專題（01） 運(yùn)動(dòng)的描述（解析版）

2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專題（01）運(yùn)動(dòng)的描述（解析版）雙基過關(guān)：一、質(zhì)點(diǎn)和參考系1．質(zhì)點(diǎn)(1)用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)．(2)研究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果物體的形狀和大小對(duì)所研究問題的影響可以忽略，就可以看做質(zhì)點(diǎn)．(3)質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型，實(shí)際并不存在．2．參考系(1)參考系可以是運(yùn)動(dòng)的物體，也可以是靜止的物體，但被選為參考系的物體，我們都假定它是靜止的．(2)比較兩物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，必須選同一參考系．(3)選取不同的物體做參考系，對(duì)同一物體運(yùn)動(dòng)的描述可能不同．通常以地面做參考系．二、位移和速度1．位移和路程位移路程定義位移表示物體的位置變化，可用由初位置指向末位置的有向線段表示路程是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度區(qū)別位移是矢量，方向由初位置指向末位置路程是標(biāo)量，沒有方向聯(lián)系在單向直線運(yùn)動(dòng)中，位移的大小等于路程；其他情況下，位移的大小小于路程2.速度與速率(1)平均速度：物體發(fā)生的位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值，即eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)，是矢量，其方向就是對(duì)應(yīng)位移的方向．(2)瞬時(shí)速度：運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻或經(jīng)過某一位置的速度，是矢量，其方向是物體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)軌跡的切線方向．(3)速率：瞬時(shí)速度的大小，是標(biāo)量．(4)平均速率：物體運(yùn)動(dòng)的路程與通過這段路程所用時(shí)間的比值，不一定等于平均速度的大?。咀詼y(cè)1】在倫敦奧運(yùn)會(huì)上，牙買加選手博爾特在男子100m決賽(直跑道)和男子200m決賽(彎曲跑道)中分別以9.63s和19.32s的成績(jī)獲得兩枚金牌．關(guān)于他在這兩次決賽中的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是()A．200m決賽的位移是100m決賽的兩倍B．200m決賽的平均速度約為10.35m/sC．100m決賽的平均速度約為10.38m/sD．100m決賽的最大速度約為20.76m/s【答案】C解析200m比賽跑道是彎曲的，位移小于200m,100m比賽跑道是直線，位移等于100m，A錯(cuò)；eq\f(200m,19.32s)≈10.35m/s是平均速率，B錯(cuò)；eq\f(100m,9.63s)≈10.38m/s是平均速度大小，C對(duì)；最大速度由已知條件無法求出，D錯(cuò)．三、加速度1．物理意義：描述物體速度變化快慢的物理量．2．定義式：a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(v－v0,Δt).3．決定因素：a不是由v、Δt、Δv來決定，而是由eq\f(F,m)來決定．4．方向：與Δv的方向一致，由合外力的方向決定，而與v0、v的方向無關(guān)．【自測(cè)2】關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度為零，則速度為零，速度變化量也為零B．質(zhì)點(diǎn)的速度變化越快，則加速度越大C．質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的加速度不為零，則該時(shí)刻的速度也不為零D．位移的方向就是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向【答案】B解析質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度為零，則速度變化量為零，速度不一定為零，例如勻速直線運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；加速度是速度的變化率，則質(zhì)點(diǎn)的速度變化越快，加速度越大，選項(xiàng)B正確；質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的加速度不為零，該時(shí)刻的速度可能為零，例如豎直向上拋出的物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，速度為零，加速度不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；速度的方向是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向，但是位移的方向不一定是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.命題熱點(diǎn)一：質(zhì)點(diǎn)參考系和位移1．三個(gè)概念的進(jìn)一步理解(1)質(zhì)點(diǎn)不同于幾何“點(diǎn)”，它無大小但有質(zhì)量，能否看成質(zhì)點(diǎn)是由研究問題的性質(zhì)決定，而不是依據(jù)物體自身大小和形狀來判斷．(2)參考系一般選取地面或相對(duì)地面靜止的物體．(3)位移是由初位置指向末位置的有向線段，線段的長(zhǎng)度表示位移的大小．2．三點(diǎn)注意(1)對(duì)于質(zhì)點(diǎn)要從建立理想化模型的角度來理解．(2)在研究?jī)蓚€(gè)物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，選擇其中一個(gè)物體為參考系，可以使分析和計(jì)算更簡(jiǎn)單．(3)位移的矢量性是研究問題時(shí)應(yīng)切記的性質(zhì)．【例1】在“金星凌日”的精彩天象中，觀察到太陽(yáng)表面上有顆小黑點(diǎn)緩慢走過，持續(xù)時(shí)間達(dá)六個(gè)半小時(shí)，那便是金星，如圖1所示．下面說法正確的是()圖1A．地球在金星與太陽(yáng)之間B．觀測(cè)“金星凌日”時(shí)可將太陽(yáng)看成質(zhì)點(diǎn)C．以太陽(yáng)為參考系，金星繞太陽(yáng)一周位移不為零D．以太陽(yáng)為參考系，可以認(rèn)為金星是運(yùn)動(dòng)的【答案】D解析金星通過太陽(yáng)和地球之間時(shí)，我們才能看到金星沒有被太陽(yáng)照亮的一面呈黑色，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；因?yàn)橛^測(cè)“金星凌日”時(shí)太陽(yáng)的大小對(duì)所研究的問題起著至關(guān)重要的作用，所以不能將太陽(yáng)看成質(zhì)點(diǎn)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；金星繞太陽(yáng)一周，起點(diǎn)與終點(diǎn)重合，位移為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；金星相對(duì)于太陽(yáng)的空間位置發(fā)生了變化，所以以太陽(yáng)為參考系，金星是運(yùn)動(dòng)的，選項(xiàng)D正確．【變式1】如圖2所示，飛行員跳傘后飛機(jī)上的其他飛行員和地面上的人觀察跳傘飛行員的運(yùn)動(dòng)后，引發(fā)了對(duì)跳傘飛行員運(yùn)動(dòng)狀況的爭(zhēng)論，下列說法正確的是()圖2A．兩人的說法中必有一個(gè)是錯(cuò)誤的B．他們的爭(zhēng)論是由于參考系的選擇不同而引起的C．研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)不一定要選擇參考系D．參考系只能選擇相對(duì)于地面靜止的物體【答案】B解析題中兩人的說法分別是以飛機(jī)和地面作為參考系研究跳傘飛行員的運(yùn)動(dòng)，說法都是正確的，A錯(cuò)誤，B正確；研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)一定要選擇參考系，否則物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)無法確定，C錯(cuò)誤；參考系的選擇可以是任意的，一般情況下選擇相對(duì)于地面靜止的物體作為參考系，D錯(cuò)誤.命題熱點(diǎn)二：平均速度和瞬時(shí)速度1．區(qū)別與聯(lián)系(1)區(qū)別：平均速度是過程量，表示物體在某段位移或某段時(shí)間內(nèi)的平均運(yùn)動(dòng)快慢程度；瞬時(shí)速度是狀態(tài)量，表示物體在某一位置或某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)快慢程度．(2)聯(lián)系：瞬時(shí)速度是運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt→0時(shí)的平均速度．2．判斷方法和技巧(1)判斷是否為瞬時(shí)速度，關(guān)鍵是看該速度是否對(duì)應(yīng)“位置”或“時(shí)刻”．(2)求平均速度要找準(zhǔn)“位移”和發(fā)生這段位移所需的“時(shí)間”．【例2】在某GPS定位器上，顯示了以下數(shù)據(jù)：航向267°，航速36km/h，航程60km，累計(jì)100min，時(shí)間10∶29∶57，則此時(shí)瞬時(shí)速度和開機(jī)后的平均速度為()A．3.6m/s、10m/s B．10m/s、10m/sC．3.6m/s、6m/s D．10m/s、6m/s【答案】B解析GPS定位器上顯示的航速為瞬時(shí)速度36km/h＝10m/s，航程60km，累計(jì)100min，平均速度為eq\f(60×103,100×60)m/s＝10m/s，故B正確．【變式2】(多選)(2020·福建南平市模擬)下列關(guān)于瞬時(shí)速度和平均速度的說法正確的是()A．若物體在某段時(shí)間內(nèi)任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度都等于零，則它在這段時(shí)間內(nèi)的平均速度一定等于零B．若物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于零，則它在這段時(shí)間內(nèi)任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度一定都等于零C．勻速直線運(yùn)動(dòng)中，物體在任意一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于它在任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度D．變速直線運(yùn)動(dòng)中，物體在任意一段時(shí)間內(nèi)的平均速度一定不等于它在某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度【答案】AC【變式3】一質(zhì)點(diǎn)沿直線Ox方向做變速運(yùn)動(dòng)，它離開O點(diǎn)的距離x隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為x＝(5＋2t3)m，它的速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為v＝6t2(m/s)，該質(zhì)點(diǎn)在t＝2s時(shí)的速度和t＝2s到t＝3s時(shí)間內(nèi)的平均速度的大小分別為()A．12m/s39m/s B．24m/s38m/sC．12m/s19.5m/s D．24m/s13m/s【答案】B解析由v＝6t2(m/s)得，當(dāng)t＝2s時(shí)，v＝24m/s；根據(jù)質(zhì)點(diǎn)離開O點(diǎn)的距離隨時(shí)間變化的關(guān)系式x＝(5＋2t3)m，當(dāng)t＝2s時(shí)，x2＝21m，t＝3s時(shí)，x3＝59m；則質(zhì)點(diǎn)在t＝2s到t＝3s時(shí)間內(nèi)的位移Δx＝x3－x2＝38m，平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(38,1)m/s＝38m/s，故選B.拓展：用平均速度法求解瞬時(shí)速度——極限思想的應(yīng)用1．用極限法求瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度(1)公式v＝eq\f(Δx,Δt)中，當(dāng)Δt→0時(shí)v是瞬時(shí)速度．(2)公式a＝eq\f(Δv,Δt)中，當(dāng)Δt→0時(shí)a是瞬時(shí)加速度．2．注意(1)用v＝eq\f(Δx,Δt)求瞬時(shí)速度時(shí)，求出的是粗略值，Δt越小，求出的結(jié)果越接近真實(shí)值．(2)對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間內(nèi)的平均速度可以精確地表示物體在這一段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度．【例3】為了測(cè)定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為d＝3.0cm的遮光板，如圖3所示，滑塊在牽引力作用下勻加速先后通過兩個(gè)光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光板通過光電門1的時(shí)間為Δt1＝0.30s，通過光電門2的時(shí)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(shí)間為Δt＝3.0s，則滑塊的加速度約為()圖3A．0.067m/s2 B．0.67m/s2C．6.7m/s2 D．不能計(jì)算出【答案】A解析遮光板通過光電門1時(shí)的速度v1＝eq\f(d,Δt1)＝eq\f(0.03,0.30)m/s＝0.10m/s，遮光板通過光電門2時(shí)的速度v2＝eq\f(d,Δt2)＝eq\f(0.03,0.10)m/s＝0.30m/s，故滑塊的加速度a＝eq\f(v2－v1,Δt)≈0.067m/s2，選項(xiàng)A正確．【變式4】(2020·湖北荊州市質(zhì)檢)如圖4所示，氣墊導(dǎo)軌上滑塊經(jīng)過光電門時(shí)，其上的遮光條將光遮住，電子計(jì)時(shí)器可自動(dòng)記錄遮光時(shí)間Δt.測(cè)得遮光條的寬度為Δx，用eq\f(Δx,Δt)近似代表滑塊通過光電門時(shí)的瞬時(shí)速度．為使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬時(shí)速度，正確的措施是()圖4A．換用寬度更窄的遮光條B．提高測(cè)量遮光條寬度的精確度C．使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門D．增大氣墊導(dǎo)軌與水平面的夾角【答案】A命題熱點(diǎn)三：速度速度變化量和加速度的關(guān)系1．三個(gè)概念的比較比較項(xiàng)目速度速度變化量加速度物理意義描述物體運(yùn)動(dòng)快慢和方向的物理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＝eq\f(Δx,Δt)Δv＝v－v0a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(v－v0,t)決定因素v的大小由v0、a、Δt決定Δv由v與v0進(jìn)行矢量運(yùn)算，由Δv＝aΔt知Δv由a與Δt決定a不是由v、t、Δv決定的，而是由eq\f(F,m)決定方向平均速度與位移同向由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(guān)2.判斷直線運(yùn)動(dòng)中的“加速”或“減速”方法判斷物體做加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵是看物體的加速度與速度的方向關(guān)系．eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(1a和v同向,加速直線運(yùn)動(dòng)))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a不變，v隨時(shí)間均勻增加,a增大，v增加得越來越快,a減小，v增加得越來越慢))eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1((2)a和v反向,(減速直線運(yùn)動(dòng))))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a不變，v隨時(shí)間均勻減小或反向增加,a增大，v減小或反向增加得越來越快,a減小，v減小或反向增加得越來越慢))【例4】(多選)一物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻速度大小為4m/s,1s后速度的大小變?yōu)?0m/s，在這1s內(nèi)該物體的可能運(yùn)動(dòng)情況為()A．加速度的大小為6m/s2，方向與初速度的方向相同B．加速度的大小為6m/s2，方向與初速度的方向相反C．加速度的大小為14m/s2，方向與初速度的方向相同D．加速度的大小為14m/s2，方向與初速度的方向相反【答案】AD解析以初速度的方向?yàn)檎较?，若初、末速度方向相同，加速度a＝eq\f(v－v0,t)＝eq\f(10－4,1)m/s2＝6m/s2，方向與初速度的方向相同，A正確，B錯(cuò)誤；若初、末速度方向相反，加速度a＝eq\f(v－v0,t)＝eq\f(－10－4,1)m/s2＝－14m/s2，負(fù)號(hào)表示方向與初速度的方向相反，C錯(cuò)誤，D正確．【變式5】做單向直線運(yùn)動(dòng)的物體，關(guān)于其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，下列情況可能的是()A．物體的速率在增大，而位移在減小B．物體的加速度大小不變且不為零，速率也不變C．物體的速度為零時(shí)加速度達(dá)到最大D．物體的加速度和速度方向相同，當(dāng)加速度減小時(shí)，速度也隨之減小【答案】C【變式6】(多選)如圖5甲所示，火箭發(fā)射時(shí)，速度能在10s內(nèi)由0增加到100m/s；如圖乙所示，汽車以108km/h的速度行駛，急剎車時(shí)能在2.5s內(nèi)停下來，下列說法中正確的是()圖5A．10s內(nèi)火箭的速度改變量為10m/sB．2.5s內(nèi)汽車的速度改變量為－30m/sC．火箭的速度變化比汽車的快D．火箭的加速度比汽車的加速度小【答案】BD解析因火箭發(fā)射時(shí)，速度在10s內(nèi)由0增加到100m/s，故10s內(nèi)火箭的速度改變量為Δv1＝100m/s－0＝100m/s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；汽車以108km/h＝30m/s的速度行駛，急剎車時(shí)能在2.5s內(nèi)停下來，則2.5s內(nèi)汽車的速度改變量為Δv2＝0－30m/s＝－30m/s，選項(xiàng)B正確；火箭的加速度為a1＝eq\f(Δv1,Δt1)＝eq\f(100,10)m/s2＝10m/s2，汽車的加速度為a2＝eq\f(Δv2,Δt2)＝eq\f(－30,2.5)m/s2＝－12m/s2，故火箭的速度變化比汽車的慢，火箭的加速度比汽車的加速度小，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確.【課時(shí)精練】一、雙基鞏固練1．“嫦娥三號(hào)”月球探測(cè)器成功完成月面軟著陸，且著陸器與巡視器(“玉兔號(hào)”月球車)成功分離，這標(biāo)志著我國(guó)的航天事業(yè)又一次騰飛，下面有關(guān)“嫦娥三號(hào)”的說法正確的是()A．“嫦娥三號(hào)”剛剛升空的時(shí)候速度很小，加速度也很小B．研究“玉兔號(hào)”月球車在月球表面運(yùn)動(dòng)的姿態(tài)時(shí)，可以將其看成質(zhì)點(diǎn)C．研究“嫦娥三號(hào)”飛往月球的運(yùn)行軌道時(shí)，可以將其看成質(zhì)點(diǎn)D．“玉兔號(hào)”月球車靜止在月球表面時(shí)，其相對(duì)于地球也是靜止的【答案】C解析“嫦娥三號(hào)”在剛剛升空的時(shí)候速度很小，但速度變化很快，加速度很大，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；研究“玉兔號(hào)”月球車在月球表面運(yùn)動(dòng)的姿態(tài)時(shí)，不能忽略“玉兔號(hào)”月球車的大小和形狀，不能看成質(zhì)點(diǎn)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；研究“嫦娥三號(hào)”飛往月球的運(yùn)行軌道時(shí)，可以忽略“嫦娥三號(hào)”的大小和形狀，可以看成質(zhì)點(diǎn)，故選項(xiàng)C正確；“玉兔號(hào)”月球車靜止在月球表面時(shí)，相對(duì)月球是靜止的，相對(duì)地球是運(yùn)動(dòng)的，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．2．關(guān)于物體的運(yùn)動(dòng)，下列情況不可能出現(xiàn)的是()A．加速度在減小，速度在增加B．加速度方向始終改變而速度不變C．加速度和速度大小都在變化，加速度最大時(shí)速度最小，速度最大時(shí)加速度最小D．加速度方向不變而速度方向變化【答案】B3．一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做方向不變的直線運(yùn)動(dòng)，加速度的方向始終與速度的方向相同，但加速度大小先保持不變，再逐漸減小直至為零，則在此過程中()A．速度先逐漸增加，然后逐漸減小，當(dāng)加速度減小到零時(shí)，速度達(dá)到最小值B．速度先均勻增加，然后增加得越來越慢，當(dāng)加速度減小到零時(shí)，速度達(dá)到最大值C．位移逐漸增大，當(dāng)加速度減小到零時(shí)，位移將不再增大D．位移先逐漸增大，后逐漸減小，當(dāng)加速度減小到零時(shí)，位移達(dá)到最小值【答案】B解析加速度與速度的方向相同，速度應(yīng)增加．當(dāng)加速度不變時(shí)，速度均勻增加；當(dāng)加速度減小時(shí)，速度仍增加，但增加得越來越慢；當(dāng)加速度為零時(shí)，速度達(dá)到最大值，保持不變，A錯(cuò)誤，B正確；因質(zhì)點(diǎn)速度方向不變化，始終向前運(yùn)動(dòng)，最終做勻速運(yùn)動(dòng)，所以位移一直在增大，C、D錯(cuò)誤．4.人們?cè)絹碓蕉嗟厥褂檬謾C(jī)進(jìn)行導(dǎo)航，如圖1所示是某人從杭州市民中心駕車去武林廣場(chǎng)的手機(jī)導(dǎo)航的截屏畫面，該地圖提供了①、②、③三種駕車線路規(guī)劃方案及相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，實(shí)際行駛中導(dǎo)航提示：“前方有測(cè)速，限速50千米……”．下列說法不正確的是()圖1A．①②③三條線路方案的位移相等B．研究汽車在地圖上的實(shí)時(shí)位置時(shí)，可以把汽車看成質(zhì)點(diǎn)C．圖中顯示23分鐘和6.9公里分別指的是時(shí)間間隔和路程D．導(dǎo)航提示的“限速50千米”指的是限制汽車的平均速度不超過50km/h【答案】D解析因汽車起點(diǎn)與終點(diǎn)相同，故位移相同，選項(xiàng)A正確；研究汽車在地圖上的實(shí)時(shí)位置時(shí)，汽車的形狀、大小可以忽略，汽車可以視為質(zhì)點(diǎn)，選項(xiàng)B正確；23分鐘與6.9公里的含義分別是需要行駛的時(shí)間和這段時(shí)間內(nèi)汽車行駛的路程，選項(xiàng)C正確；限速50千米是指限制汽車的瞬時(shí)速度不超過50km/h，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．5．校運(yùn)會(huì)400m比賽中，終點(diǎn)在同一直線上，但起點(diǎn)不在同一直線上(如圖2所示)．關(guān)于這樣的做法，下列說法正確的是()圖2A．這樣做目的是使參加比賽的同學(xué)位移大小相同B．這樣做目的是使參加比賽的同學(xué)路程相同C．這樣做目的是使參加比賽的同學(xué)所用時(shí)間相同D．這種做