匀加速直线运动
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,她可用于完成空中动作的时间是多少? (计算时可以把运动员看做全部质量集中在重心 的一个质点,g取10 m/s2)
解析:由向上跃起的高度 h1=0.45 m 可求得向上跃起的时间为 t1 = 2h 1 g = 2×0.45 s=0.3 s 10
时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,因此这类问题可 能造成时间多解或者速度多解.
一个氢气球以4 m/s2的加速度由静止从地面竖直上升, 10 s末从气球中掉下一重物,此重物最高可上升到距地面多高处?
此重物从氢气球中掉下后,经多长时间落回到地面?(忽略空气阻
力,g取10 m/s2) [思路点拨] 解答本题的关键是分析出重物掉下的瞬间具有与气 球相同的速度.
方法二:中间时刻速度法 v0 1 v AC= (v+v0)= 2 2
2 由 v2 0=2asAC,vB=2asBC
v0 1 又 sBC= sAC,解得 vB= 4 2 可以看出 vB 正好等于 AC 段的平均速度,因此 tBC=t. 方法三:比例法 对于初速度为零的匀变速直线运动,在连续相等的时间里通过的 位移之比为: s1∶s2∶s3∶„∶sn=1∶3∶5∶„∶(2n-1) 现有:sBC∶sBA= sAC 3 ∶ s =1∶3 4 4 AC 通过 sAB 的时间为 t,
所以,此重物距地面最大高度 Hmax=H1+H2=280 m 重物从掉下到落地的总时间 t=t2+t3=11.48 s.
[答案] 280 m 11.48 s
2. 2010年11月第十六届亚运会女子10 m跳台比赛中我国运动员 吴敏霞获得冠军.如图所示,假设她从离水面10 m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0.45 m达到最高点,
之比为
s Ⅰ∶s Ⅱ∶s Ⅲ∶„∶s N= 1∶3∶5∶„∶(2n-1).
(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为
t1∶t2∶t3∶„∶t n
= 1∶(( 2-1)∶(
3- 2)∶„∶( n- n-1) .
[温馨提示]
三、自由落体运动和竖直上抛运动 1.自由落体运动 (1)条件:物体只在重力作用下,从静止开始下落. (2)特点:初速度v0=0,加速度为重力加速度g的匀加速直线运动. (3)基本规律 ①速度公式v= g t
答案:1.75 s
解决匀变速直线运动的常用方法 运动学问题的求解一般有多种方法,可从多种解法的对比 中进一步明确解题的基本思路和方法,从而提高解题能力.
对于初速度为零的匀加速直线运动与末速度为零的匀减 比例法 速直线运动,可利用初速度为零的匀加速直线运动的重 要特征的比例关系,用比例法求解 逆向思 维法 把运动过程的“末态”作为“初态”的反向研究问题的 方法,一般用于末态已知的情况 应用v-t图象,可把较复杂的问题转变为较为简单的数 图象法 学问题解决,尤其是用图象定性分析,可避开繁杂的计 算,快速得出答案 匀变速直线运动中,在连续相等的时间T内的位移之差 推论法 为一恒量,即sn+1-sn=aT2,对一般的匀变速直线运 动问题,若出现相等的时间间隔问题,应优先考虑用 Δs=aT2求解
3.初速度为零的匀加速直线运动
(1)在1T末,2T末,3T末,„,n T末的瞬时速度之比为
v1∶v2∶v3∶„∶v n= 1∶2∶3∶„∶n .
(2)在1T内,2T内,3T内,„,n T内的位移之比为 s1∶s2∶s3∶„∶s n= 12∶22∶32∶„∶n2 .
(3)在第1个T内,第2个T内,第3个T内,„,第n个T内的位移
v2 0 2g
⑤上升到最高点所用时间:t=
[温馨提示] (1)物体上升到最高点时速度虽为零,但并不处于 平衡状态. (2)由于竖直上抛运动的上升和下降阶段加速度相同,故可对全 程直接应用匀变速直线运动的基本公式.
应用匀变速直线运动规律应 注意的问题
1.正负号的规定 匀变速直线运动的基本公式均是矢量式,应用时要注意各物理量的符 号,一般情况下,我们规定初速度的方向为正方向,与初速度同向的物 理量取正值,反向的物理量取负值. 2.匀变速直线运动 物体先做匀减速直线运动,减速为零后又反向做匀加速直线运动,全 程加速度不变,对这种情况可以将全程看做匀减速直线运动,应用基本 公式求解. 3.刹车类问题 对匀减速直线运动,要注意减速为零后停止,加速度变为零的实际情 况,如刹车问题,注意题目给定的时间若大于刹车时间,则刹车时间以 后的时间内车是静止的.
(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.(结果保留两位小数) [思路点拨] 解答本题时应注意以下两点:
(1)100 m和200 m比赛 时运动员的运动情景相似,求解时可类比
列式 (2)运动员在比赛 时的运动分两个阶段,即匀加速阶段和匀速阶 段,可根据两个阶段的速度、位移、时间关系列式求解.
2 v0 设 O 与 A 的距离为 l,则有 l= 2a
3l1-l22 联立以上几式得 l= . 8l2-l1
3l1-l22 答案: 8l2-l1
对竖直上抛运动的理解
1.竖直上抛运动的研究方法 (1)分段法:可以把竖直上抛运动分成上升阶段的匀减速运动和 下降阶段的自由落体运动处理,下降过程是上升过程的逆过程. (2)整体法:从全过程来看,加速度方向始终与初速度的方向相 反,所以也把竖直上抛运动看成是一个匀变速直线运动.
故通过 sBC 的时间 tBC=t.
[答案] t
3.(2011年天津五校联考)如图所示,小球沿足够长的斜面向上做匀 变速运动,依次经a、b、c、d到达最高点e.已知ab=bd=6 m,bc= 1 m,小球从a到c和从c到d所用的时间都是2 s,设小球经b、c时的 速度分别为vb、vc,则( )
A.vb= m/s
设运动员从手到脚全长 2l,双手向上立在跳台上时, 重心位置 O 离跳台为 l,手接触水面时重心位置 O 离水面也为 l,运动员从最高 点到将入水时,重心下降的高度 h2=H+l+h1-l=H+h1=10.45 m 下降过程的时间 t2 = 2h 2 g = 2×10.45 s=1.45 s 10
所以运动员完成空中动作的时间为 t=t1+t2=0.3 s+1.45 s=1.75 s
全距离为200 m的理论依据.(取g=10 m/s2)
资料一:驾驶员的反应时间在0.3 s~0.6 s之间. 资料二:各种路面与轮胎之间的动摩擦因数:
(1)在计算中驾驶员的反应时间、路面与轮胎之间的动摩擦因数
各应取多少?
(2)通过你的计算来说明安全距离为200 m的必要性.
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点:
[听课记录]
(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 vt+(9.69-0.15-t)v=100① 2 1 vt+(19.30-0.15-t)×0.96 v=200② 2 由①②式得 t=1.29 s,v=11.24 m/s. v (2)设加速度大小为 a,则 a= t =8.71 m/s2.
(1)安全距离应是各种情况下都不会发生交通事故的最小距离. (2)安全距离应等于反应时间内匀速运动的距离与刹车做匀减速 运动的距离之和.
[听课记录]
(1)驾驶员反应时间 t=0.6 s,动摩擦因数 μ=0.32.
(2)汽车在驾驶员的反应时间内做匀速直线运动,然后刹车做匀减 速直线运动.s1=v0t=20 m,μmg=ma.
2 scd=aT2 得:a=0.5 m/s2,由 v2 sbc 可得,vb= b-vc =2a·
10 m/s,A
错误.
答案:BD
匀变速直线运动规律在生活中的应用
为了安全,在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离,
我国公安部门规定:高速公路上行驶的汽车的安全距离为200 m, 最高时速为120 km/h.请你根据下面提供的资料,通过计算来说明安
2.两个有用的结论 (1)任意两个连续相等的时间间隔T内,位移之差为一恒量,即:
Δ s=s2-s1=s3-s2=„=s n-s n-1=
可以推广到s m-s n= (m-n)aT2 .
a T. 2
(2)在一段时间内平均速度等于中间时刻的瞬时速度,还等于初、 末时刻速度矢量和的一半,即:
v0+v 2
[答案] (1)1.29 s
11.24 m / s (2)8.71 m/s2
1.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,沿此直线做匀加速运 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.
解析:设物体的加速度为 a,到达 A 点的速度为 v0,通过 AB 段 1 和 BC 段所用的时间为 t,则有 l1=v0t+ at2 2 1 l1+l2=2v0t+ a(2t)2 2 联立以上二式得 l2-l1=at2 3l1-l2=2v0t
[听课记录] 氢气球向上加速阶段:
1 2 1 H1= a1t1= ×4×102 m=200 m 2 2 v1=a1t1=4×10 m/s=41 H2= =80 m 2g
v1 t2 = g = 4 s 自由下落阶段: 1 H1+H2= gt2 2 3 得:t3= 2H1+H2 = 56 s=7.48 s. g
物体以一定的初速度冲上固定的光滑的斜面,到达斜面 最高点C时速度恰好为零,如图所示,已知物体运动到斜面长度 3/4处的B点时,所用时间为t,求物体从B滑到C所用的时间. [思路点拨] 本题可用多种方法解答,如逆向思维法、中间时
刻速度法、比例法等.
[听课记录] 方法一:逆向思维法 物体向上匀减速冲上斜面,相当于向下匀加速滑下斜面 1 故 sBC= atBC2 2 1 又 sBC= sAC 4 解得 tBC=t. 1 sAC= a(t+tBC)2 2