6、解题方法指导:
解题步骤:
(1)根据题意,确定研究对象。
(2)明确物体作什么运动,并且画出运动示意图。
(3)分析研究对象的运动过程及特点,合理选择公式,注意多个运动过程的联系。
(4)确定正方向,列方程求解。
(5)对结果进行讨论、验算。
解题方法:
(1)公式解析法:假设未知数,建立方程组。本章公式多,且相互联系,一题常有多种解法。要熟记每个公式的特点及相关物理量。
(2)图象法:如用v-t图可以求出某段时间的位移大小、可以比较vt/2与vS/2,以及追及问题。用s-t图可求出任意时间内的平均速度。
(3)比例法:用已知的讨论,用比例的性质求解。
(4)极值法:用二次函数配方求极值,追赶问题用得多。
(5)逆向思维法:如匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动来求解。
综合应用例析
[例1]在光滑的水平面上静止一物体,现以水平恒力甲推此物体,作用一段时间后换成相反方向的水平恒力乙推物体,当恒力乙作用时间与恒力甲的作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的速度为v2,若撤去恒力甲的瞬间物体的速度为v1,则v2∶v1=?
![]()
解析:解决此题的关键是:弄清过程中两力的位移关系,因此画出过程草图(如图5),标明位移,对解题有很大帮助。
通过上图,很容易得到以下信息:
,而
,
得v2∶v1=2∶1
思考:在例1中,F1、F2大小之比为多少?(答案:1∶3)
点评:特别要注意速度的方向性。平均速度公式和加速度定义式中的速度都是矢量,要考虑方向。本题中以返回速度v1方向为正,因此,末速度v2为负。
[例2] 两木块自左向右运动,现用高速摄影机在同一底片上多次曝光,记录下木块每次曝光时的位置,如图所示,连续两次曝光的时间间隔是相等的,由图可知
A.在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同
B.在时刻t1两木块速度相同
C.在时刻t3和时刻t4之间某瞬间两木块速度相同
D.在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同
解析:首先由图看出:上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量,可以判定其做匀变速直线运动;下边那个物体明显地是做匀速运动。由于t2及t5时刻两物体位置相同,说明这段时间内它们的位移相等,因此其中间时刻的即时速度相等,这个中间时刻显然在t3、t4之间,因此本题选C。
[例3] 在与x轴平行的匀强电场中,一带电量q=1.0×10-8C、质量m=2.5×10-3kg的物体在光滑水平面上沿着x轴作直线运动,其位移与时间的关系是x=0.16t-0.02t2,式中x以m为单位,t以s为单位。从开始运动到5s末物体所经过的路程为 m,克服电场力所做的功为 J。
解析:须注意:本题第一问要求的是路程;第二问求功,要用到的是位移。
将x=0.16t-0.02t2和
对照,可知该物体的初速度v0=0.16m/s,加速度大小a=0.04m/s2,方向跟速度方向相反。由v0=at可知在4s末物体速度减小到零,然后反向做匀加速运动,末速度大小v5=0.04m/s。前4s内位移大小
,第5s内位移大小
,因此从开始运动到5s末物体所经过的路程为0.34m,而位移大小为0.30m,克服电场力做的功W=mas5=3×10-5J。
[例4]一辆汽车沿平直公路从甲站开往乙站,起动加速度为2m/s2,加速行驶5秒,后匀速行驶2分钟,然后刹车,滑行50m,正好到达乙站,求汽车从甲站到乙站的平均速度?
解析:起动阶段行驶位移为:
s1=
……(1)
匀速行驶的速度为: v= at1 ……(2)
匀速行驶的位移为: s2 =vt2 ……(3)
刹车段的时间为: s3 =
……(4)
汽车从甲站到乙站的平均速度为:
=![]()
[例5]汽车以加速度为2m/s2的加速度由静止开始作匀加速直线运动,求汽车第5秒内的平均速度?
解析:此题有三解法:
(1)用平均速度的定义求:
第5秒内的位移为: s =
a
t52 -
at42
=9 (m)
第5秒内的平均速度为: v=
=
=9 m/s
(2)用推论v=(v0+vt)/2求:v=![]()
=
m/s=9m/s
(3)用推论v=vt/2求。第5秒内的平均速度等于4.5s时的瞬时速度:
v=v4.5= a´4.5=9m/s
[例6]一物体由斜面顶端由静止开始匀加速下滑,最初的3秒内的位移为s1,最后3秒内的位移为s2,若s2-s1=6米,s1∶s2=3∶7,求斜面的长度为多少?
解析:设斜面长为s,加速度为a,沿斜面下滑的总时间为t 。则:
斜面长: s =
at2 …… ( 1)
前3秒内的位移:s1 =
at12 ……(2)
|
|
s1∶s2 = 3∶7 …… (5)
解(1)-(5)得:a=1m/s2 t= 5s s=12 . 5m
[例7]物块以v0=4米/秒的速度滑上光滑的斜面,途经A、B两点,已知在A点时的速度是B点时的速度的2倍,由B点再经0.5秒物块滑到斜面顶点C速度变为零,A、B相距0.75米,求斜面的长度及物体由D运动到B的时间?
解析:物块作匀减速直线运动。设A点速度为VA、B点速度VB,加速度为a,斜面长为S。
A到B: vB2 - vA2 =2asAB ……(1)
vA = 2vB ……(2)
B到C: 0=vB + at0 ……..(3)
解(1)(2)(3)得:vB=1m/s
a= -2m/s2
D到C 0 - v02=2as ……(4)
s= 4m
从D运动到B的时间:
D到B: vB =v0+ at1 t1=1.5秒
D到C再回到B:t2 = t1+2t0=1.5+2´0.5=2.5(s)
[例8]
一质点沿AD直线作匀加速直线运动,如图,测得它在AB、BC、CD三段的时间均为t,测得位移AC=L1,BD=L2,试求质点的加速度?
解析:设AB=s1、BC=s2、CD=s3 则:
s2-s1=at2 s3-s2=at2
两式相加:s3-s1=2at2
由图可知:L2-L1=(s3+s2)-(s2+s1)=s3-s1
则:a = ![]()
[例9]一质点由A点出发沿直线AB运动,行程的第一部分是加速度为a1的匀加速运动,接着做加速度为a2的匀减速直线运动,抵达B点时恰好静止,如果AB的总长度为s,试求质点走完AB全程所用的时间t?
解析:设质点的最大速度为v,前、后两段运动过程及全过程的平均速度相等,均为
。
全过程: s=
……(1)
匀加速过程:v = a1t1 ……(2)
匀减速过程:v = a2t2 ……(3)
由(2)(3)得:t1=
代入(1)得:
s =
s=![]()
将v代入(1)得:
t = ![]()
[例10]一个做匀加速直线运动的物体,连续通过两段长为s的位移所用的时间分别为t1、t2,求物体的加速度?
解析:
方法一:
设前段位移的初速度为v0,加速度为a,则:
前一段s: s=v0t1
+
……(1)
全过程2s: 2s=v0(t1+t2)+
……(2)
消去v0得: a = ![]()
方法二:
设前一段时间t1的中间时刻的瞬时速度为v1,后一段时间t2的中间时刻的瞬时速度为v2。所以:
v1=
……(1)
v2=
……(2)
v2=v1+a(
)
……(3)
解(1)(2)(3)得相同结果。
方法三:
设前一段位移的初速度为v0,末速度为v,加速度为a。
前一段s: s=v0t1
+
……(1)
后一段s: s=vt2 +
……(2)
v = v0 + at ……(3) 解(1)(2)(3)得相同结果。