《第二章 匀变速直线运动的研究 B素养拓展区（2021一遍过·物理必修第一册RJ）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章 匀变速直线运动的研究 B素养拓展区（2021一遍过·物理必修第一册RJ）（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章匀变速直线运动的研究,物理必修第一册RJ,物理学科核心素养主要包括“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。本章通过匀变速直线运动规律的学习,并运用匀变速直线运动规律解决实际问题,体会实际问题的抽象和简化处理方法;通过用打点计时器、频闪仪或其他实验器材研究匀变速直线运动,体会实验的设计、数据的采集与处理、实验结果的交流,培养同学们的科学探究能力。拓展试题主要是运用匀变速直线运动规律解决实际问题。,1.“科学推理”素养如图所示,某“闯关游戏”的笔直通道上每隔8 m设有一个关卡,各关卡同步放行和关闭,放行和关闭的时间分别为5 s和2 s。关卡刚放行时,一同学立即在关卡1
2、处以加速度2 m/s2由静止加速到2 m/s,然后匀速向前,则最先挡住他前进的关卡是 () A.关卡2 B.关卡3 C.关卡4 D.关卡5,答案,1.C【解题思路】关卡刚放行时,该同学加速的时间t= =1 s,运动的距离为x1= 1 2 at2=1 m,然后以2 m/s的速度匀速运动,经4 s运动的距离为8 m,因此第1个5 s内运动距离为9 m,过了第2关,到第3关时再用时3.5 s,大于2 s,因此能过第3关,运动到第4关前共用时12.5 s,而运动到第12 s时,关卡关闭,因此被挡在第4关卡前,C正确。,2.(多选)“模型建构、科学推理”素养甲、乙两物体相距s,它们同时同向运动,乙在前面
3、做初速度为零、加速度为a1的匀加速运动,甲在后面做初速度为v0、加速度为a2的匀加速运动,则 () A.若a1=a2,它们只能相遇一次 B.若a1a2,它们可能相遇两次 C.若a1a2,它们一定相遇两次 D.若a1a2,它们不能相遇,答案,2.AB【解题思路】设经过时间t,甲、乙相遇,则s+ 1 2 a1t2-v0t- 1 2 a2t2=0,整理可得 1 2 (a1-a2)t2-v0t+s=0,若a1=a2,则方程有一解,表明只能相遇一次,选项A正确;当a1a2时,= 0 2 -2(a1-a2)s,可能大于0,故相遇时间可能有两个,选项B正确,选项C错误;当a1a2时,一定大于0,则一定相遇,
4、选项D错误。,3.“模型建构、科学推理”素养学生课外实验小组使用如图所示的实验装置测量当地重力加速度大小。实验时,他们先测量分液漏斗下端到水桶底部的距离s;然后使漏斗中的水一滴一滴地下落,调整阀门使水滴落到桶底发出声音的同时,下一滴水刚好从漏斗的下端滴落;用秒表测量第1个水滴从漏斗的下端滴落至第n个水滴落到桶底所用的时间t。 (1)重力加速度大小可表示为g=(用s、n、t表示); (2)如果某次实验中,s=0.90 m,n=30,t=13.0 s,则测得的重力加速度大小g=m/s2;(保留2位有效数字) (3)写出一条能提高测量结果准确程度的建议:。,答案,3.【参考答案】(1) 2 2 2
5、(2)9.6(3)适当增大n;多次测量取平均值(答出一条即可) 【解题思路】(1)根据自由落体运动规律有s= 1 2 gT2,而t=nT,所以有g= 2 2 2 。(2)代入数据可得g= 2 2 2 =9.6 m/s2。(3)适当增大n可减小时间的测量误差,从而提高精度;多次测量取平均值可减小偶然误差。,【方法总结】测定重力加速度的方法 方法1:利用相邻的、相等的时间间隔的位移差相等,且为一定值,即x=gT2,则g= 2 。 方法2:可由位移公式x= 1 2 gt2求得。利用刻度尺量出从初始位置到某点的位移,若已知发生这段位移的时间,则g= 2 2 ,可以找多个点,多次求g的值,再求平均值。
6、方法3:可用速度公式v=gt求得。利用平均速度求某一点的瞬时速度,若已知自由下落的物体经过这一点的时间,则由g= 解得,当然也可找多个点,多次求瞬时速度,多次求g值,再求平均值,或利用多次求得的瞬时速度,画出v-t图像,根据图像的斜率求得g。,答案,方法4:用滴水法测量重力加速度 让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里,调整盘子的高度,让前一滴水滴到盘子时后一滴恰好离开水龙头,用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差h,再用秒表测时间,从第一个水滴到达盘中开始计时,到第n个水滴落至盘中,共用时间为T,重力加速度g= 2 2 = 2(1 ) 2 2 。 这种实验方法简单易行,只是在操作上有些麻烦,比
7、如让前一滴水滴到盘子时后一滴恰好离开水龙头有点难度,仅凭人眼大致判断。由于水滴下落的时间很短,为减少误差,可测几十滴水的总下落时间,再算一滴水下落的时间,这也是累积法的运用。,4.“模型建构、科学推理”素养如图甲所示,在道路某处安装了一台500万像素的固定雷达测速仪,可以准确抓拍超速车辆以及测量运动车辆的加速度。一辆汽车正从A点迎面驶向测速仪B,若测速仪与汽车相距355 m,此时测速仪发出超声波,同时车由于紧急情况而急刹车,汽车运动到C处与超声波相遇,当测速仪接收到反射回来的超声波信号时,汽车恰好停止于D点,且此时汽车与测速仪相距335 m,忽略测速仪安装高度的影响,将此情境简化为图乙所示(已
8、知超声波速度为340 m/s)。 (1)求汽车刹车过程中的加速度a的大小; (2)此路段有80 km/h的限速标志,分析该汽车刹车前的行驶速度是否超速?,答案,4.答案:(1)10 m/s2(2)车速在规定范围内,未超速 解:(1)根据题意,设超声波往返的时间为2t,汽车在2t时间内,刹车的位移为s= 1 2 a(2t)2=20 m 当超声波与汽车相遇后,汽车继续前进的时间为t,位移为s2= 1 2 at2= 1 4 s=5 m 则超声波在2t内的路程为2(335+5) m=680 m 由声速为340 m/s,得t=1 s 解得汽车的加速度a=10 m/s2 (2)由汽车刹车过程中的位移s=
9、0 2 2 解得刹车前的速度v0=20 m/s=72 km/h 车速在规定范围内,未超速。,一、单项选择题(共8小题,每小题3分,共24分) 1.亚丁湾索马里海域六艘海盗快艇试图靠近中国海军护航编队保护的商船,中国特战队员发射爆震弹成功将其驱离。假如该段时间内商船速度为零,其中一艘海盗快艇在海面上运动的v-t图像如图所示,则下列说法正确的是 () A.海盗快艇在066 s内从静止出发做加速度增大的加速直线运动 B.海盗快艇在96 s末开始调头逃离 C.海盗快艇在66 s末离商船最近 D.海盗快艇在96116 s内做匀减速直线运动,答案,1.B【解题思路】在066 s内图像的斜率越来越小,加速度
10、越来越小,故海盗快艇做加速度减小的加速运动,A错误;海盗快艇在96 s末,速度由正变负,即改变运动的方向,开始掉头逃跑,此时海盗快艇离商船最近,B正确,C错误;海盗快艇在96116 s内,沿反方向做匀加速直线运动,D错误。,2.一个质点沿x轴做匀加速直线运动,其位移时间图像如图所示,则下列说法正确的是 () A.该质点的加速度大小为2 m/s2 B.该质点在t=1 s时的速度大小为2 m/s C.该质点在t=0到t=2 s时间内的位移大小为6 m D.该质点在t=0时速度为零,答案,2.D【解题思路】质点做匀加速直线运动,设t=0时质点的速度为v0,加速度为a,由题图知t1=1 s时,x1=2
11、 m,t2=2 s时, x2=8 m,利用公式x=v0t+ 1 2 at2得x1=v0t1+ 1 2 a 1 2 ,x2=v0t2+ 1 2 a 2 2 ,代入数据解得a=4 m/s2,v0=0,t=1 s时的速度大小为4 m/s,故只有D正确。,3.2020山东省枣庄市期末考试质量为1 kg的小球从空中自由下落,与水平地面相碰后弹到空中某一高度,其v-t图像如图所示,设竖直向上为正方向,取g=10 m/s2。下列说法正确的是 () A.小球下落的最大速度为5 m/s B.小球能弹起的最大高度为2.5 m C.小球第一次反弹后的瞬时速度大小为10 m/s D.小球与地面第一次碰撞过程中速度变化
12、量大小为15 m/s,答案,3.D【解题思路】由题图可知小球下落的最大速度为10 m/s,选项A错误;小球能弹起的最大高度为1.25 m,选项B错误;小球第一次反弹后的瞬时速度大小为5 m/s, 选项C错误;小球与地面第一次碰撞过程中速度变化量大小v= 5 m/s- (-10 m/s)=15 m/s,选项D正确。,4.一小球沿斜面匀加速滑下,依次经过A、B、C三点,已知AB=6 m,BC=10 m,小球经过AB和BC两段所用的时间均为2 s,则小球经过A、B、C三点时的速度大小分别是 () A.2 m/s,3 m/s,4 m/s B.2 m/s,4 m/s,6 m/s C.3 m/s,4 m/
13、s,5 m/s D.3 m/s,5 m/s,7 m/s,答案,4.B【解题思路】根据物体做匀加速直线运动的特点,两点之间的平均速度等于时间中点的瞬时速度,故B点的速度就是AC段的平均速度,vB= + 2 =4 m/s,又因为连续相等时间内的位移之差等于恒量,即x=BC-AB=at2,解得a=1 m/s2, 再由速度公式v=v0+at,解得vA=2 m/s,vC=6 m/s,故选项B正确。,5.某科学小组研制了一种探测器,其速度大小可随运动情况进行调节。如图所示。在某次实验中,该探测器从原点一直沿x轴正向移动,且其速度与位移成反比。已知探测器在A、B两点的速度分别为4 m/s和2 m/s,O点到
14、B点的位移为2 m,则探测器从A点运动到B点的时间为 () A. 3 8 sB. 1 8 s C. 3 4 sD. 1 4 s,答案,5.A【解题思路】根据题述的速度与位移成反比,可画出 1 随位移x变化的图线,如图所示,根据vAxA=vBxB可得,O点到A点的位移为xA=1 m。根据 1 随位移x变化的图线与横轴围成的“面积”等于时间可得探测器从A点运动到B点的时间为 3 8 s,选项A正确。,6.一质点做匀加速直线运动,速度变化v时发生位移x1,紧接着速度变化同样v时发生位移x2。则该质点的加速度大小为 () A. (2 ) 2 1 + 2 B. () 2 2 1 C. 2 () 2 2
15、1 D.(v)2( 1 1 1 2 ),答案,6.B【解题思路】根据x2-x1=aT2,a= ,联立可求得a= () 2 2 1 ,故B正确。,7.2019湖南长郡中学月考假设列车经过铁路桥的全过程都在做匀减速直线运动。已知某列车长为L,通过一铁路桥时的加速度大小为a,列车全长通过桥头的时间为t1,列车全长通过桥尾的时间为t2,则列车车头通过铁路桥所需的时间为 () A. ( 2 1 ) 1 2 B. ( 2 + 1 ) 1 2 C. ( 2 1 ) 1 2 2 1 2 D. ( 2 1 ) 1 2 + 2 1 2,答案,7.C【解题思路】设列车车头通过铁路桥所需要的时间为t0,从列车车头到达
16、桥头时开始计时,列车全长通过桥头的平均速度等于 1 2 t1时刻的瞬时速度v1,则v1= 1 ;列车全长通过桥尾的平均速度等于t0+ 1 2 t2时刻的瞬时速度v2,则v2= 2 ;由匀变速直线运动的速度公式可得v2=v1-a(t0+ 1 2 t2- 1 2 t1),解得t0= ( 2 1 ) 1 2 2 1 2 ,选项C正确。,8.距地面高H=5 m的水平直轨道上的A、B两点相距d=2 m,在B点用细线悬挂一小球,小球离地高度为h,如图所示。小车始终以v=4 m/s的速度沿轨道匀速运动,经过A点时A点一物体由轨道高度自由落下,小车运动至B点时细线被轧断,最后物体与小球同时落地。不计空气阻力,取重力加速度g=10 m/s2,可求得h等于 () A.1.25 m B.2.25 m C.3.75 m D.4.75 m,答案,8.A【解题思路】物体落地的时间t1= 2 ,小车从A到B的时间t2= ,小球下落的时间t3= 2 ,根据题意可得时间关系为t1=t2+t3,解得h=1.25 m,选项A正确。,二、多项选择题(共4
