人教新课标版高一必修1第一章运动的描述期末知识梳理含测试.docx
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人教新课标版高一必修1第一章运动的描述期末知识梳理含测试
人教新课标版高一必修1第一章运动的描述期末知识梳理(含测试)
知识梳理:
知识点一、质点、参考系、坐标系
1.质点
概念:
用来代替物体的有质量的点.
基本特征:
质点是理想化的物理模型.质点是在研究物体的运动时,在某些情况下为使问题简化,不考虑物体的大小和形状,突出物体具有质量这一要素,而引入的理想模型.
2.参考系
概念:
描述物体运动时,被用来做参考的物体,叫参考系.
基本特征:
参考系是被假定为不动的物体系.要描述某一个物体的位置及其随时间的变化,首先要选定某个其他物体作为参考,假定这个“其他物体”不动,观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化.
3.坐标系
概念:
为了定量描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系.
基本特征:
有了坐标系,就可以定量地描述某一时刻物体的位置,以及某一段时间内物体位置的变化.通常分为一维坐标系(坐标轴)、二维坐标系(如平面直角坐标系)、三维坐标系.
►疑难详析◄
1.物体可以看作质点的条件
能否看作质点的基本依据是:
看物体的形状和大小对所研究的问题的影响.如果没有影响(不相关)或影响很小,物体就可以看作质点;否则物体就不能看作质点.
物体可视为质点主要有以下三种情形:
(1)如果一个物体的各部分运动情况都相同,物体上任何一点都能反映物体的运动,可把此物体视为质点.如从斜面上滑下来的木块.
(2)问题所涉及的空间位移远远大于物体本身的大小时,通常物体自身的大小可以忽略不计,可以看作质点.
(3)只研究物体的平动,而不考虑其转动效果时,物体即使是转动的,通常也可以看作质点.如从斜面上滚下的小球.
2.参考系的选择及运动情况的判断
在判断物体的运动情况时,先假定参考系是不动的,然后再判断物体相对于参考系位置如何变化.
参考系在选取原则上是任意的,但在实际问题中,以研究问题方便、对运动的描述尽可能简单为原则;研究地面上物体的运动,通常以地面或相对于地面不动的物体为参考系比较方便.
►深化拓展◄
1.某个物体能否被看作质点是相对的,在某种情况下可以被看作质点,在另一种情况下可能就不能被看作质点.如研究地球公转的情况时可以把地球看作质点,研究地球自转的情况时就不能把地球看作质点了.
2.对同一物体的运动,若选取的参考系不同,对其运动的描述就可能不同.如坐在行驶的汽车上的乘客,以地面为参考系是运动的,以汽车为参考系则是静止的.
知识点二、时刻和时间、路程和位移
概念:
时刻指的是某一瞬时,时间间隔是两个时刻的间隔,时间间隔简称时间;位移是指物体在空间的位置的变化,路程是物体运动轨迹的长度.
基本特征:
时刻在时间坐标轴上用一点表示,时间在时间坐标轴上用一段表示,与时刻对应的物理量是状态量,与时间对应的物理量是过程量;位移是从物体初位置指向末位置的矢量,位移的大小等于有向线段的长度,位移的方向由初位置指向末位置,路程是标量.
►疑难详析◄
1.如何区别时刻和时间间隔
时间间隔和时刻有区别也有联系,时间间隔能展示一个运动的过程,好比一段录像;时刻只能显示运动的一个瞬间,好比一张照片.如“第4s末”、“第5s初”(也为“第4s末”)、“速度是5m/s时”等指的是时刻;“4s内”、“第4s内”(第3s末至第4s末)、“最后1s内”等指的是时间间隔.
也可由时间坐标轴来判断,如果在时间坐标轴上对应着一个点,就是时刻,如果对应着一段,就表示时间间隔.
2.位移和路程的区别与联系
位移是矢量,路程是标量.
位移指的是位置的变化,包括变化的距离和变化的方向;路程指的是物体运动时经过轨迹的长度.
►深化拓展◄
在确定的两个位置间,物体的路程不是惟一的,路程的大小与质点的具体运动过程有关,而位移则是一定的.
知识点三、速度
概念:
物理学中用位移与发生这段位移所用时间的比值表示物体运动的快慢,叫速度.
表达式:
基本特征:
速度是描述物体运动快慢和运动方向的物理量,是位移对时间的变化率.速度是矢量,既有大小又有方向,速度的大小等于位移与发生这段位移所用时间的比值,速度的方向就是位移的方向.
►疑难详析◄
1.平均速度:
物体在某段时间的位移与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的,
(方向为位移的方向).平均速度与一段时间或一段位移相对应,平均速度的大小跟时间间隔的选取有关,不同的阶段平均速度一般不同,故说平均速度时必须指明是哪段时间或位移内的平均速度.
2.瞬时速度:
当Δt非常小,可以认为
表示的是运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,叫瞬时速度.瞬时速度的方向为物体的运动方向.瞬时速度与一个时刻或一个位置相对应,故说瞬时速度时必须指明是哪个时刻或通过哪个位置时的瞬时速度,瞬时速度精确反映了物体运动的快慢.
3.速率:
瞬时速度的大小即为速率,速率是标量,只有大小,没有方向.
4.平均速率:
物体在某段时间的路程与所用时间的比值,它粗略描述运动的快慢.
►深化拓展◄
平均速度的大小与平均速率通常不等
(瞬时)速率等于瞬时速度的大小,不能因此认为平均速率就是平均速度的大小,平均速度是位移与时间的比值,平均速率是路程与时间的比值,两者往往是不等的,只有物体做单向直线运动时,位移大小和路程相等.
知识点四、加速度
概念:
加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值.
表达式:
基本特征:
单位是m/s2,加速度是矢量,方向和速度变化量(Δv)方向相同,与合外力方向相同.加速度是描述速度变化快慢的物理量,
又叫速度的变化率.
►疑难详析◄
加速度与速度、速度的变化的区别和联系
1.加速度是描述速度变化快慢的物理量,但加速度的方向与速度的方向不一定相同,加速度的大小与速度的大小也没有必然的联系.只要速度在变化,无论速度多小,都有加速度;只要速度不变化,无论速度多大,加速度总是零.只要速度变化快,物体的加速度就大,无论此时速度是大、是小或是零.加速度很大,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时),反之亦然.
2.加速度是速度的变化量和所用时间的比值,加速度的方向就是速度变化量的方向,但加速度的大小与速度的变化量的大小没有直接关系:
加速度很大,速度变化量可以很小,也可以很大;加速度很小,速度变化量可以很大、也可以很小.加速度是“速度变化率”——表示速度变化的快慢,不表示速度变化的大小.
►深化拓展◄
物体运动状态的判断
物体是否做加速运动,决定于加速度和速度的方向关系,而与加速度的大小无关.加速度的增大或减小只表示速度变化快慢程度增大或减小,不表示速度增大或减小.
(1)当加速度方向与速度方向相同时,物体做加速运动,速度增大;若加速度增大,速度增大得越来越快;若加速度减小,速度增大得越来越慢(仍然增大).
(2)当加速度方向与速度方向相反时,物体做减速运动,速度减小;若加速度增大,速度减小得越来越快;若加速度减小,速度减小得越来越慢(仍然减小).
知识点五、对v-t图象的理解
1.由加速度的定义式a=
可知,在v-t图象中,图线(直线)的斜率表示加速度,故斜率为正时a>0,斜率为负时a<0.
2.图象为倾斜直线时表示物体的速度均匀变化,即物体做匀变速直线运动,如图中的图线a和b所示.
3.图象为曲线时表示物体的速度非均匀变化,某时刻的瞬时加速度等于该时刻过图线的切线的斜率.如图中直线e的斜率等于A点的加速度.因此c表示物体做加速度变大的加速运动,d表示物体做加速度变小的加速运动.
特别提示:
(1)切线的斜率应该由坐标系的标度求出,不能由切线倾角的正切求出.
(2)x-t、v-t图象都不表示物体运动的轨迹.
典型例题:
例1:
以下运动物体可以视为质点的是( )
A.裁判眼中的体操运动员(正在进行体操比赛)
B.火车从上海开往北京,在计算其行车的时间时
C.研究温哥华冬奥会短道速滑女子1500米冠军周洋的滑冰动作时
D.绕太阳公转的地球,研究其公转时
解析:
运动物体能否看成质点,是看它的大小和形状在研究的问题中能否忽略.裁判眼中的体操运动员,必须考虑运动员的动作变化;研究滑冰运动员周洋的滑冰动作时,要考虑其肢体动作,所以A、C均不能看成质点.
答案:
BD
规律方法:
不能以物体的大小和形状为标准来判断物体是否可以看做质点,关键要看所研究问题的性质,当物体的大小和形状对所研究的问题的影响可以忽略不计时,物体可视为质点.
例2:
如图所示,一质点沿半径为r=20cm的圆周自A点出发,沿圆周顺时针运动2s,正好运动圆周到达B点,求平均速度和平均速率.
此题考查位移、路程、平均速度的概念,解题的依据就是它们的定义.
解析:
平均速度是位移与时间的比值.
,方向由A点指向B点,平均速率是路程与时间的比值
.
答案:
见解析
例3:
在2012年8月伦敦奥运会上,牙买加选手博尔特,在男子100m决赛和男子200m决赛中分别以9.63s和19.32s的成绩破奥运会纪录,获得两枚金牌.关于他在这两次决赛中的运动情况,下列说法正确的是( )
A.200m决赛中的位移是100m决赛的两倍
B.200m决赛中的平均速度约为10.35m/s
C.100m决赛中的平均速度约为10.38m/s
D.200m决赛中的最大速度约为20.88m/s
解析:
由于200m决赛的赛道有弯曲部分,100m决赛的赛道为直道,所以200m决赛中的位移不是100m决赛的两倍,而
≈10.35m/s,所以200m决赛的平均速度也不等于10.35m/s,A、B错误;因为只知100m决赛的成绩,所以只能确定100m决赛中的平均速度约为
m/s≈10.38m/s,故C正确,D错误.
答案:
C
题后反思:
熟悉题目的物理情景,同时要注意对平均速度的概念的理解.
例4:
一物体做匀变速直线运动,某时刻速度的大小为4m/s,1s后速度的大小变为10m/s,在这1s内该物体的( )
A.位移的大小可能小于4m
B.位移的大小可能大于10m
C.加速度的大小可能小于4m/s2
D.加速度的大小可能大于10m/s2
解析:
本题的关键是位移、速度和加速度的矢量性,规定初速度v0的方向为正方向,由题意可知1s后物体速度可能为10m/s,也可能是-10m/s,因而
同向时a1=
=
m/s2=6m/s2
x1=
·t=
×1m=7m
反向时a2=
=
m/s2=-14m/s2.
x2=
·t=
×1m=-3m
式中负号表示方向跟规定正方向相反.因此答案为A、D.
答案:
AD
题后总结:
速度的方向是物体运动的方向,而加速度的方向不是速度的方向,而是速度变化的方向.在解题时可确定一个方向为正方向,而相反方向则是负方向.
位移、速度、加速度都是矢量,解题时,切不可只顾这些物理量的大小,而忽视其方向.
例5:
做直线运动的物体,其v-t图象如图所示,试根据v-t图象判断.
(1)第1秒内,物体的加速度为多大?
(2)第2秒和第4秒内的加速度是否相同?
(3)在第4秒内,物体做什么运动?
思路点拨:
知道时间Δt,再结合v-t图象,直接求得这段时间Δt内速度的变化量,便可应用a=
求得a.
解析:
(1)物体在第1秒内,速度从0匀加速至4m/s,故加速度大小a1=
=
=
m/s2=4m/s2.
(2)第2s和第3s内的加速度相同,该过程中物体的加速度a2=a3=
=
m/s2=-2m/s2;
在第4s内,物体的速度从0匀变速至-2m/s,故该过程中加速度a4=
=
m/s2=-2m/s2.可见,第2s和第4s内的加速度相同.
(3)在第4s内,物体的速度变大,方向沿负方向,且图象为直线,故做沿负方向的匀加速直线运动.
答案:
(1)4m/s2
(2)相同 (3)沿负方向做匀加速直线运动
单元检测
一、选择题(本题共10小题.在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确.)
1.诗句“满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”中,“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是()
A.船和山B.山和船
C.地面和山D.河岸和流水
2.在常州举行的跳水世界杯上首次参赛的中国小将张雁全/曹缘称霸男子双人10米台,并帮助中国队实现该项目的九连冠.如图所示为张雁全/曹缘正在进行10m跳台比赛,下列说法正确的是( )
A.为了研究运动员的技术动作,可将正在比赛的运动员视为质点
B.运动员在下落过程中,感觉水面在匀速上升
C.前一半时间内位移大,后一半时间内位移小
D.前一半位移用的时间长,后一半位移用的时间短
3.下列说法中,关于“速度”指的是平均速度的是:
A.甲同学跑了100m,用了大约10s钟,速度约10m/s
B.丙同学经过电线杆时的速度大约9m/s
C.丁同学跑得最快时速度可达12m/s
D.行驶过程中的汽车的速度计上所显示的读数
4.下列关于物体运动的情况中,不可能存在的是()
A.物体具有加速度,而其速度为零
B.物体具有恒定的速率,但仍有变化的速度
C.物体具有恒定的速度,但仍有变化的速率
D.物体具有沿x轴正方向的加速度,有沿x轴负方向的速度
5.利用打点计时器打出的纸带()
A.能准确地求出某点的瞬时速度
B.只能粗略地求出某点的瞬时速度
C.能准确地求出某段时间内的平均速度
D.可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度
6.“每节课40分钟”,“每天早晨8点上课”,对以上两句话理解正确的是()
A.前者“40分钟”指的是时间间隔,后者“8点”指的是时刻
B.前者“40分钟”指的是时刻,后者“8点”指的是时间间隔
C.前者“40分钟”,后者“8点”指的都是时间间隔
D.前者“40分钟”,后者“8点”指的都是时时刻
7.某中学正在举行班级对抗赛,张明明同学是短跑运动员,在百米竞赛中,测得他在5s末的速度为10.4m/s,10s末到达终点的速度为10.2m/s,则他在全程中的平均速度为()
A.10.4m/sB10.3m/sC10.2m/sD10m/s
8.某质点从t=0时刻开始做直线运动,并以此时刻质点所在位置为坐标原点,以质点的运动方向为正方向建立直线坐标系,其坐标与时间对应如下表格:
时间/s
1
2
3
4
5
坐标/m
1
2
3
4
5
以下结论正确的是()
A.物体一定在做匀速直线运动
B.物体在第3s时其速度一定为1m/s
C.物体在前5s内的平均速度为1m/s
D.物体在第一个1s内的平均速度等于第五个1s内的平均速度
9.如图所示是几个质点做直线运动的S-t图象或v-t图象,表示做匀速直线运动的是()
10.甲、乙两小分队进行军事演习,指挥部通过现代通信设备,在屏幕上观察到两小分队的具体行军路线如图所示,两小分队同时同地由O点出发,最后同时到达A点,下列说法中正确的是()
A.小分队行军路程s甲>s乙
B.小分队平均速度
甲>
乙
C.y-x图象表示的是速率v-t图象
D.y-x图象表示的是位移s-t图象
二、填空、实验题(本题共4小题)
11.小球从3m高处落下,被地板弹回,在1m高处被接住.那么,取地板处为坐标原点,取竖直向上的方向为正方向建立一个一维坐标系,小球开始下落的坐标是 m,被接住时的位置坐标是m.
12.一质点做变速直线运动,若前t/3内的平均速度为6m/s,后2t/3时间的平均速度为9m/s,则这段时间t内的平均速度为______m/s.若质点前一半位移的平均速度为3m/s,后一半位移的平均速度为6m/s,则这段位移的平均速度为_______m/s.
13.足球守门员将一个以2m/s速度迎面飞来的足球,以10m/s的速度踢回,若守门员踢球的时间为0.1s,则足球这段时间内的平均加速度的大小为_______m/s2;足球沿草地作直线运动,速度不断减小,2.5s后足球运动到距发球点20m的后卫队员处,则此过程中,足球运动的平均速度大小为________m/s.
14.打点计时器是一种使用交流电源的记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器,目前实验室用的打点计时器有打点计时器和打点计时器两种,它们所接电源均为频率为50Hz的交流电源,但前者所接的电源电压为V,后者所接的电源电压为V.振针每隔s打下一点,现在使用打点计时器测定物体的速度,当电源频率低于50Hz时,若仍按照50Hz计算,则测出的速度值将比真实值(选填“大”或者“小”)
三、计算论述题(本题共4小题.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤.有数值计算的题,答案中还必须明确写出数值和单位.)
15.“大洋一号”配有一种声纳探测系统,用它可测量海水的深度.其原理是:
用超声波发生器垂直向海底发射超声波,超声波在海底反射回来,若已知超声波在海水中的波速,通过测量从发射超声波到接收到反射波的时间,就可推算出船所在位置的海水深度.现已知超声波在海水中的波速为1500m/s,船静止时,测量从发射超声波到接收到反射波的时间为8s,试计算该船所在位置的海水深度.
16.学校里开田径运动会,在给百米运动员计时的时候,某计时员听到发令枪声后,才开始计时.当第一名运动员跑到终点时,这位计时员停止计时,表上的显示为12.49s.你说这样计时对吗?
如果不对,应该如何计时?
按你的计时方法,这位第一名运动员的百米成绩是多少?
(百米跑道为直线,发令员与计时员各在跑道一端,声速为340m/s).
17.一修路工在长为
m的隧道中,突然发现一列火车出现在离隧道入口200m处,修路工立即匀速逃跑,若修路工所处的位置恰好处在无论向左还是向右跑均能安全脱离危险的位置.则这个位置离隧道入口的距离为多少?
他奔跑的最小速度至少应该是火车行驶速度的几倍?
18.汽车司机发现前面200m处一辆拖拉机正向前匀速行驶,于是开始计时,结果汽车30s追上了拖拉机,而汽车的车速表一直指示45km/h,那么拖拉机的速度多大?
在这段时间内拖拉机行驶了多远?
测试题参考答案
一、选择题
1、A.
2、D.提示:
一个物体能否看成质点,取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计,而跟物体体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关.因运动员的技术动作有转动情况,不能将正在比赛的运动员视为质点,A错误;以运动员为参考系,水做变速运动,所以B错误;运动员前一半时间内平均速度小,故位移小,C错误;若是相同的位移,则前一半位移用的时间长,后一半位移用的时间短.所以D正确.
3、A.提示:
平均速度是过程量,指的是某段时间或某段位移的平均速度.
4、C.提示:
加速度是描述速度变体快慢的物理量,而与速度大小、速度变化的大小无关.速度是一个矢量,其变化应包括大小、方向变化两层含义.
5、C.提示:
打点计时器打下的纸带提供了等时间段内的位移,其打点时间间隔为0.02s,因此只能求出某段时间内的平均速度,而不能精确求出某时刻的瞬时速度.当然,当选取的研究时间间隔比较小时,或要求不太高时,就可粗略地用某段时间内的平均速度表示某点的瞬时速度,故B错;如果所研究的运动是匀变速直线运动时,那么就可准确求出某时刻的瞬时速度,故A、C错.
6、A.时间间隔是指一段时间,而时刻是指某一时间点.
7、D
8、CD.提示:
表格中提供了质点各时刻对应的位置坐标,物体在任何相等的时间内通过的位移相等即各个时刻速度都相同时才为匀速运动,故A错;根据表格中提供的数据只能求平均速度.故C、D对.
9、BC.提示:
S-t图象为斜直线表示物体做匀速运动,故B对;v-t图象为平行t轴的直线则说明速度不变,即做匀速运动,故C对.
10、D.提示:
此题求解关键是审清题给信息.“同时同地由O点出发,最后同时到达A点.”说明两分队的位移和平均速度都相同.“两小分队的具体行军路线如图所示”说明图线表示部队各时刻具体的位置,故为位移时间图象.
二、填空、实验题
11、3m1m
12、8m/s4m/s.提示:
设运动的总时间为t,则有
;设运动的总位移为2x,
.
13、120m/s28m/s.提示:
设足球被踢回的方向为正方向,加速度大小为
,方向与被踢回的速度方向一致;平均速度大小为
.
14、电磁电火花4~6V220V0.02s大
三、计算论述题
15、解:
超声波在海水中做匀速运动,8秒通过的路程为l=vt=1500×8=12000m,再由题给信息“通过测量从发射超声波到接收到反射波的时间,就可推算出船所在位置的海水深度.”知,船所在位置的海水深度h=6000m.
16、解:
不对.不能以听到发令枪声后,才开始计时;以听到发令枪声开始计时的时间偏短,即记录成绩偏好.而应看到火焰时就开始计时,因为火焰传播的速度为3×108m/s,也就是说记时与运动员起跑同步,这样记录的成绩相对准确些.这位运动员的成绩应加上声音传播100m的时间才是他的真实成绩,即12.49s+
.
17、解:
设修路工离入口的距离为xm,人的速度为v1,火车的速度为v2,则有
x/v1=200/v2,(100—x)/v1=300/v2,综合解得x=40mv1/v2=0.2
18、汽车做匀速运动,其车速v1=45km/h=12.5m/s.设拖拉机的速度为v2,30s内拖拉机匀速行驶xm,则汽车行驶(200+x)m;则有200+x=v1t,x=v2t;综合解得x=175m,
拖拉机的速度为v2=
.
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