專題二 直線運動

1、 新課標高三物理（人教版）第二輪專題講座 物理1 必修教材（必考內(nèi)容）專題二 直線運動課時安排：2課時教學(xué)目標：1深入理解、掌握直線運動的基本概念和規(guī)律2應(yīng)用直線線運動的公式、圖象分析解決物理問題本講重點：勻變速直線運動及其公式、圖像本講難點：1勻變速直線運動及其公式、圖像2應(yīng)用勻變速直線運動及其公式、圖像分析、解決實際問題一、考綱解讀本專題涉及的考點有：參考系、質(zhì)點；位移、速度和加速度；勻變速直線運動及其公式、圖像。大綱對位移、速度和加速度，勻變速直線運動及其公式、圖像等考點均為類要求，即對所列知識要理解其確切含義及與其他知識的聯(lián)系，能夠進行敘述和解釋，并能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷

2、等過程中運用。質(zhì)點的直線運動是歷年高考的必考內(nèi)容?？梢詥为毭}，也可以與其他知識點如電場、磁場、電磁感應(yīng)等知識結(jié)合出現(xiàn)在計算題中。近年這部分的考查更趨向于對考生分析問題、應(yīng)用知識能力的考查。二、命題趨勢從高考試題看，作為一個孤立的知識點單獨考查的命題并不多，更多的是與牛頓定律、帶電粒子在電磁場中的運動等結(jié)合起來，作為綜合試題中的一個知識點而加以體現(xiàn)。主要題型為選擇題、解答題，其中解答題多為中等或較難題。三、例題精析【例1】天空有近似等高的濃云層為了測量云層的高度，在水平地面上與觀測者的距離為d=3.0km處進行一次爆炸，觀測者聽到由空氣直接傳來的爆炸聲和由云層反射來的爆炸聲時間上相差t=6.0

3、s試估算云層下表面的高度已知空氣中的聲速v=km/s解析：如圖，A表示爆炸處，O表示觀測者所在處，h表示云層下表面的高度用t1表示爆炸聲直接傳到O處所經(jīng)時間，則有d=vt1 用t2表示爆炸聲經(jīng)云層反射到達O處所經(jīng)歷時間，因為入射角等于反射角，故有 已知t2t1=t 聯(lián)立式，可得 h=代入數(shù)值得h=2.0×103m題后反思：勻速直線運動是運動學(xué)中最基本最簡單的運動形式，也是進一步研究運動學(xué)問題的基礎(chǔ)勻速直線運動的知識在實際問題中也有著重要的應(yīng)用【例2】一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊（可視為質(zhì)點），煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為初始時，傳送帶與煤塊都是靜止的現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0

4、開始運動，當(dāng)其速度達到v0后，便以此速度做勻速運動經(jīng)過一段時間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對于傳送帶不再滑動求此黑色痕跡的長度解析：根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知，煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對滑動，煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0根據(jù)牛頓定律，可得a=g設(shè)經(jīng)歷時間t，傳送帶由靜止開始加速到速度等于v0，煤塊則由靜止加速到v，有v0=a0t v=at由于a<a0，故v<v0，煤塊繼續(xù)受到滑動摩擦力的作用再經(jīng)過時間t'，煤塊的速度由v增加到v0，有 v=v+at' 此后，煤塊與傳送帶運動速度相同，相對于傳送帶不再滑動，不再產(chǎn)生新的痕跡設(shè)在煤塊的速度從0

5、增加到v0的整個過程中，傳送帶和煤塊移動的距離分別為s0和s，有 傳送帶上留下的黑色痕跡的長度 l=s0s由以上各式得題后反思：求解此類問題應(yīng)認真分析物體與傳送帶的相對運動情況，從而確定物體是否受到滑動摩擦力的作用，如果受到滑動摩擦力應(yīng)進一步確定其大小和方向，然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況，解此類問題的關(guān)鍵是找準臨界情況，即物體與傳送帶速度相等時，此時物體受到的摩擦力會發(fā)生突變，有時是摩擦力的大小發(fā)生突變（傳送帶水平），有時是摩擦力的方向發(fā)生突變（傳送帶傾斜）【例3】如圖所示，為a、b兩物體從同一位置沿同一直線運動的速度圖象，下列說法正確的是 （ ）Aa、b加速時，物體a的加速度小于

6、物體b的加速度B20s時，a、b兩物體相遇前相距最遠C40s時，a、b兩物體相遇前相距最遠D60s時，a、b兩物體相遇解析：考查運動圖像，涉及位移、速度和加速度等概念和勻變速直線運動的基本規(guī)律。分析圖象可知，a、b兩物體加速階段，b直線的斜率較大，所以b加速度大，A對；圖線與坐標軸、時間軸所圍“面積”表示該段時間內(nèi)的位移，由圖象可知40 s時，a、b兩物體相遇前相距最遠，C對；60s時，a的位移仍大于b，兩物體尚未相遇。答案：AC。【例4】原地起跳時，先屈腿下蹲，然后突然蹬地從開始蹬地到離地是加速過程（視為勻加速），加速過程中重心上升的距離稱為“加速距離”離地后重心繼續(xù)上升，在此過程中重心上升

7、的最大距離稱為“豎直高度”現(xiàn)有下列數(shù)據(jù)：人原地上跳的“加速距離”m，“豎直高度” m；跳蚤原地上跳的“加速距離”m，“豎直高度”m假想人具有與跳蚤相等的起跳加速度，而“加速距離”仍為m，則人上跳的“豎直高度”是多少？解析 本題考查直線運動，要注意運動的兩個階段，先加速上升，再減速上升，要注意其中的兩個距離用a表示跳蚤起跳的加速度，v表示離地時的速度，則對加速過程和離地后上升過程分別有， 若假想人具有和跳蚤相同的加速度a，令V表示在這種情況下人離地時的速度，H表示與此相應(yīng)的豎直高度，則對加速過程和離地后上升過程分別有， 由以上各式可得代入數(shù)值，得m題后反思：物體的運動過程包括兩個（或多個）階段時

8、，要注意兩段運動的銜接，第一段運動結(jié)束時的速度是第二段運動的初速，抓住兩段運動間的速度聯(lián)系，常常會起到事半功倍的效果同時還要注意兩段運動的加速度【例5】跳傘運動員做低空跳傘表演，他在離地面224 m高處，由靜止開始在豎直方向做自由落體運動一段時間后，立即打開降落傘，以12.5 m/s2的平均加速度勻減速下降，為了運動員的安全，要求運動員落地速度最大不得超過5 m/s（g取10 m/s2）求運動員展開傘時，離地面高度至少為多少?著地時相當(dāng)于從多高處自由落下?解析：設(shè)運動員做自由落體運動的高度為h時速度為v，此時打開傘開始勻減速運動，落地時速度剛好為5 m/s，這種情況運動員在空中運動時間最短，則

9、有v2=2gh，vt2v2=2a（Hh）解得h=125 ，v=50 s為使運動員安全著地，他展開傘時的高度至少為Hh=224 125 =99 他以5 m/s的速度著地時，相當(dāng)于從h高處自由落下，由vt2=2gh得h= =1.25 題后反思：自由落體運動是最簡單的勻加速直線運動，勻加速直線運動的所有規(guī)律在自由落體運動中都適用【例6】一雜技演員，用一只手拋球他每隔0.40s拋出一球，接到球便立即把球拋出，已知除拋、接球的時刻外，空中總有四個球，將球的運動看作是豎直方向的運動，試求球到達的最大高度是多少（高度從拋球點算起，取g=10m/s2）解析：每一個小球均做豎直上拋運動，由運動的對稱性，根據(jù)題意

10、可得出至少有如圖所示的狀態(tài)，則=3.2m即球能到達的最大高度是3.2m題后反思：物體以某一初速度豎直向上拋出，只在重力作用下的運動稱為豎直上拋運動處理方法通常有分段法（將全過程分為上升和下降兩個階段）和整體法（將全過程視為初速度為v0，加速度為的勻減速直線運動要注意兩個階段運動的對稱性【例7】假設(shè)飛機著陸后作勻減速直線運動，經(jīng)10s速度減為一半，滑行了450m，則機著陸時的速度為多大？著陸后30s滑行的距離是多大？解析：設(shè)飛機著陸時的速度為v0，減速10s速內(nèi)， 滑行距離解得v0=60m/s飛機著陸后勻減速運動的加速度大小為m/s2飛機停止運動所用時間為s所以，著陸后30s滑行的距離是m題后反

11、思：當(dāng)汽車剎車減速運動時，要判斷速度減為零時所用的時間，不能生搬硬套公式甲車乙車ABMN【例8】如圖所示，直線MN表示一條平直公路，甲、乙兩輛汽車原來停在A、B兩處，A、B間的距離為85m，現(xiàn)甲車先開始向右做勻加速直線運動，加速度a1=2.5m/s2，甲車運動6.0s時，乙車立即開始向右做勻加速直線運動，加速度a2=5.0m/s2，求兩輛汽車相遇處距A處的距離解析：甲車運動6s的位移為：尚未追上乙車，設(shè)此后用時間t與乙車相遇，則有：將上式代入數(shù)據(jù)并展開整理得： 解得：t1=4s，t2=8st1、t2都有意義，t1=4s時，甲車追上乙車；t2=8s時，乙車追上甲車再次相遇第一次相遇地點距A的距離

12、為：=125m 第二次相遇地點距A的距離為：=245m題后反思：追及（或相遇）問題，其實質(zhì)就是分析討論兩物體在相同時間內(nèi)能否到達相同的空間位置問題解決此類問題要注意“兩個關(guān)系”和“一個條件”兩個關(guān)系即時間和位移關(guān)系，一個條件即兩者速度相等，它往往是物體間能否追上、追不上或（兩者）距離最大、最小的臨界條件，也是分析判斷的切入點【例9】甲、乙兩車在同一直線軌道上同向行駛，甲車在前，速度為8m/s，乙車在后速度為16m/s，當(dāng)兩車相距16m時，甲車因故開始剎車，加速度大小為2m/s2，為避免相撞，乙車立即開始剎車，則乙車的加速度至少為多大？解析：兩車恰好避免相撞的臨界條件是兩車的位置坐標相同，相對速

13、度為零設(shè)恰要相碰時的速度為v ，由位移關(guān)系和速度關(guān)系得，解得t=4s，a乙=4m/s2即乙車至少以4m/s2的加速度剎車才能避免相撞題后反思：物體能夠“避碰”的臨界條件是兩物體的位置坐標相同，兩物體的相對速度為零四、考點精煉vAvBABs1如圖所示，A、B兩物體相距s=7m，物體A以vA=4m/s的速度向右勻速運動。而物體B此時的速度vB=10m/s，向右做勻減速運動，加速度a =2m/s2。那么物體A追上物體B所用的時間為（ ）A7s B8s C9s D10s0ttttv0vv0v0ABCD2小球做自由落體運動，與地面發(fā)生碰撞，反彈后速度大小與落地速度大小相等。若從釋放小球時開始計時，且不計

14、小球與地面發(fā)生碰撞的時間，則小球運動的速度圖線可能是圖中的 （ ）3物體靜止在光滑水平面上，先對物體施一水平向右的恒力F1，經(jīng)t秒后物體的速率為v1時撤去F1，立即再對它施一水平向左的水平恒力F2，又經(jīng)2 t秒后物體回到出發(fā)點，此時速率為v2，則v1、v2間的關(guān)系是 （ ）AB2 C3 D54物體以速度v勻速通過直線上的A、B兩點，所用時間為t；現(xiàn)在物體從A點由靜止出發(fā)，先勻加速直線運動（加速度為a1 ）到某一最大速度vm后立即做勻減速直線運動（加速度大小為a2）至B點速度恰好減為0，所用時間仍為t。則物體的 （ ）Avm只能為2v，與a1、a2的大小無關(guān)Bvm可為許多值，與a1 、a2的大小

15、有關(guān)Ca1、a2須是一定的Da1、a2必須滿足5飛機起飛時，其豎直方向速度隨時間變化規(guī)律如圖所示，下列說法正確的是 （ ）051015205v/m×s-1t/minA飛機經(jīng)20min達到最高點B飛機飛行的最大高度為6000mC飛機經(jīng)5min達到最高點D飛機飛行的最大高度為4500m6做初速度不為零的勻加速直線運動的物體，在時間T內(nèi)通過位移s1到達A點，接著在時間T內(nèi)又通過位移s2到達B點，則以下判斷正確的是（ ）A物體在A點的速度大小為 B物體運動的加速度為C物體運動的加速度為 D物體在B點的速度大小為7某同學(xué)身高1.8m，在運動會場上他參加跳高比賽，起跳后身體橫著越過了1.8m高度

16、的橫桿，據(jù)此可估算出他起跳時堅直向上的速度大約為（取g10m/s2 ）（ ）A2m/s B4m/s C6m/s D8m/s8一只氣球以10m/s的速度勻速上升，某時刻在氣球正下方距氣球s06m處有一小石子以20m/s的初速度豎直上拋，則下述正確的是（g取10m/s2，不計空氣阻力）（ ）A石子能追上氣球B石子追不上氣球C若氣球上升速度為9m/s，其余條件不變，則石子在拋出后1s末追上氣球D若氣球上升速度為7m/s，其余條件不變，則石子到達最高點時，恰追上氣球9從某一星球表面做火箭實驗。已知豎直升空的實驗火箭質(zhì)量為15Kg，發(fā)動機推動力為恒力。實驗火箭升空后發(fā)動機因故障突然關(guān)閉，如圖所示，是實驗

17、火箭從升空到落回星球表面的速度隨時間變化的圖線，則由圖象可判斷 ( )A該實驗火箭在星球表面達到的最大高度為320mB該實驗火箭在星球表面達到的最大高度為480m C發(fā)動機的推動力F為112.50 ND發(fā)動機的推動力F為37.50 N102004年7月25日，中國用長征運載火箭成功的發(fā)生了“探測二號”衛(wèi)星。右圖是某監(jiān)測系統(tǒng)每隔2.5s拍攝的，關(guān)于起始加速階段火箭的一組照片。已知火箭的長度為40m，用刻度尺測量照片上的長度，結(jié)果如右圖所示。則火箭的加速度a=_m/s2，火箭在照片中第二個像所對應(yīng)時刻的速度大小為v=_m/s。11用鐵架臺將長木板傾斜支在水平桌面上，組成如圖甲所示裝置（示意圖），測

18、量木塊沿斜面下滑的加速度。所提供的儀器有長木板、木塊、打點計時器（含紙帶）、學(xué)生電源、米尺、鐵架臺及導(dǎo)線、開關(guān)等。圖乙是打點計時器打出的一條紙帶，紙帶旁還給出了最小刻度為1mm的刻度尺，刻度尺的零刻度線與O點對齊。A、B、C、D為四個相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間還有四個點未標出。打點計時器所用交流電源的頻率是50Hz。（1）計數(shù)點C到O點的距離是_m。（2）根據(jù)紙帶可以計算出木塊下滑的加速度a的大小是 _ m/s2（保留3位有效數(shù)字）。O乙CD1020152530403545012AB1011A1920B3031C4344D甲12鐵路列車與其它車輛的運行方式不同，列車自重加載重達千余噸甚至數(shù)千噸

19、，列車奔馳在軌道上時的動能很大。當(dāng)鐵路機車司機駕駛機車發(fā)現(xiàn)前方有險情或障礙物時，從采取緊急剎車的地點開始至列車停止地點為止，這段距離稱之為制動距離。制動距離不僅與列車重量有關(guān)，還與列車的行駛速度密切相關(guān)。目前，我國一般的普通列車行駛的速度約為v0180km/h，其制動距離為s0800m左右，提速后的“K”字號的快速列車，行駛時的速度均超過100 km/h。今后，隨著列車不斷地提速，速度v02將達到120140 km/h，其制動距離也將相應(yīng)加大，這么長的制動距離無疑是對行車安全提出了更高的要求。目前，上海地區(qū)的鐵路與公路（道路）平交道口就有240余處，行人和車輛在穿越平交道口時，要充分注意到火車

20、的制動距離，以保證安全。求（假設(shè)列車的制動加速度不變）：（1）我國一般的普通快車的制動加速度為多少？（2）提速后的“K”字號列車的制動距離至少為多少？（3）當(dāng)火車時速達到v02140 km/h時，在鐵路與公路的平交道口處，為保證行人和車輛的安全，道口處的報警裝置或柵欄至少應(yīng)提前多少時間報警或放下？13如圖所示，甲、乙兩個同學(xué)在直跑道上練習(xí)4×100 m接力，他們在奔跑時有相同的最大速度。乙從靜止開始全力奔跑需跑出25 m才能達到最大速度，這一過程可看作勻變速直線運動，現(xiàn)在甲持棒以最大速度向乙奔來，乙在接力區(qū)伺機全力奔出。若要求乙接棒時奔跑達到最大速度的80%，則：（1）乙在接力區(qū)須奔

21、出多少距離？（2）乙應(yīng)在距離甲多遠時起跑？14如圖所示為汽車剎車痕跡長度x（即剎車距離）與剎車前車速v（汽車剎車前勻速行駛）的關(guān)系圖象。例如，當(dāng)剎車痕跡長度為40m時，剎車前車速為80km/h（1）假設(shè)剎車時，車輪立即停止轉(zhuǎn)動，嘗試用你學(xué)過的知識定量推導(dǎo)并說明剎車痕跡與剎車前車速的關(guān)系。（2）在處理一次交通事故時，交警根據(jù)汽車損壞程度估計出碰撞時的車速為40km/h，并且已測出剎車痕跡長度為20m，請你根據(jù)圖象幫助交警確定出該汽車剎車前的車速，并在圖象中的縱軸上用字母A標出這一速度，由圖象知，汽車剎車前的速度為多少？15 2004年1月25日，繼“勇氣”號之后，“機遇”號火星探測器再次成功登陸

22、火星。在人類成功登陸火星之前，人類為了探測距離地球大約3.0×105km的月球，也發(fā)射了一種類似四輪小車的月球探測器。它能夠在自動導(dǎo)航系統(tǒng)的控制下行走，且每隔10s向地球發(fā)射一次信號。探測器上還裝著兩個相同的減速器（其中一個是備用的），這種減速器可提供的最大加速度為5m/s2。某次探測器的自動導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而使探測器只能勻速前進而不再能自動避開障礙物。此時地球上的科學(xué)家必須對探測器進行人工遙控操作。下表為控制中心的顯示屏的數(shù)據(jù)：收到信號時間 與前方障礙物距離（單位：m）9：1020 529：1030 32發(fā)射信號時間 給減速器設(shè)定的加速度（單位：m/s2）9：1033 2收到信

23、號時間 與前方障礙物距離（單位：m）9：1040 12已知控制中心的信號發(fā)射與接收設(shè)備工作速度極快。科學(xué)家每次分析數(shù)據(jù)并輸入命令最少需要3s。問：（1）經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，你認為減速器是否執(zhí)行了減速命令？（2）假如你是控制中心的工作人員，應(yīng)采取怎樣的措施？加速度需滿足什么條件？請計算說明?？键c精煉參考答案1B （物體B從開始到停下來所用的時間=5s，在此時間內(nèi)B前進的距離sB=25m，A前進的距離sA= vAt =20m。故此時刻A、B相距（57）m=12m，所以再經(jīng)過3s A才能追上B，故物體A追上物體B所用的時間為8s）2D（小球先作自由落體運動，初速為零，與地面作用時間不計，可判斷D正確）3C

24、（由題意知，F(xiàn)1作用時間內(nèi)，物體的位移為s，F(xiàn)2作用時間內(nèi)，物體的位移為，由解得3。故C項正確）4AD（本題考查學(xué)生對運動規(guī)律的理解和應(yīng)用能力。由得，與a1、a2的大小無關(guān)，故A正確；由，得，即得，D也正確）5AD（考查學(xué)生對運動圖象的理解和應(yīng)用能力）6AC（A點為2T時間內(nèi)的中間時刻點，在2T時間內(nèi)的平均速度就是A點的瞬時速度，即。又saT2s2s1，所以物體運動的加速度為。因初速度不為零，所以加速度不等于。物體在B點的速度大?。?B（注意運動員重心升高的高度，可按大約0.9m進行估算）8BC（一只氣球以10m/s的速度勻速上升，某時刻在氣球正下方有一小石子以20m/s的初速度豎直上拋，以氣

25、球為參考系，小石子做初速度為10m/s的豎直上拋運動，上升的最大高度H5ms06m，所以石子追不上氣球。若氣球上升速度為9m/s，其余條件不變，則石子在拋出后1s，因9×1s020×115(m)，則石子在拋出后1s末追上氣球。若氣球上升速度為7m/s，其余條件不變。石子到達最高點用時t02s。設(shè)石子拋出后經(jīng)時間t追上氣球，則有：7ts020t，代入數(shù)據(jù)解得：t10.6s，t22s。但t22s時石子到達最高點，此時石子的速度小于氣球的速度，所以石子在到達最高點前t10.6s時能追上氣球，石子到達最高點時不可能再追上氣球。）9B C 解析：在圖像中，圖線與坐標軸所圍成的面積為物體的位移，軸之上的為上升位移H=480m，故B正確；在圖像中可看出，實驗火箭在星球上勻加減速上升時的加速度，勻減速上升時的加速度（星球表面的重