高三物理一轮复习《讲描述运动的基本概念》.ppt

必修1 第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 第1讲 描述运动的基本概念,【知识梳理】 知识点1 参考系、质点 1.参考系: (1)定义:在描述物体运动时,用来作_。 (2)选取:可任意选取,但对同一物体的运动,所选的 参考系不同,运动的描述可能会_,通常以_为 参考系。,参考的物体,不同,地面,2.质点: (1)定义:_。 (2)把物体看作质点的条件:物体的_对研 究问题的影响可以忽略不计。,用来代替物体的有质量的点,大小和形状,可忽略,不能忽略,【直观解读】,知识点2 位移、速度 1.位移和路程: (1)位移描述物体_,用从_指向_ 的有向线段表示,是矢量。 (2)路程是_,是标量。,位置的变化,初位置,末位置,物体运动轨迹的长度,【直观解读】 如图所示物体沿三条不同的运动 轨迹从A点运动到B点。 (1)三条运动轨迹的路程_。 (2)三条运动轨迹的位移_,方向_。,不同,相同,由A指向B,2.速度和速率: (1)平均速度:_ 的比值,即v= ,是矢量,其方向与_的方向相同。 (2)平均速率:物体运动的_与所用时间的比值, 即v= ,是标量。平均速率不是平均速度的大小。 (3)瞬时速度:运动物体在_的速 度,是矢量,方向_。,物体的位移与发生这段位移所用时间,位移,路程,某一时刻或某一位置,沿轨迹的切线方向,(4)速率:_的大小,是标量。,瞬时速度,知识点3 加速度 1.定义:_的 比值。 2.定义式: ,国际单位是_。 3.物理意义:描述_的快慢。 4.方向:与_的方向相同,是矢量。,速度的变化量与发生这一变化所用时间,m/s2,速度变化,速度变化,5.物体加速、减速的判断:,物体加速,物体减速,【易错辨析】 (1)研究物体的运动时,不能选择变速运动的物体作为参考系。 ( ) (2)研究里约奥运会跳水冠军陈艾森的动作时,不能把运动员看作质点。 ( ) (3)在直线运动中,物体的位移大小一定等于其路程。 ( ),(4)子弹击中目标的速度属于瞬时速度。 ( ) (5)加速度是描述速度变化大小的物理量。 ( ) (6)加速度为正值,表示速度的大小一定越来越大。 ( ) 提示:(1)。研究物体的运动时,必须选择参考系,而 参考系的选择是任意的,选作参考系的物体是假定不 动的物体,参考系可以是静止的,也可以是变速运动的 物体。,(2)。当物体的大小和形状对所研究的问题可以忽略不计时,可以把物体看作质点,而研究跳水运动员的动作时,运动员的形状和大小不可忽略,不能看作质点。 (3)。只有在单向直线运动中,物体的位移大小才等于其路程。 (4)。瞬时速度与某一时刻或某一位置对应,而平均速度与位移和时间对应,子弹击中目标的速度与位置对应,属于瞬时速度。,(5)。加速度是描述速度变化快慢的物理量。 (6)。物体的速度是增大还是减小,是由加速度和速度的方向关系决定的,与加速度的正、负无关,当加速度为正值,而速度为负值时,物体的速度会越来越小,当加速度、速度均为正值或均为负值时,物体的速度才会越来越大。,【核心要素精讲】 1.对质点的三点说明: (1)质点是一种理想化模型,实际并不存在。 (2)物体能否被看作质点是由所研究问题的性质决定的,并非依据物体自身大小和形状来判断。 (3)质点不同于几何“点”,是忽略了物体的大小和,形状的有质量的点,而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置。,2.参考系的“四性”:,【高考命题探究】 【典例1】(多选)(2017大庆模拟)下列说法中正确的是 世纪金榜导学号42722000( ) A.研究乒乓球的弧圈运动时,可将乒乓球看作质点 B.参考系必须是静止不动的物体 C.用GPS定位系统确定在南极冰川考察的某科考队员的位置时,该队员可看作质点,D.选取不同的参考系,同一物体的运动速度可能不同, 运动轨迹也可能不同 【解析】选C、D。研究乒乓球的上旋、下旋原理时,不 可以将乒乓球看作质点,否则就没有旋转了,故A错误; 参考系是在描述物体的运动时,被选定作为参考、假定 为不动的其他物体,被选为参考系的物体可以是静止的, 也可以是运动的,故B错误;用GPS定位系统确定在南极,冰川考察的某科考队员的位置时,队员的大小和形状可以忽略,可以看作质点,故C正确;选取不同的参考系,同一物体的运动速度可能不同,运动轨迹也可能不同,故D正确。,【强化训练】 1.下列比赛项目中,运动员可看作质点的是 ( ) A.自由体操 B.柔道 C.拳击 D.马拉松赛跑,【解析】选D。自由体操要根据运动员的动作进行打分,柔道要看运动员着地时的身体部位,拳击要看身体的着击部位,这三种运动的运动员都不能看作质点,A、B、C错误;马拉松比赛中运动员可以看作质点,因为运动员的大小和形状相对于路程来讲可以忽略,D正确。,2.(2017温州模拟)宋代诗人陈与义乘着小船出游时,曾经写了一首诗:飞花两岸照船红,百里榆堤半日风。卧看满天云不动,不知云与我俱东。诗中“云与我俱东”所选取的参考系是 ( ) A.河岸 B.云朵 C.诗人 D.小船,【解析】选A。船向东行驶,而“卧看满天云不动”是指“云与我”保持相对静止,即“云与我”以相同的速度相对于地球向东运动,故诗人在这里研究“云与我”的运动是选择河岸为参考系,故A正确。,【加固训练】 关于质点和参考系,下列说法中正确的是( ) A.研究人造地球卫星绕地球一周的时间时,卫星可以被看成质点 B.质点就是体积很小的物体 C.“一江春水向东流”是以水为参考系来描述江水的运动,D.我们常说“太阳东升西落”,是以太阳为参考系描述地球的运动,【解析】选A。在研究人造地球卫星绕地球一周的时间 时,卫星的形状和大小可以忽略不计,可以看作质点,A 正确;只有当物体的形状和大小对研究问题没有影响 或者影响可以忽略不计时物体才能看作质点,故物体 能否看作质点与物体的大小无直接的关系,即小的物 体不一定能看作质点,B错误;“一江春水向东流”,是说 水相对于地面向东运动,参考系是地球,C错误;我们常,说“太阳东升西落”,是以地球为参考系描述太阳运动的,D错误。,考点2 位移和速度 【核心要素精讲】 1.位移与路程的区别与联系: (1)区别。 物理意义不同:位移描述物体位置的变化;路程描述物体运动轨迹的长度。,决定因素不同:位移由始、末位置决定;路程由实际的运动路径决定。 运算法则不同:位移应用矢量的平行四边形定则运算;路程应用标量的代数运算。 (2)联系:位移x与路程s的大小关系为xs,只有物体做单向直线运动时,其位移大小才等于路程。,2.平均速度与瞬时速度的区别与联系: (1)区别:平均速度是过程量,表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度;瞬时速度是状态量,表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度。 (2)联系:瞬时速度是运动时间t0时的平均速度。,3.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。,【高考命题探究】 【典例2】 (2017铜仁模拟)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 ( ) 世纪金榜导学号42722001,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点的位移不同,【思考探究】 (1)三个质点同时从N点出发,同时到达M点说明了什么? 三个质点的平均速度有什么关系? 提示:三个质点运动的初、末位置相同,则位移相同;三 个质点同时出发、同时到达,则运动时间相同;由v= 可知平均速度相同。,(2)三个质点任意时刻的速度指的是瞬时速度,还是平均速度?其方向如何? 提示:瞬时速度对应于时刻,平均速度对应于时间,故三个质点任意时刻的速度指的是瞬时速度,方向沿着轨迹的切线方向。,(3)本题中,三个质点从N点到M点的平均速率是否相同? 提示:平均速率是路程与时间的比值,而路程是运动轨迹的长度,三个质点中A、C运动的路程相等,故A、C的平均速率相等,质点B运动的路程小于A、C运动的路程,故B的平均速率小于A、C的平均速率。,【解析】选A。三个质点A、B、C均由N点沿不同路径运动至M点,初、末位置相同,位移相同,所用时间相同,由 v= 可知平均速度相同,A正确,D错误;做曲线运动某时刻的速度方向沿该点的切线方向,故质点速度方向不是任意时刻相同,B错误;三个质点在任意相等时间内的位移不一定相同,则平均速度不一定相同,C错误。,【强化训练】 1.(2017汉中模拟)为了使公路交通有序、安全,路旁 立了许多交通标志。如图所示,甲图是限速标志,表示 允许行驶的最大速度是80km/h;乙图是路线指示标志, 表示到杭州还有100 km。上述两个数据的物理意义是 ( ),A.80 km/h是平均速度,100 km是位移 B.80 km/h是平均速度,100 km是路程 C.80 km/h是瞬时速度,100 km是位移 D.80 km/h是瞬时速度,100 km是路程,【解析】选D。允许行驶的最大速度表示在某一位置的速度,是瞬时速度,所以80km/h是指瞬时速度;到杭州还有100 km,100 km是运动轨迹的长度,是路程,故D正确,A、B、C错误。,2.(多选)甲、乙两车从A地出发经历不同的时间后都到达B地,甲运动的时间较长,则 ( ) A.甲的平均速度一定比乙的大 B.甲的平均速度一定比乙的小 C.甲的瞬时速度一定比乙的小 D.甲、乙通过的位移一定相等,【解析】选B、D。位移只决定于初、末位置,故甲、乙 通过的位移一定相等,选项D正确;由平均速度公式 知,位移x相同,而甲运动的时间较长,故甲的平均速度 比乙的小,选项A错误,B正确;因为甲和乙不一定做匀速 直线运动,所以瞬时速度的大小和方向无法确定,选项C 错误。,考点3 加速度与速度的关系 【核心要素精讲】 1.速度、速度变化量和加速度的对比:,2.a= 是加速度的定义式,加速度的决定式是a= , 即加速度的大小由物体受到的合力F和物体的质量m共 同决定,加速度的方向由合力的方向决定。,【高考命题探究】 【典例3】(2017阜阳模拟)关于速度与加速度的说法中,正确的是 世纪金榜导学号42722002( ) A.运动物体的加速度大,速度也一定大 B.运动物体的加速度变小,速度也一定变小 C.物体的速度变化大,加速度也一定大 D.物体的速度变化慢,加速度一定小,【解析】选D。运动物体的加速度大,速度变化快,速度 不一定大,故A错误;运动物体的加速度变小,如果加速 度与速度同向,速度增大,如果加速度与速度反向,速度 减小,故B错误;物体的速度变化大,根据公式a= ,加 速度不一定大,故C错误;加速度表示物体速度变化的快 慢,物体的速度变化慢,加速度一定小,故D正确。,【迁移训练】,迁移1:加速度与速度同向 若物体的加速度方向与速度方向相同,则当加速度减小时 ( ) A.物体的速度也减小 B.物体的速度先增大后减小 C.当加速度减小到零时,物体的速度最大 D.当加速度减小到零时,物体的速度也为零,【解析】选C。加速度方向与速度方向相同,加速度减小,速度增大,故A、B错误;当加速度减小到零,物体速度达到最大,做匀速直线运动,故C正确,D错误。,迁移2:加速度与速度反向 汽车以72km/h的初速度做直线运动,加速度为-5 m/s2。 下列说法中正确的是 ( ) A.汽车做匀加速直线运动 B.汽车做匀减速直线运动 C.汽车的速度每秒增加5 m/s D.汽车的速度保持不变,【解析】选B。汽车的速度为正值,加速度为负值,加速度与速度的方向相反,故汽车做匀减速直线运动,速度每秒减小v=at=5m/s,故B正确,A、C、D错误。,迁移3:加速度与速度方向关系不确定 (多选)一质点做匀速直线运动,从某时刻起受到一恒力作用,此后该质点的速度大小可能 ( ) 世纪金榜导学号42722003,A.仍然不变 B.先逐渐减小至零,再逐渐增大 C.先逐渐增大至某一最大值,再逐渐减小 D.先逐渐减小至某一非零的最小值,再逐渐增大,【解析】选B、D。若恒力与质点的速度方向相同或相 反,质点做加速运动或减速运动,故质点的速度会发生 变化,如果恒力方向与原来运动方向不在同一直线上, 恒力对质点做功,速度大小会发生变化,故速度大小不 可能不变,故A错误;如果恒力与质点的速度方向相反, 那么质点先沿原方向做匀减速运动,速度减到零后,质点沿着恒力方向做匀加速运动,速度逐渐增大,故B正 确;如果恒力方向与原来运动方向不在同一直线上,那 么将速度沿恒力方向所在直线和垂直恒力方向分解,其 中恒力与一个速度方向相同,这个方向速度就会增加, 另一个方向速度不变,那么合速度就会增加,不会减小, 如果恒力与质点的速度方向相同,质点的速度一直增大, 故C错误;如果恒力方向与原来运动方向不在同一直线,上,那么将速度沿恒力方向所在直线和垂直恒力方向分解,若恒力与一个分速度方向相反,这个方向速度就会减小,另一个方向速度不变,那么合速度就会减小,当恒力方向速度减到零时,另一个方向还有速度,所以速度到最小值时不为零,然后恒力方向速度又会增加,合速度又在增加,故D正确。,【加固训练】 (多选)根据给出的速度和加速度的正负,对下列运动性质的判断正确的是 ( ) A.v00,a0,物体做减速运动 D.v00,a0,物体做加速运动,【解析】选C、D。当速度方向和加速度方向相同时,物体做加速运动,当速度方向和加速度方向相反时,物体做减速运动,故选项C、D正确。,参考系的选取 1.选取原则:选取参考系时,应以观测方便和使运动的 描述尽可能简单为原则。一般应根据研究对象和研究 对象所在的系统来决定。例如研究地球的公转的运动 情况,一般选太阳作为参考系;研究地面上物体的运动,时,通常选地面或相对地面静止的物体作为参考系;研究物体在运动的火车上的运动情况时,通常选火车为参考系。如不特别说明,一般是以地球作为参考系。 2.选取用途:参考系选择恰当,会使解题变得简单、快捷。,【示例】某人划船逆流而上,当船经过一座桥时,船上一小木块掉在河水里(木块掉入水中后立刻与水流速度相同),但一直航行至上游某处时此人才发现,便立即返航追赶,当他返航经过1 h追上小木块时,发现小木块距离桥有5 400 m远,若此人向上游和下游航行时船在静水中前进的速率相等,求河水的流速为多大。,【方法导入】该问题是要求解河水的流速,常规方法是 选取地面为参考系,但船和河水都是运动的,在船往返运动的两个过程中,船相对于河水往返的时间相等,都为1 h,所以若选取河水为参考系,会更加方便、快捷地表达出河水的速度。,【解析】法一:以河水为参考系,小木块是静止的。 相对小木块,