高考物理专题复习：直线运动课件.ppt

直线运动 匀速直线运动是一个最基本的运动模型 高考通常是以新背景 新意境的应用题 或者是在运动与力 动量与能量综合问题中对匀速直线运动进行考查 另外 高考对加速度 平均速度等运动学概念也有过考查 本讲复习要求理解参考系 质点的概念 会区分位移和路程 时间与时刻 速度和速率 瞬时速度和平均速度 速度与加速度 匀速直线运动与匀变速直线运动六对概念 本讲所复习的众多的概念是运动学的基础 在理解基本概念的基础上 还应领会以下常用物理思维方法 理想模型 等效思维 平均化思维 极限思维 图像表述思维 会用转换参考系的方法解答相关问题 并会处理匀速运动的相关问题 课前热身 1 甲 乙两辆车在平直公路上并排行驶 甲车内的人看到窗外树木向东移动 乙车内的人发现甲车不动 若以地面为参考系 则 a 甲向西运动 乙不动b 乙向西运动 甲不动 c 甲向西运动 乙向东运动 d 甲 乙同时向西运动 而且快慢程度相同 2 一个电子在匀强磁场中沿半径为r的圆周运动 转了3圈回到原位置 运动过程中位移大小的最大值和路程的最大值分别是 d a 2r 2rb 2r 6 r c 2 r 2rd 0 6 r 3 研究下列问题时 可以把物体看成质点的是 a 研究火车通过黄河铁路大桥所用时间 b 研究汽车通过某一路标所用的时间 c 研究汽车在斜坡上有无翻倒的危险 d 研究汽车从天津到北京的时间 d 解析 位移的最大值应是2r 而路程的最大值应是6 r 即b选项正确 答案 b 课前热身 4 参加汽车拉力赛的越野车 先以平均速度v1跑完全程的 接着又以v2 40km h的平均速度跑完剩下的路程 已经测出全程的平均速度v 56km h 那么v1应是 a 60km hb 65km hc 48km hd 70km h d 解析 设全程为s 以平均速度v1跑完全程的时间为t1 则以平均速度v2跑完全程的的时 课前热身 5 在离地面高h处让一球自由下落 与地面碰撞后反弹的速度是碰前 碰撞时间为 t 则球下落过程中的平均速度大小为 与地面碰撞过程中的平均加速度大小为 不计空气阻力 课前热身 考点整合 一 描述运动的基本概念1 机械运动 一个物体相对于另一个物体的位置改变 简称运动 包括平动 转动两种基本运动形式 2 参考系 为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体叫做参考系 通常以地球为参考系 3 质点 用来代替物体的具有质量的点叫做质点 它是一个理想模型 抓住了事物的主要矛盾 当物体的形状 大小对运动研究的影响可以忽略时 物体可看作质点 4 时间和时刻 时间是两时刻间的间隔 对应于时间轴上一个线段 时刻指某一瞬时 对应于时间轴上一个点 5 位移和路程 位移是描述物体位置的变化的物理量 它是从物体的初位置指向末位置的有向线段 是矢量 路程是物体实际运动轨迹的长度 是标量 注意 1 当物体做单向直线运动时 位移的大小等于路程 2 简谐振动中的位移的矢量起点一般取振动物体的平衡位置 6 速度 描述物体运动快慢的物理量 是矢量 1 平均速度 位移与完成这段位移所用时间的比值叫做平均速度 它是矢量 方向为位移的方向 计算式为它是相对一段时间或一段位移的运动快慢的粗略描述 体现了等效性思维 考点整合 2 平均速率 路程与完成这段路程所用时间的比值叫做平均速率 它是相对一段时间或一段路程的运动快慢的粗略描述 是标量 3 瞬时速度 它是相对某一时刻或某一位置的运动快慢的精确描述 是矢量 体现了极限思维 7 加速度 描述物体运动速度变化快慢的物理量 它是速度对时间的变化率 其定义为物体速度的变化与完成这个变化所用时间的比值 对非匀变速运动而言 此式只能计算出运动的平均加速度 它是矢量 方向与速度变化的方向相同 考点整合 二 匀速直线运动1 定义 在相等时间内位移相同的直线运动 2 特点 速度为恒量3 规律 三 参考系的转换1 转换公式 vac vab vbcvab vac vbcvab vba2 说明 1 vab表示物体a相对于物体b的速度 它表示着相对速度的大小与方向 2 上述转换式可推广到位移 加速度的参考式的转换 3 在转换时 同一直线的速度的转换须规定正方向 用正负符号表示各速度的方向 考点整合 重点探究 探究点一速度与平均速度 例1一质点沿直线ox方向做加速运动 它离开o点的距离s随时间变化的关系为s 3 2t3 m 它的速度随时间变化的关系为v 6t2m s 则该质点在t 2s时的瞬时速度和t 0s到t 2s间的平均速度分别为 a 8m s 24m sb 24m s 8m sc 12m s 24m sd 24m s 12m s 解析 由瞬时速度公式可得t 2s时的速度为 v 6t2m s 6 22m s 24m s 由s与t的关系得出各时刻对应的位移 再利用平均速度公式可得t 0s到t 2s间的平均速度为 8m s 应选b 答案 b 重点探究 点评 速度是描述物体运动快慢的物理量 是位移对时间的变化率 是矢量 瞬时速度描述运动物体在某一时刻或某一位置的运动状态 而平均速度描述运动物体在某一段时间 t或某段位移s内的运动状态 它们的区别在于描述运动状态的精确程度不同 当 t 0时 平均速度就是该时刻的瞬时速度 平均速度的定义式在匀速运动和变速运动中都同样适用 重点探究 变式题一个物体做初速为4m s 加速度的大小为2m s2的匀加速运动 下列对运动的描述正确的有 a 物体在第2秒内的平均速度为6m s b 物体在4秒末的速度为12m s c 物体在第3秒的中间时刻的速度为9m s d 物体在2秒末至4秒末的平均速度为10m s 解析 物体在第2秒的平均速度即为1 5s时的瞬时速度 由公式vt v0 at可算得速度为7m s 物体在4秒末的速度 由公式vt v0 at算得为12m s 重点探究 物体在第3秒的中间时刻的速度即为2 5s时的瞬时速度 由公式vt v0 at可算得速度为9m s 物体在2秒末至4秒末的平均速度即为3s末时的瞬时速度 由公式vt v0 at可算得速度为10m s 答案 bcd 点评 时间是两时刻间的间隔 对应于时间轴上一个线段 时刻对应于时间轴上一个点 而一段时间的中间时刻也是指时刻 平均速度是相对一段时间或一段位移的运动快慢的粗略描述 而瞬时速度是相对某一时刻或某一位置的运动快慢的精确描述 要注意区别它们 重点探究 探究点二速度与加速度 例2关于速度和加速度的关系 下列说法中正确的是 a 速度变化越大 加速度就越大b 速度变化越快 加速度越大c 加速度大小不变 速度方向也保持不变d 加速度大小不断变小 速度大小也将不断变小 解析 根据a 可知 v越大 加速度不一定越大 故a错 速度变化越快 则表示越大 故加速度也越大 故b正确 加速度和速度方向没有直接联系 加速度大小不变 速度方向可能不变 也可能改变 例如竖直上抛运动 故c错 加速度变小 速度可能是不断增大 也可能不断减小 所以d错 b 重点探究 点评 1 加速度是表示速度变化快慢的物理量 对应着速度的变化率 a 其方向由速度的变化方向决定 速度是表示运动快慢的物理量 而速度变化是指一个运动过程中的初末速度的变化 v vt v0 它们之间没有大小的必然联系 速度大的物体速度不一定变化 加速度大的物体速度不一定大 速度变化大的物体的加速度不一定大 2 加速度的大小和方向由物体所受合外力和质量共同决定 与速度的方向无必然联系 但和速度变化的方向相关 重点探究 变式题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4mb 位移的大小可能大于10mc 加速度的大小可能小于4m s2d 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 若规定初速度v0的方向为正方向 则仔细分析 1s后速度的大小变为10m s 这句话 可知1s后物体速度可能是10m s 也可能是 10m s 因而有 重点探究 答案 ad 点评 对于一条直线上的矢量运算 要注意选取正方向 将矢量运算转化为代数运算 重点探究 探究点三相对运动与参考系 例3 原创题 如下图所示 在水平面上放着一块的木板 在木板的右端放着一个很小的木块 今使木板以2m s的速度向右做匀速运动 而让木块在木板上从静止开始向右做0 5m s2的匀加速运动 当木块速度达2m s后做匀速运动 为了保证木块不从木板上滑下 试求木板的最小长度 重点探究 解析 综合分析得出 为了保证木块不从木板上滑下 只要木块木板的速度达2m s时 木块刚达到木板的最左端 此状态下对应的木板的长度最小 以木板为参考系 并以向右的方向为正 由相对运动的转化公式 木块相对于木板的相对初速为 v0 0 2 2m s 相对末速为 vt 2 2 0 相对加速度为 a 0 5 0 0 5m s 重点探究 点评 木板的最小长度可利用木板的位移减去木块的位移得到 但运用相对运动的方法求解是一个重要的解题思路 这在今后还要经常用到 我们要掌握它的基本解题方法 重点探究 变式题甲向南走100m的同时 乙从同一地点出发向东也行走100m 若以乙为参考系 求甲的位移大小和方向 解析 如右图所示 以乙的矢量末端为起点 向甲的矢量末端做一条有向线段 即为甲相对乙的位移 由图可知 甲相对乙的位移大小为m 方向 南偏西45 点评 位移 速度 加速度均为矢量 它们的运算遵循平行四边形定则 对它们的表述一定要讲清方向 解题时还须注意参考系的选择 参考系选择不同 物体的运动情况就不同 重点探究 探究点四匀速运动的应用 例4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 解析 如右图所示 a表示爆炸处 o表示观测者所在处 h表示云层下表面的高度 用t1表示爆炸声直接传到o处所经时间 则有d vt1 重点探究 用t2表示爆炸声经云层反射到达o处所经历时间 因为反射角等于入射角 故有 已知t2 t1 t 联立 式 可得 代入数值得h 2 0 103m 点评 匀速直线运动是一种最单的运动模型 当它与实际问题综合时 往往物理情景新颖 对考生的分析能力要求较高 重点探究 变式题利用超声波遇到物体发生反射 可测定物体运动的有关参量 如下图甲中仪器a和b通过电缆线连接 b为超声波发射与接收一体化装置 仪器a为b提供超声波信号源而且能将b接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形 现固定装置b 并将它对准匀速行驶的小车c 使其每隔固定时间t0发射一短脉冲如图乙中幅度大的波形 而b接收到的由小车c反射回的超声波经仪器a处理后显示如图乙中幅度较小的波形 反射滞后的时间已在图乙中标出 其中t0 t和 t为已知量 另外还知道该测定条件下声波在空气中的速度为v0 则根据所给信息可判断小车的运动方向为 选填 向左 或 向右 速度大小为 重点