項是()A．在空氣中的運動是自由落體運動B．物體做自由落體運動時不受任何力的作用C．自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動D．質(zhì)量大的物體，受到的重力大，落到地面時的速度也大2．(2022·浙江1月學考)1971年，美國宇航員大衛(wèi)·斯科特在登上月球后，從同一高度同時由靜止釋放錘子和羽毛(如圖9所示)，那么下落過程中()圖9A．錘子比羽毛速度變化大B．羽毛比錘子速度變化大C．錘子比羽毛加速度大D．錘子和羽毛加速度一樣大3．(2022·浙江4月學考真題)宇航員在月球上離月球外表(重力加速度為地球的eq\f(1,6))高10m處由靜止釋放一片羽毛，羽毛落到月球外表上的時間大約是()A．1.0sB．1.4sC．3.5sD．12s4．如圖10所示為懸崖跳水精彩的一瞬間．一位跳水愛好者在體驗懸崖跳水的驚險和刺激的同時，測出他在空中下落的時間為3.0s．假設將跳水過程等效為自由落體運動，那么懸崖距離水面的高度約為(g＝10m/s2)()圖10A．30mB．35mC．40mD．45m5．如圖11所示，只要測量了小明釋放直尺到小張捏住直尺這段時間內(nèi)直尺下落的高度h，就能確定小張的反響時間t，其所依據(jù)的關系式是()圖11A．t＝eq\f(h,v) B．t＝eq\f(2h,v)C．t＝eq\r(\f(2h,g)) D．t＝eq\f(2h,g)6．(2022·浙江9月學考樣題)質(zhì)量為m的物體從高為h處自由下落，開始的eq\f(h,3)用時為t，那么()A．物體落地所用的時間為eq\r(3)tB．物體落地所用的時間為3tC．物體落地時的速度為eq\r(6)gtD．物體落地時的速度為3gt考點四伽利略對自由落體運動的研究1．伽利略的觀點：重物與輕物應該下落得________．2．伽利略的科學猜測與假說：落體一定是一種最簡單的變速運動，它的速度應該是____________的．3．伽利略的科學方法(1)觀察現(xiàn)象；(2)__________________；(3)邏輯推論；(4)____________；(5)合理外推．4．伽利略科學思想方法核心：把______________________(包括數(shù)學推理)結(jié)合起來．1．伽利略在研究運動的過程中，創(chuàng)造了一套科學研究方法，如框圖所示：eq\x(觀察現(xiàn)象)→eq\x(提出假設)→eq\x(邏輯推理)→eq\x(4)→eq\x(修正推廣)→……其中方框4中是()A．提出猜測 B．數(shù)學推理C．實驗驗證 D．合理外推2．伽利略對自由落體運動研究時做了著名的銅球沿斜面運動的實驗，讓小球分別沿傾角不同、阻力很小的斜面從靜止開始滾下．請根據(jù)物理史實判斷下面關于他實驗觀察和邏輯推理說法正確的選項是()A．傾角一定時，小球在斜面上的位移與時間成正比B．傾角一定時，小球在斜面上的速度與時間的平方成正比C．傾角一定時，不同質(zhì)量的小球從斜面上同一位置滾下的時間相同D．通過改變傾角的大小，最終由實驗直接得到自由落體運動的性質(zhì)3．伽利略對自由落體運動的研究，是科學實驗和邏輯推理的完美結(jié)合．伽利略先用斜面進行實驗研究，獲得勻變速直線運動的規(guī)律，然后將此規(guī)律合理外推至傾角為90°——自由落體的情形，如圖12所示．對伽利略研究過程的理解，以下說法正確的選項是()圖12A．圖中所示的情形均為真實的實驗過程B．圖中所示的情形均為理想的實驗過程C．利用斜面“放大〞重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯D．利用斜面“沖淡〞重力的作用，便于測量實驗數(shù)據(jù)4．如圖13所示是伽利略的斜面實驗，下表為某次實驗的一組數(shù)據(jù)．據(jù)此，他發(fā)現(xiàn)eq\f(s,t2)＝常數(shù)．有同學想驗證伽利略的結(jié)論，作出如下四幅圖象，最合理的是()圖13時間t/單位12345678距離s/單位32130298526824117216002104考點五實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1．實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、學生電源、復寫紙等．2．實驗步驟(1)按照圖14所示實驗裝置，把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端，接好電源；圖14(2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛適宜的鉤碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；(3)把小車?？吭诖螯c計時器處，接通電源，放開小車；(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；(5)換紙帶重復三次實驗，選擇一條比擬理想的紙帶進行測量分析．3．數(shù)據(jù)處理(1)瞬時速度的計算方法：勻變速直線運動某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度，即vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)，求出打第n個計數(shù)點時紙帶的瞬時速度．(2)實驗所得紙帶如圖15所示，計算各測量點的瞬時速度：圖15v1＝eq\f(x1＋x2,2T)；v2＝eq\f(x2＋x3,2T)；v3＝eq\f(x3＋x4,2T)……vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T).(3)用圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律①在坐標紙上建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標系中描點．②畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在直線的兩側(cè)，偏差比擬大的點忽略不計，如圖16所示．圖16③觀察所得到的直線，分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律．(4)利用v－t圖象求物體的加速度，如圖17所示．圖17a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(v1－v0,t1)1．用如圖18所示的裝置做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律〞實驗，以下做法正確的選項是()圖18A．小車從靠近定滑輪處釋放B．先啟動計時器，再釋放小車C．實驗前要平衡小車受到的阻力D．電火花計時器接學生電源直流輸出端2．(2022·浙江1月學考)如圖19所示是某次實驗中得到的一條紙帶．A、B、C、D、E分別表示紙帶上連續(xù)打出的點，打點計時器所用的電源頻率為50Hz.根據(jù)圖示數(shù)據(jù)可知()圖19A．紙帶做勻速運動B．相鄰兩點的時間間隔為0.1sC．A與C之間紙帶的平均速度為0.31m/sD．打B點時紙帶的瞬時速度為1.56m/s3．在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律〞的實驗中，以下做法不能減小實驗誤差的是()A．選取計數(shù)點，把每打五個點的時間間隔作為一個時間單位B．使小車運動的加速度盡量小一些C．舍去紙帶上密集的點，只利用點跡清晰、點間間隔適當?shù)哪蔷植窟M行測量、計算D．選用各處平整程度相同的長木板做實驗4．(2022·溫州學考適應性測試)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律〞實驗中，某同學用位移傳感器進行實驗．圖20圖21(1)如圖20是固定位移傳感器的小車運動過程中的情景，在計算機屏上顯示如圖21所示，橫坐標代表的物理量是________，縱坐標代表的物理量是________．(2)圖22是小車在某區(qū)域運動的v－t圖象，t1時刻兩位移傳感器相距最近，根據(jù)圖象可知________．圖22A．t2時刻小車的速度最大B．t2時刻兩位移傳感器之間的距離最大C．t1～t2與t3～t4時間內(nèi)小車的運動方向相反D．t3～t4時間內(nèi)小車的加速度逐漸減小

答案精析考點一根底知識梳理1．(2)相同相反2．v＝v0＋at開展提升(1)①v0②at3．(2)大小大小正負根底題組自測1．B2．C[由v＝v0＋at及v＝5＋2t知該運動的初速度為v0＝5m/s，a＝2m/s2，故C正確．]3．A4．C[列車的加速度大小a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(50,150)m/s2＝eq\f(1,3)m/s2，減速時，加速度方向與速度方向相反，a′＝－eq\f(1,3)m/s2，應選項A、B都正確；列車減速時，v－t圖象中圖線依然在時間軸t軸的上方，選項C錯誤；由v＝at可得v＝eq\f(1,3)×60m/s＝20m/s，選項D正確．]5．D6．C[根據(jù)v－t圖象可知，該質(zhì)點在0～t1時間內(nèi)做勻加速運動，在t1～t2時間內(nèi)保持勻速．應選C.]7．8m/s2解析以初速度的方向為正，由公式v＝v0＋at得a＝eq\f(v－v0,t)＝eq\f(0－12,1.5)m/s2＝－8m/s2，故加速度的大小至少為8m/s2.考點二根底知識梳理3．面積正相同負相反根底題組自測1．C[由位移公式x＝v0t＋eq\f(1,2)at2可知物體的初速度v0＝0.5m/s，a＝2m/s2，所以選項A、B錯誤．代入數(shù)據(jù)可得前2s內(nèi)的位移為5m，選項C正確．由v＝v0＋at得第2s末的速度為4.5m/s，故D錯誤．]2．B[由x＝v0t＋eq\f(1,2)at2知，僅知道t和x不能求出v0和a，故A、C、D錯誤．由eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)知可求出平均速度，B正確．]3．A4．A[設初速度為v0，剎車時間為t，那么0＝v0－6t①12＝v0t－eq\f(1,2)×6t2②由①②解得t＝2s，由v＝v0＋at得v0＝v－at＝0－(－6)×2m/s＝12m/s，故A正確．]5．C[設小球滑到eq\f(L,2)處所用時間為t′，那么L＝eq\f(1,2)at2，eq\f(L,2)＝eq\f(1,2)at′2，得t′＝eq\f(\r(2),2)t，中間時刻的瞬時速度等于時間t內(nèi)的平均速度，即為eq\f(v,2).]6．B[第1s內(nèi)和第3s內(nèi)圖象在時間軸的上方，物體的運動方向都與正方向相同，選項A錯誤；v－t圖象中圖象的斜率表示加速度，故第3s內(nèi)和第4s內(nèi)物體的加速度相同，選項B正確；v－t圖象中相應圖形的面積表示位移，第1s內(nèi)物體的位移大小x1＝eq\f(1,2)×1×1m＝0.5m．第4s內(nèi)物體的位移大小x2＝eq\f(1,2)×1×1m＝0.5m，選項C錯誤；由題圖知0～2s內(nèi)和0～4s內(nèi)的位移相等，由eq\x\to(v)＝eq\f(x,t)知兩段時間內(nèi)的平均速度大小不相等，選項D錯誤．]7．(1)3m/s2(2)36m解析設加速運動時間為t1，減速運動時間為t2，運動過程最大速度為v1(1)設0～4s內(nèi)的加速度大小為a1：a1＝eq\f(v1,t1)＝3m/s2(2)設4～10s內(nèi)的加速度大小為a2：a2＝eq\f(v1,t2)＝2m/s2那么由x2＝v1t2－eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)得x2＝36m.8．(1)278m(2)40m/s解析(1)設起飛過程需要經(jīng)過時間為t1那么t1＝eq\f(v－v0,a)＝eq\f(100,9)s所以x＝eq\f(1,2)at2≈278m(2)設初速度為v0′那么50＝v0′＋4.5t2100＝v0′t2＋eq\f(1,2)×4.5teq\o\al(2,2)聯(lián)立解得v0′＝40m/s.考點三根底知識梳理1．(3)v＝gt