2 勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道勻變速直線運動的特點及分類(重點)2.理解勻變速直線運動的vt圖像特點(重點)。3.掌握勻變速直線運動的速度公式會用此公式解決簡單的勻變速直線運動問題(難點)一、勻變速直線運動四個做直線運動的物體的vt圖像如圖所示(1)在甲、、丁四幅圖中物體的速度隨時間如何變化(2)在甲、、、丁四幅圖中當(dāng)物體速度變化時,vt圖像中分析物體加速度如何變化?答案 (1)甲的速度不變乙的速度隨時間均勻增大;丙的速度隨時間均勻減小;丁的速度隨時間增加得越來越快(2)甲圖加速度為0;、丙兩圖加速度不變丁圖加速度在逐漸變大。1勻變速直線運動沿著一條直線,加速度不變的運動。2勻變速直線運動的特點(1)加速度恒定不變(2)vt圖像是一條傾斜直線。3分類(1)勻加速直線運動速度隨時間均勻增大的直線運動。如圖A、B兩物體為勻加速直線運動(2)勻減速直線運動速度隨時間均勻減小的直線運動。如圖C、D兩物體為勻減速直線運動。1 下列有關(guān)勻變速直線運動的認(rèn)識,其中正確的是(  )A.加速度大小不變的直線運動一定是勻變速直線運動B.勻變速直線運動的vt圖像是一條傾斜的直線C.勻變速直線運動的vt圖像斜率逐漸變大D.勻變速直線運動的速度方向一定不變答案 B解析 加速度大小和方向均不變的運動是勻變速直線運動,A錯誤;勻變速直線運動的vt圖像是一條傾斜直線,斜率不變,B正確,C錯誤;勻變速直線運動的速度方向可能改變,D錯誤。2 如圖所示是一個質(zhì)點在水平面上運動的vt圖像,以下判斷正確的是 (  )A.在01 s的時間內(nèi),質(zhì)點在做勻加速直線運動B.在03 s的時間內(nèi),質(zhì)點的加速度方向發(fā)生了變化C.第6 s末,質(zhì)點的加速度為零D.第6 s內(nèi),質(zhì)點的速度變化量為-4 m/s答案 D解析 01 s的時間內(nèi),質(zhì)點的速度均勻減小,說明在做勻減速直線運動,故選項A錯誤;在03 s的時間內(nèi),質(zhì)點的加速度方向始終為正,故選項B錯誤;第6 s末,質(zhì)點的速度為零,但加速度不為零,故選項C錯誤;第6 s末質(zhì)點的速度為0,第5 s末質(zhì)點的速度為4 m/s,則速度變化量為Δv04 m/s=-4 m/s,故選項D正確。拓展延伸 如圖是甲、乙兩物體運動的vt圖像。在相等的時間間隔Δt內(nèi)速度的變化量ΔvΔv總是相等的嗎?兩物體都做勻變速直線運動嗎?二者有何區(qū)別?答案 在相等的時間間隔Δt內(nèi),甲的Δvv,乙的Δvv;兩物體的運動均不是勻變速直線運動甲物體做加速度減小的加速運動,乙物體做加速度增大的加速運動。二、速度與時間的關(guān)系設(shè)一個物體做勻加速直線運動,運動開始時刻(t0)的速度為v0(叫作初速度)加速度為a,請根據(jù)加速度定義式求t時刻物體的瞬時速度v。答案 由加速度的定義式a整理得t時刻物體的瞬時速度vv0at。勻變速直線運動速度與時間的關(guān)系式vv0at。1適用范圍只適用于勻變速直線運動。其中att時間內(nèi)速度的變化量。2公式的矢量性v、v0、a均為矢量,一般以v0的方向為正方向。(1)在加速運動中加速度a;在減速運動中a負(fù)。(2)若計算出v為正值,則表示末速度方向與初速度的方向相同,v為負(fù)值則表示末速度方向與初速度的方向相反。3兩種特殊情況(1)當(dāng)v00,vat。由于勻變速直線運動的加速度恒定不變,表明由靜止開始的勻加速直線運動的速度大小與其運動時間成正比。(2)當(dāng)a0,vv0。加速度為零的運動是勻速直線運動。如圖所示為某一勻變速直線運動的vt圖像。(1)求此勻變速直線運動的初速度和加速度的大小(2)寫出物體的速度隨時間變化的關(guān)系式。答案 (1)2 m/s 0.5 m/s2(2)v(20.5t) m/s3 一個物體以10 m/s的速度在水平面上運動,某時刻起獲得一個與初速度方向相同、大小為2.5 m/s2的加速度。(1)6 s末物體的速度大?。?/span>(2)若加速度方向與初速度方向相反,求1 s末和6 s末物體的速度。答案 (1)25 m/s (2)7.5 m/s 5 m/s,方向與初速度方向相反解析 以初速度方向為正方向,v010 m/s,(1)av0同向時,a12.5 m/s2v6v0a1t6,得v625 m/s。(2)當(dāng)av0反向時,a2=-2.5 m/s2,1 s末,由v1v0a2t1,得v17.5 m/s6 s末,由v6v0a2t6,得v6=-5 m/s,負(fù)號表示速度方向與初速度方向相反。4 小明駕駛汽車以10 m/s的速度行駛,突然前面有情況,小明緊急剎車,加速度大小為5 m/s2。(1)求剎車后4 s末的速度;(2)若本題改為:一物體做勻變速直線運動,初速度為10 m/s,加速度為-5 m/s2,則4 s末的速度為多少?結(jié)果中的負(fù)號表示什么意思?嘗試畫出物體4 s內(nèi)的vt圖像。答案 見解析解析 (1)以初速度方向為正方向,則v010 m/sa=-5 m/s2,根據(jù)vv0at,當(dāng)車速為0時,得t2 s,故剎車后4 s末的速度為零。(2)根據(jù)vv0at,得v10 m/s(5)×4 m/s=-10 m/s,結(jié)果中的負(fù)號表示速度方向與初速度方向相反。物體4 s內(nèi)的vt圖像如圖所示。課時對點練考點一 勻變速直線運動的特點1下列關(guān)于勻變速直線運動的說法正確的是(  )A勻加速直線運動的速度一定與時間成正比B勻減速直線運動就是加速度為負(fù)值的運動C勻變速直線運動的速度隨時間均勻變化D速度先減小再增大的運動一定不是勻變速直線運動答案 C解析 勻加速直線運動的速度隨時間均勻增大,二者呈線性關(guān)系,但不一定成正比關(guān)系,A錯誤;加速度的正、負(fù)僅表示加速度的方向與規(guī)定的正方向相同還是相反,與是否為勻減速直線運動無關(guān),B錯誤;勻變速直線運動的速度隨時間均勻變化,C正確;加速度恒定,初速度與加速度方向相反的勻變速直線運動,速度就是先減小后增大的,D錯誤。考點二 勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系2(2023·重慶市高一期中)對于運動學(xué)公式vv0at,下列說法正確的是(  )A可以求出任意運動狀態(tài)下物體的速度B僅適用于勻變速直線運動C物體的末速度一定大于物體的初速度Dvv0均只能取正值答案 B解析 運動學(xué)公式vv0at是勻變速直線運動的運動規(guī)律,不是任意運動狀態(tài)下的物體都可以應(yīng)用的,故A錯誤,B正確;勻變速直線運動有勻加速直線運動和勻減速直線運動,所以物體的末速度不一定大于物體的初速度,vv0也不一定都取正值,故C、D錯誤。3物體做勻加速直線運動到達(dá)A點時的速度為5 m/s,經(jīng)3 s到達(dá)B點時的速度為14 m/s,再經(jīng)過4 s到達(dá)C,則它到達(dá)C點時的速度為(  )A23 m/s   B5 m/sC26 m/s   D10 m/s答案 C解析 物體的加速度a m/s23 m/s2,到達(dá)C點時的速度vCvBat(143×4) m/s26 m/s,選項C正確。4(2023·銅鼓中學(xué)高一開學(xué)考試)如圖所示,國產(chǎn)某品牌汽車裝備了具有全力自動剎車功能的城市安全系統(tǒng)系統(tǒng)以50 Hz的頻率監(jiān)視前方的交通狀況。當(dāng)車速v36 km/h且與前方靜止的障礙物之間的距離接近安全距離時,如果司機(jī)未采取制動措施,系統(tǒng)就會立即啟動全力自動剎車,使汽車避免與障礙物相撞。在上述條件下若該車在不同路況下的全力自動剎車的加速度大小為46 m/s2,全力自動剎車的最長時間為(  )A. s   B. sC2.5 s    D12.5 s答案 C解析 36 km/h10 m/s,剎車時間最長時,車速最大,剎車時的加速度最小,則t s2.5 s,故選C5.(2023·滕州市第一中學(xué)高一期中)20211016,我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,用長征二號F遙十三運載火箭將神舟十三號載人飛船送入預(yù)定軌道,并與天和核心艙進(jìn)行交會對接。如圖所示,若發(fā)射過程中某段時間內(nèi)火箭速度的變化規(guī)律為v(2t4) m/s,由此可知這段時間內(nèi)(  )A火箭的加速度為4 m/s2B火箭的初速度為2 m/sC3 s,火箭的瞬時速度為10 m/sD火箭做勻速直線運動答案 C解析 根據(jù)公式vv0at,可知火箭的初速度為4 m/s,火箭的加速度為2 m/s2,故AB錯誤;在3 s末,火箭的瞬時速度為v3(2×34) m/s10 m/s,故C正確;火箭做加速度為2 m/s2的勻加速直線運動,故D錯誤。6(2022·甘谷縣第四中學(xué)第一階段練習(xí))一架飛機(jī)剛開始著陸減速時的速度為50 m/s,加速度大小為5 m/s2,那么在著陸后第12 s末飛機(jī)的速度應(yīng)該是(  )A12.5 m/s   B10 m/sC0   D.-10 m/s答案 C解析 飛機(jī)停止的時間t s10 s,因此第12 s末飛機(jī)的速度為0,C正確。考點三 vt圖像的理解及應(yīng)用7將某汽車的剎車過程視為勻變速直線運動。該汽車在緊急剎車時加速度的大小為6 m/s2,恰好在2 s內(nèi)停下來,則選項圖中能正確表示該汽車剎車過程的是(  )答案 A解析 汽車在緊急剎車時加速度的大小為6 m/s2,在2 s內(nèi)停下來,則a=-6 m/s2,由勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系式得0v0at,解得v012 m/s,即在2 s內(nèi)汽車速度從12 m/s變成0,能正確表示該汽車剎車過程的vt圖像是A項。8A、B是做勻變速直線運動的兩個物體其速度時間圖像如圖所示,則以下說法錯誤的是(  )AA做初速度v02 m/s,加速度a1 m/s2的勻加速直線運動B4 s,B沿反方向做勻減速運動Ct1 sA的速度大小為3 m/s,方向沿正方向Dt6 s,B的速度大小為4 m/s,方向沿負(fù)方向答案 B解析 A物體沿規(guī)定的正方向做勻加速直線運動,v02 m/s,加速度大小為a m/s21 m/s2,方向與初速度方向相同;B物體前4 s沿規(guī)定的正方向做勻減速直線運動,4 s后沿反方向做勻加速直線運動,選項A對,B錯;1 s末,A物體的速度為(21×1) m/s3 m/s,方向與正方向相同;6 s末,B物體的速度為-4 m/s,方向與正方向相反,選項C、D對。9某人從豎直滑桿上端由靜止開始先勻加速下滑2t后再勻減速下滑t,恰好到達(dá)滑桿底端且速度為0則前后兩段勻變速運動過程中加速度大小之比為(  )A12   B21C14   D41答案 A解析 設(shè)前后兩段過程的最大速度為v,則勻加速階段a1,勻減速階段a2,所以加速度大小之比為12,A正確。10在光滑足夠長的斜面上,有一物體以10 m/s的初速度沿斜面向上運動,如果物體的加速度始終為5 m/s2,方向沿斜面向下那么經(jīng)過3 s后物體的速度大小和方向是(  )A25 m/s,沿斜面向下B5 m/s,沿斜面向下C5 m/s,沿斜面向上D25 m/s沿斜面向上答案 B解析 物體開始沿斜面向上運動,速度減小為零所用時間為t1,由v0at1,得t12 s,此后物體沿光滑斜面向下加速,1 s后速度大小為v5 m/s,方向沿斜面向下,故B正確。11某公司打造了一臺飛行汽車,既可以在公路上行駛也可以在天空飛行已知該飛行汽車在跑道上的加速度大小為2  m/s2,速度達(dá)到40 m/s后離開地面離開跑道后的加速度大小為5 m/s2,最大速度為200 m/s,飛行汽車從靜止到加速至最大速度所用的時間為(  )A40 s  B52 s  C88 s  D100 s答案 B解析 由勻變速直線運動的公式vv0at知,飛行汽車在跑道上行駛的時間為t1 s20 s,飛行汽車從離開地面到加速至最大速度的時間為t2 s32 s,故tt1t252 s,B正確。12發(fā)射衛(wèi)星一般應(yīng)用多級火箭,第一級火箭點火后使靜止的衛(wèi)星向上做勻加速直線運動的加速度為50 m/s2燃燒30 s后第一級脫離;第二級火箭沒有馬上點火所以衛(wèi)星向上做加速度大小為10 m/s2的勻減速直線運動10 s后第二級火箭啟動衛(wèi)星向上做勻加速直線運動的加速度為80 m/s2這樣再經(jīng)過1分半的時間第二級火箭脫離時衛(wèi)星的速度多大?答案 8 600 m/s解析 衛(wèi)星的運動可以分為三個勻變速直線運動過程:第一級火箭脫離時衛(wèi)星的速度v1a1t150×30 m/s1 500 m/s勻減速上升10 s后的速度v2v1a2t2(1 50010×10) m/s1 400 m/s,第二級火箭脫離時衛(wèi)星的速度v3v2a3t3(1 40080×90) m/s8 600 m/s。13(2023·深圳實驗學(xué)校高一月考)如圖所示,物體從光滑斜面上的A點由靜止開始下滑經(jīng)過B點后進(jìn)入水平面(設(shè)經(jīng)過B點前后速度大小不變),最后停在C每隔0.2 s通過速度傳感器測量物體的瞬時速度,表中給出了部分測量數(shù)據(jù),重力加速度g10 m/s2。則物體在0.6 s時的速度為(  )t(s)00.20.41.21.4v(m·s1)01.02.01.10.7A.2.3 m/s   B2.5 m/sC2.7 m/s   D3.0 m/s答案 A解析 設(shè)勻加速的加速度大小為a1,勻減速的加速度大小為a2,a1 m/s25 m/s2,a2 m/s22 m/s2設(shè)從2.0 m/s加速到B點的時間為t1,從B點減速到1.1 m/s的時間為t2,vB2.0 m/sa1t1,1.1 m/svBa2t2t1t20.8 s解得t10.1 s,t20.7 svB2.5 m/s,在斜面上運動時間為0.5 s,0.6 s時物體在水平面運動了t30.1 s,此時的速度為vvBa2t32.5 m/s2×0.1 m/s2.3 m/s,故選A。

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2 勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系

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