专题01+运动的描述+匀变速直线运动（期末知识）高一物理上学期粤教版

专题01运动的描述匀变速直线运动的规律考点要求课标要求运动的描述1了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。2经历质点模型的建构过程，了解质点的含义。知道将物体抽象为质点的条件，能将特定实际情境中的物体抽象成质点。体会建构物理模型的思维方式，认识物理模型在探索自然规律中的作用。匀变速直线运动的规律1理解位移、速度和加速度。通过实验，探究匀变速直线运动的特点，能用公式、图像等方法描述匀变速直线运动。理解匀变速直线运动的规律，能运用其解决实际问题，体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。2通过实验，认识自由落体运动规律。结合物理学史的相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。运动学是高考必考内容。主要包括以速度、加速度、位移、匀变速直线运动的规律、运动学图像等基础知识。因此在备考中，应熟记相关知识，尤其匀变速直线运动的规律应用。本专题中相关考点考查的频率都比较高。本专题考查题型有：选择题、实验题和解答题等。处理参考系问题的三点技巧(1)物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的，意味着你站在这个物体上去观察其他物体。(2)由于运动的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对于哪个参考系而言的。(3)不做特别说明的情况下，一般选取地面为参考系。时刻与时间间隔的两种判断方法根据上下文判断─|利用时间轴判断─位移的两种计算方法几何法─根据位移的定义先画出有向线段，再根据几何知识计算。|坐标法─写出初、末位置坐标，位移即为末位置坐标减初位置坐机车“刹车”运动问题的常规思路(1)先确定刹车时间。若车辆从刹车到速度减为零所用的时间为T，则刹车时间为T＝v0(2)将题中所给出的已知时间t与T比较。若T<t，则在利用公式v＝v0－at、x＝v0t－12at2进行计算时，公式中的时间应为T；若T>t，则在利用以上公式进行计算时，公式中的时间应为t分析追及问题的一般方法(1)一般解题思路(2)解题技巧①抓住三个关系，即“位移关系”“时间关系”“速度关系”；用好示意图。②寻找隐含的临界条件，如“刚好”“恰好”等关键词往往是解题的突破点。③若被追赶的物体做减速运动，要判断它何时停下。解追及、相遇问题的三种常用方法函数法设两物体在t时刻相遇，然后根据位移关系列出关于t的方程f(t)＝0，若方程f(t)＝0无正实数解，则说明这两个物体不可能相遇；若方程f(t)＝0存在正实数解，说明这两个物体能相遇图像法(1)若用x-t图像求解，分别作出两物体的x-t图像，如果两物体的位移－时间图线相交，则说明两物体相遇(2)若用v-t图像求解，则注意比较图线与时间轴所围图形的面积临界法审明题意、挖掘题中的隐含条件，建立两物体运动的情境并画出示意图，找出两物体的位移、速度及时间关系，选择公式列方程求解物体和质点1．质点的定义：忽略物体的大小和形状，把它简化为一个具有质量的点，这样的点称为质点。2．把物体看作质点的条件：物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略。3．理想化模型：在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，是经常采用的一种科学研究方法。4．对质点的理解(1)质点是用来代替物体的有质量的点，只占有位置而不占有空间，具有被代替物体的全部质量。(2)质点是一种“理想化模型”，它是对实际物体的一种科学抽象。5．物体能看成质点的条件(1)物体的大小和形状对所研究的问题无影响，或者有影响但可以忽略不计，则可将物体看成质点。(2)当物体上各部分的运动情况完全相同时，物体上任何一点的运动情况都能反映该物体的运动，一般可看成质点。(3)物体有转动，但相对于平动而言可以忽略其转动时，可把物体看成质点。参考系1．运动与静止自然界的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的，即运动是绝对的。2．参考系(1)定义：要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体作为参考，观察物体的位置相对于这个“其他物体”是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作参考系。(2)参考系对观察结果的影响：参考系可以任意选择，但选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察结果可能不同。3．参考系的四个特性相对性用来做参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动的还是静止的，都是相对于参考系而言的。任意性参考系的选择具有任意性，但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。同一性比较不同物体的运动时，应该选择同一参考系。差异性同一运动选择不同的参考系，观察结果可能不同。4．参考系的选取原则(1)参考系的选取是任意的。在实际问题中，参考系的选择应从观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则。(2)研究地面上物体的运动时，一般情况下选择地面或地面上静止不动的物体为参考系，此时参考系可以省略不写。(3)研究某一系统中物体的运动时，常选该系统为参考系。(4)要比较不同物体的运动情况时，必须选择同一个参考系。时刻和时间间隔1．时刻和时间间隔的比较项目时刻时间间隔区别在时间轴上用点表示，时刻与物体的位置相对应，表示某一瞬时在时间轴上用线段表示，时间间隔与物体的位移相对应，表示某一段时间联系两个时刻的间隔即为时间间隔，即Δt＝t2－t12．时刻和时间间隔在时间轴上的表示(1)时刻(如图所示)(2)时间间隔(如图所示)位置和位移1．位移和路程的区别与联系比较项目位移路程物理意义描述物体的位置变化，是由初位置指向末位置的有向线段描述物体运动轨迹的长度标矢性矢量标量相关因素由物体的初、末位置决定，与物体运动路径无关既与物体的初、末位置有关，也与物体运动路径有关2．矢量和标量(1)标量：标量是指只有大小而没有方向的物理量。如长度、质量、路程等。(2)矢量：矢量是指既有大小又有方向的物理量，如位移、力等。矢量可以用带箭头的有向线段表示，在一维坐标系中可以用正负号表示它的方向。直线运动的位移研究直线运动时，在物体运动的直线上建立x轴，如图所示。1．物体的位置表示：用位置坐标表示。如图所示，若物体从A向B运动，则x1表示初位置A；x2表示末位置B。2．物体的位移表示：(1)大小：末位置与初位置的坐标之差：Δx＝x2－x1。(2)方向：初位置指向末位置。①Δx＞0，表示位移的方向指向x轴的正方向。②Δx＜0，表示位移的方向指向x轴的负方向。3．直线运动位移的计算物体做直线运动时，它的位移可通过初、末位置的坐标值计算。如图所示，在t1～t2时间内，物体从位置xA移动到位置xB，发生的位移Δx＝xB－xA。对于甲图，Δx＝3m；对于图乙，Δx＝－5m。4．直线运动位移的方向在直线运动中，位移的方向一般用正负号来表示。如图甲所示，Δx>0，表示位移的方向沿x轴正方向；如图乙所示，Δx<0，表示位移的方向沿x轴负方向。这样就可以用一个带正负号的数值，把直线运动中位移矢量的大小和方向表示出来了。位移－时间图像1．从x-t图像中获得的信息(1)任一时刻质点的位移。(2)质点发生某段位移所用的时间。(3)判断质点是静止还是运动；若图线与t轴平行，表示质点静止，如图中0～t1时间内；若图线是一条倾斜的直线，表示质点做匀速直线运动，如图中t1～t2时间内。(4)判断质点运动的快慢，运动的快慢由图线的斜率直观表示，斜率越大，质点运动得越快，如图中乙比甲运动快。(5)交点：两图线的交点表示两质点在这一时刻相遇，如图中P点所示。(6)截距：图像不过原点时，若从纵轴开始，则表示开始计时时，位移不为零(如图中甲所示)。若从横轴开始，则表示计时一段时间后，质点才开始运动(如图中乙所示)。2．常见的几种x-t图像的比较图像物理意义①②都表示物体处于静止状态，但静止的位置不同③表示物体从x1处沿正方向做匀速直线运动④表示物体从x＝0处沿正方向做匀速直线运动⑤表示物体从x2处沿负方向做匀速直线运动⑥表示物体从－x3处沿正方向做匀速直线运动⑦表示物体做变速直线运动，且速度逐渐减小位移和时间的测量1．两种打点计时器(如图所示)(1)电磁打点计时器使用交变电源的计时仪器；工作电压约为8V，当电源频率是50Hz时，每隔0.02s打一次点。(2)电火花计时器使用220V交变电源，打点周期0.02s。2．时间的测量从能够看清的某个点(起始点)开始，往后数出若干个点，例如数出n个点，则纸带从起始点到第n个点的运动时间t＝0.02ns。3．位移的测量用刻度尺测量纸带上两个点之间的距离，即为相应时间间隔内物体的位移大小。4．两种打点计时器的比较比较项目电磁打点计时器电火花计时器结构示意图打点原理电磁作用下振针上下周期性振动打点脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴放电打点工作电源约为8V的交变电源220V的交变电源打点周期0.02s0.02s阻力来源纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，比前者小功能功能相同，都是计时仪器2．测量位移和时间的方法(1)测位移：照相法或频闪照相法、打点计时器法。(2)测时间：可用钟表、打点计时器。3．用打点计时器测量位移和时间的步骤(1)安装、固定打点计时器，并将纸带穿过打点计时器的两个限位孔。(2)接通电源待打点计时器稳定工作后，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点。随后关闭电源。(3)取下纸带从便于测量的位置开始(起始点)，往后数出若干个点。如数出n个点，算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。(4)用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。速度1．物理意义：表示物体运动快慢的物理量。2．定义：位移与发生这段位移所用时间之比。3．定义式：v＝Δx4．单位：在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号是m/s或m·s-1。常用单位还有千米每时(km/h或km·h-1)、厘米每秒(cm/s或cm·s-1)等。注意：(1)1m/s＝3.6km/h，(2)1m/s＝100cm/s。5．矢量性：速度是矢量，方向与时间Δt内的位移Δx的方向相同。6．对定义式v＝Δx(1)公式v＝ΔxΔt(2)v＝ΔxΔt7．速度是矢量(1)速度既有大小，又有方向，是矢量。瞬时速度的方向就是物体此时刻的运动方向。(2)比较两个速度是否相同时，既要比较其大小是否相等，又要比较其方向是否相同。8．路程与速度的关系(1)物体在某一阶段的路程为零时，速度一定为零。(2)物体在某一阶段的路程不为零时，由于位移可能为零，也可能不为零，所以物体的速度可能为零，也可能不为零。平均速度和瞬时速度1．平均速度(1)定义：在变速直线运动中，位移Δx跟发生这段位移所用时间Δt的比值。(2)公式：v＝Δx(3)物理意义：粗略地描述物体运动的快慢。(4)矢量性：平均速度是矢量，其方向与物体的位移方向相同。2．瞬时速度(1)物理意义：描述物体在某时刻运动的快慢及方向。(2)速率：瞬时速度的大小。(3)矢量性：瞬时速度是矢量，其方向与物体的运动方向相同。3．匀速直线运动：指瞬时速度保持不变的运动。4．测量纸带的平均速度和瞬时速度(1)根据纸带计算平均速度，如图所示是打点计时器打出的一条纸带示意图。测出D、G间的位移Δx和所用时间Δt，利用v＝Δx(2)测量瞬时速度：纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示，即根据v＝ΔxΔt，当Δt较小时，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度。如图所示，E点的瞬时速度可用DF段的平均速度代表，即vE5．平均速度和瞬时速度的区别与联系项目平均速度瞬时速度区别对应关系与某一过程中的一段位移或一段时间对应与运动过程中的某一时刻或某一位置对应物理意义粗略描述物体在一段位移或一段时间内的运动快慢和方向精确描述物体在某一位置或某一时刻运动的快慢和方向矢量性与对应时间内物体的位移方向相同与物体所在位置的运动方向相同联系(1)在公式v＝ΔxΔt中，当Δt(2)在匀速直线运动中，各点的瞬时速度都相等，所以任意一段时间内的平均速度等于任一时刻的瞬时速度6．平均速度和瞬时速度的三点说明(1)平均速度必须指明哪段时间或某段位移内的平均速度。(2)平均速率≠平均速度的大小，平均速率＝路程时间(3)速率为瞬时速度的大小，是瞬时速率的简称，而平均速率不是速率的平均值。加速度1．定义：速度的变化量与发生这一变化所用时间之比，通常用a表示。2．表达式：a＝ΔvΔt＝v-v03．单位：在国际单位制中，加速度的单位是m/s2。4．物理意义：描述物体运动速度变化快慢的物理量。5．加速度的方向(1)加速度是矢量，既有大小，也有方向。(2)加速度的方向与速度变化量的方向相同。(3)加速运动时，加速度的方向与初速度的方向相同；减速运动时，加速度的方向与初速度的方向相反。6．加速度的理解加速度a＝ΔvΔt，也称为“7．加速度的大小和方向小球以v1飞来，以v2飞回加速度大小a＝Δ加速度方向(1)加速度的方向与速度变化量的方向相同。(2)正负号说明：正号表示与假设的正方向相同；负号表示与假设的正方向相反8．速度、速度变化量、加速度的对比比较项目速度v速度变化量Δv加速度a定义式v＝xΔv＝v－v0a＝Δ意义表示运动的快慢表示速度改变的多少表示速度改变的快慢大小位移与时间的比值，位移相对时间的变化率某段时间末时刻和初时刻的速度之差速度改变量与时间的比值，速度相对时间的变化率方向质点运动的方向在直线运动中，可能与v0方向相同，也可能与v0方向相反与Δv方向相同单位m/sm/sm/s2测量匀变速直线运动的加速度一、实验原理和方法1．用打点计时器打下纸带，据a＝Δs2．用纸带计算出中间时刻的速度：vB＝s1+s22T，作出二、实验器材打点计时器、纸带、复写纸、交变电源、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线等．三、实验步骤和数据处理1．实验装置如图所示把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，将滑轮端伸出桌面，将打点计时器固定在木板上没有滑轮的一端，连接好电路．2．让纸带穿过打点计时器的限位孔，将其一端夹在小车尾部正中央，把小车靠近打点计时器，在小车前端系上细绳．细绳、纸带与木板平行，且细绳、纸带、限位孔要在一条直线上．细绳长度略短于定滑轮离地的高度，细绳跨过定滑轮，挂上适量的钩码．3．启动打点计时器，然后释放小车，让它拖着纸带运动，适时阻止小车与滑轮相碰．及时关闭电源，更换纸带，重复做三次．4．选择点迹清楚、没有漏点的纸带，舍弃开始点迹密集的一段，找一个合适的点作为开始点．为了测量方便和提高测量精度，把每打五次点的时间作为时间单位，时间间隔T＝0.02s×5＝0.1s．5．数据处理：方法一：根据纸带计算出：a1＝s4填入表格：计数点位移s/m速度v/(m·s-1)加速度a/(m·s-2)0———1s1＝v1＝s1—2s2＝v2＝s2—3s3＝v3＝s3—4s4＝v4＝s4a1＝s45s5＝v5＝s5a2＝s56s6＝—a3＝s6小车做匀变速直线运动的加速度的平均值a＝方法二：利用纸带，根据vn＝v＝si+si+12T求得对应每一个计数点的瞬时速度vn填入上面表格中，用图像法作出v-四、注意事项1．应先开启打点计时器，后释放小车．2．测量时要把刻度尺放上后，一次读完各个数据，且要估读到下一位．3．计算过程中要注意有效数字的处理．4．在作v-t图像时，应使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点尽可能分布在所作直线的两侧，偏离直线太远的点应舍弃掉．匀变速直线运动1．匀变速直线运动的特点(1)加速度a恒定不变。(2)v-t图像是一条倾斜直线。2．v-t图像与物体的运动(1)匀速直线运动的v-t图像是一条平行于时间轴的直线。(2)匀变速直线运动的v-t图像是一条倾斜的直线，如图所示，a表示匀加速直线运动，b表示匀减速直线运动。①v-t图线的斜率的绝对值等于物体的加速度的大小，斜率的正、负表示加速度的方向。②v-t图线与纵轴的交点的纵坐标表示物体的初速度。(3)非匀变速直线运动的v-t图像是一条曲线，曲线上某点切线的斜率等于该时刻物体的加速度。图甲、乙中，速度v随时间t的增加都增大。甲图中，在相等的时间Δt内Δv2>Δv1，加速度增大；乙图中，在相等的时间Δt′内Δv2′<Δv1′，加速度减小。3．v-t图像的两点提醒(1)v-t图像与时间轴的交点表示速度方向的改变(如图线a中t4时刻和图线b中t3时刻)，折点表示加速度方向的改变(如图线a中t2时刻所示)。(2)v-t图像中两图像相交，只是说明两物体在此时刻的速度相同，不能说明两物体相遇(如图所示的t1时刻)。匀变速直线运动速度与时间的关系1．公式v＝v0＋at中各量的物理意义v0是开始时刻的速度，称为初速度；v是经时间t后的瞬时速度，称为末速度；at是在时间t内速度的变化量，即Δv＝at。2．公式v＝v0＋at只适用于匀变速直线运动。3．公式的矢量性：公式v＝v0＋at中的v0、v、a均为矢量，应用公式解题时，首先应选取正方向。一般以v0的方向为正方向，若为匀加速直线运动，a＞0；若为匀减速直线运动，a＜0。若v＞0，说明v与v0方向相同，若v＜0，说明v与v0方向相反。4．两种特殊情况：(1)当v0＝0时，v＝at。即由静止开始的匀加速直线运动的速度大小与其运动时间成正比。(2)当a＝0时，v＝v0。即加速度为零的运动是匀速直线运动。匀变速直线运动的位移1．位移在v-t图像中的表示做匀变速直线运动的物体的位移大小对应着v-t图像中的图线和时间轴包围的图形的“面积”。如图所示，物体在0～t时间内的位移大小等于梯形的面积。2．位移与时间关系式：x＝v0t＋12at2当初速度为0时，x＝12at23．对x＝v0t＋12at2(1)公式反映了位移随时间的变化规律，仅适用于匀变速直线运动。(2)各符号的意义(3)公式的用途：公式x＝v0t＋12at22．对公式的两点说明(1)公式中x、v0、a都是矢量，应用时必须选取统一的正方向，一般选取初速度v0的方向为正方向。当物体做匀减速直线运动时，a取负值，计算结果中，位移x的正负表示其方向。(2)公式x＝v0t＋12at2匀变速直线运动速度与位移的关系1．公式：v2-v2．推导速度公式：v＝v0＋at。位移公式：x＝v0t＋12at2由以上两式消去t得：v2-v1．适用条件：公式表述的是匀变速直线运动的速度与位移的关系，适用于匀变速直线运动。2．公式的矢量性：公式中v0、v、a、x都是矢量，应用时必须选取统一的正方向，一般选v0方向为正方向。(1)物体做加速运动时，a取正值；做减速运动时，a取负值。(2)x>0，说明物体位移的方向与初速度的方向相同；x<0，说明物体位移的方向与初速度的方向相反。3．两种特殊形式(1)当v0＝0时，v2＝2ax。(初速度为零的匀加速直线运动)(2)当v＝0时，-v02＝2ax自由落体加速度1．定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度，通常用g表示。2．方向：总是竖直向下。3．大小：在地球上不同的地方，g的大小是不同的。一般的计算中，g取9.8m/s2，近似计算时，g取10m/s2。产生原因由于地球上的物体受到地球的吸引而产生大小与物体质量无关，与所处于地球上的位置及距地面的高度有关，在一般的计算中，可以取g＝9.8m/s2或g＝10m/s2与纬度关系在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小与高度关系在地面上的同一地点，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变方向竖直向下，由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度的方向是不同的4．两点提醒(1)重力加速度的方向既不能说是“垂直向下”，也不能说是“指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度的方向才指向地心。(2)物体在其他星球上也可以做自由落体运动，但不同天体表面的重力加速度不同。5．匀变速直线运动与自由落体运动的规律比较比较项目匀变速直线运动的一般规律自由落体运动规律速度公式v＝v0＋atv＝gt平均速度公式v＝vv＝v位移公式x＝v0t＋12atx＝12gt位移与速度的关系v2-v2＝2gh推论Δx＝aT2Δx＝gT26．关于自由落体运动的几个比例关系式(1)第1T末，第2T末，第3T末，…，第nT末速度之比v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n；(2)前1T内，前2T内，前3T内，…，前nT内的位移之比h1∶h2∶h3∶…∶hn＝1∶4∶9∶…∶n2；(3)第1