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专题讲座 - 高中物理“运动的描述”教学研究

来源:用户分享 时间:2025/6/5 20:52:39 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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例.一物体在水平地面上,以v0=0开始做匀加速直线运动,已知第3s内的位移为5m,求物体运动的加速度为多大?

错解1:不能正确区分第3s和3s,误认为5m的位移是前3s的位移而乱套公式。 错解2:

分析与解答:首先根据题意画出运动草图,如图1-7所示,以展现物体运动的物理过程。 思路一:利用局部和整体的位移关系 如图可知,sⅢ=s3-s2=5m 即:at3/2-at2/2=5m, 解得a=2m/s。

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思路二:利用局部运动间速度的连接关系

第2s末的速度v2即为第3s内这段运动的初速,所以对第3s内的运动应用位移公式有: sⅢ=v2tⅢ+atⅢ/2=5m

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即:(at2)tⅢ+atⅢ/2=5m,解得a=2m/s。

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思路三:利用匀变速运动的平均速度公式

第2s末的速度v2和第3s末的速度v3分别为第3s内这段运动的初速和末速,因此对第3s内的运动应用平均速度公式有

sⅢ=(v2+v3)tⅢ/2=(at2+at3)tⅢ/2=5m,解得a=2m/s。 思路四:速度位移公式

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对第3s内的运动应用位移速度公式有sⅢ=5m,

同样可解得a=2m/s。

思路五:利用v0=0的匀加速运动的特殊规律

因为在初速度为0的匀变速直线运动中,连续相等时间间隔内的位移之比为

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sⅠ:sⅡ:sⅢ:??:sN=1:3:5:??:(2N-1)

所以sⅠ:sⅢ=1:5,即:5=1:5,

由此可知sⅠ=sⅢ/5=1m,解得a=2m/s。

(2)使用好符号系统

例1.以速度为10m/s匀速运动的汽车在第2s末关闭发动机,以后为匀减速运动,第3s内平均速度是9m/s,则汽车加速度是多少?汽车在10s内的位移是多少?

对于不同的过程,要用符号系统区分清楚:

依题意可知,第2s末的速度v2= v0=10m/s,设加速度为a,第3s末的速度为v3,则有 9m/s=(v2+v3)/2,解得v3=8m/s。

对第3s内的运动过程有 v3= v2-at,或a=(v2-v3)/t3,解得a=2m/s。 汽车刹车时间t总=v0/a=5s,所以汽车10s内的位移为s=(v0-0)/2a=25m

例2.(05全国Ⅰ卷)原地起跳时,先屈腿下蹲,然后突然蹬地。从开始蹬地到离地是加速过程(视为匀加速),加速过程中重心上升的距离称为“加速距离”。离地后重心继续上升,在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”。现有下列数据:人原地上跳的“加速距离”d1=0.50 m,“竖直高度”h1=1.0 m;跳蚤原地上跳的“加速距离”d2=0.00080 m,“竖直高度”h2=0.l0 m。假想人具有与跳蚤相等的起跳加速度;而“加速距离”仍为0.50m,则人上跳的“竖直高度”是多少?

分析与解答:本题用冗长的文字描述了人和跳蚤的起跳情况,看似问题较为抽象,为了便于思考与解答,我们可以将题述的人和跳蚤的起跳情况画出过程草图,如图所示。

本题所要求的是人以跳蚤的加速度a2起跳,经过加速距离d1后上跳的竖直高度H是多少。通过如图3展示的物理过程,可以帮助我们理清解决问题的思路:通过研究跳蚤的运动情况,求出跳蚤起跳的加速度;再研究人以跳蚤的加速度起跳,经过加速距离d1后上跳的竖直高度H。通过这样的画图和分析可看出,人实际起跳的过程在本题的解答过程中并没有实质性的用处。

按如图中所标识的物理量的符号,对于跳蚤的起跳的加速过程和离地后的上升过程分别有:v2=2a2d2;v2=2gh2。解得a2=gh2/d2。

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对于人以跳蚤的加速度起跳的加速过程和离地后的上升过程分别有: V=2a2d1;V=2gH。解得H=h2d1/d2=63m。 3.初步掌握处理两个运动关系问题的方法

当有两个运动的物体时,这两个物体间的距离、各自的速度、加速度及运动时间,往往决定着它们之间的相对位置及能否相遇等问题,这就构成了两个运动关系的一类问题。在解决这类问题时,要根据题设条件,分析清楚两个运动的位移、速度、时间等关系,并以此为依据,列出方程分析求解。

例1.在平直公路上有甲、乙两车同向行驶,甲车在前、乙车在后相距为s,速度大小分别为v1和v2,且v1<v2。为使两车不相撞,则乙车刹车的加速度不得小于多少?

分析与解答:根据题意画出两车运动的初始状态的运动草图,如图1-9所示。由图可知,甲车追上乙车的而不相撞的位移关系为:s乙=s+s甲

因甲车为匀速直线运动,速度不变,而乙车为减速运动,设两车相遇时乙车的速度为v乙,则据相撞的条件可知,应有:v乙≤v1。

又由于两车运动的时间相同,因此t甲=t乙=t。

据上述分析的两个运动的位移关系、速度关系,利用时间相同这一条件便可选择公式列出相应的方程:

对甲车的匀速直线运动,有:s甲=v1t

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对乙车的减速过程利用平均速度公式,则有:s乙=

据两车的位移关系有:

=v1t+s???①

据两车不相撞的速度条件,应有:v2-at=v1 ?????②

联立上述两个方程,即可解得乙车的加速度不得小于 a=

例2.(07全国Ⅱ卷)甲乙两运动员在训练交接棒的过程中发现:甲经短距离加速后能保持9 m/s的速度跑完全程:乙从起跑后到接棒前的运动是匀加速的,为了确定乙起跑的时机,需在接力区前适当的位置设置标记,在某次练习中,甲在接力区前s0=13.5 m处作了标记,并以v=9 m/s的速度跑到

此标记时向乙发出起跑口令,乙在接力区的前端听到口令时起跑,并恰好在速度达到与甲

相同时被甲追上,完成交接棒,已知接力区的长度为L=20m。

求:(1)此次练习中乙在接棒前的加速度a。 (2)在完成交接棒时乙离接力区末端的距离。

解析:甲做匀速直线运动;乙先匀加速直线运动,再匀速直线运动。 对于题述过程,画出过程草图如图所示。

设甲向乙发出口令后经时间t二者交接棒,则根据二者的位移关系有 s甲=s0+ s乙

即 vt=s0+

解得: s=3s。

所以乙的加速度a=v/t=9/3=3m/s。

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此过程中乙的位移 s乙==13.5m。

在完成交接棒时乙离接力区末端 的距离s=L- s乙=20-13.5=6.5m。 (七)学生活动设计

为了引导学生关心生活、关注社会,体会知识的应用价值,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新意识和实践能力,教学中可以根据教学内容的特点,设计一些学生感兴趣的实践活动内容。此处给出一些素材,供参考。

1.滴水法测重力加速度 方法一:

可以用自来水龙头或在高处放好一个盛水的容器(容器的底部装出放水的龙头)。调节龙头使水可以一滴一滴的滴下,此时可视为水滴的初速度v0=0。在地面放一盘子接水(既可收集落下的水,又可以听到水滴落至盘中时发出的声音,便于计时)。

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