高中物理必修一匀变速直线运动的速度与时间的关系测试题练习题

匀变速直线运动的速度与时间的关系

【学习目标】

1、知道什么是匀变速直线运动

2、知道匀变速直线运动的 v-t 图象特点，知道直线的倾斜程度反映了匀变速直线运动的加速度

3、理解匀变速直线运动的速度与时间的关系式，并会用它求解简单的匀变速直线运动问题

【要点梳理】

要点一、匀变速直线运动

如图所示，如果一个运动物体的州图象是直线，则无论△t 取何值，对应的速度变化量△v 与时间△t 的比值v t ∆∆都是相同的，由加速度的定义v a t

∆=∆可知，该物体实际是做加速度恒定的运动．这种运动叫匀变速直线运动．

要点诠释：

(1)定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动．

(2)特点：速度均匀变化，即2121

v v v t t t -∆=∆-为一定值． (3)v-t 图象说明凡是倾斜直线的运动一定是匀变速直线运动，反之也成立，即匀变速直线运动的v-t 图象一定是一条倾斜的直线．

(4)匀变速直线运动包括两种情形：

a 与v 同向，匀加速直线运动，速度增加；

a 与v 反向，匀减速直线运动，速度减小．

要点二、匀变速直线运动的速度与时间的关系式

设一个物体做匀变速直线运动，在零时刻速度为v 0，在t 时刻速度为v t ，由加速度的定义得

000t t v v v v v a t t t

--∆===∆-． 解之得0t v v at =+，

这就是表示匀变速直线运动的速度与时间的关系式．

要点诠释：

①速度公式反映了匀变速直线运动的瞬时速度随时间变化的规律，式中v 0是开始计时时的瞬时速度，v t 是经时间t 后的瞬时速度．

②速度公式中v 0、v t 、a 都是矢量，在直线运动中，规定正方向后(常以v 0的方向为正方向)，都可用带正、负号的代数量表示，因此，对计算结果中的正、负，需根据正方向的规定加以说明，若经计算后v t ＞0，说明末速度与初速度同向；若a ＜0，表示加速度与v 0反向．

③两种特殊情况：

当a ＝0时，公式为v ＝v 0，做匀速直线运动．

当v0＝0时，公式为v＝a t，做初速为零的匀加速直线运动．

要点三、速度公式应用时的方法、技巧

要点诠释：

(1)速度公式v＝v0+a t的适用条件是匀变速直线运动，所以应用公式时必须首先对运动性质和运动过程进行判断和分析．

(2)分析物体的运动问题，要养成画运动草图的习惯，主要有两种草图：一是v-t图象；二是运动轨迹．这样将加深对物体运动过程的理解，有助于发现已知量和未知量之间的相互关系．

(3)如果一个物体的运动包含几个阶段，就要分段分析，弄清物体在每段上的运动规律．如果全过程不是做匀变速运动，但只要每一小段做匀变速运动，也可以在每小段应用速度公式求解．

要点四、v-t的应用

要点诠释：

(1)匀速直线运动的v-t图象

①图象特征

匀速直线运动的v-t图象是与横轴平行的直线，如图所示．

②图象的作用

a．能直观地反映匀速直线运动速度不变的特点．

b．从图象中可以看出速度的大小和方向，如图，图象在t轴下方，表示速度为负，即速度方向与规定的正方向相反．

c．可以求出位移x．

在v-t图象中，运动物体在时间t内的位移x＝vt，就对应着“边长”分别为v和t的一块矩形的“面积”，如图中画斜线的部分．

(2)匀变速直线运动的v-t图象

①图象的特征

匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线．如图甲和乙所示为不同类型的匀变速运动的速度图象．

初速为零的向加速直线运动的v-t图象是过原点的倾斜直线，如图丙所示．

②图象的作用

a．直观地反映速度v随时间t均匀变化的规律．图甲为匀加速运动，图乙为匀减速运动．

b．可以直接得出任意时刻的速度，包括初速度v0．

c．可求出速度的变化率．图甲表示速度每秒增加0.5m/s，图乙表示速度每秒减小1m/s．

d．图线与时间轴所围“面积”表示物体在时间t内的位移．如图所示，画斜线部分表示时间t内的位移．

(3)v-t图象的深入分析

①v-t图象与时间轴的交点表示速度方向的改变，折点表示加速度方向的改变．(如图所示)

②v-t图象中两图象相交，只是说明两物体在此时刻的速度相同，不能说明两物体相遇．

③v-t图象只能反映直线运动的规律

因为速度是矢量，既有大小又有方向．物体做直线运动时，只可能有两个速度方向，规定了一个为正方向时，另一个便为负值，所以可用正、负号描述全部运动方向．当物体做一般曲线运动时，速度方向各不相同，不可能仅用正、负号表示所有的方向所以不能画出v-t图象．所以，只有直线运动的规律才能用v-t图象描述，任何州图象反映的也一定是直线运动规律．

④v-t图象为曲线时，曲线上某点的切线斜率等于该时刻物体的加速度．

下表列出几种v-t图象．

要点五、匀变速直线运动的两个重要推论

要点诠释：

（1）某段路程的平均速度等于初、末速度的平均值．即01()2

t v v v =

+． 注意：该推论只适用于匀变速直线运动． （2）某段过程中间时刻的瞬时速度，等于该过程的平均速度，即1021()2

t v v v v ==

+． 注意:该推论只适用于匀变速直线运动，且以后在处理用打点计时器研究匀变速直线运动物体的速度时，可用此式精确求解打某点时物体的瞬时速度．

【典型例题】

类型一、匀变速直线运动概念的理解

例1、下列说法中正确的是（ ）

A. 物体做直线运动，若在任意相等的时间内增加的位移相等，则物体就做匀速直线运动

B. 物体做直线运动，若在任意相等的时间内增加的位移相等，则物体就做匀加速直线运动

C. 匀变速直线运动中，速度的变化量是恒定的

D. 匀变速直线运动中，在任意相等的时间内速度的变化量是恒定的

【答案】AD

【解析】匀变速直线运动的速度随时间均匀变化，所以在任意相等的时间内速度的变化量是恒定的，但是速度的变化量会随时间的增加而增大，所以速度的变化量是并不是恒定的，故C 错误，D 正确.根据匀速直线运动的公式x=vt 可以断定A 正确，B 错误.

【总结升华】匀变速直线运动的速度随时间均匀变化，所以在相等的时间内速度的变化量相等．匀速直线运动的速度是恒定的，而位移随时间均匀变化，所以在相等的时间内物体的位移相等.

举一反三

【变式1】下列关于匀变速直线运动的说法正确的是（ ）

A ． 做匀变速直线运动的物体，它的加速度方向和速度方向总是相同的

B ． 做匀变速直线运动的物体，它的加速度方向和速度变化方向总是相同的

C ． 做匀变速直线运动的物体，它的速度变化越大，加速度越大

D ． 做匀变速直线运动的物体，它的速度在单位时间内越大，加速度越大

【答案】BD

类型二、刹车过程中速度与时间的关系

例2、列车进站前刹车，已知刹车前列车速度为60km/h ，刹车加速度大小为0.8m/s 2，求刹车后15s 和30s 列车的速度．

【答案】4.7m/s 0

【解析】以初速度方向为正方向，60km/h ＝16.7m/s ，

刹车后15s ，列车的速度10v v at =+=16.7m/s 0.815m/s 4.7m/s -⨯=； 刹车至列车停下所需时间0016.7s 20.9s 0.8

t v v t a --===-，故刹车后30s 列车的速度v 2＝0． 【总结升华】解匀减速问题应注意：（1）书写格式规范，如不能写成v 1＝v 0-at ，因a 是矢量，代入数字时带有方向“+”或“-”.“+”可以省去．(2)刹车类问题应注意停止运动的时间，一般应先判断多长时间停下，再来求解．本题若代入30s 运算得v 2＝-7.3m/s ，是错误的．物理题目的求解结果一定要符合实际，例如你所求得的量若质量出现负值就是不符合实际的．

举一反三