高中物理 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究——第三節(jié)課后習(xí)題講解

1. 以36 km/h的速度行駛的列車開(kāi)始下坡,在坡路上的加速度等于,經(jīng)過(guò)30 s到達(dá)坡底。求坡路的長(zhǎng)度和列車到達(dá)坡底時(shí)的速度。
分析:題目雖然沒(méi)有明確說(shuō)明物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),但是給出了加速度,在高中階段默認(rèn)這種情況物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。坡路的長(zhǎng)度是位移,到達(dá)坡底的速度為末速度,根據(jù)公式求解。
解:列車下坡做勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速度,加速度
,t=30s,求位移x和末速度
。
由公式得
;
由公式得
坡路的長(zhǎng)度是390m,列車到達(dá)坡底時(shí)的速度為16m/s。

2. 以18 m/s的速度行駛的汽車,制動(dòng)后做勻減速直線運(yùn)動(dòng),在3 s內(nèi)前進(jìn)36 m。求汽車的加速度及制動(dòng)后5 s內(nèi)發(fā)生的位移。
分析:汽車制動(dòng)后做勻減速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)已知條件先判斷汽車什么時(shí)候停下,再選取合適的公式解題,注意勻減速直線運(yùn)動(dòng)初速度和加速度方向相反,要規(guī)定正方向。
解:汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng),以初速度方向?yàn)檎较颍阎跛俣?img type="latex" class="latex" src="http://api.bilibili.com/x/web-frontend/mathjax/tex?formula=v_%7B0%7D%3D18m%2Fs%20" alt="v_%7B0%7D%3D18m%2Fs%20">,時(shí)位移
。求加速度a和制動(dòng)后
的位移x。
假設(shè)3s后汽車停下,即末速度為0。根據(jù)和
得
,所以汽車3s內(nèi)不會(huì)停下來(lái)。
由公式得
,負(fù)號(hào)表示加速度方向與初速度方向相反。
再計(jì)算汽車停下來(lái)所用的時(shí)間,根據(jù)公式得
,即汽車在4.5s時(shí)已經(jīng)停下了,所以制動(dòng)后5s的位移就是4.5s的位移。
由公式得
汽車減速的加速度大小是,5s內(nèi)通過(guò)的位移是40.5m。
注意:對(duì)于汽車減速這一類的問(wèn)題,在求解的過(guò)程中一定要先計(jì)算從減速開(kāi)始到靜止的時(shí)間和位移,再根據(jù)題目要求求解,一定不要盲目的使用公式。

3. 速度、加速度的測(cè)量通常比位移的測(cè)量要復(fù)雜些,而有的時(shí)候我們只需比較兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小,并不需要知道加速度的具體數(shù)值。例如,比較兩輛汽車的加速性能就是這樣。如果已知兩個(gè)物體在相同時(shí)間內(nèi)從靜止開(kāi)始勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移之比,怎樣根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)的規(guī)律求出它們的加速度之比?
分析:兩個(gè)物體同時(shí)從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速度都為零,所用時(shí)間時(shí)間相等,就可以由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律(運(yùn)動(dòng)學(xué)公式)得到加速度之比。
解:已知兩個(gè)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速度為零,所用時(shí)間相同,由公式得
,
,將兩式做比得
,即加速度之比等于位移之比。

4. 滑躍式起飛是一種航母艦載機(jī)的起飛方式。飛機(jī)跑道的前一部分是水平的,跑道尾段略微向上翹起。飛機(jī)在尾段翹起跑道上的運(yùn)動(dòng)雖然會(huì)使加速度略有減小,但能使飛機(jī)具有斜向上的速度,有利于飛機(jī)的起飛。假設(shè)某飛機(jī)滑躍式起飛過(guò)程是兩段連續(xù)的勻加速直線運(yùn)動(dòng),前一段的加速度為,位移為180 m,后一段的加速度為
,位移為15 m,求飛機(jī)離艦時(shí)的速度有多大?
分析:飛機(jī)起飛到離艦的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為兩段勻加速直線運(yùn)動(dòng),第一段的初速度為零,加速度和位移已知,可以求出末速度,而這個(gè)末速度就是第二段運(yùn)動(dòng)的初速度,再結(jié)合第二段運(yùn)動(dòng)的加速度和位移,即可求出飛機(jī)離艦的末速度。
解:飛機(jī)起飛離艦的過(guò)程為兩段勻加速直線運(yùn)動(dòng),第一段勻加速直線運(yùn)動(dòng)初速度,加速度
,位移
,求末速度
。
由公式得
第二段勻加速直線運(yùn)動(dòng)初速度,加速度
,位移
,求末速度
。
由公式得
飛機(jī)離艦的末速度為54.5m/s。

5. 神舟五號(hào)載人飛船的返回艙距地面10 km時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)降落傘裝置,速度減至10 m/s,并以這個(gè)速度在大氣中降落。在距地面1.2 m時(shí),返回艙的四臺(tái)緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始向下噴氣,艙體再次減速。設(shè)最后減速過(guò)程中返回艙做勻減速直線運(yùn)動(dòng),并且到達(dá)地面時(shí)恰好速度為0,求最后減速階段的加速度。
分析:返回艙在打開(kāi)降落傘后由于空氣阻力速度會(huì)減小,當(dāng)減小到一定值時(shí)就會(huì)做勻速直線運(yùn)動(dòng),而這個(gè)速度就是返回艙做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的初速度,返回艙在距地面1.2m時(shí)做勻減速直線運(yùn)動(dòng),速度為零時(shí)剛好到達(dá)地面。這道題是將水平方向的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成豎直方向的直線運(yùn)動(dòng),解題方法不變,設(shè)正方向,根據(jù)已知條件利用公式求解。
解:返回艙做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的初速度,就是開(kāi)啟降落傘后做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度,即,以此速度方向?yàn)檎较颉D┧俣?img type="latex" class="latex" src="http://api.bilibili.com/x/web-frontend/mathjax/tex?formula=v_%7Bt%7D%3D0%20" alt="v_%7Bt%7D%3D0%20">,位移
,求加速度a。
由公式得
負(fù)號(hào)表示與規(guī)定的正方向相反。
最后減速階段的加速度大小為。
注意:高中階段降落傘問(wèn)題中,打開(kāi)降落傘后由于空氣阻力,物體最終會(huì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)直至落地?;鸺祷嘏摰膯?wèn)題是在即將落地是給了一個(gè)反向加速度,使得返回艙做勻減速直線運(yùn)動(dòng),落地速度為零。

6. 一輛肇事汽車在緊急剎車后停了下來(lái),路面上留下了一條車輪滑動(dòng)的磨痕。警察為了判斷汽車剎車時(shí)速度的大小,測(cè)出路面上車輪磨痕的長(zhǎng)度為 22.5 m。根據(jù)對(duì)車輪和路面材料的分析可以知道,車輪在路面上滑動(dòng)時(shí)汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小是。請(qǐng)你根據(jù)以上條件,計(jì)算汽車剛開(kāi)始剎車時(shí)的速度是多少。
分析:汽車緊急剎車做勻減速直線運(yùn)動(dòng),規(guī)定初速度的方向?yàn)檎较?,根?jù)已知條件車輪磨痕大小就是位移大小,根據(jù)已知條件利用公式求解。
解:汽車剎車做勻減速直線運(yùn)動(dòng),規(guī)定初速度的方向?yàn)檎较?,已知位?img type="latex" class="latex" src="http://api.bilibili.com/x/web-frontend/mathjax/tex?formula=x%3D22.5m" alt="x%3D22.5m">,末速度,加速度
,求初速度
。
由公式得
汽車剛開(kāi)始剎車的距離為15m/s。