高考物理运动的描述知识精讲.doc

成功的秘诀等于好的学习方法加好的学习效率必修1 第一章 运动的描述知识归纳总结：1. 机械运动：简称运动，指物体间或物体的一部分和另一部分间相对位置随时间发生改变的过程。为了描述物体的运动而假定为不动的物体叫参考系。通常以地球作为参考系来研究物体的运动。说明：运动是绝对的，静止是相对的。2. 质点：用来代替物体的有质量的点叫做质点。是理想化的模型。物体能简化为质点的条件是：在所研究的对象中，物体只做平动，可以把物体简化为质点。平动是物体上任意两点之间的连线都是平行的，其上任意一点的运动与整体的运动有相同的特点。有转动，相对平动而言，可以把物体是为质点，例如:汽车运行时车轮物体的大小，形状对研究对象的影响可不计，视为质点。例：地球公转 学生跑步 物体不能简化为质点的条件是：就研究对象而言是看它们的动作或姿态。例：花样溜冰 学生做操 跳水等思考：撑杆有几个阶段：助跑 撑杆起跳 超越横杆问：教练员针对训练，纠正运动员错误时，能否将运动员视为质点？ 分析运动员的助跑时速度时，能否将视为质点？ 测量其所跳高度时（判断是否破记录），能否看成质点？3.质点与几何点有什么区别？相同点：质点是实际物体的抽象，不仅有物质的全部质量，而且是一个相对的概念。 几何点没有质量，仅表示一个位置，而且是比较小的。例1：下列可以看成质点的是（ ）a. 研究某学生骑车回校的速度b. 研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹c. 对学生骑车进行生理学分析d. 研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面例2：下列可以看成质点的是（ ）a. 跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中b. 一枚硬币用力上抛，猜测它落地时是正面朝上还是反面朝上c. 奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中d. 花样溜冰运动员在比赛中4.参考系：为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体。 说明：选择不同参考系观察同一个物体运动，结果不同 参考系是任意选取的 选择参考系时，应以观察方便和使运动尽可能简单的原则5.坐标系：为了准确描述物体单位位置，建立坐标系，一维运动：直线运动，建立直线坐标系二维运动：平面运动，建立直角坐标系三维坐标：空间运动，空间坐标系6.时间与时刻：时刻：是某一瞬时（瞬间）。例：作息时刻表上的数字表示时刻时间：是时间间隔的简称，两个时刻的间隔表示时间。例：一节课时间为45分钟 研究物体的运动，核心是研究物体的位置随时间变化的规律，如果用时间坐标轴来表示，如图： 轴上每一点代表一个时刻，如（第）1s末（第2s初），两个时刻之间的间隔即线段代表时间，如3s内，第3s内。注意审清时刻与时间区别，如第2个5s是指5s末到10s末。例题3：下列说法正确的是（ ） a.下午两点上课，2点是我们上课的时刻 b. 下午两点上课，2点是我们上课的时间 c. 下午两点上课，2点45分下课，上课时刻为45分钟 d. 2点45分下课，2点45分是下课的时间7. 矢量和标量矢量：有大小、有方向来确定的物理量，合成遵循平行四边形法则。例如：力，速度等标量：只有大小没有方向的物理量，合成遵循代数求和法。例如：质量，时间等说明：求解矢量时不仅要求大小而且还要求方向。注意：正方向的选取，以初速度的方向为正，或开始运动方向为正。例如：蹦床问题8.位置、位移和路程： 位置：质点在某时刻所在空间的一点，由坐标确定。位移：表示初位置向末位置的一根有向线段，大小等于初、末位置间的直线距离。方向：初位置指向末位置路程：质点位置发生变化时的径迹长度。注：位移是矢量，求解时必须注意大小和方向。直线运动的位置和位移（运动学中主要是直线运动）： 直线运动中，每一时刻对应的是物体处在某一位置，若是一段时间，对应的是这段时间内物体的位移。t1时为x1, t2时为x2，即x=x2-x1，描述直线运动的位置和位移，用坐标表示位置，用坐标的变化量表示位移。例4：一个物体从a点运动到b点，初位置的坐标是=3 m,末位置的坐标是=-2m，它的坐标变化量是x=? 位移是多少？负号代表与规定的正方向相反，正方向的规定：以初速度的方向为正，或以开始运动的方向为正。 在研究质点平面运动时，常选用直角坐标系来描述质点的位置及变化，如图：质点的位置用点的坐标表示，位置的变化用位移表示，位移是由起点位置指向终点位置的有向线段，与路径无关，是矢量，路程仅表示质点运动轨迹的长度，是标量。路程与位移无法比较，只能将位移大小与路程比较，一般路程会大于位移的大小，只有在物体做单方向直线运动时路程才等于位移的大小。9. 平均速度：对应于某一段时间（或某一段位移）的速度。计算公式：适用于所有的运动；（只适用于匀变速直线运动）。平均速度只能粗略地描述物体的运动。 10. 瞬时速度：对应于某一时刻（或位置）的速度。方向：物体运动轨迹在该点的切向方向。瞬时速度精确地描述运动物体在某一时刻或某一位置的运动快慢，即时速度的大小叫即时速率，简称速率。值得注意的是，平均速度的大小不叫平均速率。平均速度是位移和时间的比值，而平均速率是路程和时间的比值，就是初中学的速度。速率：瞬时速度的大小，只有大小没有方向，属于标量。平均速率一般大于平均速度大小，只有单直运动时，才会相等。11.加速度：表示速度改变快慢的物理量，等于速度的改变量与发生这一改变所用时间之比，用a表示。表达式：= ，v表示末速度，表示初速度。单位：米每二次方秒 符号：（）加速度是矢量，在匀变速直线运动中，加速度的方向跟速度的改变量的方向相同。加速度a的征服取决于正方向的选取。加速度a为正，表示a的方向与初速度方向相同，无论a增大还是减小，都是加速运动。加速度a为负，表示a的方向与初速度方向相反，无论a增大还是减小，都是减速速运动。匀变速直线运动：物体的加速度保持不变，即加速度的大小和方向都不变的直线运动。 包括匀加速和匀减速运动，匀减速的逆过程就是匀加速，这在解题时可以带来简便。 特别注意:刹车问题，首先要考虑何时车会停下来。匀变速直线运动的v-t图像：是一条倾斜的直线（常考），从图像可以看出，加速度是不变的，相当斜率，每点的瞬时加速度和平均加速度是相等的。但是不能根据来计算加速度，可以在同一个v-t图像中比较加速度的大小。位移和速度都是时间的函数，因此描述物体运动的规律常用位移时间图象（xt图）和速度时间图象（vt图）。对于图象要注意理解它的物理意义，即对图象的纵、横轴表示的是什么物理量，图线的斜率、截距代表什么意义都要搞清楚。形状完全相同的图线，在不同的图象（坐标轴的物理量不同）中意义会完全不同。下表是对形状一样的xt图和vt图（下图）意义上的比较。xt图vt图 表示物体做匀速直线运动（斜率表示速度。） 表示物体静止 表示物体向反方向做匀速直线运动 交点的纵坐标表示三个运动质点相遇时的位移 t1时刻物体位置为x1 表示物体做匀加速直线运动（斜率表示加速度。） 表示物体做匀速直线运动 表示物体做匀减速直线运动 交点的纵坐标表示三个运动质点的共同速度 t1时刻物体速度为vl（图中阴影部分面积表示质点在0t1时间内的位移）结论：加速度的大小反映了物体速度变化的快慢，其中快慢不能有大小和多少来代替。加速度大表示物体速度变化比较快。速度和加速度之间的关系：二者之间没关系。温馨提示：加速度a=0，意味着速度变化量为零，并不意味速度为零，可能静止或匀速。 速度为零，并不代表加速度为零。12.匀速直线运动： （1）条件：物体不受外力或所受外力的合力为零。（2）特点：a0，v恒量。（3）规律：xvt13.变化率：变化量与的比值就是这个量的变化率。变化率表示变化的快慢，不表示变化的大小。例：速度的变化率即加速度，位移的变化率即速度。例题5：下列说法正确的是（ ） a.时刻表示时间较短，时间表示时间较长 b时刻对应位置，时间对应位移 c.1分钟内有60个时刻 d.作息时间表上的数字表示时刻【解题方法指导】例6. 汽车从甲地由静止出发，沿直线运动到丙地，乙地在甲丙两地的中点处。汽车从甲地匀加速度运动到乙地，经过乙地速度为60kmh；接着又从乙地匀加速运动到丙地，到丙地时速度为120kmh，求汽车从甲地到达丙地的平均速度。解析：本题全过程并不是一个“完整”的匀加速运动，因而不能用求解全程的平均速度。设甲丙两地距离为2lkm，汽车通过甲乙两地时间为t1，通过乙丙两地的时间为t2。甲到乙是匀加速运动，由得从乙地到丙地也是匀加速运动，由得：所以，说明：计算平均速度常见的错误是滥用 。如将本例求解为这种解法的错误是认为汽车全过程做加速度恒定的直线运动。其实，汽车从甲地到乙地和从乙地到丙地两段的加速度并不相同，由vt2v022ax可知：a甲乙a乙丙，故对全过程不适用。物体做匀变速运动的平均速度，在时间t内的位移x= t,相当于把一个变速运动，转化为一个匀速运动，匀变速直线运动的物体，在某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度：。应用于解题会使求解更简单方便。例7. 天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度（称为退行速度）越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v=hr。式中h为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定，为解释上述现象，有人提供一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远，这一结果与上述天文观测一致。 由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄t，其计算式如何？根据近期观测，哈勃常数h=310-2m/（s 光年），其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为多少年？解析：由题意可知，可以认为宇宙中的所有星系均从同一点同时向外做匀速直线运动，由于各自的速度不同，所以星系间的距离都在增大，以地球为参考系，所有星系以不同的速度均在匀速远离。则由s=vt可得r=vt，所以，宇宙年龄：t=若哈勃常数h=310-2m/（s 光年）则t=1010年说明：正确理解题目提供的信息是本题的关键。【考点指要】本讲在高考中的考点如下：1. 机械运动，参考系，质点2. 位移和路程3. 匀速直线运动，速度，速率，位移公式x=vt，x-t图，v-t图4. 变速直线运动，平均速度5. 瞬时速度（简称速度）本讲考点一般都以选择题出现，解题思路一般根据题意画出物体运动草图，由已知条件挑选合适运动学公式解题。【典型例题分析】例8. 一辆实验小车可沿水平地面（图中纸面）上的长直轨道匀速向右运动。有一台发出细光束的激光器在小转台m上，到轨道的距离mn为d=10m，如图所示。转台匀速转动，使激光束在水平面内扫描，扫描一周的时间为t=60s。光束转动方向如图中箭头所示。当光束与mn的夹角为45时，光束正好射到小车上。如果再经过t=2.5s光束又射到小车上，则小车的速度是多少？ 解析：在t内，光束转过角（1）若光速照到小车时，小车正靠近n点，则t内光束与mn的夹角从45变为30小车走过l1由图可知 则（2）光束照到小车时，小车正在远离n点，t内光束与mn的夹角从45变为60。小车走过， 由图可知 得说明：正确画出激光和小车运动草图（两种情况），注意激光转动的时间与小车匀速运动的时间等时。【达标测试】1、下列关于质点的说法正确的是： （ ）a. 只有体积很小的物体才能看成质点。b. 只有质量很小的物体才能看成质点。c. 只要物体各部分的运动情况都相同，在研究其运动规律时，可以把整个物体看成质点。d. 在研究物体运动时，物体的形状和体积属于无关因素或次要因素时，可以把物体看作质点。2. 下列关于质点的说法正确的是： （ ）a.汽车的后轮，研究汽车牵引力的来源b.沿斜槽下滑的小刚球，研究它沿斜槽下滑的速度c人造卫星，研究它绕地球的转动d海平面上的木箱，研究它在水平力作用下是先滑动还是先滚动3、试判断下面几个速度中哪些是瞬时速度？ （ ）a. 子弹射出枪口的速度是800m/s。b. 汽车从甲站行驶到乙站的速度是40km/h。c. 汽车通过站牌时的速度是72km/h。d. 火车通过某座桥梁的速度是54km/h。4、短路运动员在100m竞赛中，测得5s末的瞬时速度是8m/s，10s末到达终点时的速度是13m/s，则运动员在全程内的平均速度是： （ ）a. 8m/sb. 10m/sc. 10.5m/sd. 13m/s5、一支长150m的队伍匀速前进，通讯兵以恒定的速率从队尾前进300m后，赶到队前传达命令并立即返回。当通讯兵回到队尾时，队伍前进了200m，则此过程中通讯兵的位移为 m，通讯兵走的路程为 m。 第5题 第7题 第8题6、如图所示的s-t的图像中，各段表示的意义：oa段表示物体 ，ab段表示 ，bc段表示 。7、图示为竖直上抛小球的运动轨迹。a为抛出点，经c上升到最高点b，d为落地点。已知da=ac=cb=3m，若选取竖直向上为正方向，则小球上升到最高点b时对抛出点的位移是 ；小球下落过程中途经c点时对抛出点a的位移是 ；小球在d点时对抛出点a的位移是 ；小球在d点时对最高点b的位移是 ；小球从抛出点到落地点所通过的路程是 。8、小球从a点出发，沿图所示的半径为r的圆周逆时针方向运动，则小球转过圆周时发生的位移大小是 ，方向为 ，小球所通过的路程为 。9、（2001 全国）某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.00s第一次听到回声，又经过0.50s再次听到回声。已知声速为340m/s，则两峭壁间的距离为 m。 10、一门反坦克炮瞄准一辆坦克，开炮后经过0.6s看到炮弹在坦克上爆炸，经过2.1s听到爆炸声音，求爆炸时大炮距坦克多少米？炮弹水平飞行的速度是多少？（已知声速为340m/s,不计光的传播时间）【综合测试】1、沿直线运动的一辆汽车以速度v匀速行驶了全程的一半，然后匀减速行驶另一半路程，恰好至停止。则汽车通过全程的平均速度是 （ ） a. v/3 b. v/2 c. 2v/3 d. 3v/22、一人看到闪电12.3s后又听到雷声。已知空气中的声速约为330m/s340m/s，光速为，于是他用12.3除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为4.1km。根据你所学的物理知识可以判断 （ ） a. 这种估算方法是错误的，不可采用 b. 这种估算方法可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察者间的距离 c. 这种估算方法没有考虑光的传播时间，结果误差很大 d. 即使声速增大2倍以上，本题的估算结果依然正确3、沿直线运动的物体，其速度图像如图所示，由图像可知在06s内 （ ）a. t=3s时，物体离开出发点的距离最远b. t=6s时，物体运动到了距出发点3m处c. 在06s内，物体通过的路程为9md. 在02s和56s两段时间内，物体的加速度相同 第3题 第4题4、（2006 朝阳期末）甲、乙两物体相对同一原点的位移-时间图象如图所示。由图象可知（ ）甲做匀减速直线运动，乙做匀加速直线运动 计时开始时甲、乙不在同一地点在t2时刻，甲、乙相遇 在t2时刻，甲、乙的速度大小相等以上判断正确的是 ( )a. b. c. d. 5、下面列出一些运动形式： （1）射出的炮弹的运动。（2）跳高运动员起跳后，在空中的运动。（3）美国“9.11”事件后轰炸阿富汗,飞机投下的炸弹的运动。（4）在五层楼施工，不小心掉下的小石子的运动。在忽略空气阻力的情况下，这些运动中，相同的物理量是（ ） a. 速度 b. 加速度 c. 动量 d. 动能6、一架飞机水平地在某同学头顶飞过，当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来时，发现飞机在他前上方约与地面成60角的方向上，由此可估算出该飞机的速度约为声速的_倍。 7、图中的a是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图。测试已发出并接受超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，可以测出物体的速度。图b中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是p1、p2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，p1、p2之间的时间间隔t=1.0s，超声波在空气中传播的速度是v=340m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图b可知，汽车在接受到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是_m，汽车的速度是_ m/s。8、（2006 全国（一）天空有近似等高的浓云层。为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为d=3.0km处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差t=6.0s。试估算云层下表面的高度？已知空气中的声速v=km/s。达标测试答案1、cd 提示：平动的物体可以看作质点。 2、bc3、ac提示：瞬时速度针对某一位置，而平均速度针对某一段距离。4、b提示：一般的变速运动的平均速度与某一时刻的瞬时速度无关，。5、200；400提示：通讯兵向前走了300 m后往回走了100 m。6、oa段表示物体做匀速直线运动，ab段表示物体处于静止，bc段表示物体沿相反方向做匀速直线运动。7、6m；3m；-3m；-9m；15m 提示：位移是从起点指向终点的有向线段，而路程是路径的长度。8，略， 提示：同第6题。9、425提示：由于测量员先后听到了两次回声，表明他距两峭壁间的距离不等，为此可画出如图所示的示意图。由图可知，当鸣枪后经1.00s后第一次听到回声时，声音通过的路程为s1+ s2=340m。此时从b峭壁反射回来的声音已传到c点，因此有s3+ s4= s1+ s2=340m。又经过0.50s再次听到回声，表明从b峭壁反射回来的声音由c点传到o点，此过程声音通过的路程为s5=170m。所以a、b两峭壁间的距离为s=（s1+ s2+ s3+ s4+ s5）/2=425m。10.510m 850m/s 提示：爆炸声音传播时间应为2.1s-0.6s=1.5s，爆炸声音传播的