高考物理總復(fù)習(xí)描述運(yùn)動的基本概念、勻速運(yùn)動 知識講解 提高

描述運(yùn)動的基本概念、勻速運(yùn)動編稿:張金虎 審稿： 【考綱要求】1. 理解參考系、質(zhì)點(diǎn)、位移、路程、速度、平均速度、加速度等運(yùn)動學(xué)基本概念的確切含義；2. 掌握位移、速度、加速度的矢量性及勻速直線運(yùn)動的相關(guān)規(guī)律。【考點(diǎn)梳理】考點(diǎn)一：參考系、質(zhì)點(diǎn)要點(diǎn)詮釋：1參考系：為了研究物體的運(yùn)動而假定不動的物體(1)描述一個物體是否運(yùn)動，決定于它相對于所選的參考系的位置是否發(fā)生變化，由于所選的參考系并不是真正靜止的，所以物體運(yùn)動的描述具有相對性。(2)描述同一運(yùn)動時，若以不同的物體作為參考系，描述的結(jié)果可能不同(3)參考系的選取原則上是任意的，但是有時選運(yùn)動物體作為參考系，可能會給問題的分析、求解帶來簡便，一般情況下如無說明， 通常都是以地面作為參考系來研究物體的運(yùn)動2質(zhì)點(diǎn)(1)定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)是一個理想化的模型，現(xiàn)實(shí)中并不存在(2)可視為質(zhì)點(diǎn)的兩種情況物體的形狀和大小在所研究的問題中可以忽略，則可以把物體當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)做平動的物體由于各點(diǎn)的運(yùn)動情況相同，可以選物體上任意一個點(diǎn)的運(yùn)動來代表整個物體的運(yùn)動，此時可將物體當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)處理考點(diǎn)二：時間和時刻、位移和路程要點(diǎn)詮釋：1時間和時刻意義時間軸表示對應(yīng)的物理量通常的說法時刻一段時間的始末， 一瞬間，有先后， 無長短軸上一點(diǎn)位置、瞬時速度、瞬時加速 度第幾秒初、 第幾秒末時間兩時刻之間的間隔，有長短軸上一段位移、平均速度、速度變化 量幾秒、第幾 秒、前幾秒、 后幾秒2.位移和路程位移路程方向方向是由初位置指向末位置，是矢量沒有方向，是標(biāo)量大小物體初位置與末位置間的直線距離，與物體所走路徑無關(guān)物體實(shí)際運(yùn)動軌跡的長度，與物體所走路徑有關(guān)運(yùn)算法則平行四邊形法則 代數(shù)運(yùn)算加法聯(lián)系一般情況下：路程大于或等于位移的大小；只有當(dāng)物體做單向直線運(yùn)動時，物體的位移大小才等于路程考點(diǎn)三：瞬時速度、速率、平均速度和平均速率要點(diǎn)詮釋：瞬時速度速率平均速度平均速率物理意義在某一時刻或某一位置時物體的速度瞬時速度的大小某一段時間或某一段位移內(nèi)運(yùn)動的快慢和方向物體的路程與所用時間的比值對運(yùn)動的描述精確的描述物體在某一時刻或某一位置時的運(yùn)動精確描述物體運(yùn)動的快慢粗略描述物體運(yùn)動的快慢和方向僅表示物體運(yùn)動快慢矢、標(biāo)性矢量標(biāo)量矢量標(biāo)量考點(diǎn)四：速度、速度變化量和加速度要點(diǎn)詮釋：速度(v)速度變化量(v)加速度(a)定義位移與時間的比值在一段時間內(nèi)速度變化的大小和方向速度的變化量跟所用時間的比值定義式及單位v=s/t m/sv=vtv0 m/s( vtv0) / t m/s2物理意義描述物體運(yùn)動快慢和方向的物理量描述物體速度變化的大小和方向描述物體速度變化的快慢和方向性質(zhì)矢量矢量矢量方向物體運(yùn)動的方向可能與初速度的方向相同，也可與初速度的方向相反與速度變化量的方向相同影響因素位置變化和時間的比值與速度無關(guān)與速度、速度變化量無關(guān)，與物體所 受的合外力有關(guān)考點(diǎn)五：勻速直線運(yùn)動物體在一直線上運(yùn)動且速度大小、方向都不變的運(yùn)動稱為勻速直線運(yùn)動。要點(diǎn)詮釋：（1）勻速直線運(yùn)動也是一種理想模型, 它是運(yùn)動中最簡單的一種（研究復(fù)雜的問題, 從最簡單的開始, 是一種十分有益的研究方法）。（2）實(shí)際上物體的勻速直線運(yùn)動是不存在的, 不過不少物體的運(yùn)動可以按勻速直線處理。這里對物體在一直線上運(yùn)動就不好做到, 而如果在相等的時間里位移相等, 應(yīng)理解為在任意相等的時間, 不能只理解為一小時、一分鐘、或一秒鐘, 還可以更小。認(rèn)真體會“任意”相等的時間里位移都相等的含意, 才能理解到勻速的意義?！镜湫屠}】類型一、對質(zhì)點(diǎn)概念的理解例1、在研究物體的運(yùn)動時，下列物體中可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)處理的是 ()A在研究乒乓球運(yùn)動的發(fā)球時B研究步槍射擊的子彈時C研究哈雷彗星繞太陽公轉(zhuǎn)時D用GPS定位系統(tǒng)研究汽車位置時【答案】BCD【解析】乒乓球比賽中運(yùn)動員發(fā)出的乒乓球有轉(zhuǎn)動，這種轉(zhuǎn)動不能忽略，所以不能把乒乓球看做質(zhì)點(diǎn)；研究子彈的運(yùn)動時，由于子彈各部分的運(yùn)動情況都相同，所以可以看做質(zhì)點(diǎn)；研究哈雷彗星繞太陽公轉(zhuǎn)時，可以忽略哈雷彗星自轉(zhuǎn)，也可以看做質(zhì)點(diǎn)；用GPS定位系統(tǒng)研究汽車位置時，不需要考慮汽車各部分運(yùn)動的差異，汽車可以看做質(zhì)點(diǎn)，所以選項(xiàng)B、C、D正確 【總結(jié)升華】(1)不能以物體的大小和形狀為標(biāo)準(zhǔn)來判斷物體是否可以看做質(zhì)點(diǎn)，關(guān)鍵要看所研究的問題的性質(zhì)當(dāng)物體的大小和形狀對所研究的問題的影響可以忽略不計(jì)時，物體可視為質(zhì)點(diǎn)(2)質(zhì)點(diǎn)并不是質(zhì)量很小的點(diǎn)，要區(qū)別于幾何學(xué)中的“點(diǎn)” (3)物理學(xué)中理想化的模型還有很多，如“點(diǎn)電荷”、“自由落體運(yùn)動”、“純電阻電路”等，都是突出主要因素，忽略次要因素而建立的模型舉一反三【變式】奧運(yùn)會中，下列幾種奧運(yùn)比賽項(xiàng)目中的研究對象可視為質(zhì)點(diǎn)的是()A在撐竿跳高比賽中研究運(yùn)動員手中的支撐桿在支撐地面過程中的轉(zhuǎn)動情況時B帆船比賽中確定帆船在大海中的位置時C跆拳道比賽中研究運(yùn)動員的動作時D鉛球比賽中研究鉛球被擲出后在空中的飛行時間時【答案】BD【解析】撐竿跳高中的運(yùn)動員的動作和支撐桿的轉(zhuǎn)動情況對比賽結(jié)果影響極大，不能視為質(zhì)點(diǎn)；同理，跆拳道比賽中運(yùn)動員的動作對比賽結(jié)果影響也很大，不能視為質(zhì)點(diǎn)其余兩項(xiàng)可視為質(zhì)點(diǎn)類型二、對位移、路程的考查例2、(2014 江蘇卷）一汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，然后剎車做勻減速直線運(yùn)動，直到停止。下列速度v和位移x的關(guān)系圖像中，能描述該過程的是 【答案】A【解析】勻加時根據(jù)速度位移關(guān)系v2= 2ax變形可得 ，勻減時變形為，根據(jù)指數(shù)函數(shù)圖像特點(diǎn)可知，A項(xiàng)正確。【總結(jié)升華】對基本概念要理解到位，準(zhǔn)確把握相近概念的區(qū)別是關(guān)鍵。 舉一反三【變式】為了使公路交通有序、安全，路旁立了許多交通標(biāo)志，如圖所示，甲圖是限速標(biāo)志，表示允許行駛的最大速度是80 km/h；乙圖是路線指示標(biāo)志，此處到青島還有150 km.上述兩個數(shù)據(jù)表達(dá)的物理意義是 ()A80 km/h是平均速度，150 km是位移B80 km/h是瞬時速度，150 km是路程C80 km/h是瞬時速度，150 km是位移D80 km/h是平均速度，150 km是路程【答案】B類型三、考查對速度概念的理解例3、在公路的每個路段都有交通管理部門設(shè)置的限速標(biāo)志，如圖所示，這是告誡駕駛員在這一路段駕駛車輛時 ()A必須以這一規(guī)定速度行駛B平均速度大小不得超過這一規(guī)定數(shù)值C瞬時速度大小不得超過這一規(guī)定數(shù)值D汽車上的速度計(jì)指示值，有時還是可以超過這一規(guī)定值的 【答案】C【解析】限速標(biāo)志上的數(shù)值為這一路段汽車行駛的瞬時速度的最大值，汽車上的速度計(jì)指示值為汽車行駛的瞬時速度值，不能超過這一規(guī)定值，故只有C正確【總結(jié)升華】平均速度是位移與一段時間的比值，反應(yīng)的是物體在一段時間內(nèi)的運(yùn)動情況；而瞬時速度是平均速度在時間段趨于零時的極值，反應(yīng)的是運(yùn)動物體在某一時刻（或某一位置）時的速度.舉一反三【高清課程：描述運(yùn)動的基本概念、 勻速運(yùn)動 例4】【變式】圖A是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖，測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差，測出被測物體的速度。圖B中p1、p2是測速儀發(fā)出的超聲波信號，n1、n2分別是p1、p2由汽車反射回來的信號。設(shè)測速儀勻速掃描，p1、p2之間的時間間隔t=1.0s，超聲波在空氣中傳播的速度v=340m/s，若汽車是勻速行駛的，則根據(jù)圖B可知，汽車在接收到p1、p2兩個信號之間的時間內(nèi)前進(jìn)的距離是_m，汽車的速度是_m/s。 【答案】17m 17.9m/s類型四、平均速度的計(jì)算 例4、 汽車從甲地由靜止出發(fā)，沿直線運(yùn)動到丙地，乙地是甲丙兩地的中點(diǎn)汽車從甲地勻加速運(yùn)動到乙地，經(jīng)過乙地速度為60 km/h；接著又從乙地勻加速運(yùn)動到丙地，到丙地時速度為120 km/h，求汽車從甲地到達(dá)丙地的平均速度【答案】45 km/h【解析】設(shè)甲丙兩地距離為2s，汽車通過甲乙兩地時間為t1，通過乙丙兩地的時間為t2.甲到乙是勻加速運(yùn)動，由得從乙到丙也是勻加速運(yùn)動，由得所以【總結(jié)升華】(1)平均速度的大小與物體不同的運(yùn)動階段有關(guān)(2) 是平均速度的定義式，適用于所有的運(yùn)動，而適用于勻變速直線運(yùn)動。僅由，不能判定該物體做勻變速直線運(yùn)動舉一反三【變式1】一位汽車旅游愛好者打算到某風(fēng)景區(qū)去觀光，出發(fā)地和目的地之間是一條近似于直線的公路，他原計(jì)劃全程平均速度要達(dá)到40 km/h，若這位旅游愛好者開出1/3路程之后發(fā)現(xiàn)他的平均速度僅有20 km/h，那么他能否完成全程平均速度為40 km/h的計(jì)劃呢？若能完成，要求他在后的路程里開車的速度應(yīng)達(dá)多少？【答案】這位旅行者能完成他的計(jì)劃，他在后2x/3的路程里，速度應(yīng)達(dá)80 km/h【解析】設(shè)后路程上的平均速度為v，總路程為x在前x/3里用時：在后2x/3里用時：所以全程的平均速度為：解得v80 km/h由結(jié)果可知，這位旅行者能完成他的計(jì)劃，他在后2x/3的路程里，速度應(yīng)達(dá)80 km/h.【高清課程：描述運(yùn)動的基本概念、 勻速運(yùn)動 例2】【變式2】一個物體由甲地沿直線運(yùn)動到達(dá)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，求整個運(yùn)動過程中物體的平均速度？【答案】類型五、對速度和加速度的理解例5、 有下列幾種情景，請根據(jù)所學(xué)知識選擇對情景的分析和判斷正確的選項(xiàng)是 ()點(diǎn)火后即將升空的火箭高速公路上沿直線高速行駛的轎車為避免事故緊急剎車運(yùn)動的磁懸浮列車在軌道上高速行駛太空中的空間站在繞地球做勻速圓周運(yùn)動A因火箭還沒運(yùn)動，所以加速度一定為零B轎車緊急剎車，速度變化很快，所以加速度很大C高速行駛的磁懸浮列車，因速度很大，所以加速度也一定很大D盡管空間站做勻速圓周運(yùn)動，加速度也不為零【答案】BD【解析】火箭雖還沒動，但火箭的加速度不為零，故A錯；轎車緊急剎車時，根據(jù)，由于很大而很小，故加速度很大，B對；磁懸浮列車的速度很大，但速度變化并不快，故加速度并不大，C錯；空間站的速度大小不變，但速度方向不斷變化，故加速度并不為零，D對【總結(jié)升華】物體的速度大，速度變化量不一定大，加速度不一定大，而物體的速度為零時，速度也可能正在改變舉一反三【變式】某物體運(yùn)動的速度圖象如圖所示，根據(jù)圖象可知()A02 s內(nèi)的加速度為1 m/s2B05 s內(nèi)的位移為10 mC第1 s末與第3 s末的速度方向相同D第1 s末與第5 s末加速度方向相同【答案】AC【解析】02 s內(nèi)的加速度(即圖象的斜率)a1 m/s2，故A對；05 s內(nèi)的位移為，故B錯；從圖象可以看出，第1 s末與第3 s末物體的速度都為正值，即都與所設(shè)的正方向相同，故C對；而在第5 s末的加速度為負(fù)，所以D錯誤【高清課程：描述運(yùn)動的基本概念、 勻速運(yùn)動 例1】【變式2】物體做勻加速直線運(yùn)動，其加速度為2m/s2，那么，在任一秒內(nèi)（） A物體的加速度一定等于物體速度的2倍 B物體的初速度一定比前一秒的末速度大2m/s C物體的末速度一定比初速度大2m/s D物體的末速度一定比前一秒的初速度大2m/s【答案】C類型六、 考查對加速度的理解及公式a(vv0)/t的應(yīng)用例6、（2014年 廣東卷）圖6是物體做直線運(yùn)動的v-t圖象，由圖可知，該物體 A第1s內(nèi)和第3s內(nèi)的運(yùn)動方向相反 B第3s內(nèi)和第4s內(nèi)的加速度相同 C第1s內(nèi)和第4s內(nèi)的位移大小不相等 D02s和04s內(nèi)的平均速度大小相等【答案】B【解析】第1s內(nèi)速度和第3s內(nèi)速度都為正值，都與規(guī)定正方向相同，所以A錯誤。v-t圖像的斜率代表物體運(yùn)動加速度，其中斜率的數(shù)值大小表物理加速度大小，斜率的正負(fù)代表加速度的方向，第3s內(nèi)和第4s內(nèi)圖像的斜率相同，所以第3s內(nèi)加速度和第4s內(nèi)加速度相同，所以B正確。物體的位移大小等于v-t圖像的的圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積大小，所以C錯誤；物體的平均速度，位移是矢量，02s和04s的位移相同，時間不同，所以它們的平均速度不相 同，所以D錯誤。 【總結(jié)升華】速度與加速度無直接聯(lián)系。舉一反三【變式】為了測定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度，滑塊上安裝了寬度為3.0 cm的遮光板，如圖所示，滑塊在牽引力作用下先后勻加速通過兩個光電門，配套的數(shù)字毫秒計(jì)記錄了遮光板通過第一個光電門的時間為，通過第二個光電門的時間為，遮光板從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間為試估算：(1)滑塊的加速度多大？(2)兩個光電門之間的距離是多少？【答案】(1)0.067 m/s2(2)0.6 m【解析】(1)遮光板通過第一個光電門的速度遮光板通過第二個光電門的速度故滑塊的加速度(2)兩個光電門之間的距離