第一章第三节 匀变速直线运动的规律

1.3匀变速直线运动的规律（II）一、知识扫描1. 匀变速直线运动的重要推论:某过程中间时刻的瞬时速度大小等于该过程的平均速度大小，即v = y加速度为a的匀变速直线运动在相邻的等时间T内的位移差都相等，即 s = aT 2。物体由静止开始做匀加速直线运动的几个推论t秒末、2t秒末、3t秒末的速度之比为1 ： 2 ： 3 ：n前t秒内、前2t秒内、前3t秒内的位移之比为1 ： 4 ： 9 ：n2第一个t秒内、第二个t秒内、第三个t秒内的位移之比为1 ： 3 ： 5 ：（2n-1）第一个s米、第二个s米、第三个s米所用时间之比为1 : J2 - 1 ）：（寸3 侦2 ）：.：2. 运动图象 位移图象：纵轴表示位移s,横轴表示时间t；图线的斜率表示运动质点的速度。 速度图象：纵轴表示速度v,横轴表示时间t；图线的斜率表示运动质点的加速度；图线 与之对应的时间线所包围的面积表示位移大小；时间轴上方的面积表示正向位移，下方的面 积表示负向位移，它们的代数和表示总位移。3. 两物体的追及和相遇问题 匀减速物体追赶同向匀速运动物体时，恰能追上或恰追不上的临界条件是即将靠近时：追 赶者的速度被追赶者的速度，当追赶者的速度大于被追赶者的速度时，_追上；当追 赶者的速度小于被追赶者的速度时，追上。 初速度为零的匀加速运动的物体追赶同向匀速运动物体时，追上前者前两者具有最大的间 距的条件是追赶者的速度被追赶者的速度。二、好题精析例1有一个做匀变速直线运动的质点，它在两段连续相等的时间内通过的位移分别是24m 和64m，连续相等的时间为4s，求质点的初速度和加速度大小.解析依题意画草图如图1-3-1所示，用推论公式求解由 S2s =aT 得 64 24=a 42所以 a = 2.5 m/s2，再代入 s】=v T +1 aT 2可求得v 1 = 1m/s.点评一般的匀变速直线运动，若出现两个过程的时 间相等，又知道它们的位移，用推论 s = at 2做比较方 图131 便。例2 质点从A点开始运动，沿直线运动到 B点停止，在运动过程中，物体能以J的加速度加速，也能以。的加速度减速，也可以作匀速运动。若AB间的距离为1. 6km，质点应该怎样运动，才能使它的运动时间最短，最短时间为多少?解析根据题意，质点运动方式可能有：(1) 先作一段时间匀加速运动，中间经历一段时间的匀速运动，最后作减速运动至g点速度 正好为零。(2) 中间不经历匀速直线运动，先匀加速一段时间，后作匀减速运动停在B点。分别作出两 种运动的切，图像，如图1-3-2所示，考虑到位移相等(两斜线部分的面积应相等)。图 1-3-2从图1-3-2中容易看出第(2)种运动方式时间最短。由图可看出，、上两段时间内的平均速度均为+* 则又因为电=有Vo (fll +)=处由 +笠0。2= a2ai t +。1221疔=_ /2s(ai + a?)/2X1. 6X103X(1.6 + 6.ZJ “八、=J 1. 6 X 6 . 4- 5( )点评判断采用哪种运动方式，所用时间最短，也可以先建立s与r的函数关系式，再利 用极值的知识用代数方法求得。但这种解法较繁。用图线来分析解决问题，是解运动学问题 的常用手段。例3甲、乙两物体的运动情况如图1-3-3所示，下列结论错误的是:图 1-3-3A. 甲、乙两物体的速度大小相等、方向相同B. 经过2.5s的时间，甲、乙两物体相遇，相遇时它们相对坐标原点的位移相同C. 经过5s的时间，乙物体到达甲物体的出发点D. 经过5s的时间，甲物体到达乙物体的出发点解析由图中直线的斜率可求出v =2m/s，v =-2m/s，即甲、 乙两物体的速度大小相等、方向相反，甲甲的速度方向与位移正方 向相同，乙的速度方向与位移正方向相反，A错误；图中的交点 表示在相同时刻两物体到达相对原点坐标相同的位置，B正确；结合坐标轴易知C、D正确， 故本题应选A。点评要身临其境地画出两个物体的实际运动情况，把图线转化为实际运动模型，弄清 两个物体的运动情况。例4相同的小球从斜面的某一位置每隔0.1s释放一颗，连续放了好几颗后，对斜面上正运 动着的小球拍下部分照片，如图1-3-4所示，现测得AB=15cm，BC=20cm，已知小球在斜面 上做加速度相同的匀加速直线运动(初速度为零)，求：A +(1)各球的加速度的大小B(2)拍片时，A球上方正运动的球有几个？解析每一个球的运动都是重复的，故对所拍的照片上的球 可认为是一个球在不同时刻的位置由ks = at 2可得a冬=（20一15）x 102 =5m/s2 t20.12AB + BC (20 + 15) x 10 -2 v = = =1.75m/svB=at得t=1.75/5=0.35s，则A运动了 0.25s，故在A之上有2个球点评每一个推论都有较适合于某一种特定的运动模型，把许多质点的运动用一个质点来 替代，能把问题转化为某种特殊的模型，对解决问题十分有用。例5甲、乙两车同时同地同向出发，在同一水平公路上做直线运动，甲以初速度甲=16 m/s， 加速度。甲=2m/s2做减速运动，乙以初速度株，加速度口乙=1 做匀加速运动.求：(1) 两车再次相遇前二者间的最大距离；(2) 两车再次相遇所需时间.解析两车同时同地同向出发。因。甲粽，尽管甲作匀减速运动，乙作匀加速运动，在开 始的一段时间内甲的速度大于乙的速度，两者间的距离越来越大，当甲减速，乙加速到二者 速度相等时，二者间距离达到最大，此后，乙的速度大于甲的速度，二者间距离减小，当两 者的位移相等时再次相遇.方法1(1)设速度相等时运动时间为t，相距最远的条件是甲一 甲t = P乙+ G乙t即最远距离 S甲5乙=-七引3 -( P乙fl + ； a乙牌)=24 (m)(2)设再次相遇运动时间为洁，相遇条件是(。甲一v乙)打一奇仁甲+ a乙)以=0代人数据整理后得如-舞=。则u8s2 = 0(M=0，即是出发时刻，舍之)方法2用求二次函数的极值法解.两车间的距离= 12。t2- 12r - r - - ； （4）2 16,当 1=4 s 时、有最大值,故最远距离sm=* X16 m = 24 m（2）当& =。时，两车再次相遇，即12l-|V=（）肖=8$,/ =。（舍去）点评弄清追及物和被追物因速度变化而引起两者间距离变化过程，是解追及和相遇问题 的关键，而两者速度相等是相距最远（或最近）的临界条件.利用求二次函数的极值是解追及和相遇问题常用的方法，该方法的关键是找出追及物和 被追物间的距离公关于时间t的函数关系式.三、变式迁移1. 一个初速度为6m/s做直线运动的质点，受到力F的作用，产生一个与初速度方向相反、 大小为2 m / s2的加速度，当它的位移大小为3 m时，所经历的时间可能为A. （3+76）s B. （3-V6）sC. （3 + 2占）sD. （3-2门）s1. ABC2. A、B两车相距20m，A在前B在后，沿同一方向运动，A车以2m/s的速度作匀速直线 运动，B以大小为2.5m/s2的加速度作匀减速直线运动，若要B追上A，则B的初速度应满 足什么条件？2.大于等于12m/s四、能力突破1. 一辆车由静止开始作匀变速直线运动，在第8 s末开始刹车，经4 s停下来，汽车刹车过 程也是匀变速直线运动，那么前后两段加速度的大小之比心和位移之比小矣分别是（）A.：。2 = 14. S】：$2 = 1 ：4B a 1 ： a? = 1 ：2, ： $2 = 1 ：4C.仁1 ：。2 = 1 ：2, S ： S2 = 2： 1D ： 口2 = 4 ： 1, S ： S2 = 2 ： 1能力突破 1. C2. 对于做初速度为零的匀加速直线运动的物体，以下叙述中正确的是（）.A. 相邻的相等时间间隔内的位移之差为常数B. 相邻的相等时间间隔内的位移之差为最初的那个等时间间隔内位移的两倍C. 该物体运动过程中任意两个相等的时间间隔内速度的改变量均相等D. 该物体运动过程中任意两个相等的时间间隔内位移大小之比一定是奇数比2. ABD3. 作匀加速直线运动的质点先后经过A、B、C三点，AB = BC.质点在AB段和BC段 的平均速度分别为20 m/s、30 m/s，根据以上给出的条件可以求出（）A. 质点在AC段运动的时间B. 质点的加速度C. 质点在AC段的平均速度D. 质点在C点的瞬时速度3. CD4. 一质点做匀加速直线运动，第三秒内的位移2m,第四秒内的位移是2.5m,那么以下说 法中正确的是()A. 这两秒内平均速度是2.25m/sB. 第三秒末即时速度是2.25m/sC. 质点的加速度是0.125m/s2D. 质点的加速度是0.5m/s24. ABD5. 一个物体做匀变速直线运动,若运动的时间之比为t： t2： t3：=1： 2： 3：,下面说法中正确的是()A. 相应的运动距离之比一定是七： %: =1： 4： 9：B. 相邻的相同时间内的位移之比一定是*： s2:%: =1： 3： 5：C. 相邻的相同时间内位移之差值一定是s=aT，其中T为相同的时间间隔.D. 以上说法正确都是不正确的5. C6. 一颗子弹沿水平方向射来，恰穿透三块相同的木板，设子弹穿过木板时的加速度恒定， 则子弹穿过三块木板所用的时间之比为。6. 33 -方)：(5 - 1) : 17. 作匀加速直线运动的质点，连续两个1 s内的平均速度之差是4 m/s，在第5 s内及第6 s内的平均速度之和是56 m/ s，则此质点运动的加速度为 m / s2，初速度为m / s.7. 口=4 m / s2改=8 m / s8. 滑雪运动员由一斜坡某处从静止开始滑下，滑到坡底又在水平面上继续运动到某处恰停 下来，滑行总路程为s，在坡上运动时间t1，在水平面上运动时间t2。求：(1) 他滑行中的最大速率(2) 在斜坡上与水平面上运动加速度大小之比(3) 在斜坡上滑行与水平面上滑行距离之比8. 2s/ (t +t )、 t : t 、 t : t1221129. 如图1-3-5所示，物体沿斜面向上运动，依次经a、b、c、d到达最高点e，已知ab=bd=6m，bc=1m，小球从a到c和从c到d所用的时间都是2s，求：/(1)物体经过b、c两点时的速度各为多少？可 j/厂(2) d和。之间的距离及从d到。所用时间为多少?9. P10 m/s、3m/s； 4m、4s10. 一辆汽车在十字路口遇红灯，当绿灯亮时汽车以4米/秒2的加速度开始行驶，恰在此时， 一辆摩托车以10米/秒的速度匀速驶来与汽车同向行驶，汽车在后追摩托车，求：(1) 汽车从路口开始加速起，在追上摩托车之前两车相距的最大距离是多少？(2) 汽车经过多少时间能追上摩托车?此时汽车的速度是多大？10. 12.5m； 5s、20m/s