高一物理竞赛 暑假第1讲走进高中物理

走进高中物理原天地之美，而达万物之理庄子1. 物理学 从古时候起，人们就尝试着理解这个世界：为什么物体会往地上掉？为什么不同的物质会有不同的性质等等。宇宙的性质同样是一个谜，譬如地球、太阳以及月亮这些星体究竟是遵循着什么规律在运动，并且是什么力量决定着这些规律，人们提出了各种理论试图解释这个世界，这些理论就构成了物理学。 物理学是一门自然科学，也是一门崇尚理性重视逻辑推理的科学，它起始于阿基米德和苏格拉底的年代。经过两千多年的发展，它已经成为一门有众多分支的，令人尊敬和热爱的基础科学。在远至宇宙深处，近至咫尺之间，大到广袤苍穹，小到微观粒子的浩瀚而又精细的时空中，物理学研究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动规律等。 二十世纪伟大的物理学家2. 高中物理比初中难的原因 从定性到定量初中物理教学对许多物理问题都重在定性分析，即使进行定量计算，一般来说也是比较简单的；而高中物理教学，大部分物理问题不单是作定性分析，而且要求进行大量相当复杂的定量计算。学生对这种从定性到定量的飞跃非常不适应。 从标量到矢量标量没有方向性，矢量有方向性。换句话说，在描述矢量的时候不仅要说明量值，还要说明该量的指向方向。比如说，力就是矢量，因为力除了大小，还有方向。而重量就是标量，重量是多少就是多少，不会因为方向和角度影响重量的大小。 从形象思维到抽象思维初中物理教学基本上是建立在形象思维基础上的，它以生动的自然现象和直观的实验为依据，从而使学生通过形象思维获得知识。初中物理中的大多数问题看得见、摸得着。进入高中后，物理教学便从形象思维向抽象思维领域过度。从目前的教材来看，这个台阶是较高的。如：高一物理教材中的静摩擦力的方向，瞬时速度，物体受力情况的分析，力的合成与分解等都要求学生有较强的思维能力。从人的认识过程来看，从形象思维到抽象思维是认识能力的一大飞跃。 从通常是单因素的简单逻辑思维到多因素的复杂逻辑思维（包括判断、推理、假设、归纳、分析演绎等）的过度。 在运用数学工具解决物理问题上，从单纯的算术、代数方法到函数、图象、矢量运算、极值，微元等各种数学工具的综合应用的变化。 学习方法上的不适应初中学生更多的习惯于由老师传授知识，而高中物理学习中在相当程度上则要求学生独立地或在老师指导下主动地去获取知识（包括预习、独立地观察和总结实验以及系统地阅读教材和整理知识等）。【教师版】还可以从直线到空间、定值到变化、单个物体到系统、情景到模型、宏观到微观、形象到抽象等角度去分。3. 如何学好高中物理 树立信心，坚信自己能够学好物理，坚信“能量的转化和守恒定律”即有几分付出就有几分收获。我们决不相信，任何先天的或后天的才能，可以无需坚定的长期苦干的品质而得到成功的。 高中我们主要学习物理运动规律，解决方法，及物理模型。从运动、动力学、能量角度去看物理知识框架 高中物理学习七环节：课前预习专心上课及时复习独立作业解决疑难系统总结课外学习。第1讲 运动的描述温馨寄语研究一种现象总是先从现象的描述入手，而描述需要物理量。1.1基本物理量 知识点睛1. 机械运动物体的空间位置随时间的变化，是自然界中最简单、最基本的运动形态，称为机械运动。比如车辆的行驶、机器的运转、树叶的摇摆等等都是机械运动。【教师版】平动和转动在物体上选定任一条直线，如果在物体的运动过程中，该直线的位置始终保持彼此平行，这样的运动叫做平动。如果物体上所有各点都绕同一直线（转轴）作圆周运动，则该运动称为转动。2. 参考系要描述一个物体的运动，首先要选定某个物体做参考，观察物体相对于这个“某个物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来做参考的物体叫做参考系。陈与义 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。 3. 坐标系一般来说，为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系（按维度分可分为一维、二维、三维）。如下图一维坐标所示，若某一物体运动到点，此时它的位置坐标，若它运动到点，则此刻它的坐标。 （一维） （二维） （三维） 想一想：我们平时所说的定位系统是用的什么坐标?世界四大卫星定位系统：美国系统、俄罗斯“格洛纳斯”系统、欧洲“伽利略”系统、中国“北斗”系统。【教师版】地理坐标系：经纬度是经度与纬度的合称，它们组成一个坐标系统，又称为地理坐标系统，它是一种利用三度空间的球面，来定义地球上的空间的球面坐标系统，能够标示出地球上的任何一点的位置。4. 质点 在某些情况下，可以不考虑物体的大小和形状，这时我们只突出“物体具有质量”这一要素，把它简化为一个有质量的点，称之为质点。 在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，建立“理想化”的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法，质点就是这种物理模型之一。想一想：体积小的物体一定可以看成质点吗？体积大的物体一定不可以看成质点吗？【教师版】想一想：平动的物体一定可以看成质点吗？转动的物体一定不可以看成质点吗？5. 时间与时刻在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示。6. 路程和位移一般来说，当物体从某一点A运动到另一点B时，尽管可能沿不同的轨迹，走过不同的路程（路程是质点运动轨迹的长短），但位置的变化是相同的。在物理学中用一个叫做位移的物理量来表示物体（质点）的位置变化。我们从初位置到末位置作一条有向线段，用这条有向线段表示位移。位移既有大小，又有方向，这样的物理量叫做矢量，路程只有大小，没有方向，这样的物理量叫做标量。位移大小路程。【教师版】矢量不仅要有大小和方向还要满足矢量相加法则。电流是标量还是矢量？试根据图中两次运动的和位移，你能总结出矢量相加法则吗？ 例题精讲考查运动的基本物理量，比较基础，其中质点、时间时刻、路程位移是期中必考内容。【例1】 （）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研究火车通过路旁的一根电线杆所需时间时，火车可看作质点C研究张怡宁打出的乒乓球的旋转速度时，不能把乒乓球看作质点D研究从北京开往上海的一列火车的行驶速度时，火车可以看成质点【解析】 对于C选项，如果只观察落点，这时可以把乒乓球看成质点，但如果张怡宁打球不旋转的话，那她和其他运动员就没有多大区别了。【答案】 CD【例2】 （）在下面时间轴上标出第99秒初，第100秒末，第100秒内。【答案】【例3】 （）如图所示，某人沿半径为的圆形跑道运动，从点出发，顺时针跑了半圈，经过点到达点，这个人跑过的路程是多少？跑过的位移是多少？若这个人沿跑道顺时针再由点出发跑一圈后，第二次到点，则跑过的总路程和位移又是多少？（以为起点）【解析】 第一次到达点时，跑过的路程应是曲线弧的长度， ；位移大小为线段的长度，方向由指向。第二次到达点时，跑过的路程是一个圆周长再加上曲线弧的长，则路程应是 第二次的位移仍然是线段，所以，方向仍由指向。【答案】 【例4】 （）质点在轴上单向运动，各个时刻的位置坐标如下表，则此质点开始运动后01234505-4-1-71 前几秒内的位移最大？A B C D E 第几秒内的位移最大？A第 B第 C第 D第 E第 前几秒内的路程最大？A B C D E【答案】 D B E 【例5】 （）在运动场的一条直线跑道上，每隔放置一个空瓶，运动员在进行折返跑训练时，从中间某一瓶子处出发，跑向最近的空瓶，将其扳倒后返回。在扳倒出发点处的瓶子，之后再折返跑到最近的空瓶，将其扳倒后返回。依此下去，当他扳倒第6个空瓶时，求他经过的路程和位移？在这段时间内，他一共几次经过出发点？（不计出发处一次）。【解析】 如图所示，运动员从位置出发跑向位置，扳倒空瓶后返回位置，扳倒空瓶后又跑向位置，依次进行下去.当他扳倒第个空瓶时应在位置，那么在这个过程中他跑过的路程 ，位移大小应为间的距离，往返过程中共经过出发点次。【答案】 1.2 速度 生活中，我们是怎样来描述汽车运动的快与慢呢？ 知识点睛【教师版】可以相同时间内比较位移大小或相同位移内比较时间长短1. 速度 物理意义：速度是表示物体运动快慢的物理量。 定义：速度等于物体运动的位移跟发生这段位移所用时间的比值。 公式：【注意】速度不但有大小，而且有方向，是矢量，方向跟位移的方向相同。2. 平均速度 定义：做变速直线运动的物体的位移跟发生这段位移所用时间的比值，叫做平均速度。 公式：【注意】平均速度既有大小又有方向，是矢量，其方向与一段时间内发生的位移的方向相同。在变速直线运动中，不同时间（或不同位移）内的平均速度一般是不相同的，因此，求出的平均速度必须指明是对哪段时间（或哪段位移）而言的。一般说来，物体在某一时间间隔内运动快慢可变所以平均速度并不能很好的描述运动的快慢。 思考：若，物体一定静止吗？那我们要怎样才能更精确的描述运动呢？3. 瞬时速度 物理意义：精确描述物体运动快慢和运动方向的物理量，是矢量。 定义：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，叫瞬时速度。 瞬时速度的大小叫瞬时速率，有时简称速率。我们一般所说的速度指的是哪个“速度”？定义速度时采取了哪些物理方法？4. 匀速直线运动：物体在一条直线上运动，如果在任意相等的时间里位移相等，这种运动就叫做匀速直线运动。【注意】匀速直线运动就是瞬时速度不变的运动，包括大小和方向。一只狗沿一条直线向右奔跑，第内跑的位移为，第内的位移也为，那么这只狗在前内是做匀速直线运动吗？5. 变速直线运动：物体在一条直线上运动，如果在任意相等的时间里位移不相等，这种运动就叫做变速直线运动。【教师版】平均速率：物体的路程和通过这段路程所用时间的比。平均速率在习惯上称平均速度，但与平均速度却有很大的区别。平均速度是物体通过的位移和通过该位移所用时间的比。平均速率是标量，平均速度是矢量，所以平均速率和平均速度不是同一个物理量。但在单向的匀速直线运动中，它们大小相等。 例题精讲平均速度与瞬时速度的辨别，以及对速度矢量性的考查。【例6】 （）下列说法中正确的是A任意相等的时间内通过的路程相等的运动一定是匀速运动B速度不变的运动一定是匀速运动C速率不变的运动一定是匀速运动D单向匀速直线运动的位移与时间成正比【答案】 BD【例7】 （）如图所示，已知圆的半径为，猴从点沿顺时针出发，4秒后猴到达点，求猴从到的平均速度？当秒时，恰好走了一圈，求猴走一圈的平均速度。【答案】 【例8】 （）运动员在百米竞赛中，测得处的速度是，末恰好到达终点时的速度为，则运动员在全程内的平均速度是ABCD【答案】 C【例9】 （）一质点做直线运动，在前一半时间的速度为，后一半时间的速度为，求全程的平均速度。【答案】【例10】 （）一质点做直线运动，前一半位移的运动速度恒为，整段运动的平均速度为，设其后一半位移的速度大小不变，求该速度大小。【答案】1.3 加速度生活中，我们用什么指标描述汽车的性能呢？比如，加速性能，制动性能等。 知识点睛1. 加速度 物理意义：表示速度变化快慢的物理量。 定义：加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值，通常用表示。 公式：（为速度的变化量，为物体的初速度，为末速度） 矢量性：加速度是矢量，在匀变速直线运动中，加速度的方向跟的方向相同。 单位：在国际单位制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号是或。2. 加速与减速的判定 火箭和汽车的速度都均匀的变化，根据表中给出的数据，求火箭和汽车的加速度。时间火箭的速度（）汽车的速度（）第末5040第末10035第末15030 匀变速直线运动：如果在任意相等时间内速度的变化相同，这种运动就叫做匀变速直线运动。【注明】匀变速直线运动，即加速度不变的运动，包括加速度的大小和方向。 如果物体的速度随着时间均匀增加，则这个物体做匀加速直线动； 如果物体的速度随着时间均匀减小，则这个物体做匀减速直线运动。3. 感受加速度与速度 人能感受到加速度，比如电梯向上加速时，加速度越大，人感觉到越“沉”；急刹车时，加速度越大，人越容易向前“倾倒”。 人不能感受到速度，比如北京地区的人随着地球自转的速度约为，随着地球公转的速度为，但是我们平常感觉不到。 速度很大时，速度可以为零，比如光在以运动时，加速度为零。 物体有加速度，但速度为零。比如上抛的物体做减速运动到达最高点速度为零然后向下加速运动，全程加速度不变。炮弹在炮筒中赛车起步跳伞者着路时汽车起步喷气式飞机着路后滑行无轨电车起步汽车急刹车旅客列车起步 例题精讲加速度是高一上重要概念，所有的运动都会涉及到它。【例11】 （）关于加速度，下列说法中正确的是A速度变化越大，加速度一定越大 B速度变化所用时间越短，加速度一定越大C速度变化越快，加速度一定越大 D速度为零，加速度一定为零【答案】 C【例12】 （）物体从静止做匀加速直线运动，已知加速度为，则在任意内 A物体的末速度一定等于初速度的倍B物体的末速度一定比初速度大C物体的末速度一定比前内的末速度大D物体的末速度一定比前内的初速度大【答案】 BD【例13】 （）小球以的速度水平向右运动，碰到墙壁经后，以的速度沿同一直线反弹，如图所示，则小球在这内的平均加速度的大小为 ，方向为 。（规定水平向右为正方向）【答案】 水平向左【例14】 （）物体以的初速度沿光滑斜坡向上做匀减速直线运动，经滑回原处时，速度大小仍为，则整个过程中物体的速度变化量为 ，加速度为 。（规定初速度方向为正）【答案】 ，【例15】 （）火车沿平直铁轨匀加速前进，通过某一路标时的速度为，后变为，则再需经多少时间，火车的速度能变成？【答案】STS赏析【例16】 有一方法可以用来快速估测“闪电处”至“观察者”之间的直线距离，如图所示，只要数出自观察到闪光起至听到雷声的时间，就能估算出以千米为单位的“闪电处”至“观察者”之间的直线距离。已知声速约为，则约为几千米A B C D【答案】 C【例17】 如图所示，为高速摄影机拍摄到的子弹穿透苹果瞬间的照片。该照片经放大后分析，在曝光时间内，子弹影像前后错开的距离约为子弹长度的。已知子弹飞行速度约为，由此可估算出这幅照片的曝光时间最接近ABC D【解析】 在曝光时间内，子弹的运动可简化为匀速运动，影像前后错开的距离对应在该时间内的位移。子弹长度的数量级为，故子弹的位移数量级为，子弹飞行速度约为，故曝光时间估算为。 【答案】 B【例18】 天文观测表明，大多数远处的恒星(或星系)都以各自的速度背离我们而