高中物理 運(yùn)動的描述——第4節(jié)課后習(xí)題解答

1. 小型轎車從靜止開始加速到100 km/h 所用的最短時間,是反映汽車性能的重要參數(shù)。A、B、C三種型號的轎車實(shí)測的結(jié)果分別為11.3 s、13.2 s、15.5 s,分別計(jì)算它們在測試時的加速度有多大。
分析:三輛轎車從靜止加速到100km/h,用時分別是11.3s、13.2s、15.5s。求解加速度大小。直接用定義式,注意化成國際單位。

同學(xué)們注意一下,高中物理在學(xué)單位制之間,所有的計(jì)算過程必須要帶單位,等單位制學(xué)習(xí)完后才可以省略。

2. 有沒有符合下列說法的實(shí)例?若有,請舉例。
A. 物體運(yùn)動的加速度等于0,而速度卻不等于0 ;
B. 兩物體相比,一個物體的速度變化量比較大,而加速度卻比較小;
C. 物體具有向東的加速度,而速度的方向卻向西;
D. 物體做直線運(yùn)動,后一階段的加速度比前一階段小,但速度卻比前一階段大。
分析:從題目選項(xiàng)來看,涉及的概念是速度,速度的變化量和加速度,前面我們講了三者的關(guān)系。A選項(xiàng),物體運(yùn)動加速度等于0,速度不等于0,勻速直線運(yùn)動就滿足這種情況。B選項(xiàng)速度變化量大,加速度比較小,根據(jù)公式,如果速度變化所用時間很長的話,加速度就會比較小。C選項(xiàng),東和西是完全相反的兩個方向,也就是說速度和加速度方向相反,那么物體做勻減速直線運(yùn)動。D選項(xiàng),加速度比之前減小,只要方向和速度方向保持一致,速度就會一直增大。
答:A:做勻速直線運(yùn)動的飛機(jī)或者汽車。B:在直線跑道上一起從靜止開始加速的汽車和飛機(jī),一開始汽車比飛機(jī)跑得快,過了一段時間后飛機(jī)反而超過汽車。(前面講加速度時分析過這個例子)。C:處于剎車狀態(tài)的汽車。D:駕駛員開車,一開始油門踩得比較深,加速度比較大,汽車的速度很快達(dá)到一定值,將油門抬起一些,此時加速度減小,但是汽車依然在加速。
注意:本題讓舉例說明,不只是分析,最終答案一定是具體的例子,這樣更有助于同學(xué)們形象的理解三者之間的關(guān)系。

3. 以下描述了四個不同的運(yùn)動過程。
A. 一架超音速飛機(jī)以500 m/s的速度在天空沿直線勻速飛行了10 s。
B. 一輛自行車以3 m/s的速度從某一陡坡的頂端加速沖下,經(jīng)過3 s到達(dá)坡路底端時,速度變?yōu)?2 m/s。
C. 一只蝸牛由靜止開始爬行,經(jīng)過0.2 s,獲得了0.002 m/s的速度。
D. 一列動車在離開車站加速行駛中,用了100 s使速度由72 km/h增加到144 km/h。
(1)以上四個運(yùn)動過程,哪個過程速度最大?請按速度的數(shù)值把它們由大到小排列。
(2)以上四個運(yùn)動過程,哪個過程速度的變化量最大?請按速度變化量的數(shù)值把它們由大到小排列。
(3)以上四個運(yùn)動過程,哪個過程加速度最大?請按加速度的數(shù)值把它們由大到小排列。
分析:本題給出了四個物體不同的運(yùn)動過程,根據(jù)問題需要找出每種運(yùn)動的初速度,末速度和時間,利用公式計(jì)算加速度,然后進(jìn)行比較。
答:A:勻速直線運(yùn)動,v=500m/s,t=10s,Δv=0,a=0;
B:勻加速直線運(yùn)動,初速度,末速度
,t=3s,Δv=9m/s,
;
C:勻加速直線運(yùn)動,初速度,末速度
,t=0.2s,Δv=0.002m/s,
;
D:勻加速直線運(yùn)動,初速度,末速度
,t=100s,Δv=20m/s,
(1)速度最大的是飛機(jī),按速度大小順序排列,飛機(jī)>動車>自行車>蝸牛;
(2)速度變化量最大的是動車,按速度變化量大小排序,動車>自行車>蝸牛>飛機(jī);
(3)加速度最大的是自行車,按加速度大小排序,自行車>動車>蝸牛>飛機(jī)。

4. 一個物體在水平面上向東運(yùn)動,某時刻速度大小為20 m/s,然后開始減速,2 min后該物體的速度減小為0。求物體的加速度大小及方向。
分析:物體向東運(yùn)動,速度由20m/s開始減速到0,做勻減速直線運(yùn)動,根據(jù)加速度公式進(jìn)行計(jì)算,記得化單位。
答:物體做勻減速直線運(yùn)動,設(shè)初速度方向?yàn)檎较?,即向東為正。初速度,末速度
,t=2min=120s。加速度
,負(fù)號表示加速度的方向與規(guī)定的正方向相反。
所以加速度大小為,方向向西。

5. 圖中的三條直線 a、b、c描述了A、B、C三個物體的運(yùn)動。先初步判斷一下哪個物體的加速度最大,再根據(jù)圖中的數(shù)據(jù)計(jì)算它們的加速度,并說明加速度的方向。

分析:本題給的圖像是v-t圖,v-t圖像中能反映出物體運(yùn)動的瞬時速度、時間、加速度。其中加速度的大小就是圖像的斜率的大小,斜率最大的就是加速度最大的。加速度的大小用公式計(jì)算,由于是坐標(biāo)紙,盡量找到整數(shù)的交點(diǎn)以方便計(jì)算。與時間軸夾角小于90°的方向?yàn)檎笥?0°的方向?yàn)樨?fù)。
答:根據(jù)三個圖像的傾斜程度來看,圖像a的斜率最大,所以加速度最大。
圖像a,取t=7.5s對應(yīng)的速度為v=3.4m/s,t=2s時速度為0,Δv=3.4m/s,Δt=5.5s,所以,方向與速度方向相同;
圖像b,取t=7.5s對應(yīng)的速度為v=2.6m/s,t=0時速度為2m/s,Δv=0.6m/s,Δt=7.5s,所以,方向與速度方向相同;
圖像c,取t=8s對應(yīng)的速度為v=0,t=0時速度為2m/s,Δv=-2m/s,Δt=8s,所以,方向與速度方向相反。
注意:圖像題一定要看清楚縱坐標(biāo)的物理量,在利用斜率求加速度的過程中建議直接使用加速度的公式計(jì)算,最后根據(jù)結(jié)果來判斷方向,不建議用數(shù)學(xué)圖像的含義解決問題,可以解決但是對大多數(shù)同學(xué)來說有些繞,等徹底熟練以后再使用。