【典例】短跑运动员完成100 m赛跑的过程可简化为匀加速直线运动和匀速直线运动两个阶段。一次比赛中,某运动员用11.00 s跑完全程。已知运动员在加速阶段的第2 s内通过的距离为7.5 m,求该运动员的加速度大小及在加速阶段通过的距离。
【解题探究】
(1)短跑运动员可以分成哪两个运动过程?
提示:运动员的匀加速阶段和匀速阶段。
(2)本题用到哪些运动学公式?
提示:v=v0+at和x=v0t+at2
【解析】如图所示,
A点为运动员的加速起点,AB、BC分别对应运动员的匀加速阶段和匀速阶段,在C点到达终点。在第1 s和第2 s内运动员都做匀加速直线运动,设运动员在匀加速阶段的加速度为a,在第1 s和第2 s内通过的位移分别为x1和x2,由运动学规律得
x1=at20
x1+x2=a(2t0)2
t0=1 s
解得a=5 m/s2
设运动员做匀加速运动的时间为t1,匀速运动的时间为t2,匀速运动的速度为v,跑完全程的时间为t,全程的距离为x,依题意及运动学规律得t=t1+t2
v=at1
x=at21+vt2
设加速阶段通过的距离为x′,则x′=at21
解得x′=10 m
答案:5 m/s2 10 m