高考物理一輪復習講義：第一章第1講 描述直線運動的基本概念

17/17第一單元運動的描述勻變速直線運動第1講描述直線運動的基本概念一、參考系、質點1.參考系:為了研究物體的運動而假定為不動的物體。2.質點(1)定義:用來代替物體的①有質量的點,它是一種理想化的物理模型,實際上并不存在。

(2)物體能看做質點的條件:物體的②大小和形狀對所研究問題的影響可以忽略。

二、時刻和時間間隔1.時刻指某一瞬間,在時間軸上用①點來表示,對應的是位置、速度、動能等狀態(tài)量。

2.時間間隔是兩時刻間的間隔,在時間軸上用②線段來表示,對應的是位移、路程、功等過程量。

三、路程和位移項目定義區(qū)別聯系位移表示物體(質點)①位置變化的物理量,用從②初位置指向③末位置的有向線段表示

位移是矢量,其方向由初始位置指向末位置,大小與路徑無關(1)在單向直線運動中,位移的大?、艿扔诼烦?(2)一般情況下,位移的大小⑤小于路程

路程物體(質點)運動軌跡的長度路程是標量,沒有方向,其大小與路徑有關四、對平均速度和瞬時速度的理解項目平均速度瞬時速度定義物體在某一段時間內完成的①位移與所用時間的比值

物體在某一時刻或經過②某一位置時的速度

定義式③v=xt(x為位移v=ΔxΔt(Δ矢量性矢量,平均速度方向與物體位移方向相同矢量,瞬時速度方向與物體運動方向相同,沿其運動軌跡④切線方向

五、加速度1.物理意義:描述物體速度①變化快慢的物理量,是狀態(tài)量。

2.定義式:a=ΔvΔt3.決定因素:a不是由Δt、Δv來決定的,而是由Fm4.方向:與Δv的方向一致,由②合外力的方向決定,而與v0、v的方向無關。

1.判斷下列說法對錯。(1)只有質量和體積都很小的物體才能看成質點。 (?)(2)研究“神舟十一號”飛船與“天宮二號”對接時,可以把“天宮二號”看成質點。 (?)(3)參考系可以任意選取,但一般遵循方便描述運動的原則。 (√)(4)當一個物體做豎直上拋運動返回原拋出點時,位移的大小等于上升高度的兩倍。 (?)(5)加速度為正值,表示速度的大小一定越來越大。 (?)2.(多選)(人教版必修1P11第1題改編)下列對參考系的理解中正確的是 ()A.“一江春水向東流”是江水以河岸為參考系B.“地球的公轉”是以太陽為參考系C.“鐘表的時針在轉動”是以分針為參考系D.“太陽東升西落”是以地球為參考系答案ABD3.(2020浙江麗水外國語實驗學校模擬)北京時間2018年12月8日2時23分我國在西昌成功發(fā)射第四顆月球探測器嫦娥四號。12月30日嫦娥四號探測器在環(huán)月軌道成功實施變軌控制,順利進入預定的月球背面著陸準備軌道。2019年1月3日10時26分,“嫦娥四號”探測器成功著陸在月球背面的東經177.6度、南緯45.5度附近,成為世界首個在月球背面軟著陸巡視探測的航天器。下列有關說法不正確的是 ()A.2019年1月3日10時26分是時刻B.東經177.6度、南緯45.5度表示位置C.在觀測“嫦娥四號”繞月球運行的軌跡時可將其看成質點D.在研究“嫦娥四號”在環(huán)月軌道實施變軌的姿態(tài)時可將其看成質點答案D4.(多選)(教科版必修1P14第2題改編)下列所說的速度中,指平均速度的是 ()A.百米賽跑的運動員以9.5m/s的速度沖過終點線B.列車提速后的速度達到250km/hC.由于堵車,汽車在隧道內的車速僅為1.2m/sD.返回地面的太空艙以8m/s的速度落入太平洋中答案BC5.新能源電動汽車擁有瞬時扭矩,可以提升加速性能,國產汽車比亞迪唐·100由靜止加速到100km/h只需要4.9s,這一成績可以媲美價格百萬級別的傳統燃油汽車。若將加速過程看做是勻加速直線運動,該車的加速度約為 ()A.20.4m/s2B.5.7m/s2C.73.4m/s2D.12.5m/s2答案B考點一質點、參考系、時間與位移1.[參考系](2020浙江寧波十校聯考)萬眾矚目的慶祝中華人民共和國成立70周年閱兵式上,受閱方隊軍容嚴整、精神抖擻,依次通過天安門,接受祖國和人民的檢閱,出色完成了受閱任務。如圖為戰(zhàn)旗方隊以同一速度通過天安門廣場時的精彩場面,在此過程中,下列說法正確的是 ()A.以戰(zhàn)旗旗桿為參考系,戰(zhàn)旗方隊車輛是靜止的B.以戰(zhàn)旗方隊車輛為參考系,天安門城樓是靜止的C.以該方隊的領隊車輛為參考系,該方隊的其他車輛是運動的D.以地面為參考系,戰(zhàn)旗是靜止的答案A以戰(zhàn)旗旗桿為參考系,戰(zhàn)旗方隊車輛是靜止的,選項A正確;以戰(zhàn)旗方隊車輛為參考系,天安門城樓是運動的,選項B錯誤;以該方隊的領隊車輛為參考系,該方隊的其他車輛是靜止的,選項C錯誤;以地面為參考系,戰(zhàn)旗是運動的,選項D錯誤。2.[質點]研究下列運動員的比賽成績時,可將運動員看做質點的是 ()答案C擊劍、跳水、體操比賽時,需要對運動員的姿態(tài)進行打分,人的形狀不能忽略,不可以將運動員看做質點,故A、B、D錯誤;馬拉松比賽成績是研究運動時間,人的形狀對研究的過程來說可以忽略不計,所以能看成質點,故C正確。3.[時間與位移]某運動員在男子400米決賽中跑出了45秒14的個人最好成績,一舉打破保持了16年之久的全國紀錄。關于這則消息,下列說法正確的是 ()A.消息中的“45秒14”是時刻B.消息中的“16年”是時間間隔C.該比賽中運動員的位移是零D.該比賽中,運動員的位移大小和路程相等答案B題中的“45秒14”指的是某一過程所用的時間,故A錯誤;“16年”是時間間隔,故B正確;400m比賽的起點和終點不一定在同一位置(第一跑道在同一位置),在該比賽中運動員的位移不一定為零,400m是指路程,故C、D錯誤。1.物體能否被看成質點是由所研究問題的性質決定的,并非依據物體自身大小和形狀來判斷。2.對于同一個物體運動的描述,選用的參考系不同,其運動性質可能不同。在同一個問題中,若要研究多個物體的運動或同一個物體在不同階段的運動,則必須選取同一個參考系。3.區(qū)別標量和矢量不只看是否有方向或正負號,關鍵看運算是否遵循平行四邊形定則。4.對位移和路程的辨析如表比較項目位移x路程l決定因素由始、末位置決定由實際的運動軌跡決定運算規(guī)則矢量的三角形定則或平行四邊形定則代數運算大小關系x≤l考點二平均速度、瞬時速度1.平均速度(1)在變速運動中,物體在某段時間內的位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值叫做這段時間內的平均速度,即v=ΔxΔ(2)平均速度粗略地反映一段時間內物體運動的平均快慢程度,它與一段時間或一段位移相對應。2.瞬時速度(1)運動物體在某一時刻(或某一位置)的速度,其方向沿軌跡上物體所在點的切線方向指向前進的一側,是矢量。瞬時速度的大小叫速率,是標量。(2)瞬時速度能精確描述物體運動的快慢,它是在運動時間Δt→0時的平均速度,與某一時刻或某一位置相對應。(3)平均速率是路程與時間的比值,它與平均速度的大小沒有對應關系。例1(多選)一小球在水平桌面上做減速直線運動,用照相機對著小球每隔0.1s拍照一次,得到一幅頻閃照片,用刻度尺量得照片上小球各位置如圖所示,已知照片與實物的比例為1∶10,則 ()A.圖中對應的小球在通過8cm距離內的平均速度是2m/sB.圖中對應的小球在通過8cm距離內的平均速度是1.6m/sC.圖中對應的小球通過6cm處的瞬時速度是2.5m/sD.圖中對應的小球通過6cm處的瞬時速度是2m/s答案AD由題圖知四段間隔共8cm,則小球的實際位移為80cm,對應時間為0.4s,故平均速度v=xt=0.80.4m/s=2m/s,故A正確,B錯誤;根據平均速度等于中間時刻的瞬時速度求解瞬時速度,圖中對應的小球通過6cm處的瞬時速度是v'=0.40.2m/s=2m/s,故C錯誤解題感悟(1)v=ΔxΔt(2)判斷是否為瞬時速度,關鍵是看該速度是否對應“位置”或“時刻”。(3)求平均速度要找準位移和發(fā)生這段位移所需的“時間”。1.[平均速度與瞬時速度]在某GPS定位器上,顯示了以下數據:航向267°,航速36km/h,航程60km,累計100min,時間10:29:57,則此時瞬時速度和開機后的平均速度為 ()A.3.6m/s、10m/sB.10m/s、10m/sC.3.6m/s、6m/sD.10m/s、6m/s答案BGPS定位器上顯示的航速為瞬時速度,瞬時速度為36km/h=10m/s,航程60km,累計100min,平均速度為60×103100×60m/s=10m/s,故2.[平均速度](2020浙江嘉興一模)某運動員在柏林田徑世界錦標賽上,創(chuàng)造了200m短跑世界紀錄19.19s,則 ()A.200m指的是位移,19.19s指的是時刻B.200m指的是路程,19.19s指的是時間間隔C.運動員全程的平均速度大小約為10.42m/sD.運動員的沖刺速度大小一定為10.42m/s答案B200米比賽為彎道,位移大小不是200米,200m指的是路程,19.19s指的是時間間隔,故A錯誤,B正確;因為不清楚運動性質,故無法計算沖刺速度大小,因為不清楚具體位移,故無法計算平均速度大小,故C、D錯誤?？键c三加速度比較項目速度速度變化量加速度物理意義描述物體運動的快慢,是狀態(tài)量描述物體速度改變的物理量,是過程量描述物體速度變化快慢的物理量定義式v=ΔΔv=v-v0a=ΔvΔ決定因素v的大小由v0、a、Δt決定Δv由v與v0進行矢量運算,由Δv=aΔt知Δv由a與Δt決定a不是由v、t、Δv來決定的,而是由Fm方向與位移Δx同向,即物體運動的方向由a的方向決定與Δv的方向一致,由F的方向決定,而與v0、v的方向無關考向1加速度的理解例2(2020浙江余杭高級中學期中)關于加速度的定義式a=ΔvΔt,下列說法正確的是 A.加速度a的大小與速度變化量Δv成正比B.加速度a的大小與時間Δt成反比C.加速度a的方向與速度變化量Δv的方向相反D.加速度a的方向與速度變化量Δv的方向相同答案D加速度的定義式a=ΔvΔt,為比值定義法定義出的物理量,則加速度a的大小與Δv的大小無關,與時間Δt也無關,故A、B錯誤。a=ΔvΔt為矢量式,則加速度a的方向與速度變化量Δv的方向相同,加速度的大小等于速度的變化率,考向2加速度的計算例3(2020浙江溫嶺模擬)如圖,汽車的速度計,某同學在汽車中觀察速度計指針位置的變化。開始時指針指示在如圖甲所示的位置,經過10s后指針指示在如圖乙所示的位置,若汽車做勻變速直線運動,那么它的加速度約為 ()甲乙A.1.1m/s2B.1.4m/s2C.2.2m/s2D.4.4m/s2答案A由圖甲知,初速度為20km/h≈5.56m/s,由圖乙知,末速度為60km/h≈16.67m/s,根據a=vt-v0t,可得a=16.67-5.5610m/s2≈1.1m/s考向3加速度與速度的關系例4結合圖中的情境及數據,以下判斷不正確的是 ()A.甲圖高速行駛的磁懸浮列車的加速度可能為零B.乙圖汽車速度為100km/h,緊急剎車距離為31m(可視為勻減速至靜止),由此可得汽車剎車階段的加速度大小約為12.4m/s2C.丙圖點燃火藥的炮膛中的炮彈的速度、加速度可能均為零D.根據丁圖中數據,可求出此運動員在110m欄比賽中通過全程的平均速度大小約為8.42m/s答案C高速行駛的磁懸浮列車可能做勻速直線運動,此時加速度為零,故A選項正確;由v2=2ax代入數據可得加速度的大小約為12.4m/s2,故B選項正確;點燃火藥的炮膛中的炮彈的速度可能為零,但加速度不為零,故C選項錯誤;由x=vt可得v≈8.42m/s,故D選項正確。解題感悟對速度、速度的變化量和加速度關系理解的三點誤區(qū)(1)速度的大小和加速度的大小無直接關系。速度大,加速度不一定大,加速度大,速度也不一定大;加速度為零,速度可以不為零,速度為零,加速度也可以不為零。速度增大或減小是由速度與加速度的方向關系決定的。(2)速度的方向和加速度的方向無直接關系。加速度與速度的方向可能相同,也可能相反,兩者的方向還可能不在一條直線上。(3)有速度變化量就必然有加速度,速度變化量的大小由加速度和速度變化的時間決定。A組基礎達標1.我們描述某個物體的運動時,總是相對一定的參考系。下列說法中正確的是 ()A.參考系必須選取地面或相對于地面不動的其他物體B.我們說“日落西山”,是以太陽為參考系的C.我們說“地球圍繞太陽轉”,是以地球為參考系的D.坐在火車上的乘客看到鐵路旁的樹木迎面向他飛奔而來,乘客是以自己為參考系的答案D參考系的選擇可以任意選取,以研究問題方便為原則,不一定選取地面,A錯誤;我們常說“日落西山”,是以地球為參考系描述太陽的運動,B錯誤;我們說“地球圍繞太陽轉”,是以太陽為參考系的,C錯誤;坐在火車上的乘客以自己為參考系,自己不動,鐵路旁的樹木向自己運動,D正確。2.(2021浙江1月選考,3,3分)2020年11月10日,我國“奮斗者”號載人潛水器在馬里亞納海溝成功坐底,坐底深度10909m?！皧^斗者”號照片如圖所示,下列情況中“奮斗者”號一定可視為質點的是 ()A.估算下降總時間時B.用推進器使其轉彎時C.在海溝中穿越窄縫時D.科學家在其艙內進行實驗時答案A在研究“奮斗者”號下降總時間時,可以將其看做一個質點,選項A正確;在研究用推進器使“奮斗者”號轉彎時,不能將其看做質點,選項B錯誤;在判斷“奮斗者”號是否能夠穿過狹縫時,不能忽略其自身大小,選項C錯誤;科學家在“奮斗者”號艙內進行實驗時,顯然不能將其大小忽略,選項D錯誤。3.(2020浙江“山水聯盟”返?？?如圖所示,為有力支援武漢“抗疫”,空軍在2020年2月2日凌晨出動8架大型運輸機,分別從沈陽、蘭州、廣州、南京起飛,向武漢緊急空運795名醫(yī)護人員和58噸物資,上午9時30分全部抵達武漢天河機場。對以上描述下列說法正確的是 ()A.計算運輸機飛行時間時,運輸機不能看成質點B.在分析運輸機著落動作時,運輸機可以看成質點C.“上午9時30分”指的是最后一架運輸機的飛行時間D.“上午9時30分”指的是最后一架運輸機抵達武漢的時刻答案D計算運輸機飛行時間時,與運輸機的大小和形狀無關,所以可以將運輸機看成質點,所以A錯誤;在分析運輸機著落動作時,不能忽略運輸機的大小和形狀,所以運輸機不能看成質點,所以B錯誤;“上午9時30分”指的是最后一架運輸機抵達武漢的時刻,所以D正確,C錯誤。[規(guī)律總結]一般來說,涉及具體的體育動作時,不能看做質點,例如跳水、跳馬、弧線球等。4.(2020浙江4月聯考)現在很多人手機上都有能記錄跑步數據的軟件,如圖所示是某軟件的截圖,根據圖中信息,判斷下列選項正確的是 ()A.“3.00千米”指的是該跑友的位移B.平均配速“05'49″”指的是平均速度C.“00:17:28”指的是時刻D.這位跑友平均每跑1千米用時約350s答案D根據題圖中地圖顯示,跑的軌跡是曲線,故“3.00千米”指的是路程,故A錯誤;根據“05'49″”的單位是時間單位,可知不是平均速度,故B錯誤;“00:17:28”指的是所用時間,是指時間間隔,故C錯誤;3千米共用時17分28秒,故每跑1千米平均用時約350s,故D正確。5.下列關于運動描述的概念說法正確的是 ()A.分析直升機的飛行航線時,直升機不能看做質點B.微觀粒子Z0超子壽命為10-25s,這里的“10-25s”表示時刻C.貝克漢姆以30m/s的速度將足球踢出,這里的“30m/s”表示瞬時速度D.汽車經過某立交橋時速度計顯示為80km/h,這里的“80km/h”表示通過該立交橋過程的平均速度答案C分析直升機的飛行航線時,直升機大小可以忽略不計,直升機可以看做質點,選項A錯誤;超子的壽命為10-25s,這里的“10-25s”表示時間間隔,選項B錯誤;30m/s表示的是足球飛出的瞬時速度,選項C正確;“80km/h”表示的是瞬時速度,選項D錯誤。6.小明騎自行車由靜止沿直線運動,他在第1s內、第2s內、第3s內、第4s內通過的位移分別為1m、2m、3m、4m,則 ()A.他4s末的瞬時速度為4m/sB.他在第2s內的平均速度為1.5m/sC.他4s內的平均速度為2.5m/sD.他1s末的瞬時速度為1m/s答案C由題意可知,每秒內的位移的大小,不能確定具體的運動的情況,所以不能確定瞬時速度的大小,故A、D錯誤;第2s內的位移的大小為2m,時間為1s,所以第2s內的平均速度為2m/s,故B錯誤;4s內的位移的大小為10m,時間為總時間,即4s,所以在4s內的平均速度為104m/s=2.5m/s,故C正確。7.關于速度、速度的變化量和加速度的關系,下列說法中正確的是 ()A.速度的變化量Δv越大,則加速度也越大B.做加速運動的物體,加速度減小時,物體的速度一定減小C.速度變化的方向為正方向,加速度的方向也可為負方向D.物體在某一秒時間內的平均速度是3m/s,則物體這一秒內的位移一定是3m答案D加速度a=ΔvΔt,速度的變化量Δv越大,加速度不一定越大,還取決于時間Δt,A錯誤;速度方向與加速度方向一致,物體的加速度在減小,但速度在增加,B錯誤;速度變化的方向與加速度的方向一致,C錯誤;平均速度v=xt,若物體在某一秒時間內的平均速度是3m/s,8.甲、乙兩物體在同一水平面上做勻變速直線運動,甲做加速運動,經過1s速度由5m/s增加到10m/s;乙做減速運動,經過8s速度由20m/s減小到0,則 ()A.甲的速度變化量大,甲的加速度大B.乙的速度變化量大,甲的加速度大C.甲的速度變化量大,乙的加速度大D.乙的速度變化量大,乙的加速度大答案B甲的速度變化量Δv1=10m/s-5m/s=5m/s,根據加速度定義可得甲的加速度為a=Δv1Δt1=10-51m/s2=5m/s2,乙的速度變化量Δv2=0-20m/s=-20m/s,根據加速度定義可得乙的加速度為a'=Δv2Δt2=0-208m/s2=-2.5m/s2,可知乙的速度變化量大,9.為了測定氣墊導軌上滑塊的加速度,在滑塊上安裝了寬度為d=3.0cm的遮光板,如圖所示,滑塊在牽引力作用下先后勻加速通過兩個光電門,配套的數字毫秒計記錄了遮光板通過光電門1的時間為Δt1=0.30s,通過光電門2的時間為Δt2=0.10s,遮光板從開始遮住光電門1到開始遮住光電門2的時間為Δt=3.0s,則滑塊的加速度約為 ()A.0.067m/s2 B.0.67m/s2C.6.7m/s2 D.不能計算出答案A遮光板通過光電門1時的速度v1=dΔt1=0.030.30m/s=0.10m/s,遮光板通過光電門2時的速度v2=dΔt2=0.030.10m/s=0.30m/s,故滑塊的加速度a=v10.某運動員在110米欄比賽中奪冠,該運動員之所以能夠取得冠軍,取決于他在110米中 ()A.平均速度大 B.撞線時的加速度大C.起跑時的加速度大 D.撞線時的瞬時速度大答案A110米欄項目,在跑完110米的過程中看誰用時短,由于位移110米一定,用時短的平均速度大。在跑完全程的過程中某時刻瞬時速度大不能說明全程平均速度大,同理撞線時的瞬時速度大也不能說明全程用時短,起跑時的加速度大不能確定跑完全程用時最短,該運動員之所以取得冠軍,是因為在110米欄中他第一個沖過終點,即在相同的位移用時最短,也就是平均速度最大,故選A。B組綜合提升11.(2020浙江“七彩陽光”適應性考試)區(qū)間測速是在同一路段上布設兩個相鄰的監(jiān)控點,原理是基于車輛通過前后兩個監(jiān)控點的時間來計算車輛在該路段上的平均行駛速度,并依據該路段上的限速標準判定車輛是否超速違章。圖為高速公路的一個交通標志,若一輛汽車以55km/h的速度駛入測速區(qū)間,經5min后仍以55km/h的速度駛離測速區(qū)間,則下列說法中正確的是 ()A.汽車在該測速區(qū)間運行時不可以看成質點B.在該區(qū)間汽車的瞬時速度可能達到100km/hC.標志中的“5.3km”指的是位移D.因進出測速區(qū)間的速度均未超過60km/h,該汽車沒有超速答案B汽車的大小在該測速區(qū)間內可以忽略,可以看成質點,選項A錯誤;標志中的“5.3km”指的是路程,選項C錯誤;汽車在測速區(qū)間的平均速度已達63.6km/h,大于60km/h,選項D錯誤;區(qū)間限速指的是平均速度,因此有可能某時刻速度超過100km/h,選項B正確。12.物體通過兩個連續(xù)相等位移的平均速度分別為v1=10m/s,v2=15m/s,則物體在整個運動過程中的平均速度是 ()A.12.5m/s B.12m/sC.12.75m/s D.11.75m/s答案B設整體過程的總位移為2x,則物體通過第一段位移所用時間為t1=xv1,物體通過第二段位移所用時間為t2=xv2;則物體在這整個運動過程中的平均速度為v=2xt1+t2;代入整理得到13.(2020浙江嘉興一中測試)如圖,氣墊導軌上裝有兩個光電計時裝置A與B,A、B間距離為L=30cm,為了測量滑塊的加速度,在滑塊上安