
知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
勻變速eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(概念:沿著一條直線,且__加速度__不變的運(yùn)動,規(guī)律\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(基本公式\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(速度公式:v=__v0+at__,位移公式:x=__v0t+\f(1,2)at2__))))))
直 線eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(規(guī)律\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(重要的導(dǎo)出公式\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(速度—位移公式:__v2-v\\al(2,0)=2ax__,平均速度公式:\(v,\s\up6(-))=__\f(v0+v,2)__=v\f(t,2),勻變速直線運(yùn)動在連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)通過的位移之差為,一常數(shù):Δx=__aT2__))))))
運(yùn) 動eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(規(guī)律\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(\a\vs4\al(初速度為,零的勻變速,直線運(yùn)動,的比例式)\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(按時(shí)間等分\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(T末、2T末、3T末速度之比v1︰v2︰v3=__1︰2︰3__,T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)位移比x1︰x2︰x3=__1︰4︰9__,第一個(gè)T內(nèi)、第二個(gè)T內(nèi)、第三個(gè)T內(nèi)位移比:,xⅠ︰xⅡ︰xⅢ=__1︰3︰5__)),按位移等分:連續(xù)相等的位移所用時(shí)間比:,tⅠ︰tⅡ︰tⅢ=__1︰?\r(2)-1?︰?\r(3)-\r(2)?__))))))
的研究eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(自由落體運(yùn)動\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(概念:物體只在__重力__作用下從靜止開始下落的運(yùn)動,重力加速度:g=9.8 m/s2或g=10 m/s2,規(guī)律\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(v=__gt__,h=__\f(1,2)gt2__,v2=__2gh__,勻變速直線運(yùn)動的所有公式及推論都適用于自由落體運(yùn)動)))),\a\vs4\al(實(shí)驗(yàn):探究小車速度,隨時(shí)間變化的規(guī)律)\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(根據(jù)紙帶求某點(diǎn)瞬時(shí)速度vn=__\f(xn+xn-1,2T)__,\a\vs4\al(根據(jù)紙帶求物體,運(yùn)動的加速度)\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(圖像法:v-t圖像斜率表示__加速度__,逐差法:由Δx=aT2得a=__\f(Δx,T2)__))))))
方法歸納提煉
一、處理勻變速直線運(yùn)動的解題模型和常用方法
1.勻變速直線運(yùn)動問題的解題模型
eq \x(確定研究對象)→分析題意,確定研究對象
↓
eq \x(畫運(yùn)動草圖)→eq \a\vs4\al(建立直線坐標(biāo)系,選取正方向,確,定加速度方向、位移方向)
↓
eq \x(列運(yùn)動方程)→由已知條件及待求量,選擇合適的公式
↓
eq \x(得出結(jié)論并驗(yàn)證)→eq \a\vs4\al(統(tǒng)一單位,解方程?或方程組?求未,知量,并注意對結(jié)果進(jìn)行有關(guān)討論)
2.解決勻變速直線運(yùn)動的常用方法
運(yùn)動學(xué)問題的求解一般有多種方法,除了直接套用基本公式求解外,還有其他一些方法,具體如下:
典題1 物體以一定的初速度沖上固定的光滑斜面,到達(dá)斜面最高點(diǎn)C時(shí)速度恰好為零,如圖,已知物體運(yùn)動到斜面長度3/4處的B點(diǎn)時(shí),所用時(shí)間為t,求物體從B滑到C所用的時(shí)間。
思路引導(dǎo):物體上滑過程是勻減速直線運(yùn)動,可利用勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律用多種方法求解。
解析:逆向思維法(反演法)
解法一 物體向上勻減速沖上斜面,相當(dāng)于向下勻加速滑下斜面。故xBC=eq \f(at\\al(2,BC),2),xAC=eq \f(a?t+tBC?2,2)
又xBC=eq \f(xAC,4),解得tBC=t
解法二 比例法
對于初速度為零的勻變速直線運(yùn)動,在連續(xù)相等的時(shí)間里通過的位移之比為x1︰x2︰x3︰…︰xn=1︰3︰5︰…︰(2n-1)
現(xiàn)有xBC︰xBA=(eq \f(xAC,4))︰(eq \f(3xAC,4))=1︰3
通過xAB的時(shí)間為t,故通過xBC的時(shí)間tBC=t
解法三 中間時(shí)刻速度法
利用教材中的推論:中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段位移的平均速度eq \(v,\s\up6(-))AC=eq \f(?vt+v0?,2)=eq \f(v0,2)
又veq \\al(2,0)=2axAC,veq \\al(2,B)=2axBC,xBC=eq \f(xAC,4)
由以上各式解得vB=eq \f(v0,2)
可以看出vB正好等于AC段的平均速度,因此B點(diǎn)是中間時(shí)刻的位置。
因此有tBC=t
解法四 圖像法
利用相似三角形面積之比等于對應(yīng)邊平方比的方法,作出v-t圖像,如圖所示,
eq \f(S△AOC,S△BDC)=eq \f(CO2,CD2)
且S△AOC=4S△BDC,OD=t,OC=t+tBC,
所以eq \f(4,1)=eq \f(?t+tBC?2,t\\al(2,BC)),得tBC=t
答案:t
二、勻變速直線運(yùn)動兩種圖像的意義及應(yīng)用
1.直線運(yùn)動的規(guī)律可用代數(shù)式進(jìn)行描述,也可以用圖像的形式來描述。研究運(yùn)動圖像要從以下幾點(diǎn)來認(rèn)識它的物理意義:
(1)從圖像識別物體運(yùn)動的性質(zhì)。
(2)圖像的截距(即圖像與縱軸或橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo))的意義。
(3)圖像的斜率(即圖像與橫軸夾角的正切值)的意義。
(4)圖像與坐標(biāo)軸所圍面積的物理意義。
(5)圖像上任一點(diǎn)的物理意義。
2.x-t圖像與v-t圖像的比較
如圖1、2和下表是形狀一樣的圖線在x-t圖像與v-t圖像中的比較。
典題2 (2020·吉林省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一上學(xué)期期中)如圖所示,x-t圖像和v-t圖像中,給出四條曲線1、2、3、4代表四個(gè)不同物體的運(yùn)動情況,關(guān)于它們的物理意義,下列描述正確的是( B )
A.圖線1表示物體做曲線運(yùn)動
B.x-t圖像中t1時(shí)刻v1>v2
C.v-t圖像中0至t3時(shí)間內(nèi)物體3和4的平均速度大小相等
D.兩圖像中,t2、t4時(shí)刻分別表示物體2、4開始反向運(yùn)動
思路引導(dǎo):通過該題認(rèn)真比較“x-t”與“v-t”圖像的異同,特別體會“斜率”“交點(diǎn)”“拐點(diǎn)”等在不同圖像中所代表的物理意義。
解析:無論是x-t圖像還是v-t圖像,都不表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的軌跡,所以A錯(cuò)誤,由x-t圖像的切線斜率表示速度,可知B正確;v-t圖像與橫軸所圍的面積表示位移,所以0至t3時(shí)間內(nèi)物體4的位移大于物體3的位移,所以物體4的平均速度大于物體3的平均速度,故C錯(cuò)誤;t2時(shí)刻物體2開始反向運(yùn)動,而t4時(shí)刻物體4還一直向前運(yùn)動,所以D錯(cuò)誤。
三、紙帶問題的處理方法
1.由紙帶判斷物體的運(yùn)動性質(zhì):在紙帶上測出各個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T內(nèi)的位移分別是x1、x2…xn,①如果x1=x2=…=xn,則物體做勻速直線運(yùn)動;②如果x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1≠0,即在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移差相等,據(jù)此可判斷物體做勻變速直線運(yùn)動;如果不相等,則物體做變加速直線運(yùn)動。
2.由紙帶求物體運(yùn)動的速度:如果物體做勻變速直線運(yùn)動,x1、x2…xn為其在連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移,T為相等時(shí)間間隔值,則紙帶上某點(diǎn)對應(yīng)的瞬時(shí)速度等于以這個(gè)點(diǎn)為中間時(shí)刻的位移內(nèi)的平均速度,即vn=eq \f(xn+xn+1,2T)。
3.由紙帶求物體運(yùn)動的加速度:
(1)由圖像求加速度:利用多組數(shù)據(jù)描繪出v-t圖像,則v-t圖線斜率即為物體運(yùn)動的加速度。
(2)利用逐差法求加速度:如圖所示的紙帶,按時(shí)間順序取0、1、2、3、4、5、6七個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn),用刻度尺測量相鄰兩點(diǎn)之間的距離分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6,T為計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間,則物體運(yùn)動的加速度a=eq \f(?x4+x5+x6?-?x1+x2+x3?,9T2)
典題3 (2020·廣東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一上學(xué)期期中)在利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究勻變速直線運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中,
(1)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用__220_V交流__(請選擇“低壓直流”“4-6 V交流” “220 V交流”)電源,在實(shí)驗(yàn)過程中,使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí),應(yīng)__先接通電源,再釋放紙帶__(請選擇“先釋放紙帶,再接通電源”“先接通電源,再釋放紙帶”)
(2)圖甲為某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶,圖中所示的是每打5個(gè)點(diǎn)所取的計(jì)數(shù)點(diǎn),
該同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)(T為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔):
方法A:由a1=eq \f(S2-S1,T2),a2=eq \f(S3-S2,T2),……,a5=eq \f(S6-S5,T2)取平均值;
方法B:由a1=eq \f(S4-S1,3T2),a2=eq \f(S5-S2,3T2),a3=eq \f(S6-S3,3T2)取平均值。 從數(shù)據(jù)處理方法看,在S1、S2、S3、S4、S5、S6中,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果起作用的,方法A中有__S1、S6__;方法B中有__S1、S2、S3、S4、S5、S6__。因此,選擇方法__B__(A或B)更合理,這樣可以減少實(shí)驗(yàn)的__偶然__(填寫系統(tǒng)或偶然)誤差。
(3)圖乙為某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中打出的一條紙帶,圖中所示的是每打5個(gè)點(diǎn)所取的計(jì)數(shù)點(diǎn),但由于疏忽第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)位置被污物遮蓋,無法看出。該同學(xué)仍可直接利用圖中的數(shù)據(jù)求得:①該物體的加速度為__0.74__ m/s2。② 打下第2記數(shù)點(diǎn)時(shí)的速度約為__0.40__ m/s。(以上計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
解析:(1)電火花計(jì)時(shí)器應(yīng)使用220V交流電源;實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源,再放開紙帶。
(2)方法A:eq \x\t(a)=eq \f(a1+a2+a3+a4+a5,5)=eq \f(S6-S1,5T2),對實(shí)驗(yàn)結(jié)果起作用的數(shù)據(jù)只有S1、S6,不利于減小偶然誤差;
方案B:eq \x\t(a)=eq \f(S6+S5+S4-S3-S2-S1,9T2),對實(shí)驗(yàn)結(jié)果起作用的數(shù)據(jù)有S1、S2、S3、S4、S5、S6,可以最大限度地減小偶然誤差;故方案B更合理,這樣可以減少實(shí)驗(yàn)的偶然誤差。
(3)設(shè)1、2間的位移為x1,2、3間的位移為x2,3、4間的位移為x3,4、5間的位移為x4;因?yàn)橹芷跒?.02 s,且每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)記數(shù)點(diǎn),所以每兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T=0.1 s;由勻變速直線運(yùn)動的推論xm-xn=(m-n)aT2得:x4-x1=3aT2,a=eq \f(x4-x1,3T2)=0.74 m/s2,又x2-x1=aT2,得:x2=x1+aT2,根據(jù)某段平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,第2點(diǎn)的速度為v2=eq \f(x2+x1,2T)=eq \f(2x1+aT2,2T)=0.40 m/s。
進(jìn)考場練真題
一、高考真題探析
典 題 (2019·全國卷Ⅰ,18)如圖,籃球架下的運(yùn)動員原地垂直起跳扣籃,離地后重心上升的最大高度為H。上升第一個(gè)eq \f(H,4)所用的時(shí)間為t1,第四個(gè)eq \f(H,4)所用的時(shí)間為t2。不計(jì)空氣阻力,則eq \f(t2,t1)滿足( C )
A.1
這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊第二章 機(jī)械振動綜合與測試導(dǎo)學(xué)案及答案,共11頁。學(xué)案主要包含了簡諧運(yùn)動的圖像,簡諧運(yùn)動的特征等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份人教版 (2019)必修 第一冊第四章 運(yùn)動和力的關(guān)系綜合與測試學(xué)案,共6頁。學(xué)案主要包含了動力學(xué)問題中的臨界和極值問題,動力學(xué)問題中的“板塊”模型,動力學(xué)中的傳送帶問題等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一冊第三章 相互作用——力綜合與測試學(xué)案設(shè)計(jì),共15頁。學(xué)案主要包含了物理思維方法,重力,物體的受力分析,共點(diǎn)力的平衡等內(nèi)容,歡迎下載使用。
微信掃碼,快速注冊
注冊成功