2020高考物理精优大一轮复习人教通用版讲义：第1单元运动的描述与匀变速直线运动第1讲描述直线运动的基本概念

第1讲　描述直线运动的基本概念

一、质点

质点是用来代替物体的　　　　的点.质点是理想模型. 

二、参考系

参考系是研究物体运动时假定　　　　、用作参考的物体.通常以　　　　为参考系. 

三、时刻和时间

1.时刻指的是某一瞬时,对应的是位置、瞬时速度、动能和动量等状态量.

2.时间是两时刻的间隔,对应的是位移、路程、功和冲量等过程量.

四、路程和位移

1.路程指物体　　　　　的长度,它是标量. 

2.位移是由初位置指向末位置的　　　　　,它是矢量. 

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v=　　　　　,是矢量,其方向就是　　　　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　　　　方向. 

六、加速度

1.定义:物体　　　　和所用时间的比值.定义式:a=　　　　. 

2.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.

【辨别明理】

(1)研究花样游泳运动员的动作时,不能把运动员看成质点. (　　)

(2)参考系必须是静止的物体. (　　)

(3)做直线运动的物体的位移大小一定等于路程. (　　)

(4)平均速度的方向与位移的方向相同. (　　)

(5)子弹击中目标时的速度属于瞬时速度. (　　)

(6)速度变化率越大,加速度越大. (　　)

(7)太阳从东边升起,向西边落下,是地球上的自然现象,但在某些条件下,在纬度较高地区上空飞行的飞机上,旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象,需要什么条件?

考点一　质点、参考系、位移、时间与时刻

1.(质点、参考系、时间与时刻)[人教版必修1改编] 下列说法错误的是 (　　)

A.“一江春水向东流”是以河岸为参考系

B.“研究地球绕太阳公转”可以把地球看作质点

C.“火车8点42分到站”,“8点42分”指的是时刻

D.“第3 s末”和“第3 s内”都是指时间间隔1 s

2.(位移与路程)(多选)[人教版必修1改编] 一位同学从操场中心A点出发,向北走了40 m,到达C点,然后又向东走了30 m,到达B点.下列说法正确的是              (　　)

A.相对于操场中心A点,该同学运动的路程大小为70 m

B.相对于操场中心A点,该同学运动的位移大小为70 m

C.相对于操场中心A点,该同学运动的位移方向为东偏北37°

D.相对于操场中心A点,该同学运动的位移方向为北偏东37°

3.(矢量与标量)关于矢量和标量,下列说法中正确的是 (　　)

A.标量只有正值,矢量可以取负值

B.标量的正负表示大小,矢量的正负表示方向

C.矢量既有大小也有方向

D.当物体做单向直线运动时,路程(标量)和位移(矢量)没有区别

■ 要点总结

(1)对于同一个物体运动的描述,选用的参考系不同,其运动性质可能不同.在同一个问题中,若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动,则必须选取同一个参考系.

(2)区别标量和矢量不只看是否有方向或正、负号,关键看运算是否遵循平行四边形定则.

(3)对位移和路程的辨析如下表:

考点二　平均速度、瞬时速度

图1-1

例1 (多选)如图1-1所示,某赛车手在一次野外训练中,先用地图计算出出发地A和目的地B的直线距离为9 km,实际从A运动到B用时5 min,赛车上的里程表指示的里程数增加了15 km.当他经过某路标C时,车内速度计指示的示数为150 km/h,那么可以确定的是              (　　)

A.整个过程中赛车的平均速度为180 km/h

B.整个过程中赛车的平均速度为108 km/h

C.赛车经过路标C时的瞬时速度为150 km/h

D.赛车经过路标C时速度方向为由A指向B

变式题 小明骑自行车由静止沿直线运动,他在第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.他在4 s末的瞬时速度为4 m/s

B.他在第2 s内的平均速度为1.5 m/s

C.他在4 s内的平均速度为2.5 m/s

D.他在1 s末的瞬时速度为1 m/s

例2 [人教版必修1改编] 光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器,其结构如图1-2甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示物体的挡光时间.图乙中MN是水平桌面,Q是木板与桌面的接触点,1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门,与之连接的两个光电计时器没有画出.让滑块d从木板上某处滑下,光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.5×10-2 s和1.0×10-2 s,小滑块d的宽度为0.25 cm,可测出滑块通过光电门1的速度v1=　　　　 m/s,滑块通过光电门2的速度v2=　　　　 m/s. 

图1-2

■ 要点总结

“极限法”求瞬时速度

(1)由平均速度公式v=可知,当Δx、Δt都非常小,趋于极限时,平均速度就可认为是某一时刻或某一位置的瞬时速度.

(2)极限法只能用于在选定区间内所研究的物理量连续单调变化(单调增大或单调减小)的情况.

考点三　加速度

1.速度、速度变化量和加速度的对比

2.两个公式的说明

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.

考向一　加速度的理解

例3 [人教版必修1改编] 如图1-3所示,汽车向右沿直线运动,原来的速度是v1,经过一小段时间之后,速度变为v2,Δv表示速度的变化量.由图中所示信息可知              (　　)

图1-3

A.汽车在做加速直线运动                     B.汽车的加速度方向与v1的方向相同

C.汽车的加速度方向与v1的方向相反D.汽车的加速度方向与Δv的方向相反

考向二　加速度与速度的关系

例4 一个质点做速度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

考向三　加速度的计算

例5 (多选)一物体做加速度不变的直线运动,某时刻速度大小为4 m/s,1 s后速度的大小变为10 m/s,在这1 s内该物体的              (　　)

A.加速度可能为6 m/s2,方向与初速度的方向相同

B.加速度可能为6 m/s2,方向与初速度的方向相反

C.加速度可能为14 m/s2,方向与初速度的方向相同

D.加速度可能为14 m/s2,方向与初速度的方向相反

■ 要点总结

考点四　匀速直线运动规律的应用

　　匀速直线运动是最基本、最简单的运动形式,应用广泛.例如:声、光的传播都可以看成匀速直线运动.下面是几个应用实例.

图1-4

例6 [鲁科版必修1改编] 如图1-4所示是高速摄影机拍摄的子弹头射过一张普通的扑克牌的照片.已知子弹头的平均速度是900 m/s,则子弹头穿过扑克牌的时间约为(　　)

A.8.4×10-3 s B.8.4×10-4 s

C.8.4×10-5 s D.8.4×10-6 s

变式题 如图1-5所示为一种常见的身高体重测量仪.测量仪顶部向下发射波速为v的超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收,测量仪记录发射和接收的时间间隔.质量为M0的测重台置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比.当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为t0,输出电压为U0,某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为t,输出电压为U,则该同学的身高和质量分别为              (　　)

图1-5

A.v(t0-t)和U

B.和U

C.v(t0-t)和(U-U0)

D.和(U-U0)

■ 建模点拨

在涉及匀速直线运动的问题中,无论是求解距离、时间、速度中的哪个,其核心方程都只有一个:x=vt,知道该方程中任意两个量即可求第三个量.解答此类问题的关键是在以下两个方面:其一,空间物理图景的建立;其二,匀速直线运动模型的建立.

完成课时作业(一)