高考物理一轮复习第一章运动的描述匀变速直线运动第1课时描述运动的基本概念学案新人教版

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第一章 运动的描述　匀变速直线运动[定标——核心素养] 物理观念知道质点、参考系、位移、速度(平均速度和瞬时速度)、加速度等。科学思维掌握匀变速直线运动的规律，能用公式、图像等方法解决运动学问题。科学探究会用打点计时器(或光电计时器)探究匀变速运动规律。科学态度与责任能将运动学知识应用到行车安全、追及相遇等问题中。 [定位——主干知识]1．质点、参考系2．位移、速度和加速度3．匀变速直线运动及其公式、图像4．实验：研究匀变速直线运动第1课时　描述运动的基本概念必备知识(一)　质点和参考系1．(2021·浙江1月选考)2020年11月10日，我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10 909 m。“奋斗者”号照片如图所示，下列情况中“奋斗者”号一定可视为质点的是(　　)A．估算下降总时间时B．用推进器使其转弯时C．在海沟中穿越窄缝时D．科学家在其舱内进行实验时解析：选A　在研究“奋斗者”号下降总时间时，可以将其看作一个质点，选项A正确；用推进器使其转弯时，不能将其看作质点，选项B错误；在判断是否能够穿越窄缝时，不能忽略自身大小，不能将其看作质点，选项C错误；科学家在其舱内进行实验时，显然不能将其大小忽略，不能将其看作质点，选项D错误。[系统归纳]物体能看成质点的几种情况　2．[参考系]　如图是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方式表达了运动的美。请问摄影师选择的参考系是(　　)A．大地  B．太阳C．滑板运动员  D．步行的人参考系的四个性质标准性被选为参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的任意性除自身外，任何物体都可以作为参考系统一性比较多个物体的运动时应选择同一个参考系差异性对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果一般不同 [精解详析]1．选A　当物体的形状、大小、体积等对我们所研究的问题影响不大或者可以忽略时，物体可看作质点，马拉松比赛时，由于路程长，运动员可以看成质点，所以A正确。跳水运动员、击剑运动员以及体操运动员表演时，看的就是运动员的动作，所以运动员不可以看作质点，所以B、C、D错误。2．选C　“追拍法”是跟踪运动的物体，将运动的物体看作是静止的，该图片是运动的滑板运动员被摄影师当作静止的，而用镜头跟踪，故参考系是滑板运动员。故C正确，A、B、D错误。
　　　　　　　必备知识(二)　位移和路程　　　　1．[位移和路程的对比](1)甲图中，从北京到重庆的几条路线，路程和位移相同吗？(2)乙图中，从A到B的两条路线，路程和位移相同吗？[系统归纳]位移和路程的比较 位　移路　程物理意义描述物体的位置变化描述物体运动轨迹的长度决定因素由物体的初、末位置决定由物体的运动路径决定矢标性矢量，既有大小又有方向标量，只有大小没有方向 　2．[位移与路程的计算]如图所示，在距墙壁1 m的A点，小球以某一速度冲向与墙壁固定的弹簧，将弹簧压缩到最短时到达距离墙壁0.2 m的B点，然后又被弹回至距墙壁1.5 m的C点静止，则从A点到C点的过程中，小球的位移大小和路程分别是(　　)A．0.5 m、1.3 m　　　　　　　　 B．0.8 m、1.3 mC．0.8 m、1.5 m  D．0.5 m、2.1 m,位移的两种计算方法(1)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。(2)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标，结果中的正负号表示位移方向。[精解详析]1．提示：(1)甲图中，几条路线的路程不同，但位移相同。(2)乙图中，两条路线的路程不同，但位移相同。2．选D　位移的大小等于始、末位置的距离，可知位移的大小等于AC的距离，即为1.5 m－1 m＝0.5 m。路程等于运动轨迹的长度，可知s＝1 m＋1.5 m－2×0.2 m＝2.1 m，故D正确，A、B、C错误。必备知识(三)　平均速度和瞬时速度1．[对瞬时速度的理解]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，近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度，则下列说法正确的是(　　)A．Δt越长，越接近瞬时速度B．Δt越短，越接近瞬时速度C.是否越接近瞬时速度与Δt的长短无关D．为使更接近瞬时速度，可换用宽度更大的遮光条2．[平均速度大小的计算](2021·盐城模拟)(多选)物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，在AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹上运动所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s，已知方格的边长为1 m。则(　　)A．物体在AB段的平均速度为1 m/sB．物体在ABC段的平均速度为 m/sC．物体在ABCDE段的平均速度的大小大于在ABCD段的平均速度的大小D．AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度[系统归纳]1．思想方法(1)微元思想、极限思想的应用：为了使描述精确些，可以把v＝中Δt取得小一些，物体在从t到t＋Δt这样一个较小的时间间隔内，运动快慢的差异也就小一些。Δt越小，运动的描述就越精确。当Δt非常非常小时，我们把称作物体在t时刻的瞬时速度。(2)瞬时速度与平均速度的关系：瞬时速度完全是一个理想的概念，而实际测量的瞬时速度永远都是平均速度。瞬时速度是不可能被测量到的，因为即使Δt是万分之一秒、千万分之一秒、亿万分之一秒……“无限短时间”……通过v＝求解出来的速度都是该段时间间隔内的“平均速度”，只能无限地接近，不能完全相等。2．求解平均速度的步骤(1)先找出平均速度对应的过程。(2)再求解相应的位移(两种方法：几何法与坐标法)与时间。(3)代入平均速度的公式求解。3．两点提醒(1)平均速度与物体不同的运动阶段有关，求解时必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度。(2)速率是瞬时速度的大小，是标量；但平均速率并不是平均速度的大小，平均速率是路程与所用时间的比值。[精解详析]1．选B　是滑块通过光电门的平均速度，当时间趋近于0时，可以认为是滑块通过光电门的瞬时速度，即Δt越短，越接近瞬时速度，选项A、C错误，B正确；为使更接近瞬时速度，可换用宽度更小的遮光条，选项D错误。2．选ABD　物体在AB段的位移为1 m，因此由公式＝，得＝ m/s＝1 m/s，A正确；物体在ABC段的位移大小为x2＝ m＝ m，所以1＝＝ m/s，B正确；物体在ABCDE段的平均速度的大小2＝＝ m/s，物体在ABCD段的平均速度的大小3＝ m/s＝ m/s>2，C错误；根据公式＝可知，当物体位移无限小，时间无限短时，物体的平均速度可以代替某点的瞬时速度，位移越小，平均速度越能代表某点的瞬时速度，故AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度，D正确。必备知识(四)　加 速 度1．[从生活实际中探究]三幅图中的小车在运动时有加速度吗？请说明理由。2．[加速度的理解](多选)下列运动可能发生的是(　　)A．物体运动的加速度等于0，而速度却不等于0B．两物体相比，一个物体的速度变化量比较大，而加速度却比较小C．物体的加速度和速度方向相同，而速度在减小D．物体做直线运动，后一阶段的加速度比前一阶段小，但速度却比前一阶段大3．[加速度的计算](2021·潍坊模拟)中国自主研发的“暗剑”无人机，速度可超过2马赫。在某次试飞测试中，起飞前沿地面做匀加速直线运动，加速过程中连续经过两段均为120 m的测试距离，用时分别为2 s和1 s，则无人机的加速度大小是(　　)A．20 m/s2　　　　　　　 B．40 m/s2C．60 m/s2  D．80 m/s2[系统归纳]1．物体运动的四种情况(1)a、v都为正或都为负时，物体做加速直线运动。(2)a、v一正一负时，物体做减速直线运动。2．对加速度的三点理解(1)加速度的大小与物体做加速运动还是减速运动无关。(2)加速度的大小与速度的大小没有必然联系。(3)加速度的大小与速度变化量的大小也没有必然联系。3．加速度的计算方法(1)确定正方向。(2)确定初速度v0、末速度v。(3)根据公式a＝＝求解。4．规避两点误区(1)物体存在加速度，表明物体在做变速运动，但不一定做加速运动。(2)物体做加速运动还是做减速运动，不能根据加速度的正、负来判断，要根据加速度与速度的方向关系来判断。[精解详析]1．提示：都有加速度。(a)中速度大小发生变化；(b)中速度方向发生变化；(c)中速度的大小和方向都发生变化。所以三种情况中都有加速度。2．选ABD　物体做匀速直线运动时，加速度为0，速度不为0；速度变化量大时，加速度不一定大；加速度和速度的方向相同时，即使加速度减小，速度也会增大，加速度大小与速度大小没有必然联系；综上所述，选项A、B、D正确。3．选B　第一段的平均速度v1＝＝ m/s＝60 m/s；第二段的平均速度v2＝＝ m/s＝120 m/s，在匀变速直线运动的过程中，中间时刻的瞬时速度等于平均速度，由加速度的定义式可得a＝＝ m/s2＝40 m/s2，故选项B正确。 [课堂巩固落实]1．质点是一种理想化的物理模型，实际并不存在。高中物理中理想模型法的应用还有自由落体运动、轻绳轻杆轻弹簧、胡克定律、光滑(伽利略斜面实验等)、匀速圆周运动、点电荷、匀强电场、匀强磁场、电场线、磁感线、示波器的成像原理、理想变压器、理想气体、绝热、弹簧振子、单摆、点光源、原子核式结构模型、氢原子能级等等，这些都是人们根据科学研究的特定目的，抓住主要因素，忽略次要因素，用物质形式或思维形式再现原型客体的某种基本特征，而在一定条件下进行的合理假设。2．只有在单向直线运动中平均速度大小与平均速率才相等，通常情况下平均速度大小小于平均速率。3．加速度的正负并不能决定物体做加速运动还是做减速运动，只能说明加速度的方向与规定的正方向相同或相反。4．加速度由物体的质量和所受合外力决定，与速度和速度的变化量无关。 1．[质点]　在国际比赛中考察下列运动员的比赛成绩时，运动员可视为质点的是(　　) 2．某同学到中国科技馆参观，看到了一个有趣的科学实验，一辆小火车在平直轨道上匀速行驶，突然从火车顶部的小孔中向上弹出一小球，该小球在空中运动，并恰好落回原来的孔中。下列说法中正确的是(　　)A．相对于地面，小球运动的轨迹是直线B．相对于火车，小球运动的轨迹是曲线C．小球能落回小孔是因为小球在水平方向保持与火车相同的速度D．小球能落回小孔是因为小球在空中运动的过程中受到水平向前的力解析：选C　相对于地面，小球竖直方向做竖直上抛运动，水平方向做匀速运动，轨迹是曲线，故A错误；相对于火车，小球始终在火车的正上方，做直线运动，故B错误；小球能落回小孔是因为小球具有惯性，在水平方向保持与火车相同的速度，故C正确，D错误。3.如图所示，一骑行者所骑自行车前后轮轴的距离为L，在水平道路上匀速运动，当看到道路前方有一条减速带时，立刻刹车使自行车做减速直线运动，自行车垂直经过该减速带时，前、后轮造成的两次颠簸的时间间隔为t。利用以上数据，可以求出前、后轮经过减速带这段时间内自行车的(　　)A．初速度  B．末速度C．平均速度  D．加速度解析：选C　自行车垂直经过该减速带时，前、后轮造成的两次颠簸的时间间隔为t，自行车前后轮轴的距离为L，自行车不一定做匀减速运动，只知道两个物理量，所以不能求出vt、v0、a三个物理量，故A、B、D错误；由平均速度定义可得：＝，能求出平均速度，故C正确。4．质点以加速度a做匀变速直线运动，经过一段时间t，质点的速度为vt，速度的改变量为Δv，则(　　)A．a越大，vt也越大  B．a越大，Δv可能越小C．a与Δv方向一定相同  D．a与Δv方向一定相反解析：选C　根据a＝知，加速度越大，速度变化越快，但是末速度不一定大，故A项错误。根据a＝知，加速度越大，时间一定时，速度变化量越大，故B项错误。加速度的方向与速度变化量的方向相同，故C项正确，D项错误。5．如图所示，在气垫导轨上安装有两个光电门A、B，A、B间距离为L＝30 cm。为了测量滑块上安装了一宽度为d＝1 cm的遮光条。现让滑块以某一加速度通过光电门A、B，光电门显示遮光条通过两光电门A、B的时间分别为0.010 s和0.005 s，滑块从光电门A到B的时间为0.200 s。则下列说法正确的是(　　)A．滑块经过A的速度为1 cm/sB．滑块经过B的速度为2 cm/sC．滑块的加速度为5 m/s2D．滑块在A、B间的平均速度为3 m/s解析：选C　滑块经过A的速度为vA＝＝1 m/s，经过B的速度为vB＝＝2 m/s，A、B两项错误。滑块在A、B间的平均速度为v＝＝1.5 m/s，D项错误。由a＝，解得滑块的加速度为a＝5 m/s2，C项正确。