(全國版)2019版高考物理一輪復習 第1章 運動的描述 勻變速直線運動 第1課時 描述運動的基本概念學案
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1、 第1課時 描述運動的基本概念 考點1 質點和參考系 一、質點 1.定義:用來代替物體的有質量的點。質點不同于幾何“點”,幾何中的“點”僅僅表示空間中的某一位置。 2.物體可看成質點的條件:研究一個物體的運動時,物體的大小和形狀對研究問題的影響可以忽略。 3.對質點的三點說明 (1)質點是一種理想化模型,實際并不存在。 (2)物體能否被看成質點是由要研究的問題決定的,并非依據(jù)物體自身的大小和形狀來判斷。 (3)質點不同于幾何“點”,質點有質量,而幾何中的“點”僅僅表示空間中的某一位置。 4.建立質點模型的兩個關鍵 (1)明確要研究的問題是什么。 (2)判斷物體
2、的大小和形狀對所研究問題的影響能否忽略。 二、參考系 1.定義:為了研究物體的運動而假定不動的物體。描述某個物體的運動時,必須明確它是相對哪個參考系而言的。 2.選取原則:可任意選取,但對同一物體的運動,所選的參考系不同,對其運動的描述可能會不同。通常以地面為參考系。在同一個問題中,若要研究多個物體的運動或同一個物體在不同階段的運動,則必須選取同一個參考系。 3.參考系的“四性” 標準性 選作參考系的物體都假定不動,被研究的物體都以參考系為標準 任意性 參考系的選取原則上是任意的,通常選地面為參考系 同一性 比較不同物體的運動必須選同一參考系 差異性 觀察某一物體
3、的運動,選擇不同的參考系,觀察結果一般不同 1.(多選)下列關于物體是否可以看做質點的說法中正確的有( ) A.研究奧運游泳冠軍葉詩文的游泳技術時,葉詩文不能看成質點 B.研究飛行中直升機上的螺旋槳的轉動情況時,直升飛機可以看做質點 C.觀察航空母艦上的艦載飛機起飛時,可以把航空母艦看做質點 D.在作戰(zhàn)地圖上確定航空母艦的準確位置時,可以把航空母艦看做質點 答案 AD 解析 研究奧運游泳冠軍葉詩文的游泳技術時,葉詩文的大小和形狀不能忽略不計,故葉詩文不能看成質點,A正確;研究飛行中直升機上的螺旋槳的轉動情況時,直升機的大小和形狀不能忽略不計,故不可以看做質點,B錯誤;觀
4、察航空母艦上的艦載飛機起飛時,航母的大小和形狀不能忽略不計,故不可以把航空母艦看做質點,C錯誤;在作戰(zhàn)地圖上確定航空母艦的準確位置時,航母的大小和形狀可以忽略不計,故可以把航空母艦看做質點,D正確。 2.下列運動的物體,能當成質點處理的是( ) A.研究地球四季的變化時,自轉中的地球 B.研究前進中汽車車輪的轉動時,前進中的汽車 C.裁判員在打分過程中冰面上旋轉的花樣滑冰運動員 D.研究火車從北京到上海的行駛時間時,做勻速運動的火車 答案 D 解析 研究地球公轉時,地球可以看成質點處理,研究自轉時不可以;研究車輪的轉動時,汽車不可以當成質點處理,因為研究對象是汽車的某個部分;花
5、樣滑冰運動員要靠動作評分,不可作為質點處理;火車遠距離行駛計算運動時間時,其長度對運動時間的計算幾乎沒有影響。故選D。 3.(人教版必修1 P11·T1改編)(多選)下列對參考系的理解中正確的是( ) A.“一江春水向東流”是江水相對于河岸為參考系 B.“地球的公轉”是以太陽為參考系 C.日常說“鐘表的時針在轉動”是以分針為參考系 D.“太陽東升西落”是以地球為參考系 答案 ABD 解析 日常說“鐘表的時針在轉動”是以鐘表面為參考系的,C錯誤。 考點2 位移和路程 1.位移描述物體位置的變化,用從初位置指向末位置的有向線段表示,是矢量。 2.路程是物體
6、運動軌跡的長度,是標量。 3.一般情況下,物體的位移小于其路程,只有在物體做單向直線運動時,其位移大小才等于路程。 4.位移與路程的比較 1.(多選)關于位移和路程,下列說法中正確的是( ) A.沿直線運動的物體,位移和路程是相等的 B.質點沿不同的路徑由A到B,其位移是相同的 C.質點通過一段路程,其位移可能是零 D.質點運動的位移大小可能大于路程 答案 BC 解析 沿直線運動的物體,若沒有往復運動,也只能說位移的大小等于路程,而不能說位移等于路程,若有往復時,則其大小不相等,選項A錯誤。在有往復的直線運動和曲線運動中,位移的大小是小于路程的,位移只取決于
7、始末位置,與路徑無關,而路程是與路徑有關的,故選項B、C正確,位移大小只能小于等于路程,不可能大于路程,選項D錯誤。
2.2016年在巴西里約熱內盧舉行的奧運會上,甲、乙兩名運動員均參加了400 m比賽,其中甲在第2跑道起跑,乙在第3跑道起跑,最后都通過終點線,則甲、乙通過的位移大小x甲、x乙和通過的路程x甲′、x乙′之間的關系是( )
A.x甲>x乙,x甲′ 8、段長度,所以所跑的路程相同,位移卻不同,故選C。
3.(多選)在機器人大賽中,某機器人在平面內由點(0,0)出發(fā),沿直線運動到點(3,1),然后又由點(3,1)沿直線運動到點(1,4),然后又由點(1,4)沿直線運動到點(5,5),最后又由點(5,5)沿直線運動到點(2,2),平面坐標系橫、縱坐標軸的單位長度為1 m。整個過程中機器人所用時間是2 s,則( )
A.機器人的運動軌跡是一條直線
B.機器人不會兩次通過同一點
C.整個過程中機器人的位移大小為2 m
D.整個過程中機器人的位移與由點(5,5)運動到點(2,2)的位移方向相反
答案 CD
解析 在坐標系中畫出機器人 9、的運動軌跡如圖所示,可見其運動軌跡不是直線,圖線的交點表示機器人兩次通過同一點,A、B均錯誤;整個過程中機器人的位移為從點(0,0)到點(2,2)的有向線段,大小為2 m,C正確;(0,0)、(2,2)、(5,5)三個坐標點在一條直線上,故可得出整個過程中機器人的位移與由點(5,5)到點(2,2)的位移方向相反,D正確。
考點3 平均速度和瞬時速度
1.平均速度
物體的位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值,即v=;表示物體在某段位移或某段時間內的平均運動快慢程度;平均速度是矢量,其方向與位移的方向相同。
2.瞬時速度
運動物體在某一時刻或某一位置的速度,表示物體在 10、某一時刻或某一位置的運動快慢程度;瞬時速度是矢量,其方向沿軌跡上物體所在點的切線方向。
3.平均速率
物體的路程與所用時間的比值。一般情況下,物體的平均速度小于其平均速率,只有當路程與位移的大小相等時,平均速率才等于平均速度的大小。
4.速度與速率的比較
特別提醒:(1)平均速度的大小不能稱為平均速率,因為平均速度對應的物理量是位移和時間,而平均速率對應的物理量是路程和時間,只有當路程和位移的大小相等、時間相等時,平均速率才等于平均速度的大小。
(2)對于速度的定義式v=的理解,適用于任何運動。在一段時間內的位移對應的是平均速度,而對于Δx、Δt都非常小,趨向于極限零時, 11、這時的速度對應的就是某時刻或某位置的瞬時速度了,在實際應用中,當已知物體在相對很小的一段時間Δt內發(fā)生相對很小的位移Δx時,可由v=粗略的求瞬時速度。
1.(教科版必修1 P14·T2改編)(多選)下列所說的速度中,指平均速度的是( )
A.百米賽跑的運動員以9.5 m/s的速度沖過終點線
B.列車提速后的速度達到250 km/h
C.由于堵車,汽車的車速僅為1.2 m/s
D.返回地面的太空艙以8 m/s的速度落入太平洋中
答案 BC
解析 百米賽跑沖過終點線的速度是瞬時速度,A錯誤;列車提速后的速度為平均速度,B正確;由于堵車,汽車的車速為平均速度,C正確;太空艙落入太 12、平洋中的速度也為瞬時速度,D錯誤。
2. (多選)如圖所示,物體沿曲線軌跡的箭頭方向運動,AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲線軌跡運動所用的時間分別是:1 s、2 s、3 s、4 s。下列說法正確的是( )
A.物體在AB段的平均速度為1 m/s
B.物體在ABC段的平均速度為 m/s
C.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物體處于A點時的瞬時速度
D.物體在B點的速度等于AC段的平均速度
答案 ABC
解析 由=可得:AB= m/s=1 m/s,AC= m/s,故A、B均正確;所選取的過程離A點越近,其階段的平均速度越接近A點的瞬時速度,故C正確;由A經(jīng) 13、B到C的過程不是勻變速直線運動過程,故B點雖為中間時刻,但其速度不等于AC段的平均速度,D錯誤。
3. 如圖是高速攝影機拍攝的子彈頭穿過撲克牌的照片,子彈頭飛行的平均速度為900 m/s。已知撲克牌的寬度為5.7 cm,子彈頭的長度為1.9 cm,則子彈頭穿過撲克牌的時間約為( )
A.8.4×10-5 s B.6.3×10-5 s
C.1.1×10-5 s D.6.3×10-4 s
答案 A
解析 子彈頭穿過撲克牌的位移為x=(5.7+1.9) cm=7.6 cm,所以子彈頭穿過撲克牌的時間為t== s≈8.4×10-5 s,A正確。
考點4 加速度
1. 14、速度、速度變化量和加速度的對比
2.加速度的兩個表達式
a=是加速度的定義式,a=是加速度的決定式,即加速度的大小由物體受到的合力F和物體的質量m共同決定,加速度的方向由合力的方向決定。
3.根據(jù)a與v方向的關系判斷物體是加速還是減速
(1)當a與v同向或夾角為銳角時,物體加速。
(2)當a與v垂直時,物體速度的大小不變。
(3)當a與v反向或夾角為鈍角時,物體減速。
4.對加速度大小和方向的理解
5.加速度a=也稱為“速度的變化率”表示在單位時間內速度的變化量,反映了速度變化的快慢。
6.對于速度和加速度的加深理解
(1)速度的大小與加速度的大小沒有必然聯(lián)系。 15、
(2)速度變化量的大小由加速度和速度變化的時間共同決定。
(3)速度增大或減小是由速度與加速度的方向關系決定的。
1.(多選)一物體做勻變速直線運動,某時刻速度大小為4 m/s,1 s后速度的大小變?yōu)?0 m/s,在這1 s內該物體的( )
A.加速度的大小為6 m/s2,方向與初速度的方向相同
B.加速度的大小為6 m/s2,方向與初速度的方向相反
C.加速度的大小為14 m/s2,方向與初速度的方向相同
D.加速度的大小為14 m/s2,方向與初速度的方向相反
答案 AD
解析 題中只說加速度和速度的大小,所以當速度與加速度方向相同時,a== m/s2=6 m/s 16、2,A正確;當速度和加速度方向相反時,a′==-14 m/s2,D正確。
2.(粵教版必修1 P44·T8)為了測定氣墊導軌上滑塊的加速度,滑塊上安裝了寬度為d=3.0 cm的遮光條,如圖所示,滑塊在牽引力作用下先后勻加速通過兩個光電門,配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光條通過第一個光電門的時間為Δt1=0.30 s,通過第二個光電門的時間為Δt2=0.10 s,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為Δt=3.0 s。則滑塊的加速度約為( )
A.0.067 m/s2 B.0.67 m/s2
C.6.7 m/s2 D.不能計算
答案 A
解析 v1= m/s 17、=0.1 m/s,v2= m/s=0.3 m/s,a=≈0.067 m/s2,A正確。
3.籃球以10 m/s的速度水平撞擊籃板后以6 m/s的速度反向彈回,籃球與籃板的接觸時間為0.1 s,則籃球在這段時間內的加速度為多大?加速度的方向如何?
答案 160 m/s2 方向與初速度的方向相反
解析 選取籃球的初速度方向為正方向,
則初速度v0=10 m/s。
因為末速度方向與規(guī)定的正方向相反,
故末速度為v=-6 m/s。
由加速度的定義式可得:
a== m/s2=-160 m/s2。
故籃球在這段時間內的加速度大小為160 m/s2,方向與初速度的方向相反。
18、1.關于質點,下列說法中正確的是( )
A.評委為體操運動員鄧琳琳的“平衡木”動作評分,可將鄧琳琳看做質點
B.質點是一個理想化模型,但實際是存在的
C.物理學中的“質點”跟幾何學中的“點”沒有區(qū)別
D.如果物體的大小和形狀在研究的問題中屬于無關的或次要的因素,就可以把物體看做質點
答案 D
解析 當物體的形狀、大小對我們所研究的問題影響不大可以忽略時,物體可以看做質點。評委需要根據(jù)體操運動員的動作情況評分,所以不能看做質點,A錯誤,D正確;質點是理想化的模型,現(xiàn)實中是不存在的,B錯誤;幾何中的點沒有質量,而質點是一個有質量的點,C錯誤。
2. 2015年9月3日,在紀念抗日戰(zhàn) 19、爭勝利70周年的閱兵儀式上,空中加油機編隊米秒不差通過天安門廣場上空,如圖為殲-10戰(zhàn)斗機在空中加油的情景,以下列哪個物體為參考系,可以認為加油機是運動的( )
A.殲-10戰(zhàn)斗機
B.天安門
C.加油機中的飛行員
D.殲-10戰(zhàn)斗機中的飛行員
答案 B
解析 只有以天安門為參照物,加油機才是運動的,B正確。
3. (多選)如圖所示,甲、乙、丙3人各乘不同的熱氣球,甲看到樓房勻速上升,乙看到甲勻速上升,甲看到丙勻速上升,丙看到乙勻速下降。那么,從地面上看甲、乙、丙的運動可能是( )
A.甲、乙勻速下降,且v乙>v甲,丙停在空中
B.甲、乙勻速下降,且v乙>v甲,丙 20、勻速上升
C.甲、乙勻速下降,且v乙>v甲,丙勻速下降,且v丙 21、與運動線路圖,該攀巖愛好者從起點a到b,最終到達c,據(jù)此圖判斷下列說法中正確的是( )
A.圖中的線路abc表示的是攀巖愛好者所走的位移
B.攀巖愛好者所走路程要比自起點到終點的位移大
C.由起點到終點攀巖愛好者所走線路的總長度等于位移
D.線路總長度與攀巖愛好者所走時間的比等于他的平均速度
答案 B
解析 圖中的線路是攀巖者所走路程,大于自起點到終點的位移,所以B正確,A、C錯誤;線路總長度與攀巖愛好者所走時間的比值等于他的平均速率,D錯誤。
5.在田徑運動會的200米比賽中,第1跑道和第8跑道的運動員同時到達終點。下列說法錯誤的是( )
A.兩個運動員的平均速度相等 22、
B.兩個運動員的平均速率相等
C.研究運動員全程的平均速率時,可以把運動員看做質點
D.研究運動員是否同時到達終點時,不能把運動員看做質點
答案 A
解析 200米比賽,賽道有一段是彎道,第1跑道和第8跑道的起點不同,終點相同,所以位移不同,平均速度不同,A錯誤;路程相同,時間相等,平均速率相等,B正確;研究運動員全程的平均速率時,運動員的身體沒有影響,可以看成質點,而研究運動員到達終點時,要看誰先撞線,故不能看成質點,C錯誤,D正確。
6.某賽車手在一次野外訓練中,先利用地圖計算出A、B兩地的直線距離為9 km,實際中他從A地到B地所用時間為5 min,賽車上的里程表指示的里程 23、數(shù)值增加了15 km,當他經(jīng)過某路標P時,車內速度計指示的示數(shù)為150 km/h,那么可以確定的是( )
A.研究賽車通過某個彎道的技術動作時,能把該車看成質點
B.在整個過程中賽車手的路程是9 km
C.在整個過程中賽車手的平均速度大小是150 km/h
D.經(jīng)過路標P時的瞬時速率是150 km/h
答案 D
解析 研究賽車通過某個彎道的技術動作時,不能忽略賽車的大小和形狀,所以不能把該車看成質點,故A錯誤;位移是從初位置指向末位置的有向線段,路程是運動軌跡的長度,故賽車手的位移為9 km,路程為15 km,故B錯誤;整個過程中賽車手的平均速度為v==9× km/h=108 k 24、m/h,故C錯誤;車內速度計指示的是賽車通過某位置的瞬時速率,故D正確。
7. (多選)一質點沿一邊長為2 m的正方形軌道運動,每秒鐘勻速移動1 m,初始位置在bc邊的中點A,由b向c運動,如圖所示,A、B、C、D分別是bc、cd、da、ab邊的中點,則下列說法正確的是( )
A.第2 s末的瞬時速度大小是1 m/s
B.前2 s內的平均速度大小為 m/s
C.前4 s內的平均速率為0.5 m/s
D.前4 s內的平均速度大小為2 m/s
答案 AB
解析 質點每秒鐘勻速移動1 m,故第2 s末瞬時速度大小為1 m/s,A正確;前2 s內的位移大小為x1=|AB|== m= 25、 m,平均速度== m/s,B正確;前4 s內質點通過的路程為4 m,平均速率為1 m/s,在第4 s末到達C點,前4 s通過的位移x2=|AC|=2 m,平均速度為2== m/s=0.5 m/s,C、D錯誤。
8. A、B、C三物體同時、同地、同向出發(fā)做直線運動,如圖所示是它們運動的位移—時間圖象,由圖象可知它們在t0時間內( )
A.A=B=C
B.A>B>C
C.t0時刻之前A一直在B、C的后面
D.A的速度一直比B、C的要大
答案 A
解析 位移—時間圖象表示物體的位置隨時間的變化規(guī)律,圖象上任意一點表示該時刻物體的位置,圖象的斜率表示該時刻物體的速度,斜率的正負表 26、示速度的方向。由題圖可知,三物體的初位置、末位置相同,則位移相同,平均速度=也相同,故A正確,B錯誤;t0時刻之前,A在任意時刻的位置坐標大于B、C的位置坐標,所以A一直在B、C的前面,故C錯誤;圖象的斜率表示該時刻的速度,所以A的速度先比B、C的大,后比B、C的小,故D錯誤。
9.(2016·全國卷Ⅲ)一質點做速度逐漸增大的勻加速直線運動,在時間間隔t內位移為s,動能變?yōu)樵瓉淼?倍。該質點的加速度為( )
A. B. C. D.
答案 A
解析 設質點的初速度為v0,由末動能為初動能的9倍,得末速度為初速度的3倍,即vt=3v0,由勻變速直線運動規(guī)律可知,==2v0,由加 27、速度的定義可知質點的加速度a==,由以上兩式可知,a=,A正確,B、C、D錯誤。
10. (2015·浙江高考)如圖所示,氣墊導軌上滑塊經(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Δt。測得遮光條的寬度為Δx,用近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度。為使更接近瞬時速度,正確的措施是( )
A.換用寬度更窄的遮光條
B.提高測量遮光條寬度的精確度
C.使滑塊的釋放點更靠近光電門
D.增大氣墊導軌與水平面的夾角
答案 A
解析 瞬時速度表示運動物體在某一時刻(或經(jīng)過某一位置)的速度,=,當Δt→0時,可看成物體的瞬時速度,Δx越小,Δt也就越小,A項正確;提高 28、測量遮光條寬度的精確度,不能減小Δt,B項錯誤;使滑塊的釋放點更靠近光電門,滑塊通過光電門的速度更小,時間更長,因此C項錯誤;增大氣墊導軌與水平面的夾角只能使加速度增大,并不一定能使更接近瞬時速度,D項錯誤。
11.(2017·咸陽一模)關于物體運動的速度和加速度的關系,下列說法正確的是( )
A.加速度就是增加的速度
B.速度越大,加速度也越大
C.速度變化越快,加速度一定越大
D.加速度的方向保持不變,速度的方向也一定保持不變
答案 C
解析 加速度的大小等于單位時間內速度的變化量,不是增加的速度,故A錯誤;速度越大,加速度不一定越大,如物體以較大的速度做勻速直線運動,速度 29、雖然很大,但加速度為0,故B錯誤;加速度是反映速度變化快慢的物理量,速度變化越快,加速度越大,故C正確;加速度的方向不變,速度的方向可能改變,如平拋運動,加速度方向不變,速度的方向時刻改變,故D錯誤。
12.(2017·山西孝義一模)(多選)一質點做直線運動,當時間t=t0時,位移x>0,速度v>0,加速度a>0,此后a逐漸減小,則它的( )
A.速度逐漸減小
B.位移始終為正值,速度變?yōu)樨撝?
C.速度的變化越來越慢
D.位移的變化越來越快
答案 CD
解析 速度v>0,加速度a>0,加速度方向與速度方向相同,物體做加速運動,速度逐漸增大,加速度是反映速度變化快慢的物理量,加速 30、度減小,速度變化越來越慢,速度越來越大,可知位移的變化越來越快,故C、D正確,A、B錯誤。
13.(2018·石家莊模擬)(多選)我國新研制的隱形戰(zhàn)機殲-20,已經(jīng)開始掛彈飛行。在某次試飛中,由靜止開始加速,當加速度a不斷減小至零時,飛機剛好起飛,則此過程中飛機的( )
A.速度不斷增大,位移不斷減小
B.速度不斷增大,位移不斷增大
C.速度增加越來越快,位移增加越來越快
D.速度增加越來越慢,位移增加越來越快
答案 BD
解析 飛機的加速度不斷變小,但速度不斷變大,只是增加變慢而已,速度變大時,位移增加變快,B、D正確。
14.(2018·衡水模擬)某人爬山,從山腳爬上山頂 31、,然后又從原路返回到山腳,上山的平均速度為v1,下山的平均速度為v2,則往返的平均速度的大小和平均速率是( )
A., B.,
C.0, D.0,
答案 D
解析 平均速度是位移與時間的比值,由于此人爬山往返一次,位移Δx=0,平均速度===0;平均速率是路程與時間的比值,由于此人往返一次,路程為山腳到山頂距離的2倍,平均速率為==,所以D正確。
15.(2017·河南南陽質檢)“蛟龍?zhí)枴笔俏覈着_自主研制的作業(yè)型深海載人潛水器。它是目前世界上下潛能力最強的潛水器,假設某次海試活動中,“蛟龍?zhí)枴蓖瓿珊5兹蝿蘸筘Q直上浮,從上浮速度為v時開始計時,此后“蛟龍?zhí)枴眲驕p速上浮,經(jīng)過時間t上浮到海面,速度恰好減為零,則從t0(t0
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