【物理】2020届一轮复习人教版描述运动的基本概念学案 10页

第1讲　描述运动的基本概念 一、参考系和质点 ‎1．参考系是在描述物体的运动时，选来做为参考的其他物体。‎ ‎(1)参考系的选取是任意的，但为了观测方便和运动的描述尽可能简单，一般以地面为参考系。‎ ‎(2)参考系既可以是静止的物体，也可以是运动的物体。‎ ‎(3)比较两物体的运动时，必须选取同一参考系。‎ ‎2．质点是用来代替物体的有质量的点。‎ ‎(1)质点是一个理想化的物理模型。‎ ‎(2)把物体看成质点的条件：物体的大小、形状对所研究的问题影响很小，可以忽略。‎ 二、位移、速度 ‎1．位移和路程 类别 位移 路程 定义 位移表示质点的位置变动，它是质点由初位置指向末位置的有向线段 路程是质点运动轨迹的长度 区别 ‎(1)位移是矢量，方向由初位置指向末位置 ‎(2)路程是标量，没有方向 联系 ‎(1)在单向直线运动中，位移的大小等于路程 ‎(2)一般情况下，位移的大小小于路程 ‎2．速度和速率 ‎(1)平均速度和平均速率 ‎①平均速度＝，矢量，其方向与位移方向相同。‎ ‎②平均速率＝，标量。‎ ‎(2)瞬时速度和瞬时速率 瞬时速度指物体在某一时刻(或某一位置)的速度，是矢量，方向沿轨迹上该点的切线方向且指向前进的一侧。瞬时速率是指瞬时速度的大小，是标量，平常所说的速度和速率是指瞬时速度和瞬时速率。‎ 三、加速度 加速度是指速度变化快慢的物理量，是矢量，表达式为a＝，方向与Δv方向相同。‎ ‎(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)‎ ‎1．研究物体的运动时，只能选择静止的物体作为参考系。(×)‎ ‎2．体积很大的物体不能视为质点。(×)‎ ‎3．做直线运动的物体，其位移大小一定等于路程。(×)‎ ‎4．平均速度为零的运动，其平均速率不一定是零。(√)‎ ‎5．加速度为正值，表示速度大小一定越来越大。(×)‎ ‎6．加速度是反映速度大小变化快慢的物理量。(×)‎ ‎1．(质点与参考系)(改编题)第十二届中国航展于‎2018年11月6日至11日在珠海盛装上演。 在某次航展中，中国空军八一飞行表演队的表演机保持队形，直刺苍穹，做出了很多个高难度动作，如图所示，下列关于飞机运动情况的说法不正确的是(　　)‎ A．地面上的人看到飞机飞过，是以地面为参考系 B．飞行员看到观礼台向后掠过，是以飞机为参考系 C．以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是静止的 D．以编队中某一飞机为参考系，其他飞机是运动的 解析　地面上的人看到飞机是相对于地面飞过，是以地面为参考系，故A项正确；飞行员看到观礼台向后掠过，是以飞机为参考系，故B项正确；以编队中某一飞机为参考系，所有飞机的位置相对不变，其他飞机是静止的，故C项正确，D项错误。‎ 答案　D ‎2．(平均速度和瞬时速度)(多选)一质点沿一边长为‎2 m的正方形轨道运动，每秒钟匀速移动‎1 m，初始位置在bc边的中点A，由b向c运动。如图所示，A、B、C、D分别是bc、cd、da、ab边的中点，则下列说法正确的是(　　)‎ A．第2 s末的瞬时速度大小为‎1 m/s B．前2 s内的平均速度大小为 m/s C．前4 s内的平均速率大小为0．‎5 m/s D．前2 s内的平均速度大小为‎2 m/s 解析　由题意质点每1 s匀速移动‎1 m可知，质点运动的速率为‎1 m/s，即在每一时刻的瞬时速率均为‎1 m/s，每段时间内的平均速率也均为‎1 m/s。在2 s内质点通过的路程为‎2 m，由A运动到cd边的中点B，在第2 s末瞬时速度大小为‎1 m/s，方向由B指向d，瞬时速率为‎1 m/s，A项正确；前2 s内的位移大小为x1＝|AB|＝＝ m＝ m，平均速度为v1＝＝ m/s，方向由A指向B，平均速率为‎1 m/s，B项正确，D项错误；前4 s内质点通过的路程为‎4 m，在第4 s末到达C点，则前4 s内位移大小为x2＝|AC|＝‎2 m，方向由A指向C，平均速度为v2＝＝ m/s＝0．‎5 m/s，方向由A指向C，平均速率仍为‎1 m/s，C项错误。‎ 答案　AB ‎3．(加速度与速度的关系)(改编题)(多选)成贵高铁全长约632．6公里，总投资约780亿元，为新建客运专线。设计时速为250公里(预留350公里电气化设计)，被称为“世界第一条山区高速铁路”，预计2019年年底建成通车，届时，从贵阳到成都只用3个小时左右。假设列车某次出站过程，由静止开始加速，当加速度a不断减小至零时，速度达到‎250 km/h，则此过程中列车的(　　)‎ A．速度不断增大，位移不断减小 B．速度不断增大，位移不断增大 C．速度增加越来越快，位移增加越来越快 D．速度增加越来越慢，位移增加越来越快 解析　列车的加速度不断变小，但速度不断变大，只是增加变慢而已，速度变大时，位移增加变快，B、D两项正确。‎ 答案　BD 考点　1　质点和参考系 考|点|速|通 ‎1．质点不同于几何意义上的点，它无大小但有质量，能否看成质点是由研究问题的性质决定的，而不是依据物体自身大小和形状来判断。‎ ‎2．参考系可任意选取，选取的参考系不同对同一物体的运动描述也不同。在同一问题中，若要研究多个物体的运动或同一物体在不同阶段的运动，则必须选取同一参考系。‎ 典|例|微|探 ‎【例1】　(多选)在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，这种天文现象称为“金星凌日”，如图所示，下列说法正确的是 (　　)‎ A．地球在金星与太阳之间 B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点 C．以太阳为参考系，地球是运动的 D．以太阳为参考系，金星是运动的 解析　金星通过太阳和地球之间时，我们才会看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，选项A错误；因为太阳的大小对所研究问题的影响起着至关重要的作用，所以观测“金星凌日”时不能将太阳看作质点，选项B错误；以太阳为参考系，金星和地球都是运动的，C、D两项正确。‎ 答案　CD 题|组|冲|关 ‎1．(多选)如图所示为正在航拍的四旋翼无人飞机，下列过程中不能将无人飞机看作质点的是(　　)‎ A．调节飞机旋翼的转速 B．调整飞机在空中的姿态 C．观察飞机在空中的位置 D．观察飞机在空中的运动轨迹 解析　调节飞机旋翼的转速时，飞机旋翼的大小和形状不能忽略不计，不能看作质点，A项正确；调整飞机在空中的姿态，飞机各部分运动不同，不可以将飞机看作质点，B项正确；观察飞机在空中的位置，飞机的大小和形状可忽略，C项错误；观察飞机在空中的运动轨迹时，飞机的大小和形状可以忽略，D项错误。‎ 答案　AB ‎2．(传统文化)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 解析　A项中描述“飞流”是以地面作为参考系的；B项中描述“潮水”是以人本身为参考系的；C项中描述“轻舟”是以“万重山”为参考系的；D项中描述“国旗”是以旗杆或地面为参考系的。C项正确。‎ 答案　C 考点　2　平均速度和瞬时速度 考|点|速|通 ‎1．平均速度与瞬时速度的区别 平均速度与位移和时间有关，表示物体在某段位移或某段时间内的平均快慢程度；瞬时速度与位置或时刻有关，表示物体在某一位置或某一时刻的快慢程度。‎ ‎2．平均速度与瞬时速度的联系 ‎(1)瞬时速度等于运动时间Δt→0的平均速度。‎ ‎(2)对于匀速直线运动，瞬时速度与平均速度相等。‎ 典|例|微|探 ‎【例2】　(多选)如图所示，某同学一家人在暑假自驾车出游，该同学先用地图计算出发地A和目的地B的直线距离为‎180 km，实际从A运动到B用时3 h，汽车上的里程表指示的里程数为‎258 km，当他经过某路标C时，车内速度计指示的示数为‎118 km/h，那么可以确定的是(　　)‎ A．整个过程中汽车的平均速度为‎86 km/h B．整个过程中汽车的平均速度为‎60 km/h C．汽车经过路标C时的瞬时速度为‎118 km/h D．汽车经过路标C时速度方向为由A指向B 解析　从A到B位移为‎180 km，用时3 h，由平均速度定义式可得整个过程的平均速度为‎60 km/h，故A项错误，B项正确；速度计显示的是 瞬时速度大小，故C项正确；经过C时速度的方向为运动轨迹上过C点的切线方向，故D项错误。‎ 答案　BC 求解平均速度和瞬时速度时的三点注意 ‎1．求解平均速度必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度。如例2中AB段位移的平均速度。‎ ‎2．v＝是平均速度的定义式，适用于所有的运动。‎ ‎3．粗略计算时我们可以用很短时间内的平均速度来代替某时刻的瞬时速度。 ‎ 题|组|冲|关 ‎1．一质点沿直线Ox方向做变速运动，它离开O点的距离x随时间t变化的关系为x＝(5＋2t3) m，它的速度随时间t变化的关系为v＝6t‎2 m/s，该质点在t＝0到t＝2 s 间的平均速度和t＝2 s 到t＝3 s间的平均速度的大小分别为(　　)‎ A．‎12 m/s,‎39 m/s B．‎8 m/s,‎38 m/s C．‎12 m/s,19．‎5 m/s D．‎8 m/s,‎13 m/s 解析　平均速度＝，t＝0时，x0＝‎5 m；t＝2 s时，x2＝‎21 m；t＝3 s时，x3＝‎59 m，故1＝ m/s＝‎8 m/s，2＝ m/s＝‎38 m/s，B项正确。‎ 答案　B ‎2．(多选)如图所示，一人骑自行车晨练，由静止开始沿直线运动，她在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为‎1 m、‎2 m、‎3 m、‎4 m，则(　　)‎ A．她在4 s末的瞬时速度大小为‎4 m/s B．她在第2 s内的平均速度大小为‎2 m/s C．她在4 s内的平均速度大小为2．‎5 m/s D．她在1 s末的瞬时速度大小为‎1 m/s 解析　由＝可得该人在第2 s内的平均速度为‎2 m/s，B项正确；前4 s内的平均速度为＝ m/s＝2．‎5 m/s，C项正确；因该人的运动不是匀变速直线运动，故无法确定其瞬时速度大小，A、D两项均错误。‎ 答案　BC 考点　3　速度、速度变化量和加速度的关系 考|点|速|通 ‎1．三个物理量的对比 物理量 速度v 速度 变化量Δv 加速度a 物理 意义 表示运动的 快慢和方向 表示速度变 化的大小和 方向　　　‎ 表示速度变化的快慢和方向，即速度的变化率 公式 v＝ Δv＝v－v0‎ a＝ 单位 m/s m/s m/s2‎ 关系 三者无必然联系，v很大，Δv可以很小，甚至为0，a可大可小 ‎2．a＝是加速度的定义式，加速度的决定式是a＝，即加速度的大小由物体受到的合力F和物体的质量m共同决定，加速度的方向由合力的方向决定。‎ 典|例|微|探 ‎【例3】　关于物体的运动，下列说法不可能的是(　　)‎ A．加速度在减小，速度在增加 B．加速度方向始终改变而速度不变 C．加速度和速度大小都在变化，加速度最大时速度最小，速度最大时加速度最小 D．加速度方向不变而速度方向变化 解析　对于加速直线运动，当加速度减小时，速度还在增加，只不过增加变慢，A项可能；加速度方向发生改变，即加速度存在，有加速度存在速度就改变，B项不可能；加速度仅反映速度改变的快慢，若加速度方向与速度方向相反，加速度最大时，速度减小得最快，当然速度可能最小，若加速度方向与速度方向相同，当加速度最小时，速度增大得最慢，加速度为零时，速度取得最大值，C项可能；加速度方向不变，物体可能做初速度不为零的匀减速运动，而后做反向的匀加速运动，D项可能。故选B项。‎ 答案　B 对加速度大小和方向的进一步理解 ‎ ‎ 题|组|冲|关 ‎1．关于物体的运动，下列说法正确的是(　　)‎ A．物体的加速度等于零，速度一定等于零 B．物体的速度变化量大，加速度一定大 C．物体具有向东的加速度时，速度的方向可能向西 D．做直线运动的物体，加速度减小，速度也一定减小 解析　加速度是描述速度变化快慢的物理量，A、B、D三项错误，C项正确。‎ 答案　C ‎2．一个质点做方向不变的直线运动，加速度的方向始终与速度的方向相同，但加速度大小逐渐减小为零，则在此过程中，下列说法正确的是(　　)‎ 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 解析　加速度的方向始终与速度方向相同，故加速度减小并不代表速度减小，只是说明单位时间内速度的增加量减小了，但仍是加速，故B项正确。‎ 答案　B 用极限法求瞬时速度 ‎1．方法概述 由平均速度公式v＝可知，当Δx、Δt都非常小，趋向于极限时，这时的平均速度就认为是某一时刻或某一位置的瞬时速度。极限思维法只能用于在选定区域内所研究的物理量连续、单调变化的情况。‎ ‎2．常见类型 ‎(1)公式v＝中，当Δt→0时v是瞬时速度。‎ ‎(2)公式a＝中，当Δt→0时a是瞬时加速度。‎ ‎【经典考题】 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，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度，为使更接近瞬时速度，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仪器的精确度 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间的夹角 解析　换用宽度更窄的遮光条，Δx减小，Δt减小，更接近瞬时速度，A项正确。‎ 答案　A 必|刷|好|题 ‎1．根据速度定义式v＝，当Δt极短时，就可以表示 物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了下列物理方法中的(　　)‎ A．控制变量法 B．假设法 C．微元法 D．极限法 解析　在时间间隔Δt较小的情况下，平均速度能比较精确地描述物体运动的快慢程度，Δt越小，描述越精确，这里利用的是极限法，D项正确。‎ 答案　D ‎2．在高架道路上，一般限速‎80 km/h，为监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下相隔L埋设两个传感器线圈A和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车(在本题中可看作质点)匀速经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为Δt，经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将指令架设在路面上方的照相机C对汽车拍照，留下违章证据。根据以上信息，回答下列问题：‎ ‎(1)试写出微型计算机计算汽车速度v的表达式为________。‎ ‎(2)若L＝‎5 m，Δt＝0．3 s，则照相机将__________(填“会”或“不会”)工作。‎ 解析　(1)汽车在Δt时间内的位移为L，所以v＝。‎ ‎(2)将已知数据代入上式v＝＝ m/s＝‎60 km/h<‎80 km/h，所以照相机不会工作。‎ 答案　(1)v＝　(2)不会 ‎1．(2019·成都月考)在不需要考虑物体本身大小和形状时，可以把物体简化为一个有质量的点，即质点，物理学中，把这种在原型的基础上，突出问题的主要方面，忽略次要因素，经过科学抽象而建立起来的客体称为(　　)‎ A．控制变量 B．等效替代 C．理想模型 D．科学假说 解析　突出主要方面，忽略次要因素，建立了理想化模型，C项正确。‎ 答案　C ‎2．(2019·江西联考)修建中的南昌到赣州铁路客运专线，北起南昌，南到赣州，线路长度415．‎743 km，设计速度‎350 km/h。若某同学乘坐此客运列车从赣州去南昌游玩，下列说法正确的是(　　)‎ A．列车做匀速直线运动 B．题中的“415．‎743 km”是位移大小 C．以并排坐在旁边的乘客为参考系，该同学是静止的 D．测量列车驶出赣州西站的时间时，可以把列车看成质点 解析　由于线路不是直线、列车进站出站等要有速度变化等原因，列车不可能做匀速直线运动，A项错误；“415．‎743 km”是路程，B项错误；以坐在旁边的乘客为参 考系，该同学是静止的，C项正确；测量列车驶出车站的时间时，列车的长度不能忽略，不能看做质点，D项错误。‎ 答案　C ‎【借鉴高考】　(2018·浙江高考)某驾驶员使用定速巡航，在高速公路上以时速‎110公里行驶了‎200公里，其中“时速110公里”“行驶200公里”分别是指(　　)‎ A．速度、位移 B．速度、路程 C．速率、位移 D．速率、路程 解析　行驶‎200公里指的是经过的路程的大小，时速‎110公里是某一个时刻的速度大小，是瞬时速率，故D项正确，A、B、C三项错误。‎ 答案　D