高考物理 第二章描述运动的基本概念 匀速直线运动教案.doc

第1讲 描述运动的基本概念 匀速直线运动内容解读学习内容能力要求考向定位1参考系、质点2位移、速度和加速度1认识在哪些情况下可以把物体看成质点的，知道不引入参考系就无法确定质点的位置和运动2理解位移、速度和加速度1在研究物理问题过程中构建物理模型，再现物理情景2对参考系、质点只作级要求，对位移、速度和加速度则作级要求知识点整合一、 机械运动、参考系、位置、位移和路程1、机械运动：一个物体相对于另一个物体位置的改变包括平动、转动和振动等形式参考系：为了研究物体的运动而假设为不动的物体 参考系的选取是任意的，对同一物体的运动，选取的参考系不同，对物体的运动描述结果不同2、位移描述物体位置的变化，是从物体运动的初位置指向末位置的矢量，即位移大小和方向由始、末位置决定，与物体运动路径无关；路程是物体运动轨迹的长度，是标量 既有大小又有方向，运算遵循平行四边形定则的物理量，叫做矢量; 只有大小而没有方向的物理量，叫做标量特别提醒：位移和路程容易混淆，常见错误认识是认为做直线运动的物体的位移大小与路程相等。注意区分单向直线运动和有往返的直线运动。【例1】关于位移和路程，以下说法正确的是（ ）A位移是矢量，路程是标量B物体的位移是直线，而路程是曲线C在直线运动中，位移与路程相同D只有在质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程解析：位移描述物体位置的变化，它是从物体初位置指向末位置的物理量，它是矢量；路程是从物体初位置到末位置所经过的路径轨迹长度路程是标量A正确位移和路程都是物理量，不存在直线或曲线问题，B错位移和路程是两个不同的物理量，前者是矢量后者是标量，即使大小相等也不能说二者相同，C错，D正确答案：AD规律总结抓住运动轨迹有直线和曲线运动之分；位移和路程是两个不同性质的物理量；位移是初位置指向末位置的有向线段，而路程是轨迹的长度【例2】易错题对参考系的理解，以下说法正确的是（ ）A不选参考系，就无法研究某一物体是怎样运动的B参考系一定要选取不动的物体C研究车轮边缘上一点的运动时，只能以轮轴为参考系D同一物体的运动，对不同的参考系有相同的观察结果解析：研究物体运动必须选择参考系，参考系的选择是任意的，对同一物体的运动，选取的参考系不同，对物体的描述结果不同，故只有A项正确答案：A方法技巧选择参考系其实是选择一个用来与所描述的对象进行比较的物体，任何物体都可以选做参考系，但选择不同的参考系，所描述的运动简易情况不同当求解的问题涉及两个运动对象时，通过可通过巧妙地选择参考系，简化研究运动情景二、速度、速率、平均速度与平均速率速度：是描述物体运动快慢的物理量，是矢量物体速度方向与运动方向相同 物体在某段时间内的位移跟发生这段位移所用的时间的比值，叫做这段位移内（或这段时间内）的平均速度，即定义式为：，平均速度方向与方向相同，平均速度是矢量瞬时速度是运动物体在某一时刻的速度，瞬时速度方向沿物体运动轨迹上相应点的切线指向前进方向一侧的方向平均速率是质点在某段时间内通过的路程与的比值，是标量，不一定等于平均速度的大小速率：速度的大小就是速率，只有大小，没有方向，是标量【例3】骑自行车的人沿直线以速度行驶了三分之二的路程，接着以的速度跑完其余三分之一的路程若全程的平均速度为，则是多少？解析：由平均速度的定义式可求得设总位移为，前一段运动所需时间为，后一段运动所需时间为，则：，；又，即：，解得：答案：误区警示不同时间段的平均速度可能不同，求解平均速度时要用位移和对应的时间来计算，另外平均速度是矢量要注意方向三、加速度加速度是描述速度变化快慢的物理量，它是速度改变量与对应时间的比值，即加速度是速度对时间的变化率，即定义式：，它的方向与速度改变量方向相同，它是矢量 【例4】有下列、所述的四种情景，请根据所学知识从A、B、C、D四个选项中选择对情景的分析和判断的正确说法（ ）点火后即将升空的火箭高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车运行的磁悬浮列车在轨道上高速行驶太空的空间站在绕地球匀速转动A因火箭还没运动，所以加速度一定为零B轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大C高速行驶的磁悬浮列车因速度很大，所以加速度也一定很大D尽管空间站做匀速转动，但加速度也不为零解析：加速度是描述速度变化快慢的物理量，它是速度改变量与对应时间的比值，即加速度是速度对时间的变化率，速度变化快，则加速度一定大，故B正确一个物体速度大，但速度不发生变化，如匀速直线运动，它的加速度就等于零，所以C错曲线运动的速度方向不断改变，即速度变化了，一定有加速度，D正确速度为零，加速度不一定为零，加速度和速度的大小没有关系，所以A错误答案：BD误区警示（1）加速度是描述速度变化快慢的物理量，不是描述速度大小的物理量，所以与速度的大小没有必然联系；（2）加速度实质是由物体的受力和物体的质量决定的从运动量的角度来看，加速度由速度的变化与变化所用时间的比值来度量，说明加速度不是仅仅由速度的变化决定的；（3）加速度的方向与速度的方向没有必然联系，但与速度变化的方向一致，其实质是与物体所受到的合外力方向一致【例5】拓展题 下列说法中，正确的是A.物体在一条直线上运动，如果在相等的时间里变化的位移相等，则物体的运动就是匀变速直线运动B.加速度大小不变的运动就是匀变速直线运动C.匀变速直线运动是加速度不变的运动D.加速度方向不变的运动一定是匀变速直线运动解析：匀变速运动的特点是加速度不变，即加速度大小和方向均不变，故C正确答案：C重点、热点题型探究参考系、质点虽然是级要求，但有时也有单独的命题，位移、速度、平均速度和加速度作为级要求，是高考的重点内容之一高考真题中，这些考点一般以选择题出现重点1：匀速直线运动公式的应用 真题1（原创题）以下说法中，正确的是（ ）A枪膛中的子弹的加速度约为，射出时速度可达左右，所以加速度大，速度变化就大B质子在加速器中可获得加速度，所以质子在加速器中加速1s后可获得的的速度C汽车的加速性能是反映汽车质量优劣的一项重要指标，因为加速度大，汽车速度变化快，启动性能好D嫦娥一号卫星在离月球表面200km的轨道上绕月球作匀速圆周运动，因此它的加速度等于零【解析】C速度变化量是由加速度和加速过程所用的时间共同决定的，选项A错误；当速度达到一定值时，速度增加，物体的质量也相应会增加，物体的速度不会超过光速，另外，质子在加速器中可获得加速度，只是说明在加速这段时间内速度变化的快慢，相当于每秒增加，但由于质子加速的时间远远小于1s，故选项B错误；作匀速圆周运动，因速度的方向不断改变，物体具有向心加速度针对训练1对于平均速度、即时速度与速率，正确的说法是( )A平均速度的大小等于平均速率B平均速度大小等于初速度和末速度的平均值C瞬时速度大小等于瞬时速率D极短时间内的平均速度就是瞬时速度2关于加速度，下面说法正确的是A加速度的大小在数值上等于单位时间内速度的改变量，因此加速度就是加出来的速度B加速度的大小在数值上等于单位时间内速度的改变量，因此每秒钟速率的增量在数值上等于加速度的大小C加速度为正值，物体做加速运动；加速度为负值，物体做减速运动D加速度增大，而速度有可能减少；加速度减小，而速度有可能增大3关于质点瞬时速度、加速度，下面说法中错误的是（ ）A为零时，可能不为零，可能不为零B当大小不变时，必为零，也必为零C不断增大，可能不变D为零时，不一定为零，但却一定为零4若规定向东方向为位移的正方向，今有一个皮球停在水平面上某处，轻轻踢它一脚，使它向东做直线运动，经5 m时与墙相碰后又向西做直线运动，经7 m而停下.则上述过程中皮球通过的路程和位移分别是A.12 m；2 m B.12 m；-2 m C.-2 m；2 m D.2 m；2 m5下列描述的运动中，可能存在的是A速度变化很大，加速度却很小 B速度方向为正，加速度方向为负C速度变化方向为正，加速度方向为负 D速度变化越来越快，加速度越来越小6下列说法正确的是（ ）A运转中的地球不能看作质点，而原子核可以看作质点B研究火车通过路旁一根电线杆的时间时，火车可看作质点C研究奥运会乒乓球男单冠军孔令辉打出的乒乓球时，不能把乒乓球看成质点D研究奥运会三米跳板女单冠军伏明霞的跳水动作时，不能将她看作质点7 一个物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为4m/s ,1s后速度大小变为10 m/s 则该物体在这1s内的加速度大小A一定为6m/s2 B一定为14m/s2 C可能为6m/s2 D无法确定8一物体作匀加速直线运动，在某时刻前内的位移是，在该时刻后的内的位移是，则物体的加速度是（ ）AB CD9一辆汽车在一条直线上行驶，第1s内通过5m，第2s内通过20m，第3s内通过20m，第4s内通过 5m.则（1） 此汽车在最初 2s内的平均速度是多大？方向如何？（2）中间 2s内的平均速度是多大？全部时间内的平均速度是多大？参考答案1答案：C点拨：较短或极短时间内的平均速度接近某时刻的瞬时速度，这段时间越短越接近，只有当一段时间的两个时刻趋向于一点时，平均速度才等于瞬时速度2答案：D点拨：速率的增量与速度的增量是两个不同的概念；物体做加速运动还是减速运动，不是由加速度的正负决定的，而是由加速度的方向与初速度的方向决定的，加速度的方向与初速度的方向相同或两者间的夹角小于900，物体做加速度运动；加速度的方向与初速度的方向相反或两者间的夹角大于900，物体做减速运动3答案：BD点拨：、和三个物理量的大小均无直接的因果关系，故选项A不符合题意；速度的大小不变，但方向变化也有加速度，故选项符合题意；选项D对于直线运动正确，对于曲线运动就不正确，如匀速圆周运动，质点运动刚好运动一周，速度的变化为零，但向心加速度不为零，故选项D符合题意4解析：路程是往返轨迹的长度为12m；设向东为正方向，开始运动的位置为参考点，则总位移为，答案：B5AB解析：速度变化大小与加速度大小没有关系，A正确；速度与加速度方向可一致也可相反还可以成任意角度，B正确；速度变化方向即为加速度方向，C错；加速度就是速度变化快慢，D错答案：AB6解析：对于地球来说，如果研究地球公转，由于地球直径（约）比地球到太阳的距离（约）要小得多，可以忽略不计地球的大小，就可以把地球当作质点如果研究地球的自转引起昼夜交替等现象时，就不不能忽略地球的大小和形状，不能把地球看作质点研究电子绕核的运动情况时，因为电子到原子核的距离远大于原子核的直径，电子和原子核均可看作质点如果研究原子核的结构则不能将原子核看作质点了所以，A项错误研究火车通过路旁的一根电线杆时，因为电线杆的粗细比火车的长度小得多，故电线杆可看作质点而火车不能看作质点，B错误虽然孔令辉打出的乒乓球比较小，但球在运动过程中飞旋多变，不能看作质点，C正确伏明霞的跳水动作优美舒展，在空中完成转体、翻滚等动作，不能看作质点，D正确答案：CD7答案：C 点拨： 1s后的速度方向可能与初速度4m/s 方向相同，也可能与初速度4m/s方向相反取初速度4m/s方向为正方向，则末速度可能为m/s ,也可能为m/s因此初、末速度同向时，加速度为m/s2 6m/s2；初、末速度反向时，加速度为m/s2 = 14m/s2 8答案：A点拨：设某时刻为0时刻，则时刻的速度为，时刻的速度，由加速度的定义式得9解析：（1）由平均速度的定义得：，与汽车行驶方向一致；（2），第2讲 匀变速直线运动的规律及其应用内容解读学习内容能力要求考向定位1匀变速直线运动及其公式、图象1知道匀变速直线运动的特点2能用公式和图象描述匀变速直线运动在考纲中匀变速直线运动及其公式、图象是要求，一般安排在曲线运动或综合性题中考查，独立命题以选择题为主知识点整合一、匀变速直线运动规律及应用几个常用公式速度公式：；位移公式：；速度位移公式：；位移平均速度公式：以上五个物理量中，除时间t外，s、V0、Vt、a均为矢量一般以V0的方向为正方向，以t=0时刻的位移为起点，这时s、Vt和a的正负就都有了确定的物理意义特别提示：对于位移、速度和加速度等矢量要注意矢量的方向性，一般要先选取参考方向对于有往返过程的匀变速直线运动问题，可以分阶段分析特别注意汽车、飞机等机械设备做减速运动速度等于零后不会反向运动【例1】一物体以l0ms的初速度，以2ms2的加速度作匀减速直线运动，当速度大小变为16ms时所需时间是多少?位移是多少？物体经过的路程是多少? 解析：设初速度方向为正方向，根据匀变速直线运动规律有：，所以经过物体的速度大小为16ms，又可知这段时间内的位移为：，物体的运动分为两个阶段，第一阶段速度从10m/s减到零，此阶段位移大小为；第二阶段速度从零反向加速到16m/s，位移大小为，则总路程为 答案：13s，-39m，89m方法技巧 要熟记匀变速直线运动的基本规律和导出公式，根据题干提供的条件，灵活选用合适的过程和相应的公式进行分析计算【例2】飞机着陆后以6m/s2加速度做匀减速直线运动，若其着陆速度为60m/s，求：（1）它着陆后12s内滑行的距离；（2）静止前4s内飞机滑行的距离解析：飞机在地面上滑行的最长时间为（1）由上述分析可知，飞机12s内滑行的距离即为10s内前进的距离：由，（2） 静止前4s内位移：，其中故答案：（1）300m；（2）48m二匀变速直线运动的几个有用的推论及应用（一）匀变速直线运动的几个推论（1）匀变速直线运动的物体相邻相等时间内的位移差 ； ； 可以推广为：Sm-Sn=(m-n)aT 2（2）某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度：（3）某段位移的中间位置的即时速度公式（不等于该段位移内的平均速度） 无论匀加速还是匀减速，都有（二）初速度为零的匀变速直线运动特殊推论做匀变速直线运动的物体，如果初速度为零，或者末速度为零，那么公式都可简化为： ， ， ， 以上各式都是单项式，因此可以方便地找到各物理量间的比例关系前1s、前2s、前3s内的位移之比为149第1s、第2s、第3s内的位移之比为135前1m、前2m、前3m所用的时间之比为1第1m、第2m、第3m所用的时间之比为1（）【例3】物体沿一直线运动，在t时间内通过的路程为S，它在中间位置处的速度为V1，在中间时刻时的速度为V2，则V1和V2的关系为（ ）A当物体作匀加速直线运动时，V1V2; B.当物体作匀减速直线运动时，V1V2;C当物体作匀速直线运动时，V1=V2; D.当物体作匀减速直线运动时，V1V2解析：设物体运动的初速度为V0，未速度为Vt，由时间中点速度公式得；由位移中点速度公式得用数学方法可证明，只要，必有V1V2;当，物体做匀速直线运动，必有V1=V2答案：ABC方法技巧 对于末速度为零的匀减速运动，可以看成是初速度为零的匀加速运动的“逆”过程，这样就可以应用“初速度为零的匀变速直线运动特殊规律”快速求解问题【例4】地铁站台上，一工作人员在电车启动时，站在第一节车厢的最前端，4后，第一节车厢末端经过此人.若电车做匀加速直线运动，求电车开动多长时间，第四节车厢末端经过此人?(每节车厢长度相同)解析：做初速度为零的匀变速直线运动的物体通过连续相等位移的时间之比为：故前4节车厢通过的时间为：答案：8s重点、热点题型探究刹车问题、图象问题、逆向思维及初速度为零的匀加速直线运动的推论公式既是考试的重点，也是考试的热点真题1如图1-2-1，质量为 10 kg的物体在 F200 N 的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角37O力 F作用2秒钟后撤去，物体在斜面上继续上滑了1.25 秒钟后，速度减为零求：物体与斜面间的动摩擦因数和物体的总位移 s（已知 sin37o0.6，cos37O0.8，g10 m/s2） 解析物体受力分析如图1-2-2所示，设加速的加速度为 a1，末速度为 v，减速时的加速度大小为 a2，将 mg 和 F分解后，由牛顿运动定律得N=Fsin+mgcos，Fcosfmgsin=ma1 ，根据摩擦定律有 f=N ，加速过程由运动学规律可知 v=a1t1 撤去 F 后，物体减速运动的加速度大小为 a2，则 a2=g cos由匀变速运动规律有 v=a2t2 有运动学规律知 s= a1t12/2 + a2t22/2代入数据得=0.4 s=6.5m 答案 =0.4 s=6.5m名师指引考点：力、牛顿运动定律、匀变速直线运动规律这是典型的力与运动综合问题，先受力分析，再应用牛顿定二定律和匀变速直线运动规律列方程求解针对训练：t/sv/ms-101212345图1-2-161一质点沿直线运动时的速度时间图线如图1-2-16所示，则以下说法中正确的是（ ）A第1s末质点的位移和速度都改变方向B第2s末质点的位移改变方向C第4s末质点回到原位D第3s末和第5s末质点的位置相同2汽车以20m/s的速度做匀速运动，某时刻关闭发动机而做匀减速运动，加速度大小为5m/s2，则它关闭发动机后通过t=37.5m所需的时间为（ ）A.3s; B.4s C.5s D.6s3一物体作匀变速直线运动,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/s2.4汽车以20ms的速度作匀速直线运动，刹车后的加速度大小为5ms2，刹车后6s内汽车的位移是(取10 ms2)、30、40、10、05飞机的起飞过程是从静止出发，在直跑道上加速前进，等达到一定速度时离地已知飞机加速前进的路程为1600m，所用的时间为40s假设这段运动为匀加速运动，用表示加速度，表示离地时的速度，则：A BC D6一辆汽车关闭油门后，沿一斜坡由顶端以3m/s的初速度下滑，滑至底端速度恰好为零，如果汽车关闭油门后由顶端以大小为5m/s的初速度下滑，滑至底端速度大小将为（ ）A1m/s B2m/s C3m/s D4m/s参考答案1【答案】CD2解析：因为汽车经过t0=已经停止运动，4s后位移公式已不适用，故t2=5s应舍去即正确答案为A常见错解设汽车初速度的方向为正方向，即V0=20m/s,a=5m/s2,s=37.5m. 则由位移公式得： 解得：t1=3s,t2=5s.即A、C二选项正确3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：同向时，反向时，式中负号表示方向与规定正方向相反因此正确答案为A、D4B；解析：首先计算汽车从刹车到静止所用的时间：，汽车刹车6s内的位移也就是4s内的位移，即汽车在6s前就已经停了故6s内的位移：5A 解析：，有，6D 解析：，第3讲 自由落体运动和竖直上抛运动内容解读学习内容能力要求考向定位1将自由落体运动和竖直上抛运动作为匀变速直线运动的经典案例研究1知道自由落体运动和竖直上抛运动特点2能用公式和图象描述自由落体运动和竖直上抛运动；掌握竖直上抛运动的基本规律和两种常见处理方法一般安排在曲线运动或综合性题中考查，独立命题以选择题为主知识点整合一、自由落体运动规律及应用自由落体：只受重力作用，由静止开始的运动加速度为的匀加速直线运动的取值与那些因素有关 与纬度有关g赤g两极 ； 与高度有关；与地下矿藏有关自由落体公式（以开始运动为t=0时刻），其运动规律公式分别为：；【例1】一个物体从塔顶上下落，在到达地面前最后1s内通过的位移是整个位移的9/25，求塔高（g取10m/s2）解析：设物体下落总时间为t，塔高为h，则：,由上述方程解得：t=5s，所以，答案：方法技巧通常要用初速度为零的匀变速直线运动特殊规律求解二、竖直上抛运动规律及应用竖直上抛：只受重力作用，初速度方向竖直向上的运动一般定为正方向，则为负值以抛出时刻为t=0时刻 物体上升最高点所用时间: ； 上升的最大高度: 物体下落时间（从抛出点回到抛出点）:落地速度: ，即：上升过程中（某一位置速度）和下落过程中通过某一位置的速度大小总是相等，方向相反【例2】气球以10m/s的速度匀速竖直上升，从气球上掉下一个物体，经17s到达地面求物体刚脱离气球时气球的高度（g=10m/s2）解析：可将物体的运动过程视为匀变速直线运动规定向下方向为正，则物体的初速度为V0=10m/s,g=10m/s2 则据h=,则有：物体刚掉下时离地1275m答案：1275m方法技巧有两种常见方法：（1）全程要用匀变速直线运动规律注意速度、加速度、位移的方向，必须先规定正方向；（2）分阶段要用匀变速直线运动规律并同时注意上升和下降过程的速率、时间的“对称性”针对训练1一位同学在探究影响落体运动的因素时，设计了如下四个小实验：实验（1）：让一张纸片和一枚硬币同时从同一高度落下实验（2）：让两张相同纸片，一张揉成一团，一张摊开，同时从同一高度下落实验（3）：让小纸团与硬币同时从同一高度下落实验（4）：在抽成真空的玻璃管中，让小纸片、小纸团、小硬币同时从人同一高度落下对上述四个实验，下列说法正确的是（ ）A（1）中硬币与纸片同时落地 B（2）中两者同时着地C（3）中硬币先着地 D（4）中三者同时落地2石块A自塔顶自由落下H时，石块B自离塔顶h处自由下落，两石块同时着地，则塔高为（ ）A B C D3某人在高层建筑的阳台外侧以的速度竖直向上发出一个小物体，当小物块运动到离抛出点15m处时，所经历的时间可能是（ ）A1s B C3s D4s