專題01 描述運(yùn)動的基本概念 （解析版）

專題01描述運(yùn)動的基本概念專題導(dǎo)航目錄TOC\o"1-3"\h\u1、質(zhì)點、參考系 12、加速度 33、平均速度和平均速率 54、瞬時速度 75、考點拓展練習(xí) 8?？键c歸納?？键c01質(zhì)點【典例1】關(guān)于質(zhì)點，下列說法正確的是（）A．質(zhì)點不是真實存在的，所以沒有實際意義 B．描述物體運(yùn)動時，只有體積小的物體才能視為質(zhì)點，體積大的物體不能視為質(zhì)點 C．研究火車過隧道的時間時可以把火車視為質(zhì)點 D．研究地球繞太陽運(yùn)動的快慢時可以把地球視為質(zhì)點【答案】D【解析】A、質(zhì)點是只計質(zhì)量、不計大小、形狀的一個幾何點，是實際物體在一定條件的科學(xué)抽象，不是真實存在的，但在研究問題時，可以把問題簡化，故A錯誤；BD、描述物體運(yùn)動時，體積小的物體能視為質(zhì)點，體積大的物體在一定的條件下也能視為質(zhì)點，如研究地球繞太陽運(yùn)動的快慢時，地球的大小可以忽略不計，可以把地球視為質(zhì)點，故B錯誤，D正確；火車過隧道時，火車的長度不能忽略，不能看作質(zhì)點，故C錯誤?！镜淅?】2020年12月22日，美國“麥凱恩”號驅(qū)逐艦在未經(jīng)允許的情況下，就擅闖我國南沙島礁鄰近海域，在發(fā)現(xiàn)之后，我國南部戰(zhàn)區(qū)立即組織?？毡τ谩?54A”型護(hù)衛(wèi)艦對其予以警告和驅(qū)離。如圖所示是某網(wǎng)站發(fā)布的當(dāng)天兩艦的衛(wèi)星圖片和“054A”型護(hù)衛(wèi)艦圖片，假設(shè)在圖示時刻兩艦正沿同一方向勻速前進(jìn)，并保持固定的距離，則下列說法正確的是（）A．以我國海軍054A型護(hù)衛(wèi)艦為參考系，“麥凱恩”號是靜止的 B．以我國海軍054A型護(hù)衛(wèi)艦為參考系，附近的南沙島礁是靜止的 C．以附近的我國南沙島礁為參考系，兩艘軍艦均做豎直向下的運(yùn)動 D．以“麥凱恩”號驅(qū)逐艦為參考系，地球同步衛(wèi)星是靜止的【答案】A【解析】A、圖示時刻兩艦正沿同一方向勻速前進(jìn)，并保持固定的距離，以我國海軍054A型護(hù)衛(wèi)艦為參考系，“麥凱恩”號的位置沒有變化，是靜止的，故A正確；B、054A型護(hù)衛(wèi)艦在海面上做勻速運(yùn)動，則相對于附近的南沙島礁是運(yùn)動的，故B錯誤；C、以附近的我國南沙島礁為參考系，兩艘軍艦均在海平面上運(yùn)動，故C錯誤；D、“麥凱恩”號驅(qū)逐艦在海面上做勻速運(yùn)動，則相對于地球是運(yùn)動的，以“麥凱恩”號驅(qū)逐艦為參考系，地球同步衛(wèi)星運(yùn)動的，故D錯誤?！炯记牲c撥】一、質(zhì)點1．質(zhì)點是一種理想化的物理模型，實際并不存在．2．物體能否被看做質(zhì)點是由所研究問題的性質(zhì)決定的，并非依據(jù)物體自身大小來判斷．3．物體可被看做質(zhì)點主要有三種情況：(1)多數(shù)情況下，平動的物體可看做質(zhì)點．(2)當(dāng)問題所涉及的空間位移遠(yuǎn)大于物體本身的大小時，可以看做質(zhì)點．(3)有轉(zhuǎn)動但轉(zhuǎn)動可以忽略時，可把物體看做質(zhì)點．二、參考系1.參考系可以是運(yùn)動的物體，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)動情況時，必須選同一參考系．3.選取不同的物體作為參考系，對同一物體運(yùn)動的描述可能不同．研究地球上物體的運(yùn)動，通常以地面為參考系．【變式演練1】下列說法正確的是（）A．研究跳高運(yùn)動員過桿動作時應(yīng)把運(yùn)動員看成質(zhì)點 B．運(yùn)動員在某次比賽中用25s跑完200m，“25s”是時間，“200m”是位移大小 C．位移為矢量，位移的方向即質(zhì)點運(yùn)動的方向 D．物體通過的路程不相等，但位移可能相同【答案】D【解析】：A、研究跳高運(yùn)動員過桿動作時肢體的形狀不能忽略不計，不能看成質(zhì)點，故A錯誤；B、運(yùn)動員在某次比賽中用25s跑完200m，“25s”是時間，“200m”是路程，故B錯誤；C、位移為矢量，位移的方向由初位置指向末位置，故C錯誤；D、兩個不同的物體經(jīng)過不同的軌跡，但起點與終點相同時，可能出現(xiàn)物體通過的路程不相等，但位移可能相同。故D正確。常考點02加速度【典例1】沿直線運(yùn)動的一列火車和一輛汽車速度分別為v1和v2，v1、v2在各個時刻的大小如表所示，從表中數(shù)據(jù)可以看出（）t/s01234v1/（m?s﹣1）18.017.517.016.516.0v2/（m?s﹣1）9.811.012.213.414.6A．火車的速度變化較慢 B．汽車的加速度較小 C．火車的位移在減小 D．汽車的位移在減小【答案】A【解析】AB、火車做減速運(yùn)動，加速度為，汽車做加速運(yùn)動，加速度為：，可知汽車的加速度大于火車的加速度，火車速度變化較慢，故A正確，B錯誤。C、火車的速度方向不變，位移在增加，故C錯誤。D、汽車的速度方向不變，位移在增加，故D錯誤。【技巧點撥】比較項目速度速度變化量加速度物理意義描述物體運(yùn)動快慢和方向的物理量，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和方向的物理量，是狀態(tài)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決定由a與Δt決定(Δv＝aΔt)由F、m決定(a不是由v、t、v0決定的)方向與位移同向，即物體運(yùn)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，與v0、v的方向無關(guān)對加速度大小和方向的進(jìn)一步理解直線運(yùn)動中加速度的作用

v/m·v/m·s－1=2\*GB3②=1\*GB3①=3\*GB3③t/sv/m·s－1=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③t/s【變式演練1】雨滴從高空下落，由于空氣阻力作用，其加速度逐漸減小，直到為零，在此過程中雨滴的運(yùn)動情況是（）A．速度不斷減小，加速度為零時，速度最小 B．速度不斷增大，加速度為零時，速度最大 C．速度一直保持不變 D．速度的變化率越來越小【答案】BD【解析】解：A、雨滴的加速度方向與速度方向相同，所以雨滴做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，當(dāng)加速度減小到零，此時速度最大，然后做勻速直線運(yùn)動。故A、C錯誤，B正確。D、加速度的大小反映速度變化率的大小，加速度越來越小，則速度變化率越來越小。故D正確。?？键c03平均速度和平均速率【典例1】如圖所示是三個質(zhì)點A、B、C的軌跡，三個質(zhì)點同時從N點出發(fā)，同時到達(dá)M點，下列說法正確的是（）A．從N到M過程中，A的平均速率最大 B．三質(zhì)點從N到M的平均速率相同 C．三質(zhì)點從N到M的平均速度不相同 D．到達(dá)M點時A的瞬時速率最大【答案】A【解析】平均速率＝，平均速率不同，路程越大，平均速率越大，故A正確，B錯誤；C、三個質(zhì)點沿著不同的軌跡從N點到M點的位移相同，時間相同，根據(jù)平均速度＝，平均速度相同，故C錯誤；D、瞬時速率是瞬時速度的大小，表示某個時刻的快慢，條件不足，無法判斷到達(dá)M點時A的瞬時速率的大小，故D錯誤。【技巧點撥】平均速度、瞬時速度、平均速率、速率比較平均速度平均速率瞬時速度速率定義位移與時間的比值路程與時間的比值時間無限小時的平均速度瞬時速度的大小矢標(biāo)性矢量標(biāo)量矢量標(biāo)量方向位移的方向無運(yùn)動的方向無大小比較平均速度的大小不大于平均速率瞬時速度的大小等于瞬時速率平均速度和平均速率的理解(1)平均速度的大小與物體不同的運(yùn)動階段有關(guān)，求解平均速度必須明確是哪一段位移或哪一段時間內(nèi)的平均速度．(2)v＝eq\f(Δx,Δt)是平均速度的定義式，適用于所有的運(yùn)動．(3)平均速度的大小不是平均速率，平均速率是路程與時間的比值．【變式演練1】如圖所示，在氣墊導(dǎo)軌上安裝有兩個光電門A、B，A、B間距離為L＝30cm．為了測量滑塊的加速度，在滑塊上安裝了一寬度為d＝1cm的遮光條．現(xiàn)讓滑塊以某一加速度通過光電門A、B．現(xiàn)記錄了遮光條通過兩光電門A、B的時間分別為0.010s、0.005s，滑塊從光電門A到B的時間為0.200s．則下列說法正確的是（）A．滑塊經(jīng)過A的速度為1cm/s B．滑塊經(jīng)過B的速度為2cm/s C．滑塊加速度為5m/s2 D．滑塊在A、B間的平均速度為3m/s【答案】C【解析】A、滑塊經(jīng)過A點時的速度，故A選項錯誤；B、滑塊經(jīng)過B點時的速度，故B選項錯誤；C、滑塊加速度，故C選項正確；D、滑塊在A、B間的平均速度，故D選項錯誤。?？键c04瞬時速度如圖所示，氣墊導(dǎo)軌上滑塊經(jīng)過光電門時，其上的遮光條將光遮住，電子計時器可自動記錄遮光時間△t，測得遮光條的寬度為△x，近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度，則下列說法正確的是（）A．△t越長，越接近瞬時速度 B．△t越短，越接近瞬時速度 C．是否越接近瞬時速度與△t的長短無關(guān) D．為使更接近瞬時速度，可換用寬度更大的遮光條【答案】B【解析】A、是滑塊通過光電門的平均速度，當(dāng)時間趨向于0時，可以認(rèn)為是滑塊通過電門的瞬時速度，即△t越短，越接近瞬時速度，故AC錯誤，B正確；D、為使更接近瞬時速度，可換用寬度更窄的遮光條，故D錯誤?！炯记牲c撥】用極限思想理解兩種速度關(guān)系1．兩種速度的關(guān)系(1)瞬時速度是運(yùn)動時間Δt→0時的平均速度．(2)對于勻速直線運(yùn)動，瞬時速度與平均速度相等．2．關(guān)于用平均速度法求瞬時速度(1)方法概述：由平均速度公式v＝eq\f(Δx,Δt)可知，當(dāng)Δx、Δt都非常小，趨向于極限時，這時的平均速度就可認(rèn)為是某一時刻或某一位置的瞬時速度．(2)選用思路：當(dāng)已知物體在微小時間Δt內(nèi)發(fā)生的微小位移Δx時，可由v＝eq\f(Δx,Δt)粗略地求出物體在該位置的瞬時速度．【變式演練1】如圖所示，為了測定氣墊導(dǎo)軌上滑塊運(yùn)動的加速度，在滑塊上安裝了寬度為d的遮光條。滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字計時器記錄了遮光條通過第一個光電門的時間△t1，通過第二個光電門的時間△t2，遮光條從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間t，則可估算滑塊加速度的大小為（）A．（﹣） B． C．（﹣） D．【答案】【解析】在極短時間內(nèi)的平均速度等于瞬時速度的大小，則物塊經(jīng)過第一光電門的速度大小為：經(jīng)過第二個光電門的速度大小為：據(jù)加速度公式可知：a＝，故ABD錯誤，故C正確。考點拓展練習(xí)1．（2019秋?山西期末）中國“飛人”蘇炳添在國際田聯(lián)世界挑戰(zhàn)賽馬德里站男子100m比賽中用時9.91s，以10.45m/s速度沖線獲得冠軍；他在男子200m比賽中的最好成績是21.23s。關(guān)于蘇炳添的比賽，下列說法錯誤的是（）A．100m比賽中的平均速度約為10.09m/s B．100m比賽中的平均速率約為10.45m/s C．200m比賽中的位移小于100m比賽的兩倍 D．200m比賽中的平均速率約為9.42m/s【答案】B【解析】AB、100m賽跑為直道，可以認(rèn)為位移大小等于路程，平均速率等于平均速度的大小，即v＝＝m/s＝10.09m/s，故A正確，B錯誤。C、由于200m跑道有彎道，所以位移不是100m比賽位移的兩倍，小于100m比賽的兩倍，故C正確。D、平均速率等于路程與時間的比值，則200m比賽的平均速率v＝＝m/s＝9.42m/s，故D正確。本題選擇錯誤的。2．如圖所示，小球以v1＝2m/s的速度水平向右運(yùn)動，碰一墻壁經(jīng)△t＝0.01s后以v2＝1m/s的速度沿同一直線反向彈回，小球在這0.01s內(nèi)的平均加速度是（）A．100m/s2，方向向右 B．100m/s2，方向向左 C．300m/s2，方向向右 D．300m/s2，方向向左【答案】D【解析】規(guī)定向右為正方向，則小球的初速度v1＝2m/s，末速度v2＝﹣1m/s，小球的平均加速度為：a＝＝m/s2＝﹣500m/s2；負(fù)號說明小球的加速度方向向左。故D正確，ABC錯誤。3．（2021?定遠(yuǎn)縣模擬）在勻速上升的電梯里，一小球從電梯地板被豎直向上彈出后又落回地板，這一過程中小球沒有觸碰電梯天花板，不計空氣阻力，下列對這一過程的分析正確的是（）A．小球在空中運(yùn)動的位移大小等于路程 B．小球在空中運(yùn)動的平均速度大于電梯的速度 C．小球在空中運(yùn)動的平均速度小于電梯的速度 D．小球在運(yùn)動的中間時刻離天花板最近【答案】D【解析】A、小球在空中運(yùn)動時，存在向下運(yùn)動過程，因此位移一定小于路程，故A錯誤；BC、因小球與電梯的位移相同，所以小球的平均速度一定等于電梯的平均速度，故B錯誤，C錯誤；D、電梯向上做勻速直線運(yùn)動，加速度為0；將小球運(yùn)動分解為豎直向上的與電梯的速度相等的勻速直線運(yùn)動和豎直上拋運(yùn)動，則小球相對于電梯做豎直上拋運(yùn)動，當(dāng)小球相對于電梯的速度為0時，即小球的速度與電梯的速度相等時小球到天花板的距離最近，由運(yùn)動的對稱性可知，在小球運(yùn)動的中間時刻離天花板最近，故D正確。4．（2014?江西一模）一物體做勻加速直線運(yùn)動，通過一段8m的位移所用的時間為4s，緊接著通過下一段8m的位移所用時間為2s．則物體的運(yùn)動加速度為（）A．m/s2 B．m/s2 C．m/s2 D．m/s2【答案】B【解析】物體做勻加速直線運(yùn)動在前一段x所用的時間為t1，平均速度為：v1＝＝＝2m/s，即為2s時刻的瞬時速度；物體在后一段△x所用的時間為t2，平均速度為：v2＝＝4m/s，即為5s末速度，所以加速度為：a＝m/s2。5．（2018秋?鄭州期末）一輛汽車在平直公路上行駛，若以速度v1勻速行駛?cè)痰囊话?，接著以v2＝20km/h完成剩下的一半路程，若它全程的平均速度＝24km/h，則v1應(yīng)為（）A．28km/h B．30km/h C．32km/h D．36km/h【答案】B【解析】全程平均速度為：，代入數(shù)據(jù)得：v1＝30km/h。故B正確，ACD錯誤。6．（2021春?浙江月考）某同學(xué)從網(wǎng)上找到幾幅照片，根據(jù)照片所示情景請你判斷下列說法正確的是（）A．當(dāng)火藥爆炸炮彈還沒發(fā)生運(yùn)動瞬間，炮彈的加速度一定為零 B．轎車緊急剎車時速度變化很快，但加速度可以很小 C．高速行駛的磁懸浮列車的加速度可能為零 D．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)可求出110m欄比賽中任一時刻的速度【答案】C