高考物理一轮复习精讲精练 第1章 质点的直线运动 第一讲 运动的描述

第一章运动的描述匀变速直线运动【考情分析】考点内容备考指南1.参考系、质点1.了解描述运动的基本概念。2.重点理解匀变速直线运动的规律和应用以及研究匀变速直线运动的有关实验。3.注意本章内容常与生活实际结合，要加强运动过程的分析和模型的建构。2.位移、速度和加速度3.匀变速直线运动及其公式、图象4.实验---研究匀变速直线运动第一讲运动的描述知识梳理一、质点质点是用来代替物体的有质量的点，质点是理想化模型。二、参考系在描述物体运动时，用来做参考的物体，通常以地面为参考系。参考系既可以是静止的物体，也可以是运动的物体。三、时刻和时间间隔1.时刻指的是某一瞬时，对应的是位置、瞬时速度等状态量。2.时间间隔是两个时刻的间隔，对应的是位移、路程等过程量。在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示。四、路程和位移1.路程指物体运动轨迹的长度，它是标量，只有大小没有方向。2.位移是由初位置指向末位置的有向线段，它是矢量，既有大小又有方向。一维坐标系中，做直线运动的物体两坐标之差表示位移，差为正表示位移方向指向正方向；差为负表示位移方向指向负方向。五、平均速度与瞬时速度1.平均速度：物体发生的位移与发生这段位移所用时间的比值，即，是矢量，其方向就是位移的方向。2.瞬时速度：物体在某一时刻或经过某一位置的速度，是矢量，其方向是物体的运动方向或运动轨迹的切线方向。瞬时速度的大小通常叫作速率。六、加速度1.定义：物体速度的变化量和所用时间的比值。定义式：。单位：m/s22.方向：与Δv的方向一致，由F合的方向决定，而与v0、v的方向无关，是矢量。1.加速度a不是反映运动的快慢，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，越大，a越大。2.加速度a与速度v无直接关系，与Δv也无直接关系，v大，a不一定大；Δv大，a也不一定大。3.速度的方向和加速度的方向如果相同，则速度增大；如果相反，则速度减小。七、速度、速度变化量和加速度的对比物理量物理意义公式及单位关系速度v表示运动的快慢和方向v＝eq\f(Δx,Δt)m/s三者无必然联系，v很大，Δv可以很小，甚至为零，a也可大可小．相同的是三者均为矢量速度的变化量Δv表示速度变化的大小和方向Δv＝v2－v1m/s加速度a表示速度变化的快慢和方向m/s2知识练习一、质点、参考系例1、2014年2月中旬国际泳联大奖赛西班牙站女子10m跳台赛中，如图1所示，是比赛中的瞬间照．下列说法正确的是()A．为了研究运动员的技术动作，不能将运动员视为质点B．运动员质量太大，不能将运动员视为质点C．运动员体积太大，不能将运动员视为质点D．运动员速度太大，不能将运动员视为质点【答案】A【解析】因运动员的技术动作有转动情况，不能将正在比赛的运动员视为质点，A正确；一个物体能否看成质点，跟自身体积，质量和运动速度的大小无关，B、C、D错误。例2、下列有关运动的描述中，参考系的选取符合描述的是()A．诗句“飞流直下三千尺”是以“飞流”作为参考系的B．“钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以“潮水”为参考系的C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”是以“万重山”为参考系的D．升国旗时，观察到国旗冉冉升起，观察者是以“国旗”为参考系的【答案】C【解析】在研究物体运动状态时，不能以研究对象本身作为参考系，故A、B、D错误；故正确答案为A.二、时刻和时间间隔例3、（多选）以下表示时间间隔的有哪些()A．第3秒B．最后3秒C．第3秒末D．第3秒内【答案】ABD【解析】ABD表示一段时间，属于时间间隔，ABD正确；C表示一个瞬间，属于时刻，C错误。三、位移和路程例4、（多选）一辆汽车向正东方沿直线运动了300m，接着又返回向正西方运动了400m，则下列说法正确的是()A．汽车的路程是700mB．汽车的位移大小是700mC．汽车的位移方向是正东方向D．汽车的位移方向是正西方向【答案】AD【解析】汽车的路程是300m+400m=700m，A正确；汽车的位移大小是400m-300m=100m，B错误；汽车的位移方向是正西方，C错误，D正确。例5、(2020·遵义检测)关于质点在某段时间内的位移和路程，下列说法正确的是()A．位移为零，该质点一定是静止的B．路程为零，该质点一定是静止的C．沿直线运动的质点，位移大小一定等于其路程D．沿曲线运动的质点，位移大小可能大于其路程【答案】B【解析】质点做圆周运动一周的位移为零，显然质点是运动的，选项A错误；质点只要运动，路程就不会为零，选项B正确；除了单向直线运动外，在其他的运动中，质点的位移大小都小于路程，C、D错误。四、平均速度与瞬时速度例6、粗糙水平桌面上，小球正在做匀减速直线运动，用照相机对着小球每隔0.1s拍照一次，得到一幅频闪照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示，已知照片与实物的比例为1∶10，则()A．图中对应的小球在通过8cm距离内的平均速度是0.2m/sB．图中对应的小球在通过8cm距离内的平均速度是1.6m/sC．图中对应的小球通过6cm处的瞬时速度是2.5m/sD．图中对应的小球通过6cm处的瞬时速度是2m/s【答案】D【解析】照相机每隔0.1s拍照一次，所以图中0～8cm所用的时间t＝0.4s；照片与实物的比例为1∶10，所以图中8cm对应的实际位移x＝80cm＝0.8m。则小球在通过图中8cm距离内的平均速度m/s=2m/s，A、B错误。图中对应小球通过6cm处的瞬时速度可用图中3.5cm到7.5cm这一段的平均速度近似表示。图中3.5cm到7.5cm这一段对应的实际位移x′＝40cm＝0.4m，所用时间t′＝0.2s，所以图中6cm处的瞬时速度v′＝eq\f(0.4,0.2)m/s＝2m/s，C错误，D正确。例7、如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt。测得遮光条的宽度为Δx，用eq\f(Δx,Δt)近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬时速度，正确的措施是()A．换用宽度更窄的遮光条B．提高测量遮光条宽度的精确度C．使滑块的释放点更靠近光电门D．增大气垫导轨与水平面的夹角【答案】A【解析】eq\f(Δx,Δt)表示的是Δt时间内的平均速度，遮光条的宽度Δx越窄，则记录的遮光时间Δt越小，eq\f(Δx,Δt)越接近滑块通过光电门时的瞬时速度，选项A正确。五、加速度例8、一个质点做方向不变的直线运动，加速度的方向始终与速度方向相同，但加速度大小逐渐减小直至为零。在此过程中()A．速度逐渐减小，当加速度减小到零时，速度达到最小值B．速度逐渐增大，当加速度减小到零时，速度达到最大值C．位移逐渐增大，当加速度减小到零时，位移将不再增大D．位移逐渐减小，当加速度减小到零时，位移达到最小值【答案】B【解析】当a与v0方向相同时，质点做加速运动，速度v逐渐增大，并且当加速度a减小到零时，速度v达到最大值，A错误，B正确；在此过程中，质点的位移逐渐增大，C、D错误。例9、(多选)一物体做加速度不变的直线运动，某时刻速度大小为2m/s，2s后速度的大小变为10m/s，在这2s内该物体的()A．加速度可能为4m/s2，方向与初速度的方向相同B．加速度可能为4m/s2，方向与初速度的方向相反C．加速度可能为6m/s2，方向与初速度的方向相同D．加速度可能为6m/s2，方向与初速度的方向相反【答案】AD【解析】当初、末速度方向相同时，a＝eq\f(v－v0,t)＝eq\f(10－2,2)m/s2＝4m/s2，方向与初速度的方向相同，A正确，B错误；当初、末速度方向相反时，a＝eq\f(v－v0,t)＝eq\f(－10－2,2)m/s2＝－6m/s2，方向与初速度的方向相反，C错误，D正确。例10、物体做匀加速直线运动，相继经过两段距离为16m的路程，第一段用时4s，第二段用时2s，则物体的加速度是()A．eq\f(8,9)m/s2 B．eq\f(16,9)m/s2C．eq\f(2,3)m/s2 D．eq\f(4,3)m/s2【答案】D【解析】第一段时间内的平均速度为v1＝eq\f(x,t1)＝eq\f(16,4)m/s＝4m/s；第二段时间内的平均速度为v2＝eq\f(x,t2)＝eq\f(16,2)m/s＝8m/s。根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度知，物体在第2s末的瞬时速度等于v1，第5s末的瞬时速度等于v2，则根据加速度的定义得a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(v2－v1,Δt)＝eq\f(8－4,3)m/s2＝eq\f(4,3)m/s2，故选D。同步训练1、下列说法中正确的是()A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在B．凡是小的物体，皆可以看作质点C．诗句“飞花两岸照船红”中的“花”是参考系D．地面上的人看水平飞行的飞机投弹，炸弹的运动是直线运动【答案】A【解析】质点是实际物体的一种高度抽象，是一种理想化模型，实际上并不存在，故A正确；并不是只有很小的物体才能被看作质点，也不是很大的物体就一定不能被看作质点，关键是看物体的大小和形状对研究的问题而言是否可以忽略，故B错误；诗句“飞花两岸照船红”中指出“花”是移动的，可知该诗句是以“船”为参考系，故C错误；水平飞行的飞机上落下的炸弹，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，地面上的人看到炸弹的运动是平抛运动，故D错误。2、关于物体的运动，不可能发生的是()A．加速度大小逐渐减小，速度也逐渐减小B．加速度方向不变，而速度方向改变C．加速度和速度都在变化，加速度最大时，速度最小D．加速度为零时，速度的变化率最大【答案】D【解析】根据加速度大小等于速度的变化率，可知加速度为零时，速度的变化率为零，选项D不可能发生。3、猎豹是陆地上奔跑速度最快的动物，最大时速可达110公里，为了捕捉正前方的羚羊，它由静止出发沿直线加速运动2.5s后追上羚羊，此时猎豹的速度为108km/h，假定猎豹的运动可简化为匀变速直线运动，下列说法正确的是()A．猎豹的加速度大小为43.2m/s2B．2.5s内猎豹运动的距离为75mC．2.5s内猎豹运动的平均速度为15m/sD．1.0s时刻猎豹运动的速度为54km/h【答案】C【解析】猎豹的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(108,3.6×2.5)m/s2＝12m/s2，故A错误；2.5s内猎豹运动的距离x＝eq\f(1,2)at2＝eq\f(1,2)×12×2.52m＝37.5m，故B错误；2.5s内猎豹运动的平均速度v＝eq\f(x,t)＝eq\f(37.5,2.5)m/s＝15m/s，故C正确；1.0s时刻猎豹运动的速度v＝at＝12×1.0m/s＝12m/s，故D错误。4、核潜艇是战略核威慑手段之一，我国自主研制的“094A”核潜艇在世界上处于比较领先的地位。如图所示，在某次实战训练中潜艇遇到情况需要紧急下潜，假设在某段时间内可视为匀减速下潜，若在这段时间内5s末的速度比2s末的速度小3m/s，则“094A”潜艇在该段时间内的加速度大小为()A．1m/s2 B．1.5m/s2C．2m/s2 D．3m/s2【答案】A【解析】设5s末的速度为v5,2s末的速度v2＝v5＋3m/s，时间Δt＝3s，潜艇在该段时间内的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝eq\f(v5－v2,Δt)＝－1m/s2，故潜艇在该段时间内的加速度大小为1m/s2，B、C、D错误，A正确。5、在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图如图所示，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可以测出被测物体的速度；某时刻测速仪发出超声波，同时汽车在离测速仪355m处开始做匀减速直线运动。当测速仪接收到反射回来的超声波信号时，汽车在离测速仪335m处恰好停下，已知声速为340m/s，则汽车在这20m位移内的平均速度为()A．5m/s B．10m/sC．15m/s