人教版高中物理必修第一册第二章素养提升课(二)运动学图像、追及相遇问题和竖直上抛运动课件+学案

这是一份人教版高中物理必修第一册第二章素养提升课(二)运动学图像、追及相遇问题和竖直上抛运动课件+学案，文件包含人教版高中物理必修第一册第二章素养提升课二运动学图像追及相遇问题和竖直上抛运动课件ppt、人教版高中物理必修第一册第二章素养提升课二运动学图像追及相遇问题和竖直上抛运动学案docx等2份课件配套教学资源，其中PPT共60页， 欢迎下载使用。
素养提升课(二)　运动学图像、追及相遇问题和竖直上抛运动第二章　匀变速直线运动的研究1．知道一般的直线运动和匀变速直线运动的x-t图像和v-t图像中坐标、斜率、截距、交点的含义。2．能根据图像分析加速度、位移等物理量及物体的运动规律。3．掌握追及相遇问题的分析思路和方法。4．掌握竖直上抛运动的特点，能用全过程分析法或者分段法解决竖直上抛运动的问题。探究1　运动图像的意义及应用1．x-t图像与v-t图像的比较探究重构·关键能力达成2．图像问题的4点注意(1)x-t图像：图像上某点切线的斜率表示该时刻物体的速度，图像上一个点对应物体某一时刻的位置。(2)v-t图像：图像上某点切线的斜率表示该时刻物体的加速度，图像上一个点对应物体某一时刻的速度。(3)无论是x-t图像还是v-t图像都只能描述直线运动，都不表示物体运动的轨迹，图像的形状由x与t、v与t的函数关系决定。(4)形状一样的图线，在不同图像中所表示的物理意义不同，因此在应用时要特别注意看清楚图像的纵、横轴所描述的是什么物理量。【典例1】　如图所示的x-t图像和v-t图像中，给出四条曲线1、2、3、4代表四个不同物体的运动情况，关于它们的物理意义，下列描述正确的是(　　)A．图线1表示物体做曲线运动B．x-t图像中t1时刻v1＞v2C．v-t图像中0至t3时间内3和4的平均速度大小相等D．两图像中，t2、t4时刻2、4开始反向运动√B　[图线1表示的是变速直线运动，选项A错误；x-t图像中t1时刻物体1的速度v1大于物体2的速度v2，选项B正确；在v-t图像中图线与时间轴围成图形的面积表示位移，0至t3时间内，x4＞x3，则v4＞v3，选项C错误；x-t图像中t2时刻物体2开始反向运动，v-t图像中t4时刻物体4开始减速，但运动方向不变，选项D错误。][跟进训练]1．(多选)甲、乙两车在同一平直公路上同向运动，甲做匀加速直线运动，乙做匀速直线运动。甲、乙两车的位置x随时间t的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)A．在t1时刻两车速度相等B．从0到t1时间内，两车走过的路程相等C．从t1到t2时间内，两车走过的路程相等D．在t1到t2时间内的某时刻，两车速度相等√√CD　[位移－时间图像的斜率表示物体运动的速度，由题图可知，在t1时刻两图像的斜率不相等，即t1时刻两车的速度不相等，故A错误；在0时刻，乙车的位置坐标为0，甲车在乙车的前方，t1时刻两车位置坐标相同，为x1，故从0到t1时间内，甲车走过的路程小于乙车走过的路程，故B错误；t2时刻两车位置坐标相同，为x2，故从t1到t2时间内，两车走过的路程相等，故C正确；由题图可知，在t1到t2时间内的某时刻，两图像的斜率相等，即两车的速度相等，故D正确。]2．某物体沿直线运动，其v-t图像如图所示，则下列说法正确的是(　　)A．物体8 s内始终向一个方向运动B．前3 s内物体做加速运动C．4～6 s内物体做减速运动D．第8 s末物体回到原点√B　[因为v-t图像中速度的正负表示运动方向，由图像可知物体8 s内先向正方向运动再向负方向运动，故A错误；由图像可知，前3 s内物体做匀加速直线运动，故B正确；由图像可知，4～6 s内物体先做正方向的减速运动再做反方向的加速运动，故C错误；因为v-t图像与时间轴围成的面积表示位移，由图像知8 s内的正向位移大于负向位移，所以第8 s末物体没有回到原点，故D错误。]探究2　追及、相遇问题的分析与求解1．问题实质分析追及、相遇问题实质上是讨论两个物体在同一时刻的位置关系。2．追及问题满足的“两个关系、一个条件”(1)时间关系：从后面的物体追赶开始，到追上前面的物体时，两物体经历的时间相等。(2)位移关系：x2＝x0＋x1。其中x0为开始追赶时两物体之间的距离，x1表示前面被追物体的位移，x2表示后面追赶物体的位移。(3)临界条件：当两个物体的速度相等时，可能出现恰好追上、恰好避免相撞、相距最远、相距最近等情况，即出现上述四种情况的临界条件为v1＝v2。3．分析追及问题的一般方法(1)一般解题思路(2)解题技巧①抓住三个关系，即“位移关系”“时间关系”“速度关系”；用好示意图。②寻找隐含的临界条件，如“刚好”“恰好”等关键词往往是解题的突破点。③若被追赶的物体做减速运动，要判断它何时停下。【典例2】　汽车正以14 m/s的速度在平直的公路上前进，突然发现正前方有一辆自行车以4 m/s的速度做同方向的匀速直线运动，汽车立即关闭发动机做加速度大小为 5 m/s2的匀减速直线运动，且汽车恰好没碰上自行车，求关闭发动机时汽车离自行车多远。 [解析]　汽车在关闭发动机减速后的一段时间内，其速度大于自行车的速度，因此汽车和自行车之间的距离在不断减小，当这个距离减小到零时，若汽车的速度减至与自行车的速度相同，则能满足题设的汽车恰好没碰上自行车的条件。运动情境图如图所示。 解法二：利用v-t图像进行求解如图所示，图线Ⅰ、Ⅱ分别是汽车与自行车的v-t图像，其中阴影部分的面积表示当两车车速相等时汽车比自行车多运动的位移，即汽车关闭发动机时离自行车的距离x。 [答案]　10 m规律方法　解追及、相遇问题的三种常用方法[跟进训练]3．(多选)甲、乙两人骑车沿同一平直公路运动，t＝0时经过路边的同一路标，下列位移－时间(x-t)图像和速度－时间(v-t)图像对应的运动中，甲、乙两人在t0时刻之前能再次相遇的是(　　) A　　　　　　　 B　　　　　　　C　　　　　　　D√√BC　[题图A中，甲、乙在t0时刻之前位移没有相等的时刻，即两人在t0时刻之前不能相遇，选项A错误；题图B中，甲、乙在t0时刻之前图像有交点，此时位移相等，即两人在t0时刻之前能再次相遇，选项B正确；因v-t图像的面积等于位移，则在题图C中甲、乙在t0时刻之前位移有相等的时刻，即两人能再次相遇，选项C正确；因v-t图像的面积等于位移，由题图D图像可知甲、乙在t0时刻之前，甲的位移始终大于乙的位移，则两人不能相遇，选项D错误。]4．一辆汽车以3 m/s2的加速度开始启动的瞬间，一辆以6 m/s的速度做匀速直线运动的自行车恰好从汽车的旁边通过。试求：(1)汽车在追上自行车前运动多长时间与自行车相距最远？此时的距离是多少？(2)汽车经多长时间追上自行车？追上自行车时汽车的瞬时速度是多大？ [答案]　(1)2 s　6 m　(2)4 s　12 m/s探究3　竖直上抛运动1．竖直上抛运动的实质初速度v0≠0、加速度a＝－g的匀变速直线运动(通常规定初速度v0的方向为正方向，g为重力加速度的大小)。 3．竖直上抛运动的特点(1)对称性①时间对称性，对同一段距离，上升过程和下降过程时间相等，tAB＝tBA，tOC＝tCO。②速度对称性：上升过程和下降过程通过同一点时速度大小相等，方向相反，vB＝－vB′，vA＝－vA′。(2)多解性通过某一点可能对应两个时刻，即物体可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段。【典例3】　一个氢气球以40 m/s的速度匀速上升，在某时刻从气球上掉下一个重物，已知重物掉下时距离地面的高度为100 m，此重物从氢气球上掉下后，要经过多长时间返回地面？(g取10 m/s2)  [答案]　10 s规律方法　竖直上抛运动的处理方法 √ 6．某校一课外活动小组自制了一枚火箭，设火箭发射后始终在垂直于地面的方向上运动。火箭点火后可认为做匀加速直线运动，经过4 s到达离地面40 m高处时燃料恰好用完，若不计空气阻力，取g＝10 m/s2，求：(1)燃料恰好用完时火箭的速度大小；(2)火箭上升离地面的最大高度；(3)火箭从发射到返回发射点的时间(结果保留三位有效数字)。  [答案]　(1)20 m/s　(2)60 m　(3)9.46 s一、选择题1．在不考虑空气阻力的情况下，我们将一小球竖直向上抛出，最后小球会落回抛出点，关于竖直上抛运动，下列说法正确的是(　　)A．在最高点速度为零，加速度也为零B．上升和下落过程的位移相同C．从上升到下降的整个过程加速度保持不变D．上升到某一高度时速度与下降到此高度时的速度相同题号素养提升练(二)　运动学图像、追及相遇问题和竖直上抛运动35246879101112√1C　[竖直上抛运动，只受到重力作用，在最高点速度为零，但加速度仍为g，A错误；竖直上抛运动上升和下落过程的位移大小相等，但是方向相反，故位移不同，B错误；竖直上抛运动，只受到重力作用，从上升到下降的整个过程加速度都是重力加速度，保持不变，C正确；竖直上抛运动具有对称性，整个过程加速度相等，上升到某一高度时的速度与下降到此高度时的速度大小相等，但是方向相反，故速度不同，D错误。]题号352468791011112 题号234568791011√112A　　　　　B　　　　　 C　　　 　D 题号2345687910111123．一跳水运动员从离水面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心，跃起后重心升高0.45 m达到最高点，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，他可用于完成空中动作的时间最接近下面哪个答案(计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点。g取 10 m/s2)(　　)A．1.8 s　　　B．1.7 s　　　C．1.6 s 　　　D．1.4 s题号324568791011√112 题号3245687910111124．甲、乙两物体沿同一直线运动，运动过程的位移－时间图像如图所示，下列说法正确的是(　　)A．0～5 s内两物体的平均速度相等B．0～6 s内存在某时刻两物体的速度大小相等C．0～6 s内甲物体做匀变速直线运动D．0～6 s内乙物体的速度逐渐减小题号423568791011√112B　[0～5 s内两物体的位移不相等，所以平均速度不相等，故A错误；x-t图像的斜率表示速度，由题图图像可知t＝0时乙的速度小于甲的速度，而t＝6 s时乙的速度大于甲的速度，在0～6 s内乙的速度逐渐增大，而甲的速度不变，所以0～6 s内存在某时刻两物体的速度大小相等，故B正确，D错误；0～6 s内甲物体做匀速直线运动，故C错误。]题号4235687910111125．“水火箭”是一项深受学生喜欢的科技活动，某学习小组利用饮料瓶制作的水火箭如图甲所示，其发射原理是通过打气使瓶内空气压力增大，当瓶口与橡皮塞脱离时，瓶内水向后喷出，水火箭获得推力向上射出。图乙是某次竖直发射时测绘的水火箭速度v与时间t的图像，其中t0时刻为“水火箭”起飞时刻，DE段是斜率绝对值为g的直线，忽略空气阻力。关于“水火箭”的运动，下列说法正确的是(　　)题号245368791011112A．在t1时刻加速度最小B．“水火箭”在t2时刻达到最高点C．在t3时刻失去推力D．t3～t4时间内“水火箭”做自由落体运动题号245368791011112√C　[v-t图像的斜率表示加速度，由题图可知在t2时刻加速度最小，A错误；“水火箭”运动过程速度一直是正的，运动方向始终没有改变，t2时刻后仍在上升，B错误；DE段是斜率绝对值为g的直线，说明t3时刻以后“水火箭”的加速度大小为g，由牛顿第二定律可知，“水火箭”所受合力等于重力，“水火箭”在t3时刻失去推力，C正确；t3～t4时间内“水火箭”的速度方向是正的，加速度方向是负的，且加速度大小等于g，“水火箭”做竖直上抛运动，D错误。]题号2453687910111126．甲、乙两辆汽车沿同一方向做直线运动，两车在某一时刻刚好经过同一位置，此时甲的速度为5 m/s，乙的速度为10 m/s，甲车的加速度大小恒为1.2 m/s2。以此时作为计时起点，它们的速度随时间变化的关系如图所示，根据以上条件可知(　　)A．乙车做加速度先增大后减小的变加速运动B．在前4 s的时间内，甲车的位移为29.6 mC．在t＝4 s时，甲车追上乙车D．在t＝10 s时，乙车又回到起始位置题号245368791011√112 题号2453687910111127．如图所示，A、B两物体相距s＝7 m，物体A以vA＝4 m/s的速度向右匀速运动，而物体B此时的速度为vB＝10 m/s，向右做匀减速运动，加速度a＝－2 m/s2，那么物体A追上物体B所用的时间为(　　)A．7 s　　　B．8 s　　　C．9 s 　　　D．10 s题号245376891011√112 题号2453768910111128．有四个运动的物体A、B、C、D，物体A、B运动的x-t图像如图甲所示；物体C、D从同一地点沿同一方向运动的v-t图像如图乙所示。根据图像做出的以下判断，其中正确的是(　　)A．物体A和B均做匀速直线运动且A的速度比B的大B．在0～3 s的时间内，物体B运动的位移为15 mC．t＝3 s时，物体C追上物体DD．t＝3 s时，物体C与物体D之间有最大间距题号245386791011√112√AD　[由题图甲看出，物体A和B的位移－时间图像都是倾斜的直线，斜率都不变，速度都不变，说明两物体都做匀速直线运动，A图线的斜率大于B图线的斜率，A的速度比B更大，故A正确；由题图甲看出，在0～3 s的时间内，物体B运动的位移为Δx＝10 m，故B错误；由题图乙看出，t＝3 s时，D图线与时间轴所围“面积”大于C图线所围“面积”，说明D的位移大于C的位移，而两物体从同一地点开始运动的，所以物体C还没有追上物体D，故C错误；由题图乙看出，前3 s内，D的速度较大，D、C间距离增大，3 s后C的速度较大，两者距离减小，t＝3 s时，物体C与物体D之间有最大间距，故D正确。]题号2453867910111129．甲、乙两车在同一条平直公路上行驶，其x-t图像如图所示，已知甲车做匀变速直线运动，其余数据已在图中标出。根据图中数据可知(　　)A．t＝2 s时刻，甲、乙两车速度大小相等B．t＝2 s时刻，甲、乙两车相遇C．0～2 s内，甲车位移等于乙车位移D．相遇之前，t＝1 s时两车相距最远题号924538671011√112 题号924538671011112 题号924538671011√112 √√ 题号924538671011112二、非选择题11．空间探测器从某一星球表面竖直升空，发动机推力为恒力。探测器升空后发动机因故障突然关闭，探测器升空到落回星球表面的速度随时间变化的图像如图所示，根据图像，求：(1)该探测器在加速上升时的加速度大小及上升的最大高度Hm；(2)探测器落回星球表面的速度大小v；(3)探测器从最大高度到落回星球表面所用的时间t。题号924538671011112 题号924538671011112 题号924538671011112 12．A、B两列火车，在同一轨道上同向行驶，A车在前，其速度vA＝ 10 m/s，B车在后，速度vB＝30 m/s。因大雾能见度很低，B车在距A车Δs＝75 m时才发现前方有A车，这时B车立即刹车，但B车要经过180 m才能够停止。(1)求B车刹车后的加速度。(2)若B车刹车时A车仍按原速前进，请判断两车是否相撞？若会相撞，将在B车刹车后何时相撞？若不会相撞，则两车最近距离是多少？(3)若B车在刹车的同时发出信号，A车司机经过Δt＝4 s收到信号后加速前进，则A车的加速度至少多大才能避免相撞？(结果保留2位小数)题号924538671011112 题号924538671011112 题号924538671011112 题号924538671011112[答案]　(1)2.5 m/s2，方向与运动方向相反　(2)会相撞　6 s两车相撞　(3)aA≥0.83 m/s2