习题课 匀变速直线运动的平均速度公式和位移差公式的应用
学习目标
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1.掌握三个平均速度公式及其适用条件,会用平均速度公式求解相关问题.
2.会推导Δs=aT2并会用它解决相关问题.
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匀变速直线运动的平均速度公式[学生用书P28]
问题导引
一物体做匀变速直线运动,初速度为v0,经过一段时间末速度为v.
(1)画出物体的v-t图像,求出物体在这段时间内的平均速度.
(2)在图像中表示出中间时刻的瞬时速度v,并求出v.(结果用v0、v表示)
[要点提示] (1)v-t图像如图所示
因为v-t图像与t轴所围面积表示位移,t时间内物体的位移可表示为s=·t①
平均速度=②
由①②两式得=.
(2)由图可知中间时刻的瞬时速度的大小等于梯形中位线的长度,即:v=.
【核心深化】
三个平均速度公式及适用条件
1.=,适用于所有运动.
2.=,适用于匀变速直线运动.
3.=v,即一段时间内的平均速度,等于这段时间内中间时刻的瞬时速度,适用于匀变速直线运动.
关键能力1 平均速度公式的应用
物体先做初速度为零的匀加速直线运动,加速度a1=2 m/s2,加速一段时间t1,然后接着做匀减速直线运动,直到速度减为零,已知整个运动过程所用时间t=20 s,总位移为300 m,则物体运动的最大速度为( )
A.15 m/s B.30 m/s
C.7.5 m/s D.无法求解
[解析] 设最大速度为vm,匀加速直线运动过程:=(0+vm)=vm,匀减速直线运动过程:=(vm+0)=vm,所以整个运动过程的平均速度为==,解得vm=30 m/s.
[答案] B
关键能力2 平均速度和中间时刻的瞬时速度
沿直线做匀变速运动的质点在第一个0.5 s内的平均速度比它在第一个1.5 s内的平均速度大2.45 m/s,以质点初始时刻的运动方向为正方向,则质点的加速度为( )
A.2.45 m/s2 B.-2.45 m/s2
C.4.90 m/s2 D.-4.90 m/s2
[解析] 质点在第一个0.5 s内的平均速度为v1,即在t1=0.25 s时的速度为v1;在第一个1.5 s内的平均速度为v2,即在t2=0.75 s时速度为v2.由题意得:v1-v2=2.45 m/s,故a== m/s2=-4.90 m/s2,D正确.
[答案] D