【名师一号】2011届高考物理一轮复习精品资料 第2章第1课时描述运动的基本概念

1 第二章直线运动第二章直线运动 考纲导航考纲导航 要求 高考要求 内容 能力层级说明 1 机械运动 质点 2 位移和路程 3 匀速直线运动 速度 速率 位移公式 s vt s 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 对描述运动的基本物理 量的物理意义理解深刻 能 够灵活应用图象解决实际问 题 6 匀变速直线运动 加 速度 公式 v v0 at s v 0t 12at2 v2t v20 2as v t 图象 能够根据题意建立正确 的物理图景 将公式应用熟 练 命题取向 近几年高考对本章的考查重点是匀变速直线运动的规律及 v t 图象 主要以选择题的形 式出现 以本章知识单独命题的计算题很少 较多的是将本章知识与牛顿运动定律 电场中 带电粒子的运动等知识结合起来进行考查 预计在今后的高考中 考查热点不会有所改变 就试题难度讲 更加注重知识的应用 如 汽车过路的问题 高速公路上的车距问题等 备考方略 建议同学们要注意区别速度与加速度 路程与位移 速度与平均速度 时间与时刻等 概念 要重点掌握课本中出现的公式及其适用条件 不能乱套公式 本章题目常可一题多解 各种解法繁简差距较大 要选择最佳解题方案就应该仔细研究题目的已知条件和特点 选用 最适合的公式 还要尽可能用图象语言准确地描述它 要建立感性认识 通过一些具体的实例 通过对这 些实例中物理现象的分析 物理情景的构建 物理过程的认识去形成物理概念和规律 这样 2 有生动的物理实例做基础形成的概念和规律 我们对它们就会有更好的理解 要做好本章的两个实验 特别是 研究匀变速直线运动 这个实验 不仅是高考的热点 也是做好其他力学实验的基础 位移图象和速度图象也不要忽视 第一课时描述运动的基本概念第一课时描述运动的基本概念 第一关 基础关展望高考第一关 基础关展望高考 基础知识 一 质点 知识讲解 用来代替物体的有质量的点称为质点 是一个理想化模型 在中学物理中 可视为质点 的运动物体有以下三种情况 1 运动物体的大小跟它所研究的对象间的距离相比可忽略不计时 可将该物体当作质点 2 做平动的物体 由于物体上各个点运动的情况相同 可以选物体上任一点的运动来代 表物体的运动 故平动的物体在研究其运动性质时 可将它视为质点 3 有转动 但相对平动而言可以忽略时 也可以把物体视为质点 如汽车在运行时 虽然 车轮有转动 但我们关心的是车辆整体运动的快慢 故汽车可以看成质点 活学活用 1 在下列各物体中 可视作质点的物体有 A 研究公路上行驶的汽车 B 研究转动的汽车轮胎上各质点的运动情况 C 表演精彩动作的芭蕾舞演员 D 参加百米赛跑的运动员 E 乒乓球运动员接球时的弧旋球 答案 AD 二 参考系 知识讲解 在描述一个物体的运动时 选来作为标准的假定不动的另外物体 描述一个物体是否运动 决定于它相对于所选的参考系的位置是否变化 由于所选取 的参考系并不是真正静止的 所以物体运动的描述只能是相对的 描述同一运动时 若以不同的物体作为参考系 观察的结果可能不同 如 坐在行驶火 车上的人 若以车为参考系 他是静止的 若以地面为参考系 他是随车厢一起运动的 参考系的选取原则上是任意的 但实际问题中 应以研究问题方便 对运动的描述尽可 3 能简单为原则 地面上运动的物体 一般选地面为参考系 活学活用 2 在平直公路上行驶的汽车内 一乘客以自己的车为参考系向车外观察 他看到的下 列现象中肯定错误的是 A 与汽车同向行驶的自行车 车轮转动正常 但自行车向后行驶 B 公路两旁的树因为有根扎在地里 所以是不动的 C 有一辆汽车总在自己的车前不动 D 路旁的房屋是运动的 解析 当汽车在自行车前方以大于自行车的速度行驶时 乘客观察到自行车的车轮转 动正常 自行车向后退 故选项 A 是可能的 以行驶的车为参考系 公路两旁的树 房屋都 是向后退的 故选项 B 错误 选项 D 正确 当另一辆汽车与乘客乘坐的车以相同的速度行驶时 乘 客观察到前面的车静止不动 故选项 C 是可能的 答案 B 三 时刻和时间 知识讲解 1 时刻 时刻指的是某一瞬时 在时间轴上 用一个点来表示 如第 2s 末 第 2s 初等是 状态量 如图 2 时间 时间指的是两时刻的间隔 在时间轴上用一段线段来表示 如前 2s 内 第 2s 内 等是过程量 如图 活学活用 3 关于时间和时刻 下列说法正确的是 4 A 物体在 5s 时指的是物体在 5s 末时 指的是时刻 B 物体在 5s 内指的是物体在 4s 末到 5s 这 1s 的时间 C 物体在第 5s 内指的是物体在 4s 末到 5s 初这 1s 的时间 D 第 4s 末和第 5s 初 指的是时刻 解析 5s 时指的是 5s 末这一时刻 5s 内指的是前 5s 这一段时间 第 5s 内指 4s 末到 5s 初这 1s 的时间 前 1s 末和后 1s 初是同一时刻 故第 4s 末和第 5s 初是同一时刻 答案 ACD 四 位移和路程 知识讲解 1 位移 表示物体位置的变化 可用由初位置指向末位置的有向线段表示 有向线段的长 度表示位移的大小 有向线段的方向表示位移的方向 2 路程 是物体运动轨迹的实际长度 路程是标量 与路径有关 如图所示 AB 表示位移 折线 ACB 和弧线 ADB 的长度表示路程 3 位移和路程的区别与联系 位移路程 描述质点位置变化 是从初位置指向末位置的 有向线段 描述质点实际运动轨迹 的长度 矢量 有大小 也有方向标量 有大小 无方向 区别 由质点的初 末位置决定 与质点运动轨迹无 关 既与质点的初 末位置有 关 也与运动路径有关 联系 都是描述质点运动的空间特征 都是过程量 一般说来 位移的大小不大于相应的路程 只有质点做单向直线运动 时 位移的大小才等于路程 5 活学活用 4 关于位移和路程 下列说法正确的是 A 物体沿直线向某一方向运动 通过的路程就是位移 B 物体沿直线向某一方向运动 通过的路程等于位移的大小 C 物体通过一段路程 其位移可能为 0 D 物体通过的路程不等 但位移可能相同 答案 BCD 五 速度与速率 知识讲解 1 平均速度 定义 运动物体的位移和所用时间的比值 叫做这段位移 或时间内 的平均速度 表达式 v x t 或者写成 v x t 方向 与位移方向相同 2 瞬时速度 定义 运动物体经过某一位置 或在某时刻 的速度 大小 v x t 其中 t 0 在 x t 图象中等于该时刻对应斜率的大小 方向 在 x t 图象中 如果斜率为正值 则表明某点瞬时速度的方向与规定的正 方向相同 注意 平常我们所说的速度既可能是平均速度 也可能是瞬时速度 要根据上 下文来判 断 3 瞬时速率和平均速率 瞬时速率 瞬时速度大小 平均速率 物体运动的路程与所用时间的比值 公式 平均速率 路程 时间 4 速度和速率的比较 项目速度速率 6 定义运动物体在某一时刻 或某一位置 的 速度叫瞬时速度 简称速度 瞬时速度的大小 叫做瞬时速 率 简称速率 意义描述质点的运动快慢和运动方向描述质点的运动快慢 不描述 运动方向 性质矢量标量 关系两者大小总是相等 5 平均速度和平均速率的比较 项目平均速度平均速率 定义位移与时间的比值路程与时间的比值 意义粗略描述运动的快慢和方向仅表示运动快慢 性质矢量标量 关系平均速度大小一般小于平均速率 仅物体单向直线运动时 两者大小才 相等 6 平均速度与瞬时速度的比较 项目平均速度瞬时速度 区别粗略描述 对应一段时间精确描述 对应某一时刻 共同点描述物体运动的快慢和方向 都是矢量 单位都是 m s 联系匀速直线运动中 平均速度等于瞬时速度 瞬时速度是极短时间内 的平均速度 7 活学活用 5 物体运动一段时间后 下列说法正确的是 A 物体的平均速度大小等于物体的平均速率 B 物体的平均速率的大小不小于物体的平均速率 C 物体的平均速度的大小不大于物体的平均速率 D 物体的平均速度的大小可以等于零 但平均速率一定大于零 解析 该题考查的是对 平均速度 和 平均速率 两个基本定义的理解 平均速度 位移 时间 平均速率 路程 时间 对运动的物体来说 位移的大小 路程 由此知道物体的 平均速度的大小 平均速率 答案 C 对 对运动的物体来说 物体位移可以为零 但物 体路程一定不为零 故答案 D 也对 答案 CD 六 加速度 知识讲解 1 定义 物体速度的变化 v vt v0 与完成这一变化所用时间 t 的比值 叫做物体 的加速度 2 加速度的表达式 t0 vv a t 式子中 a 表示加速度 vt表示经过一段时间 t 末了时 刻的速度 末速度 v0 表示物体开始时刻的速度 初速度 3 单位 在国际单位制中 加速度的单位是 m s2 读作米每二次方秒 4 加速度的物理意义 表示物体速度改变快慢的一个物理量 数值上等于单位时间内速度的变化量 加速度大 表示运动物体速度改变得快 加速度小 表示运动物体速度改变得慢 理解时应注意 加速度 a 不是反映运动快慢的 也不是反映速度变化量的大小 而是反映 速度变化的快慢 即速度的变化率 v t 5 矢量性 加速度既有大小 也有方向 是矢量 加速度 a 的方向与速度的变化量 v 的 方向相同 与速度方向没有必然联系 6 加速度的方向 加速度是矢量 它的方向始终与速度变化 vt v0 的方向相同 在匀加 速直线运动中 速度不断增大 vt v0 0 a 为正值 即加速度方向与运动方向相同 在匀减速直 线运动中 速度不断减小 vt v0v甲 丙静止 B 甲和乙匀速下降 且 v乙 v甲 丙匀速上升 C 甲和乙匀速下降 且 v乙 v甲 丙匀速下降 D 甲匀速下降 乙匀速上升 丙静止不动 解析 以地面为参考系 甲看到楼房匀速上升 说明甲艇在匀速下降 乙看到甲艇匀速 上升 说明乙艇也在匀速下降 但乙艇下降的速度大于甲艇下降的速度 即 v乙 v甲 要满 足丙看到乙艇匀速下降 甲看到丙艇匀速上升 丙的运动相对于地面可以有三种情况 1 静止 2 匀速上升 3 匀速下降 但 v丙 v甲 综上分析 该题答案为 D 答案 D 3 关于速度和加速度的关系 下列说法正确的是 A 物体加速度的方向为正方向时 则速度一定增加 B 物体的速度变化越快 则加速度就越大 C 物体加速度的方向保持不变 则速度方向也保持不变 D 物体加速度的大小不断变小 则速度大小也不断变小 答案 B 4 一位旅客可用三种方法从常州到苏州旅游 第一种是乘普客汽车经 312 国道到达 第二种是乘快客汽车经沪宁高速公路到达 第三种是乘火车到达 下面是三种车的发车时刻 及里程表 已知普客汽车全程平均时速为 60km h 快客汽车全程平均时速为 100km h 两车 途中均不停站 火车在中途需停靠无锡站 5min 设火车进站和出站都做匀变速直线运动 加速度大小是 2400km h2 途中匀速行驶 速率为 120km h 若现在时刻是上午 8 点 05 分 这位旅客想早点赶到苏州 请你通过计算说明他该选择乘坐什么车 解析 按题给时刻 上午 8 点 05 分 应选择 8 20 或 8 40 8 33 的车次 第一种乘普客汽车 1 1 1 s75 t h75 v60 min 13 8 20 发车 9 35 到达 第二种乘快客汽车 2 2 2 s80 t v100 h 48min 8 40 发车 9 28 到达 第三种乘火车 其出站匀加速或进站匀减速时间 1 v120 t a2400 h 0 05h 火车进 出站各两次 其匀变速运动时间为 4t1 0 2h 火车匀变速运动路程 s1 1 v 4tA 60 0 2km 12km 火车匀速运动路程 s2 72 12 km 60km 火车匀速运动时间 2 2 2 s60 t v120 h 0 5h 火车停靠无锡站时间 t3 5min 火车所需总时间 t 4t1 t2 t3 47min 8 33 发车 9 20 到达 所以选择乘坐火车 答案 火车 5 如图所示 物体从光滑斜面上的 A 点由静止 开始下滑 经过 B 点后进入水平面 设经过 B 点前 后速度大小不变 最后停在 C 点 每隔 0 2 秒钟通 过速度传感器测量物体的瞬时速度 下表给出了部 分测量数据 重力加速度 g 取 10m s2 求 1 斜面的倾角 2 物体与水平面之间的动摩擦因数 3 t 0 6s 时的瞬时速度 v 解析 1 由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时的加速度为 14 2 1 v a5 m s t mgsin ma1 可得 30 2 由后两列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为 2 2 v a2 m s t mg ma2 可得 0 2 3 由 2 5t 1 1 2 0 8 t 解得 t 0 1s 即物体在斜面上下滑的时间为 0 5s 则 t 0 6s 时物体在水平面上 其速度为 v v1 2 a2t 2 3m s 答案 1 30 2 0 2 3 2 3m s 课时作业六描述运动的基本概念 1 一只蜜蜂和一辆汽车在平直公路上以同样大小的速度并列运动 如果这只蜜蜂眼睛紧 盯着汽车车轮边缘上某一点 如粘着的一块口香糖 那么它看到的这一点的运动轨迹是 解析 蜜蜂和汽车速度相同 因此就好像是蜜蜂在车轴上看车轮边缘上一点的运动一样 其运动轨迹是圆 A 正确 考查参考系和相对运动问题 考生必须站在蜜蜂的角度想问题 答案 A 2 已知物体 t 时刻的末位置 Q 要完全确定该物体在 t 0 时的初位置 P 还必须知道 A 位移 B 路程 C 平均速率 D 平均功率 解析 从 t 0 时刻的初位置 P 经过 t 时间运动到末位置 Q 全过程位移是唯一确定的 即从 P 到 Q 的有向线段 故若已知末位置 Q 只有知道位移才能够确定物体在 t 0 时刻的初 位置 P 答案 A 3 一个做直线运动的物体 某时刻的速度是 10m s 那么 这个物体 A 在这个时刻之前 0 1s 内的位移一定是 1m B 从这个时刻起 1s 内的位移一定是 10m 15 C 从这个时刻起 10s 内的位移可能是 50m D 从这个时刻起做匀速直线运动 则通过 100m 的路程所用时间为 10s 解析 某时刻的速度只能反映该时刻的运动快慢 不能反映出物体前后的运动情况 故 选项 A B 错误 选项 C 正确 而从该时刻如果物体开始做匀速直线运动 通过 100m 的路程 所用的时间为 10s 故选项 D 正确 答案 CD 4 如图所示 由于风的缘故 河岸上的旗帜如图飘扬 在河面上的两条船上的旗帜分 别如图示状态 则关于两条船的运动状态的判断 结论正确的是 A 甲船肯定是向左运动的 B 甲船肯定是静止的 C 乙船肯定是向右运动的 D 乙船可能是静止的 答案 C 5 T1次列车从北京西始发 途经郑州 武昌等城市 最后到达长沙 其时刻表如下 若 列车准点到站和发车 则列车从郑州到武昌的运行过程中 T1次列车时刻表 A 时间为 368min B 时间为 376min C 平均速率为 24 3m s D 位移为 536km 16 答案 AC 6 如图所示是汽车的速度计 某同学在汽车中观察速度计指针位置的变化 开始时指针 指示在如图甲所示位置 经过 8s 后指针指示在如图乙所示位置 若汽车做匀变速直线运动 那么它的加速度约为 A 11m s2 B 5 0m s2 C 1 4m s2 D 0 6m s2 解析 2 t0 6020 km hvv a1 4m sC t8 s 故选项正确 答案 C 7 有下列几种情景 请根据所学知识选择对情景的分析和判断正确的说法 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 运动的磁悬浮列车在轨道上高速行驶 太空的空间站在绕地球做匀速转动 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 所以加速度很大 D 尽管空间站匀速转动 加速度也不为零 解析 判断加速度是否存在的依据是看合外力是否为零 看速度变化的快慢 而不是看 速度大小 所以选项 B 正确 一个物体运动速度大 但速度不发生变化 如匀速直线运动 它的加速度为零 所以选项 C 错误 曲线运动的速度方向发生了变化 速度就发生了变化 所以一定有加速度 选项 D 正确 点火后虽然火箭速度为零 但由于合外力很大而具有很大 17 的加速度 所以选项 A 错误 答案 BD 8 用同一张底片对着小球运动的路径每隔 1 10 s 拍一次照 得到的照片如图所示 则小球在图中过程运动的平均速度是 A 0 25m s B 0 2m s C 0 17m s D 无法确定 解析 由图象可知时间为 0 3s 位移为 6 1 cm 5cm 据平均速度公式 可求得 s 0 17 m s t v 答案 C 9 从高出地面 3m 的位置竖直向上抛出一个小球 它上升 5m 后回落 最后到达地面 如图所示 分别以地面和抛出点为原点建立坐标系 方向均以向上为正 填写以下表格 18 解析 本题中的物体沿直线运动 可以在该直线上建立直线坐标系 来定量描述物体的 位置 若以地面为原点 则出发点 最高点 落地点的坐标分别为 x1 3m x2 8m x3 0 若以 抛出点为原点 则 x 0 x2 5m x3 3m 10 如图所示 图 甲 是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图 测速仪发出 并接收超声波脉冲信号 根据发出和接收到信号间的时间差 测出被测物体的速度 图 乙 中 P1 P2是测速仪发出的超声波信号 n1 n2分别是 P1 P2被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 340m s 若汽车是匀速行驶的 则根据图 乙 可知 汽车在接收到 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 解析 设汽车在接收到 P1 P2两个信号时距测速仪的距离分别为 s1 s2 则有 2s1 2s2 v t t 为 P2由发出到接收比 P1少用的时间 由图乙记录数据可列比例为 tt 1 70 54 43 53 50 5 所以 t 0 1s 汽车在接收到 P1 P2两个信号之间 的时间内前进的距离与信号 P2由发到收比 P1由发到收少走的单向距离相等 即