高一物理暑假讲义作业培优精讲练人教版初升高一第06讲专题速度、加速度及运动图像(原卷版+解析)

这是一份高一物理暑假讲义作业培优精讲练人教版初升高一第06讲专题速度、加速度及运动图像(原卷版+解析)，共14页。
理解x－t图像、v－t图像斜率的物理意义．
知道v＝eq \f(Δx,Δt)，a＝eq \f(Δv,Δt)都是比值法定义的物理量，通过对比，理解两物理量的物理意义
进一步掌握x－t图像和v－t图像的特点，并会应用图像解决问题．
知识点一、速度与速率
速度
平均速度＝eq \f(位移,时间)，与一段时间或一段位移相对应．
瞬时速度是当时间趋近于零时的平均速度的值，与某一时刻或某一位置相对应．
速率
平均速率＝eq \f(路程,时间).
瞬时速率是指瞬时速度的大小，常称为速率．
速度－时间图像
速度－时间图像的意义：直观表示物体运动的速度随时间变化的规律．
速度－时间图像的获得：用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．根据测量的数据在坐标系中描点，然后用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到v－t图像，如图所示．
知识点二、速度和加速度
比值定义法
比值定义法是指用两个物理量之比定义一个新的物理量的方法，是物理学中常用的方法，基本特点是被定义的物理量往往反映物体的最本质的属性，不随定义所用的物理量的改变而改变．
在本章中，速度、加速度均是运用比值定义法引入的．速度v＝eq \f(Δx,Δt)，该比值反映了物体运动的快慢．加速度a＝eq \f(Δv,Δt)，该比值反映了速度变化的快慢．
速度和加速度无直接关系
速度和加速度的大小无直接关系，速度大，加速度不一定大，加速度大，速度也不一定大；加速度为零，速度可能不为零，速度为零，加速度也可能不为零．
速度和加速度的方向无直接关系，加速度与速度的方向可能相同也可能相反，甚至两者的方向可能不在一条直线上．
知识点三、x－t图像和v－t图像的比较
知识点一：速度、平均速度及速率
【探究重点】
速度表示物体运动快慢的物理量，它等于位移s跟发生这段位移所用时间t的比值；速度是矢量，既有大小也有方向，其方向就是物体运动的方向；同时明确平均速度和瞬时速度的意义。
求平均速度时关注物体的位移，不管经历怎样的路径，物体相同时间内通过的位移相等，平均速度就相等，求平均速率时关注物体的路径，即先求物体通过的路程．
【例题精讲】
用同一张底片对着小球运动的路径每隔0.1 s拍一次照，得到的照片如图3所示，则小球在图中运动过程的平均速度大小是( )
图3
A．0.25 m/s B．0.2 m/s
C．0.17 m/s D．无法确定
【巩固训练】
牙买加“飞人”博尔特以9.81 s的成绩获得2016年里约奥运会男子100 m比赛的金牌．博尔特也曾以19.32 s的成绩获得2012年伦敦奥运会200 m比赛的金牌．关于他在这两次比赛中的运动情况，下列说法正确的是( )
A．200 m比赛的位移是100 m比赛位移的两倍
B．200 m比赛的平均速度约为10.35 m/s
C．100 m比赛的平均速度约为10.19 m/s
D．100 m比赛的最大速度约为20.38 m/s
知识点二：速度与加速度
【探究重点】
加速度是描述速度变化快慢的物理量，大小等于单位时间内的速度变化量。
速度和加速度的方向无直接关系，加速度与速度的方向可能相同也可能相反，甚至两者的方向可能不在一条直线上．
【例题精讲】
(2020·河南三门峡市模拟)一个质点做方向不变的直线运动，加速度的方向始终与速度的方向相同，但加速度大小先保持不变，再逐渐减小至零，则在此过程中( )
A.速度先逐渐增大，然后逐渐减小，当加速度减小到零时，速度达到最小值
B.速度先均匀增大，然后增大得越来越慢，当加速度减小到零时，速度达到最大值
C.位移逐渐增大，当加速度减小到零时，位移将不再增大
D.位移先逐渐增大，后逐渐减小，当加速度减小到零时，位移达到最小值
【巩固训练】
一物体以6 m/s的速度沿一光滑倾斜木板从底端向上滑行，经过2 s，物体仍向上滑行，速度大小为1 m/s，若增大木板倾角，仍使物体以6 m/s的速度从底端向上滑行，经过2 s，物体向下滑行，其速度大小变为1 m/s.以沿木板向上为正方向，用a1、a2分别表示物体在前后两种情况下的加速度，则以下选项正确的是( )
A．a1＝－2.5 m/s2，a2＝－2.5 m/s2
B．a1＝－3.5 m/s2，a2＝－3.5 m/s2
C．a1＝－2.5 m/s2，a2＝－3.5 m/s2
D．a1＝3.5 m/s2，a2＝－3.5 m/s2
知识点三：x－t图
【探究重点】
【例题精讲】
四个质点做直线运动，它们的v－t图像分别如图5中甲、乙、丙、丁所示．速度坐标轴的正值表示质点向东运动，请分别说出四个v－t图像中的质点在0～2 s内的运动情况．需要说明各段时间质点在向哪个方向运动，速度大小怎样变化．
图5
(1)甲质点在0～1 s内_______________________________________________________，
1～2 s内__________________________________________________________________．
(2)乙质点在0～1 s内_______________________________________________________，
1～2 s内__________________________________________________________________．
(3)丙质点在0～1 s内_______________________________________________________，
1～2 s内__________________________________________________________________．
(4)丁质点在0～1 s内_______________________________________________________，
1～2 s内__________________________________________________________________．
【巩固训练】
质点沿直线运动，其位移－时间图像如图4所示，关于质点的运动，下列说法中正确的是( )
图4
A．2 s末质点的位移为零，前2 s内位移为负，后2 s内位移为正，所以2 s末质点改变了运动方向
B．0～2 s内质点的位移为零，速度为零
C．质点做匀速直线运动，速度大小为0.1 m/s，方向与规定的正方向相反
D．质点在0～4 s内的位移大小为0.4 m，位移的方向与规定的正方向相同
知识点四：v－t图
【探究重点】
无论是v－t图像还是x－t图像都不是物体的运动轨迹.
v－t图像和x－t图像都只能描述直线运动，不能描述曲线运动.
【例题精讲】
(2022·青海·海东市第一中学二模)中国跳水“梦之队”在东京奥运会上荣获7金5银12枚奖牌。某同学将一小球(可看成质点)从平台边缘竖直向上抛出来模拟运动员的跳水运动，从小球抛出时开始计时，若小球的速度与时间关系的图像如图所示，不计空气阻力。则下列说法正确的是( )
A．小球在1.2s时到达最高点
B．小球在水中最深处时加速度最大
C．跳台与水面的高度差是2.4m
D．小球潜入水中的深度为3.2m
【巩固训练】
一个做直线运动的物体的v－t图像如图1所示，由图像可知( )
A．0～1.5 s内物体的加速度为－4 m/s2
B．0～4 s内物体的位移为12 m
C．3 s末物体的运动方向发生变化
D．3 s末物体回到出发点
( 2019-2020学年四川省攀枝花市高一(上)期末物理试卷)如图所示，赛车手在某次汽车越野拉力赛训练前，先利用地图计算出A、B两地的直线距离为9km。训练中他从A地到B地用时5min，赛车上的里程表指示的里程数值增加了15km，那么赛车手从A到B的过程中( )
A. 经过的路程为9kmB. 发生的位移大小为15km
C. 平均速度大小为50m/sD. 平均速度大小为30m/s
(多选)如图5所示，为甲、乙两物体相对于同一坐标的x－t图像，则下列说法正确的是( )
图5
A．甲比乙早出发时间t0
B．甲、乙的出发点相同
C．甲的速率大于乙的速率
D．两物体在t1时刻相遇，相遇处位置坐标为x1
甲、乙两个物体在同一直线上运动，它们的速度－时间图像如图6所示，下列说法正确的是( )
图6
A．在0～t1时间内，甲的加速度大于乙的加速度，且方向相反
B．在0～t1时间内，甲、乙加速度方向相同
C．在0～t2时间内，甲、乙运动方向相同
D．在0～t2时间内，甲的加速度大于乙的加速度，且方向相同
(2019·乐山市高一期末)如图4所示，甲图为某质点的x－t图像，乙图为某质点的v－t图像，下列关于两质点的运动情况的说法正确的是( )
图4
A．0～2 s内甲图质点做匀速直线运动，乙图质点做加速直线运动
B．2～3 s内甲图质点和乙图质点均静止不动
C．3～5 s内甲图质点和乙图质点均做减速运动，加速度为－15 m/s2
D．0～5 s内甲图质点的位移为－10 m，乙图质点的速度变化量为－10 m/s
如图6是做直线运动的某质点的v－t图像，请分析：
图6
(1)质点在图中各段时间内分别做什么运动？
(2)在0～4 s、8～10 s、10～12 s内质点的加速度各是多少？
( 2019-2020学年浙江省杭州市八校联盟高一(上)期中物理试卷)为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为L=2.0cm的遮光板，滑块匀加速通过两个光电门，数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为△t1=0.2s，通过第二个光电门的时间为△t2=0.1s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间间隔为△t=4.0s。求：
(1)滑块通过两个光电门的平均速度各为多大？
(2)估算滑块的加速度多大？
(3)估算两个光电门之间的距离是多少？
如图所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，通过AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s．图中小方格的边长为1 m，下列说法不正确的是( )
A．物体在AB段的平均速度为1 m/s
B．物体在ABC段的平均速度为eq \f(\r(5),2) m/s
C．AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体经过A点时的瞬时速度
D．物体在B点的速度等于AC段的平均速度
一质点始终向着一个方向做直线运动，在前eq \f(2,3)t时间内平均速度为eq \f(v,2)，后eq \f(1,3)t时间内平均速度为2v，则物体在t时间内的平均速度大小为( )
A.eq \f(3v,4) B.eq \f(3v,2) C．v D.eq \f(2v,3)
如图所示是某质点做直线运动的x-t图象，由图象可知（ ）
A．质点一直处于运动状态 B．质点前3s内的位移是4m
C．质点前2s内的加速度是 D．质点前6s内的平均速度大小为1m/s
(多选)如图1所示为一物体做直线运动的速度—时间图像，在整个运动过程中，下列说法正确的是( )
图1
A．BC段和CD段的运动方向相反
B．CD段和DE段的运动方向相反
C．物体在D点速度为零，此后运动方向改变，做加速运动
D．AB段物体静止
(多选)某物体沿直线运动，其v－t图像如图2所示，则下列说法中正确的是( )
图2
A．第1 s内和第6 s内的速度方向相反
B．第1 s内和第6 s内的加速度方向相反
C．第6 s内的加速度的大小大于第2 s内的加速度的大小
D．第6 s末物体回到出发点
(多选)两质点A、B从同一地点开始运动的速度—时间图像如图8所示，下列说法正确的是( )
图8
A．质点A的加速度大小为0.5 m/s2
B．t＝1 s时，质点B的运动方向发生改变
C．t＝2 s时，质点B的加速度方向不变
D．第2 s内，质点B的速度方向与加速度方向相同
一架飞机水平匀速地从某同学头顶飞过，如图7所示，当他听到飞机的发动机声从头顶正上方A处传来时，发现飞机在他前上方约与地面成60°角方向上的B处，据此可估算出此飞机的速度约为多少？(计算结果精确到0.1 m/s；已知声速v声＝340 m/s)
( 2019-2020学年河南省商丘市名校联考高一(上)期中物理试卷)一只足球以10m/s的速度沿正东方向运动，运动员飞起一脚，足球又以10m/s的速度向正西方向飞去，运动员与足球的作用时间为0.1s，则足球获得的加速度的大小和方向为( )
A. 200m/s2 方向向西B. 200m/s2 方向向东
C. 100m/s2 方向向西D. 100m/s2 方向向东
(2019·东北三省三校联合模拟)在平直公路上行驶的a车和b车，其位移时间图像分别为图中直线a和曲线b。t=3 s时，直线a和曲线b刚好想切，下列说法正确的是
A．t=3 s时，两车具有共同的加速度
B．a车做匀速运动，b车做加速运动
C．在运动过程中，b车始终没有超过a车
D．在0~3 s的时间内，a车的平均速度比b车的大
甲、乙两人同时同地出发骑自行车做直线运动，前1小时内的位移—时间图像如图4所示，下列表述正确的是( )
图4
A．0.2～0.5小时内，甲的加速度比乙的大
B．0.2～0.5小时内，甲的速度比乙的大
C．0.6～0.8小时内，甲的位移比乙的小
D．0.8小时内，甲、乙骑行的路程相等
(2019·辽宁师范大学附属中学高一上期中)一物体做直线运动，其加速度随时间变化的a－t图像如图8所示，下列v－t图像中，可能正确描述此物体运动的是( )
一汽车以36 km/h的速度在水平路面上匀速行驶，驾驶员发现正前方斑马线上有行人后立即刹车使汽车做匀减速运动．已知该驾驶员的反应时间为0.4 s，汽车行驶过程中的v－t图像如图1所示，则汽车刹车的加速度大小为( )
图1
A．15 m/s2 B．18 m/s2
C．5 m/s2 D．4.2 m/s2
一个固定在水平面上的光滑物块，其左侧面是斜面AB，右侧面是曲面AC，如图所示．已知AB和AC的长度相同．两个小球p、q同时从A点分别沿AB和AC由静止开始下滑，比较它们到达水平面所用的时间( )
A．p小球先到 B．q小球先到
C．两小球同时到 D．无法确定
( 2019-2020学年甘肃省张掖市临泽一中高一(上)期中物理试卷)足球运动员在罚点球时，原来静止在地面上的球离开脚时获得30m/s的速度并做匀速直线运动。设脚与球的作用时间为0.1s，球又在空中飞行0.3s后被守门员挡出，守门员双手与球的接触时间为0.2s，且球被守门员挡出后以10m/s的速度沿原路反弹，计算：
(1)运动员罚点球的过程，足球的加速度；
(2)守门员接球的过程，足球的加速度。物理量
表示方法
大小
方向
状态或过程
位置
空间中的点、坐标(x,y,z)
—
—
状态量
位移
两个位置间的线段
线段长度
矢量
过程量
路程
两个位置间的运动轨迹
轨迹长度
标量
过程量
时刻
时间轴上的点、坐标t
—
—
状态量
时间(间隔)
时间轴上两时刻间的距离
t2–t1
标量
过程量
(瞬时)速度
极短时间内的位移
Δt→0，v=
矢量
状态量
(瞬时)速率
速度的大小
|v|
标量
状态量
平均速度
某时间内的位移
=
矢量
过程量
平均速率
某时间内的路程
=
标量
过程量
加速度
极短时间内的速度变化量
Δt→0，a=
矢量
状态量
种类
内容
x－t图像
v－t图像
图像上某点纵坐标
某一时刻的位置
表示瞬时速度
斜率
eq \f(Δx,Δt)表示速度
eq \f(Δv,Δt)表示加速度
纵轴截距
表示初位置
表示初速度
两图线交点坐标
表示相遇
不表示相遇，只表示速度相等
注意
(1)无论是v－t图像还是x－t图像都不是物体的运动轨迹.
(2)v－t图像和x－t图像都只能描述直线运动，不能描述曲线运动.