第1讲 描述运动的基本概念.docx
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第第1讲讲描述运动的基本概念描述运动的基本概念第一章运动的描述匀变速直线运动高考地位高考对本章考查的频率较高,题型多为选择题和计算题。
考纲下载1.参考系、质点()2位移、速度和加速度()3匀变速直线运动及其公式、图象()实验一:
研究匀变速直线运动考纲解读1.匀变速直线运动的有关概念、规律是本章的重点,匀变速直线运动规律的应用及运动图象是本章的难点。
2注意本章内容与生活实例的结合,通过对这些实例的分析、物理情境的构建、物理过程的认识,建立起物理模型,再运用相应的规律处理。
3本章规律较多,同一试题往往可以从不同角度分析,得到正确答案,多练习一题多解,对熟练运用公式有很大帮助。
注:
各考点要求中罗马数字、的含义如下:
.对所列知识要知道其内容及含义,并能在有关问题中识别和直接使用它们。
.对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系,能够进行叙述和解释,并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用。
第1讲描述运动的基本概念主干梳理对点激活知识点参考系、质点1参考系
(1)定义:
在描述物体的运动时,用来做参考的物体。
(2)参考系的选取参考系的选取是任意的,既可以是运动的物体,也可以是静止的物体,通常选地面为参考系。
比较两物体的运动情况时,必须选同一参考系。
对于同一物体,选择不同的参考系结果可能不同,可能相同。
2质点
(1)定义:
用来代替物体的有质量的点。
(2)把物体看做质点的条件:
物体的大小和形状对研究的问题的影响可以忽略不计。
知识点位移、速度1位移和路程定义区别联系位移位移表示物体的
(1)位移是矢量,方向由初位置指向末位置;
(1)在单向直线运动中,位移的大小等于路程;位置变化,它是从初位置指向末位置的有向线段
(2)位移与初末位置有关
(2)其他情况下,位移的大小小于路程路程路程是物体运动轨迹的长度
(1)路程是标量,没有方向;
(2)路程与路径有关2速度和速率
(1)速度:
物体的位移与发生这个位移所用时间的比值。
定义式:
v,单位:
m/s。
矢量性:
速度是矢量,既有大小,也有方向。
速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小,速度的方向就是物体运动的方向。
物理意义:
表示物体位置变化快慢的物理量。
(2)平均速度:
物体在某一时间间隔内,运动的位移与所用时间的比值,v,只能粗略地描述物体运动快慢。
平均速度是矢量,方向就是物体位移的方向。
(3)瞬时速度:
运动物体在某一时刻或某一位置的速度,表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度,瞬时速度是矢量,方向即物体在这一位置或这一时刻的运动方向。
能够精确地描述物体的运动情况。
(4)速率:
瞬时速度的大小叫速率,是标量。
(5)平均速率:
指物体通过的路程和所用时间的比值,是标量。
知识点加速度1定义速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。
2定义式a,单位:
m/s2。
3方向加速度为矢量,方向与速度变化量的方向相同。
4物理意义描述物体速度变化快慢的物理量。
一堵点疏通1研究物体的运动时,只能选择静止的物体做参考系。
()2体积很大的物体,不能视为质点。
()3做直线运动的物体,其位移大小一定等于路程。
()4平均速度为零的运动,其平均速率不一定为零。
()5加速度为正值,表示速度的大小一定越来越大。
()6甲的加速度a甲3m/s2,乙的加速度a乙4m/s2,a甲a甲。
甲的加速度方向与初速度方向相同,做加速直线运动,每秒速度大小增加2m/s,乙的加速度与初速度方向相反,做减速直线运动。
因a乙a甲,所以乙的速度变化率大。
故B、C正确,A、D错误。
对加速度大小和方向的进一步理解变式31下面关于加速度的描述中,正确的是()A匀速行驶的磁悬浮列车,由于其速度很大,所以加速度也很大B加速度的方向与速度方向可能相同,也可能相反,但一定与速度变化的方向相同C加速度不变(且不为零)时,速度也有可能保持不变D加速度逐渐增加时,物体一定做加速运动答案B解析加速度是描述速度变化快慢的物理量,速度大,加速度不一定大,A错误;根据a可知,加速度的方向一定与速度变化的方向相同,与速度方向可能相同也可能相反,B正确;只要加速度不为零,速度一定会发生变化,C错误;若加速度方向与速度方向相反,加速度越大,则速度减小得越快,D错误。
变式32(多选)一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s,1s后速度的大小变为10m/s,在这1s内该物体的()A加速度的大小为6m/s2,方向与初速度的方向相同B加速度的大小为6m/s2,方向与初速度的方向相反C加速度的大小为14m/s2,方向与初速度的方向相同D加速度的大小为14m/s2,方向与初速度的方向相反答案AD解析选初速度方向为正方向,若初、末速度方向相同,am/s26m/s2,方向与初速度的方向相同,A正确,B错误;若初、末速度方向相反,am/s214m/s2,方向与初速度的方向相反,C错误,D正确。
思想方法1极限思维法1.方法概述由平均速度公式v可知,当x、t都非常小,趋向于极限时,这时的平均速度就可认为是某一时刻或某一位置的瞬时速度。
极限思维法只能用于在选定区域内所研究的物理量连续、单调变化的情况。
2常见类型用极限法求瞬时速度和瞬时加速度
(1)公式v中,当t0时,v是瞬时速度。
(2)公式a中,当t0时,a是瞬时加速度。
【典题例证】如图所示,在气垫导轨上安装有两个光电计时装置A、B,A、B间距离为L30cm,为了测量滑块的加速度,在滑块上安装了一个宽度为d1cm的遮光条,现让滑块以某一加速度通过A、B,记录遮光条通过A、B的时间分别为0.010s、0.005s,滑块从A到B所用时间为0.200s,则下列说法正确的是()A滑块通过A的速度为1cm/sB滑块通过B的速度为2cm/sC滑块的加速度为5m/s2D滑块在A、B间的平均速度为3m/s解析滑块通过装置A的速度vAm/s1m/s,A错误;滑块通过装置B的速度vBm/s2m/s,B错误;故滑块的加速度am/s25m/s2,C正确;滑块在A、B间的平均速度m/s1.5m/s,D错误。
答案C名师点睛本题中由于遮光条通过光电门的时间极短,所以才能用平均速度表示瞬时速度,否则不适宜这样处理。
【针对训练】在物理学研究过程中科学家们创造了许多物理学研究方法,如理想实验法、控制变量法、极限法、等效替代法、理想模型法、微元法等,以下关于所用物理学研究方法的叙述,错误的是()A根据速度定义式v,当t非常小时,就可以表示物体在t时刻的瞬时速度,该定义采用了极限法B在不需要考虑物体的大小和形状时,用质点来代替实际物体采用了等效替代的方法C加速度的定义式为a,采用的是比值定义法D在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多小段,每一小段近似看成匀速直线运动,然后把各小段的位移相加,这里采用了微元法答案B解析用质点代替实际物体采用的是理想模型法,而不是等效替代法,B错误,A、C、D均正确。
高考模拟随堂集训1.(2019广东揭阳期末)如图所示,某地举行500m直道龙舟大赛,下列说法正确的是()A获得第一名的龙舟,到达终点时的速度一定最大B获得第一名的龙舟,平均速度一定最大C以龙舟为参考系,岸上站立的观众是静止的D研究队员的划桨动作,可将队员看成质点答案B解析获得第一名的龙舟,用时最少,平均速度一定最大,但到达终点时的速度不一定最大,A错误,B正确;以龙舟为参考系,岸上站立的观众是运动的,C错误;研究队员的划桨动作时,队员的大小和形状不能忽略,故不可将队员看成质点,D错误。
2.(2015浙江高考)如图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间t。
测得遮光条的宽度为x,用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。
为使更接近瞬时速度,正确的措施是()A换用宽度更窄的遮光条B提高测量遮光条宽度的精确度C使滑块的释放点更靠近光电门D增大气垫导轨与水平面的夹角答案A解析瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度,当t0时,可看成物体的瞬时速度,x越小,t也就越小,A正确;提高测量遮光条宽度的精确度,只能使平均速度的测量值更准确,B错误;C、D项的做法导致瞬时速度改变,表现为平均速度的测量值中t改变,而x不变,则不会更接近瞬时速度,C、D错误。
3(2019浙江杭州高三上学期模拟)下列说法正确的是()A升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以地面或旗杆作为参考系的B某同学参加学校田径运动会200m决赛中的位移大小等于路程C某中学每天早上开始上课的时间是8:
00,8:
00指的是时间D矢量都是有方向的,初中学过的电流是有方向的量,所以电流是矢量答案A解析升国旗时,观察到国旗冉冉升起,观察者是以地面或者旗杆为参考系的,故A正确;200m赛跑过程中有弯道,所以200m决赛中的位移大小不等于路程,故B错误;8:
00指的是开始上课的时刻,故C错误;矢量有方向并且运算遵循平行四边形定则,电流有方向,但其运算不遵循平行四边形定则,故不属于矢量,故D错误。
故选A。
4(2019上海黄埔高三上学期期末)下面的文字来自一篇报道:
“G1次中国标准动车组复兴号驶出北京南站,瞬间提速。
15分钟后,激动人心的数字出现在屏幕上:
350千米/小时!
历经4小时28分钟的飞驰,抵达上海虹桥站。
350公里时速的正式运营,标志着我国成为世界高铁商业运营速度最高的国家”。
根据报道可知()A该列车在前15分钟内的平均速率是350km/hB该列车在前15分钟内行驶的路程是87.5kmC屏幕上的数字“350千米/小时”表示列车当时的瞬时速率D列车从北京南站到上海虹桥站行驶的路程为1563km答案C解析350km/h是发车15分钟后的瞬时速率,则该列车在前15分钟内的平均速率小于350km/h,A错误;该列车在前15分钟内行驶的路程小于350km87.5km,B错误;屏幕上的数字“350千米/小时”表示列车当时的瞬时速率,C正确;因列车的平均速度未知,则无法计算列车从北京南站到上海虹桥站行驶的路程,D错误。
故选C。
5(2019四川乐山高三一调)关于质点的运动,下列说法中正确的是()A质点运动的加速度为零,则速度为零,速度变化量也为零B质点的速度变化越快,则加速度越大C质点在某时刻的加速度不为零,则该时刻的速度也不为零D位移的方向就是质点的运动方向答案B解析质点运动的加速度为零,则速度变化量为零,速度不一定为零,例如匀速直线运动,A错误;加速度是速度的变化率,则质点的速度变化越快,则加速度越大,B正确;质点在某时刻的加速度不为零,在该时刻的速度可能为零,例如竖直上抛物体到达最高点时,C错误;速度的方向是质点运动的方向,但是位移的方向不一定就是质点的运动方向,D错误。
课时作业时间:
45分钟满分:
100分一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分。
其中17题为单选,810题为多选)1下列关于质点的叙述中正确的是()A质点是真实存在的B原子很小,所以原子就是质点C质点是一种忽略次要因素的理想化模型D地球的质量和体积都很大,所以不能看做质点答案C解析质点是忽略了物体的形状和大小而假想的有质量的点,是一种忽略次要因素的理想化模型,因此A错误,C正确。
原子虽然很小,但是在研究其内部结构时,不能将原子看成质点,B错误。
地球的质量和体积虽然很大,但在研究地球的公转时地球本身的形状和大小可以忽略,地球可以看成质点,D错误。
2.轰油6空中加油机是中国自主研制的第一款空中加油机。
图为加、受油机梯队保持为预对接状态。
下列说法中正确的是()A选地面为参考系,受油机是静止的B选加油机为参考系,受油机是静止的C选加油机为参考系,广场上的观众是静止的D参考系必须选静止不动的物体答案B解析选地面为参考系,受油机是运动的,A错误;选加油机为参考系,受油机是静止的,广场上的观众是运动的,B正确,C错误;参考系的选取是任意的,既可以是运动的物体,也可以是静止的物体,D错误。
3.智能手机上装载的众多APP软件改变着我们的生活。
如图所示为某地图APP软件的一张截图,表示了某次导航的具体路径,其推荐路线中有两个数据,10分钟,5.4公里,关于这两个数据,下列说法正确的是()A研究汽车在导航图中的位置时,可以把汽车看做质点B10分钟表示的是某个时刻C5.4公里表示了此次行程的位移的大小D根据这两个数据,我们可以算出此次行程的平均速度的大小答案A解析研究汽车在导航图中的位置时,汽车的大小和形状可以忽略,可以把汽车看做质点,A正确;10分钟表示的是时间间隔,B错误;5.4公里表示了此次行程的路程,C错误;根据时间和路程这两个数据,可以算出此次行程的平均速率,D错误。
4.电动自行车以其时尚、方便、快捷深受广大中学生的喜爱,但由电动自行车引发的交通事故也在逐年增多。
学习交通安全常识、自觉遵守交通法规是确保学生交通安全的重要举措之一。
按规定电动自行车在城区限速20km/h。
下列说法正确的是()A电动自行车限速20km/h,指的是平均速度B电动自行车限速20km/h,指的是瞬时速度C交通事故发生时,相互碰撞的速度指的是平均速度D在某一路段行驶的速度,指的是瞬时速度答案B解析电动自行车限速20km/h,是指电动自行车的最高时速即瞬时速度,A错误,B正确;交通事故发生时,相互碰撞的速度指的是碰撞瞬间的速度即瞬时速度,C错误;在某一路段行驶的速度,指的是平均速度,D错误。
5某人从甲地到乙地的平均速率为v1,然后又从乙地原路返回到甲地的平均速率为v2,则往返甲、乙两地的平均速度的大小和平均速率是()A.,B.,C0,D0,答案D解析平均速度是位移与时间的比值,由于此人在甲、乙两地往返一次,故位移x0,平均速度0;平均速率是路程与时间的比值,由于此人往返一次,故平均速率为,D正确。
6.如图所示,汽车向右沿直线运动,原来的速度是v1,经过一小段时间之后,速度变为v2,v表示速度的变化量。
由图中所示信息可知()A汽车在做加速直线运动B汽车的加速度方向与v1的方向相同C汽车的加速度方向与v1的方向相反D汽车的加速度方向与v的方向相反答案C解析由图可知,v的方向与v1、v2方向相反,由a可知,a与v方向相同,所以a与v1、v2方向相反,汽车做减速运动,故C正确,A、B、D错误。
7(2020广东省郁南县蔡朝焜纪念中学月考)火箭发射时,速度能在10s内由0增加到100m/s;汽车以108km/h的速度行驶,急刹车时能在2.5s内停下来。
下列说法中正确的是()A火箭的速度变化比汽车的慢B2.5s内汽车的速度变化量为30m/sC10s内火箭的速度变化量为10m/sD火箭的加速度比汽车的加速度大答案A解析规定初速度的方向为正方向。
在10s内火箭的速度变化量为vv2v1100m/s0100m/s,C错误;汽车的初速度为v1108km/h30m/s,2.5s内汽车的速度变化量为vv2v1030m/s30m/s,B错误;根据a可得火箭的加速度为a1m/s210m/s2,108km/h30m/s,汽车的加速度为a2m/s212m/s2,所以火箭的加速度比汽车的加速度小,火箭的速度变化比汽车的慢,A正确,D错误。
8.如图所示的时间轴,下列关于时刻和时间间隔的说法中正确的是()At2表示时刻,称为第2s末或第3s初,也可以称为2s内Bt2t3表示时间,称为第3s内Ct0t2表示时间,称为最初2s内或前2s内Dtn1tn表示时间,称为第(n1)s内答案BC解析时刻和时间分别对应于时间轴上的一个点和一个线段。
tn是时刻,可表述为第ns末或第(n1)s初,ns内是指从0ns末共ns的时间,A错误,C正确;第ns内是指从(n1)s末至ns末共1s的时间,D错误,B正确。
9(2019福建南平模拟)下面关于瞬时速度和平均速度的说法正确的是()A若物体在某段时间内任一时刻的瞬时速度都等于零,则它在这段时间内的平均速度一定等于零B若物体在某段时间内的平均速度等于零,则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定都等于零C匀速直线运动中,物体在任意一段时间内的平均速度等于它任一时刻的瞬时速度D变速直线运动中,物体在任意一段时间内的平均速度一定不等于它在某一时刻的瞬时速度答案AC解析若物体在某段时间内任一时刻的瞬时速度都等于零,则物体静止,平均速度等于零,A正确;若物体在某段时间内的平均速度等于零,任一时刻的瞬时速度不一定都为零,例如物体做圆周运动运动一周时,平均速度为零,但并非任一时刻的瞬时速度都为零,B错误;在匀速直线运动中,物体的速度恒定不变,任一时刻的瞬时速度都相等,都等于任意一段时间内的平均速度,C正确;在变速直线运动中,物体的速度在不断变化,某一时刻的瞬时速度可能等于某段时间内的平均速度,D错误。
10沿直线做匀变速运动的一列火车和一辆汽车的速度分别为v1和v2,v1、v2在各个时刻的大小如表所示,从表中数据可以看出()t/s01234v1/(ms1)18.017.517.016.516.0v2/(ms1)9.811.012.213.414.6A火车的速度变化较慢B汽车的加速度较小C火车的位移在减小D汽车的位移在增加答案AD解析火车的加速度a1m/s20.5m/s2,汽车的加速度a21.2m/s2,汽车的加速度较大,火车的加速度较小,知火车速度变化较慢,所以A正确,B错误;因汽车和火车的速度一直为正值,速度方向不变,则位移均在增加,故C错误,D正确。
二、非选择题(本题共2小题,共30分)11(15分)一质点在x轴上运动,在t00时刻质点处于位置x00m,然后质点沿x轴正方向运动,在t12s时刻质点处于位置x110m,此后质点沿x轴负方向运动,在t24s时刻质点处于位置x210m,求:
(1)质点在04s内的平均速率;
(2)后2s内质点的平均速度和04s内的平均速度。
答案
(1)7.5m/s
(2)10m/s,沿x轴负方向2.5m/s,沿x轴负方向解析
(1)质点在04s内通过的路程s|x1x0|x2x1|30m,质点在04s内的平均速率为m/s7.5m/s。
(2)后2s内质点通过的位移xx2x110m10m20m平均速度1m/s10m/s,负号表示沿x轴负方向质点在04s内通过的位移xx2x010m,质点在04s内的平均速度2m/s2.5m/s,负号表示沿x轴负方向。
12(15分)有些国家的交通管理部门为了交通安全,特别制定了死亡加速度为500g(g取10m/s2),以醒世人,意思是如果行车加速度超过此值,将有生命危险,那么大的加速度,一般情况下车辆是达不到的,但如果发生交通事故时,将会达到这一数值。
试问:
(1)一辆以72km/h的速度行驶的货车与一辆以54km/h的速度行驶的摩托车相向而行发生碰撞,摩托车驾驶员被以与碰撞前货车相同的速度撞飞,碰撞时间为2.1103s,摩托车驾驶员是否有生命危险?
(2)为了防止碰撞,两车的驾驶员同时紧急刹车,货车、摩托车急刹车后到完全静止所需时间分别为4s、3s,货车的加速度与摩托车的加速度大小之比为多少?
答案
(1)见解析
(2)11解析
(1)两车碰撞过程中,取摩托车的初速度方向为正方向,摩托车的速度变化量为vv2v172km/h54km/h20m/s15m/s35m/s两车相碰撞时摩托车驾驶员的加速度为a16667m/s21666.7g16667g500g,因此摩托车驾驶员有生命危险。
(2)设货车、摩托车的加速度大小分别为a1、a2,根据加速度定义得a1,a2所以a1a211。
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