高考物理总复习描述运动的基本概念、匀速运动 知识讲解 提高

描述运动的基本概念、匀速运动编稿:张金虎 审稿： 【考纲要求】1. 理解参考系、质点、位移、路程、速度、平均速度、加速度等运动学基本概念的确切含义；2. 掌握位移、速度、加速度的矢量性及匀速直线运动的相关规律。【考点梳理】考点一：参考系、质点要点诠释：1参考系：为了研究物体的运动而假定不动的物体(1)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发生变化，由于所选的参考系并不是真正静止的，所以物体运动的描述具有相对性。(2)描述同一运动时，若以不同的物体作为参考系，描述的结果可能不同(3)参考系的选取原则上是任意的，但是有时选运动物体作为参考系，可能会给问题的分析、求解带来简便，一般情况下如无说明， 通常都是以地面作为参考系来研究物体的运动2质点(1)定义：用来代替物体的有质量的点叫做质点质点是一个理想化的模型，现实中并不存在(2)可视为质点的两种情况物体的形状和大小在所研究的问题中可以忽略，则可以把物体当做质点做平动的物体由于各点的运动情况相同，可以选物体上任意一个点的运动来代表整个物体的运动，此时可将物体当做质点处理考点二：时间和时刻、位移和路程要点诠释：1时间和时刻意义时间轴表示对应的物理量通常的说法时刻一段时间的始末， 一瞬间，有先后， 无长短轴上一点位置、瞬时速度、瞬时加速 度第几秒初、 第几秒末时间两时刻之间的间隔，有长短轴上一段位移、平均速度、速度变化 量几秒、第几 秒、前几秒、 后几秒2.位移和路程位移路程方向方向是由初位置指向末位置，是矢量没有方向，是标量大小物体初位置与末位置间的直线距离，与物体所走路径无关物体实际运动轨迹的长度，与物体所走路径有关运算法则平行四边形法则 代数运算加法联系一般情况下：路程大于或等于位移的大小；只有当物体做单向直线运动时，物体的位移大小才等于路程考点三：瞬时速度、速率、平均速度和平均速率要点诠释：瞬时速度速率平均速度平均速率物理意义在某一时刻或某一位置时物体的速度瞬时速度的大小某一段时间或某一段位移内运动的快慢和方向物体的路程与所用时间的比值对运动的描述精确的描述物体在某一时刻或某一位置时的运动精确描述物体运动的快慢粗略描述物体运动的快慢和方向仅表示物体运动快慢矢、标性矢量标量矢量标量考点四：速度、速度变化量和加速度要点诠释：速度(v)速度变化量(v)加速度(a)定义位移与时间的比值在一段时间内速度变化的大小和方向速度的变化量跟所用时间的比值定义式及单位v=s/t m/sv=vtv0 m/s( vtv0) / t m/s2物理意义描述物体运动快慢和方向的物理量描述物体速度变化的大小和方向描述物体速度变化的快慢和方向性质矢量矢量矢量方向物体运动的方向可能与初速度的方向相同，也可与初速度的方向相反与速度变化量的方向相同影响因素位置变化和时间的比值与速度无关与速度、速度变化量无关，与物体所 受的合外力有关考点五：匀速直线运动物体在一直线上运动且速度大小、方向都不变的运动称为匀速直线运动。要点诠释：（1）匀速直线运动也是一种理想模型, 它是运动中最简单的一种（研究复杂的问题, 从最简单的开始, 是一种十分有益的研究方法）。（2）实际上物体的匀速直线运动是不存在的, 不过不少物体的运动可以按匀速直线处理。这里对物体在一直线上运动就不好做到, 而如果在相等的时间里位移相等, 应理解为在任意相等的时间, 不能只理解为一小时、一分钟、或一秒钟, 还可以更小。认真体会“任意”相等的时间里位移都相等的含意, 才能理解到匀速的意义。【典型例题】类型一、对质点概念的理解例1、在研究物体的运动时，下列物体中可以当作质点处理的是 ()A在研究乒乓球运动的发球时B研究步枪射击的子弹时C研究哈雷彗星绕太阳公转时D用GPS定位系统研究汽车位置时【答案】BCD【解析】乒乓球比赛中运动员发出的乒乓球有转动，这种转动不能忽略，所以不能把乒乓球看做质点；研究子弹的运动时，由于子弹各部分的运动情况都相同，所以可以看做质点；研究哈雷彗星绕太阳公转时，可以忽略哈雷彗星自转，也可以看做质点；用GPS定位系统研究汽车位置时，不需要考虑汽车各部分运动的差异，汽车可以看做质点，所以选项B、C、D正确 【总结升华】(1)不能以物体的大小和形状为标准来判断物体是否可以看做质点，关键要看所研究的问题的性质当物体的大小和形状对所研究的问题的影响可以忽略不计时，物体可视为质点(2)质点并不是质量很小的点，要区别于几何学中的“点” (3)物理学中理想化的模型还有很多，如“点电荷”、“自由落体运动”、“纯电阻电路”等，都是突出主要因素，忽略次要因素而建立的模型举一反三【变式】奥运会中，下列几种奥运比赛项目中的研究对象可视为质点的是()A在撑竿跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时B帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时C跆拳道比赛中研究运动员的动作时D铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时【答案】BD【解析】撑竿跳高中的运动员的动作和支撑杆的转动情况对比赛结果影响极大，不能视为质点；同理，跆拳道比赛中运动员的动作对比赛结果影响也很大，不能视为质点其余两项可视为质点类型二、对位移、路程的考查例2、(2014 江苏卷）一汽车从静止开始做匀加速直线运动，然后刹车做匀减速直线运动，直到停止。下列速度v和位移x的关系图像中，能描述该过程的是 【答案】A【解析】匀加时根据速度位移关系v2= 2ax变形可得 ，匀减时变形为，根据指数函数图像特点可知，A项正确。【总结升华】对基本概念要理解到位，准确把握相近概念的区别是关键。 举一反三【变式】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80 km/h；乙图是路线指示标志，此处到青岛还有150 km.上述两个数据表达的物理意义是 ()A80 km/h是平均速度，150 km是位移B80 km/h是瞬时速度，150 km是路程C80 km/h是瞬时速度，150 km是位移D80 km/h是平均速度，150 km是路程【答案】B类型三、考查对速度概念的理解例3、在公路的每个路段都有交通管理部门设置的限速标志，如图所示，这是告诫驾驶员在这一路段驾驶车辆时 ()A必须以这一规定速度行驶B平均速度大小不得超过这一规定数值C瞬时速度大小不得超过这一规定数值D汽车上的速度计指示值，有时还是可以超过这一规定值的 【答案】C【解析】限速标志上的数值为这一路段汽车行驶的瞬时速度的最大值，汽车上的速度计指示值为汽车行驶的瞬时速度值，不能超过这一规定值，故只有C正确【总结升华】平均速度是位移与一段时间的比值，反应的是物体在一段时间内的运动情况；而瞬时速度是平均速度在时间段趋于零时的极值，反应的是运动物体在某一时刻（或某一位置）时的速度.举一反三【高清课程：描述运动的基本概念、 匀速运动 例4】【变式】图A是在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，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图B中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是p1、p2由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v=340m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图B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。 【答案】17m 17.9m/s类型四、平均速度的计算 例4、 汽车从甲地由静止出发，沿直线运动到丙地，乙地是甲丙两地的中点汽车从甲地匀加速运动到乙地，经过乙地速度为60 km/h；接着又从乙地匀加速运动到丙地，到丙地时速度为120 km/h，求汽车从甲地到达丙地的平均速度【答案】45 km/h【解析】设甲丙两地距离为2s，汽车通过甲乙两地时间为t1，通过乙丙两地的时间为t2.甲到乙是匀加速运动，由得从乙到丙也是匀加速运动，由得所以【总结升华】(1)平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关(2) 是平均速度的定义式，适用于所有的运动，而适用于匀变速直线运动。仅由，不能判定该物体做匀变速直线运动举一反三【变式1】一位汽车旅游爱好者打算到某风景区去观光，出发地和目的地之间是一条近似于直线的公路，他原计划全程平均速度要达到40 km/h，若这位旅游爱好者开出1/3路程之后发现他的平均速度仅有20 km/h，那么他能否完成全程平均速度为40 km/h的计划呢？若能完成，要求他在后的路程里开车的速度应达多少？【答案】这位旅行者能完成他的计划，他在后2x/3的路程里，速度应达80 km/h【解析】设后路程上的平均速度为v，总路程为x在前x/3里用时：在后2x/3里用时：所以全程的平均速度为：解得v80 km/h由结果可知，这位旅行者能完成他的计划，他在后2x/3的路程里，速度应达80 km/h.【高清课程：描述运动的基本概念、 匀速运动 例2】【变式2】一个物体由甲地沿直线运动到达乙地，在前一半路程里的平均速度是v1，后一半路程的平均速度是v2，求整个运动过程中物体的平均速度？【答案】类型五、对速度和加速度的理解例5、 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选项是 ()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中的空间站在绕地球做匀速圆周运动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尽管空间站做匀速圆周运动，加速度也不为零【答案】BD【解析】火箭虽还没动，但火箭的加速度不为零，故A错；轿车紧急刹车时，根据，由于很大而很小，故加速度很大，B对；磁悬浮列车的速度很大，但速度变化并不快，故加速度并不大，C错；空间站的速度大小不变，但速度方向不断变化，故加速度并不为零，D对【总结升华】物体的速度大，速度变化量不一定大，加速度不一定大，而物体的速度为零时，速度也可能正在改变举一反三【变式】某物体运动的速度图象如图所示，根据图象可知()A02 s内的加速度为1 m/s2B05 s内的位移为10 mC第1 s末与第3 s末的速度方向相同D第1 s末与第5 s末加速度方向相同【答案】AC【解析】02 s内的加速度(即图象的斜率)a1 m/s2，故A对；05 s内的位移为，故B错；从图象可以看出，第1 s末与第3 s末物体的速度都为正值，即都与所设的正方向相同，故C对；而在第5 s末的加速度为负，所以D错误【高清课程：描述运动的基本概念、 匀速运动 例1】【变式2】物体做匀加速直线运动，其加速度为2m/s2，那么，在任一秒内（） A物体的加速度一定等于物体速度的2倍 B物体的初速度一定比前一秒的末速度大2m/s C物体的末速度一定比初速度大2m/s D物体的末速度一定比前一秒的初速度大2m/s【答案】C类型六、 考查对加速度的理解及公式a(vv0)/t的应用例6、（2014年 广东卷）图6是物体做直线运动的v-t图象，由图可知，该物体 A第1s内和第3s内的运动方向相反 B第3s内和第4s内的加速度相同 C第1s内和第4s内的位移大小不相等 D02s和04s内的平均速度大小相等【答案】B【解析】第1s内速度和第3s内速度都为正值，都与规定正方向相同，所以A错误。v-t图像的斜率代表物体运动加速度，其中斜率的数值大小表物理加速度大小，斜率的正负代表加速度的方向，第3s内和第4s内图像的斜率相同，所以第3s内加速度和第4s内加速度相同，所以B正确。物体的位移大小等于v-t图像的的图线与坐标轴围成的面积大小，所以C错误；物体的平均速度，位移是矢量，02s和04s的位移相同，时间不同，所以它们的平均速度不相 同，所以D错误。 【总结升华】速度与加速度无直