版一轮复习名师导学物理文档第1章+第1节 描述运动的基本概念.docx

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版一轮复习名师导学物理文档第1章+第1节描述运动的基本概念

[学习目标p]

内容

核心素养

参考系、质点

位移、速度和加速度

匀变速直线运动及其公式、图象

实验：

研究匀变速直线运动

　　本章着重于理解描述机械运动的常用物理量及相互之间的关系，因此侧重于物理观念的形式及科学思维的培养．其中伽利略对自由落体运动的研究及研究匀变速直线运动的实验着重于科学探究的核心素养．同时本章内容可以联系如港珠澳大桥、交通安全等热点对科学态度及责任进行考查.

第1节　描述运动的基本概念

考点一　参考系、质点、位移和路程、时间与时刻

对应学生用书p

一、参考系和质点

1．参考系

（1）定义：

为了描述物体的运动而假定为__不动__的物体叫做参考系．

（2）关于参考系的选取

①参考系的选取原则上是__任意__的，通常取地面或相对地面做__匀速直线__运动的物体做参考系，这样的参考系叫惯性参考系．灵活选择参考系，可简化解题过程．

②要比较不同物体的运动情况，必须选取__同一__参考系．

③参考系选得不同，对同一物体运动状态的描述一般会__不同__，通常取地球为参考系．

2．质点

（1）定义：

用来代替物体的有质量的点叫质点．

（2）把物体看成质点的条件

①研究的问题涉及到的空间位移__远远大于__物体本身的大小．

②物体各部分的运动情况完全__相同__．

③物体虽有转动，但转动对研究的问题的影响__很小__．

（3）质点是一种理想化模型，实际并不存在．

【理解巩固1】　（多选）关于质点和参考系的理解，下列说法正确的是（　　）

A．研究2018年印尼亚运会男子100米冠军苏炳添最后冲线的动作时可以把苏炳添看成质点

B．研究女子50米步枪比赛中杜丽射出的子弹轨迹可以将子弹看成质点

C．“一江春水向东流”是以地面为参考系

D．未起飞的舰载机以航母甲板为参考系是静止的

[解析]研究2018年印尼亚运会男子100米冠军苏炳添最后冲线的动作时，运动员的大小和形状不能忽略，不能看成点，A错误；研究子弹轨迹，子弹的大小和形状能忽略，可以看成质点，B正确；“一江春水向东流”是以地面为参考系，C正确；未起飞的舰载机以航母甲板为参考系是静止的，D正确．

[答案]BCD

二、位移与路程、时间与时刻

1．位移与路程

定义

区别

联系

位移

位移表示质点__位置__的变化，可用由__初位置__指向__末位置__的有向线段表示

路程

路程是质点运动__轨迹__的长度

（1）位移是__矢量__，方向由初位置指向末位置；路程是__标量__，没有方向

（2）位移与路径无关，路程与路径有关

（1）在单向直线运动中，位移的大小__等于__路程

（2）一般情况下，位移的大小__小于__路程

　　2.时间与时刻

在表示时间的数轴上，时刻是数轴上的一个点，表示一瞬间；时间是数轴上的一段线段，即两个时刻之差．

【理解巩固2】　（多选）对于体育比赛的论述，下列说法正确的是（　　）

A．运动员跑完800m比赛，指的是路程大小为800m

B．运动员铅球成绩为4.50m，指的是位移大小为4.50m

C．某场篮球比赛打了两个加时赛，共需加时10min，10min指的是时刻

D．某人用15s跑完100m，15s指的是时间

[解析]运动员跑完800m比赛，指的是路程大小为800m，选项A正确；运动员铅球成绩为4.50m，指的是抛出点和落地点水平距离大小，选项B错误；某场篮球比赛打了两个加时赛，共需加时10min，10min指的是时间，选项C错误；某人用15s跑完100m，15s指的是一段时间，选项D正确．

[答案]AD

对应学生用书p

例1　（多选）2018年11月，第十二届中国国际航空航天博览会在广东珠海如期举行，首次亮相航展的空军航空大学“红鹰”飞行表演队为现场观众带来了“八机钻石筋斗、丘比特之箭”等精彩动作，如图所示．下列关于“红鹰”飞行表演的说法中正确的是（　　）

A．地面上的人看到飞机飞过，是以飞行员为参考系

B．飞行员看到观礼台向后掠过，是以飞机为参考系的

C．研究某架飞机在空中飞行的轨迹时，可将飞机视为质点

D．研究飞机在空中的各种表演动作时，可将飞机视为质点

[解析]地面上的人看到飞机飞过，是以地面为参考系，飞机是运动的，故A错误；飞行员以飞机为参考系，飞行员看到观礼台向后掠过，故B正确；研究某架飞机在空中飞行的轨迹时，飞机的大小可以忽略不计，可将飞机视为质点，故C正确；观看飞机表演的空翻动作时，飞机的大小和形状不能忽略，不可以看成质点，故D错误．

[答案]BC

,

,

　　1.参考系可以是静止的物体，也可以是运动的物体．被选为参考系的物体，我们都假定它是静止的．对于复杂运动的物体，选取能最简单描述物体运动情况的物体为参考系．,2.研究物体的运动，先找参考系，再分析物体的形状、体积对研究的问题的影响情况，然后再确定物体是否可以当质点．同一物体，在有的情况下可以看成质点，在有的情况下不能看成质点，例如研究地球的公转和自转，研究火车从北京到上海的时间和火车过桥的时间．）

例2　如图所示为中国古代的太极图，图中大圆的半径为R，圆心在O点，AC是直径，中央“S”形部分是两个半径均为

的半圆．某人晨练时按此图自A点出发，沿图中箭头所示路径ABCOA进行，第一次返回A点的过程中，他的路程和位移大小分别是（　　）

A．0，0B．0，2πR

C．2πR，0D．2πR，2πR

[解析]位移由初位置指向末位置，质点沿半径为R的半圆运动，当质点由A点运动到C点再返回A点，位移大小等于0，路程等于ABC的半个圆弧加上中央两个小半圆弧长之和，等于2πR，故C正确，A、B、D错误．

[答案]C

）

例3　关于时间和时刻，下列说法正确的是（　　）

A．时间与时刻的区别在于长短不同，长的是时间，短的是时刻

B．两个时刻之间的间隔是一段时间

C．第3秒末和第4秒初的时间间隔是一秒

D．第3秒内和第4秒内经历的时间长短不一样

[解析]时间是指时间的长度，在时间轴上对应一段距离，时刻是指时间点，在时间轴上对应的是一个点，A错误．两个时刻之间的间隔是一段时间，B正确．第3秒末和第4秒初的时间间隔是0，C错误．第3秒内和第4秒内经历的时间长短一样，都是1秒，所以D错误．

[答案]B

考点二　速度与速率

对应学生用书p

1．速度

（1）平均速度：

运动物体的__位移和所用时间__的比值，叫做__这段位移（或时间）__内的平均速度，即__

＝

__，这是平均速度的定义式，对任何运动都适用．平均速度是__矢量__，其方向跟__位移方向__相同．

（2）瞬时速度：

运动物体__在某一时刻（或经过某一位置）__的速度，其方向是物体的运动方向或运动轨迹的切线方向．

2．速率

（1）平均速率：

物体在某段时间内__通过的路程l跟通过这段路程所用时间t__的比值，叫做__这段路程（或这段时间）内__的平均速率，即__

＝

__，它是__标量__，值得注意的是：

它并不是平均速度的大小．只有当路程与位移的大小相等时，平均速率才等于平均速度的大小．

（2）瞬时速率：

即瞬时速度的大小．

【理解巩固3】　（多选）三个质点A、B、C均由N点沿不同路径运动至M点，运动轨迹如图所示，三个质点同时从N点出发，同时到达M点，下列说法正确的是（　　）

A．三个质点从N点到M点的平均速度相同

B．三个质点任意时刻的速度方向都相同

C．三个质点从N点出发到任意时刻的平均速度都相同

D．三个质点从N点到M点的平均速率一定不相同

[解析]位移是指从初位置指向末位置的有向线段，在任意时刻，三个质点的位移方向不同，只有均到达M点，位移方向相同，三个质点从N点出发到任意时刻的平均速度不一定相同，故C错误；质点A、B、C从N点到M点的路程不相同，但时间相同，所以平均速率一定不相同，D正确；根据平均速度的定义式

＝

可知，三个质点从N点到M点的平均速度相同，A正确；质点的速度方向沿轨迹的切线方向，故三个质点的速度方向不会在任意时刻都相同，B错误．

[答案]AD

对应学生用书p

例4　关于瞬时速度和平均速度的说法，正确的是（　　）

A．平均速度一定等于初速度与末速度的平均值

B．极短的时间Δt内的平均速度，就可认为等于Δt内任意时刻的瞬时速度

C．平均速度为0的物体，一定始终处于静止状态

D．任意时刻瞬时速度都相等的两个物体，它们的平均速度不一定相等

[解析]只有匀变速直线运动，平均速度才等于初速度与末速度的平均值，故A错误；根据平均速度的定义式：

＝

，可知极短的时间Δt内的平均速度，就可认为等于Δt内任意时刻的瞬时速度，故B正确；平均速度只能粗略反应物体的运动，平均速度为零，只能说明物体在一段时间内回到了出发点；不能说明物体一定静止，故C错误；任意时刻瞬时速度都相等的两个物体，它们在相等时间内通过的位移相等，所以它们的平均速度一定相等，故D错误．

[答案]B

　　平均速度与瞬时速度的比较

物理量区别与联系

平均速度

瞬时速度

区别

意义

粗略描述物体的运动，和时间、位移对应，是过程量

精确描述物体的运动，和时刻、位置对应，是状态量

方向

与Δx方向一致

与某时刻或某位置的运动方向一致

联系

公式都为v＝

；瞬时速度可看成当Δt→0时Δt内的平均速度，或者说平均速度的极限值叫瞬时速度

）

例5　（多选）如图所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是：

1s、2s、3s、4s．下列说法正确的是（　　）

A．物体在AB段的平均速度为1m/s

B．物体在ABC段的平均速率为

m/s

C．AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度

D．物体在B点的速度等于AC段的平均速度

[解析]由

＝

可得：

AB＝

m/s＝1m/s，

AC＝

m/s＝

m/s，物体在ABC段的平均速率大于

AC，故A正确，B错误；所选取的过程离A点越近，其阶段的平均速度越接近A点的瞬时速度，故C正确；由A经B到C的过程不是匀变速直线运动过程，故B点虽为中间时刻，但其速度不等于AC段的平均速度，D错误．

[答案]AC

　　1.平均速度与平均速率的区别

平均速度的大小不能称为平均速率，因为平均速率是路程与时间的比值，只有当路程与位移的大小相等时，平均速率才等于平均速度的大小．

2．计算平均速度时应注意的两个问题

（1）平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关，求解平均速度必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度．

（2）

＝

是平均速度的定义式，适用于所有的运动．）

考点三　加速度

对应学生用书p

1．加速度

（1）定义：

在变速运动中，物体__速度的变化量__跟所用时间的__比值__．

（2）定义式：

a＝

，Δt→0时，a为瞬时加速度．

（3）物理意义：

描述物体速度变化__快慢__的物理量．

（4）方向：

a的方向与Δv的方向__相同__．（从加速度的产生上来说，加速度的方向与合外力的方向__相同__）

2．速度、速度变化量和加速度的比较

比较

项目

速度

速度变化量

加速度

物理

意义

描述物体运动__快慢__和方向的物理量，是状态量

描述物体__速度__改变的物理量，是过程量

描述物体__速度变化__快慢的物理量，是状态量

定义

式

v＝__

__

Δv＝__v－v0__

a＝

＝

单位

m/s

__m/s__

__m/s2__

方向

平均速度的方向与位移Δx同向，瞬时速度的方向即物体运动的方向

由Δv＝v－v0或a的方向决定

与__Δv__的方向一致，由F的方向决定，而与v0、v方向无关

关系

三者无必然联系，v很大，Δv可以很小，甚至为0，a也可大可小，也可能为零

　　3.根据a与v的方向间的关系判断物体的运动情况

（1）当a与v的方向相同或夹角小于90°时，加速运动；

（2）当a与v的方向总是垂直时，速度大小不变；

（3）当a与v方向相反或夹角大于90°时，减速运动．

【理解巩固4】　（多选）质点以加速度a做匀变速直线运动，经过一段时间t，质点的速度为v，速度的改变量为Δv，则（　　）

A．a越大v也越大

B．a越大Δv也越大

C．a与Δv方向一定相同

D．a与Δv方向一定相反

[解析]v大小与初速度有关，A错；t一定时，a越大Δv越大，B正确；a与Δv方向一定相同，C对、D错．

[答案]BC

对应学生用书p

例6　有下列几种情形，正确的是（　　）

A．点火后即将升空的火箭，因为火箭还没运动，所以加速度一定为零

B．高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车，因紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大

C．高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度一定很大

D．100米比赛中，甲比乙跑的快，说明甲的加速度大于乙的加速度

[解析]点火的瞬间，火箭获得向上的推力后立即获得加速度，而速度仍为0，故A错误；加速度是反应物体速度变化快慢的物理量，轿车紧急刹车时速度变化快，所以加速度很大，故B正确；磁悬浮列车高速行驶时速度很大但不一定变化，故加速度可能很小或为零，故C错误；甲比乙跑的快只能说明100m的位移甲用时较短，即甲的平均速度大，无法比较加速度的大小；故D错误．

[答案]B

　　1.速度的大小和加速度的大小无决定关系．速度大，加速度不一定大，加速度大，速度也不一定大；加速度为零，速度可以不为零；速度为零，加速度也可以不为零．速度增大或减小是由速度与加速度的方向关系决定的．

2．速度的方向和加速度的方向无决定关系．加速度与速度的方向可能相同，也可能相反，两者的方向还可能不在一条直线上．

3．有速度变化量就必然有加速度，速度变化量的大小由加速度和速度变化的时间决定．）

例7　（多选）一质点做直线运动，当时间t＝t0时，位移x＞0，速度v＞0，加速度a＞0，此后a逐渐减小，则它的（　　）

A．速度逐渐减小

B．位移始终为正，速度变为负值

C．速度的变化越来越慢

D．速度逐渐增大

[解析]因速度v＞0，加速度a＞0，则加速度和速度同向．即使此后a逐渐减小，它的速度也是逐渐增加且始终为正的，位移逐渐变大，且始终为正，选项A、B错误，D正确；加速度是速度的变化率，加速度减小，则速度的变化越来越慢，选项C正确．

[答案]CD

）

例8　在某次乒乓球比赛中，运动员接住了对手打来的速度大小为30m/s的乒乓球，并将球以45m/s的速度反方向扣杀，从接住到扣杀历时0.15s，则乒乓球在被扣杀时平均加速度大小为（　　）

A．50m/s2B．100m/s2

C．250m/s2D．500m/s2

[审题指导]

（1）提取重要信息：

运动员将球以45m/s的速度反向扣杀说明乒乓球的末速度与初速度方向相反．

（2）计算加速度需要注意的两点：

①求加速度时要选正方向，但加速度的方向跟正方向的选取无关；

②初速度v0、末速度v与发生这个变化经历的时间t必须互相对应．

[解析]解法一：

以末速度的方向为正方向

速度的变化量Δv＝v－v0＝45m/s－（－30m/s）＝75m/s，由题意知，速度变化对应的时间Δt＝0.15s，由加速度的定义式得a＝

＝500m/s2，故选项D正确，A、B、C错误．

解法二：

以初速度方向为正方向

速度的变化量Δv＝－45m/s－30m/s＝－75m/s，代入加速度的定义式得a＝－500m/s2，即加速度大小为500m/s2，方向与规定的正方向相反，即加速度的方向与末速度的方向相同．

[答案]D

　　1.加速度即速度的变化率，它的大小可用物体速度的变化量与发生这个变化量所用时间的比值来量度，但是由物体受到的合外力和物体的质量决定，它的大小与速度大小无直接联系．它的方向与速度方向的夹角决定了速度的增减．

2．用极限法求瞬时速度和瞬时加速度

（1）公式v＝

中，当Δt→0时v是瞬时速度．

（2）公式a＝

中，当Δt→0时a是瞬时加速度．）