人教版高考物理一轮复习第1章运动的描述匀变速直线运动第1讲描述运动的基本概念学案含答案

这是一份人教版高考物理一轮复习第1章运动的描述匀变速直线运动第1讲描述运动的基本概念学案含答案
第1讲 描述运动的基本概念[目标要求]第1讲　描述运动的基本概念授课提示：对应学生用书第1页一、质点和参考系1．质点(1)用来代替物体的有质量的点叫作质点。(2)研究一个物体的运动时，如果物体的形状和大小对所研究问题的影响可以忽略，该物体就可以看作质点。(3)质点是一种理想化模型，实际并不存在。2．参考系(1)参考系可以是运动的物体，也可以是静止的物体，但被选为参考系的物体，我们都假定它是静止的。(2)比较两物体的运动情况时，必须选同一参考系。(3)选取不同的物体作为参考系，对同一物体运动的描述可能不同。通常以地面为参考系。二、位移和速度1．位移和路程(1)定义：位移表示质点位置的变化，它是质点由初位置指向末位置的有向线段；路程等于质点运动轨迹的长度。(2)区别：位移是矢量，方向由初位置指向末位置；路程是标量，没有方向。(3)联系：在单向直线运动中，位移的大小等于路程；其他情况下，位移的大小小于路程。2．速度与速率(1)平均速度和瞬时速度 (2)速率：物体运动的瞬时速度的大小。三、速度和加速度1．速度变化量(1)物理意义：描述物体速度变化的物理量，是过程量。(2)定义式：Δv＝v－v0。(3)决定因素：Δv由v与v0进行矢量运算得到，由Δv＝aΔt知Δv由a与Δt决定。(4)方向：由a的方向决定。2．加速度(1)物理意义：描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是状态量。(2)定义式：a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(v－v0,Δt)。(3)决定因素：a不是由v、Δt、Δv来决定，而是由eq \f(F,m)来决定。(4)方向：与Δv的方向一致，由合外力的方向决定，而与v0、v的方向无关。授课提示：对应学生用书第2页eq \a\vs4\al(命题点一　对质点、参考系的理解) 自主探究1．对质点的三点说明(1)质点是一种理想化物理模型，实际并不存在。(2)物体能否被看作质点是由所研究问题的性质决定的，并非依据物体自身大小和形状来判断。(3)质点不同于几何中的“点”，质点是忽略了物体的大小和形状的有质量的点，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置。2．对参考系“两性”的认识(1)任意性：参考系的选取原则上是任意的，通常选地面为参考系。(2)同一性：比较不同物体的运动必须选同一参考系。1．第32届夏季奥林匹克运动会，原定于2020年7月24日至8月9日在日本东京举行，但受COVID19疫情影响延迟至2021年7月23日至8月8日。延期后的奥运会仍保留“2020东京奥运会”的名称。如图所示的奥运会运动项目，在考查运动员比赛成绩时，可将运动员视为质点的是(　　)解析：跳水比赛中要考虑运动员的动作，故不能将其视为质点，故A错误；双杠比赛中要考虑运动员的动作，故不能将其视为质点，故B错误；体操要考虑运动员的姿态，故不能将其看成质点，故C错误；马拉松比赛中，运动员的大小和体积可以忽略不计，故可以将其视为质点，故D正确。答案：D2．中国是掌握空中加油技术的少数国家之一。如图所示是我国自行研制的第五代战斗机“歼20”在空中加油的情景。以下列的哪个物体为参照物，可以认为加油机是运动的(　　)A．“歼20”战斗机B．地面上的房屋C．加油机中的飞行员D．“歼20”战斗机里的飞行员解析：加油机相对于“歼20”战斗机位置不变，以“歼20”战斗机为参照物，加油机是静止的，故A错误；加油机相对于地面上的房屋位置不断变化，以地面上的房屋为参照物，加油机是运动的，故B正确；加油机相对于加油机中的飞行员位置不变，以加油机中的飞行员为参照物，加油机是静止的，故C错误；加油机相对于“歼20”战斗机里的飞行员位置不变，以“歼20”战斗机里的飞行员为参照物，加油机是静止的，故D错误。答案：B易错警示理解质点、参考系的2点注意——————————————————————— (1)注意看作质点的常见三种情况①多数情况下，平动的物体可看作质点。②当问题所涉及的空间位移远大于物体本身的大小时，可以看作质点(如第1题中，研究马拉松比赛中运动员的运动时间时，可以将运动员看作质点)。③转动的物体一般不可看作质点，但转动可以忽略时，可把物体看作质点。(2)注意运动的相对性：选取不同的参考系，对同一运动的描述一般是不同的(如第2题中加油机的运动)。　eq \a\vs4\al(命题点二　位移和速度) 自主探究1．位移和路程的比较2.平均速度、平均速率、瞬时速度的比较3．受COVID19疫情影响，2020年“五一黄金周”，很多人都选择就近步行登山或逛公园的方式来代替出门旅游。如图为某地生态公园的登山步行道线路图，从图中可以看出，从丁家楼子村到目的地九仙山观景台可以选择不同的路线，小王和小张两人选择了不同的路线，结果小王比小张先到达目的地。对于此过程，下列说法正确的是(　　)A．小王与小张的路程相同B．小王的位移小于小张的位移C．小王的平均速度大于小张的平均速度D．在比较平均速度时，两人不能看成质点解析：路程是物体运动实际轨迹的长度，小王和小张两人的路线不同，故路程不同，但两人的初、末位置相同，故两人的位移相同，选项A、B错误；因小王先到达，所用时间较短，小王的平均速度较大，选项C正确；研究平均速度只考虑位移和时间，人的形状和大小可以忽略，故两人可看成质点，选项D错误。答案：C4．原定于2020年3月举办的南京世界室内田径锦标赛，因“新冠”疫情影响将延期举行。在某次训练中，假定某运动员在起跑后10 m处的速度是8 m/s，到达终点时的速度是9.6 m/s，则他在全程中的平均速度约为(　　)A．9.3 m/s　　　　　　　　　 B．9.6 m/sC．8.8 m/s D．4.8 m/s解析：根据平均速度的定义得eq \x\to(v)＝eq \f(Δx,Δt)＝eq \f(60,6.47) m/s≈9.3 m/s。答案：A5．(多选)如图所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s。下列说法正确的是(　　)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 eq \f(\r(5),2) m/sC．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．物体在B点的速度等于AC段的平均速度解析：由eq \x\to(v)＝eq \f(x,t)可得eq \x\to(v)AB＝eq \f(1,1) m/s＝1 m/s，eq \x\to(v)AC＝eq \f(\r(5),2) m/s，故A、B均正确；所选取的过程离A点越近，该阶段的平均速度越接近A点的瞬时速度，故C正确；由A经B到C的过程不是匀变速直线运动过程，故B点虽为中间时刻，但其速度不等于AC段的平均速度，故D错误。答案：ABC易错警示 理解平均速度、瞬时速度时的3点注意———————————————————————(1)平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关，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(如第4题中的平均速度指位移为“60米”、相应时间为“6秒47”时的平均速度)。(2)eq \x\to(v)＝eq \f(Δx,Δt)是平均速度的定义式，适用于所有的运动，而eq \x\to(v)＝eq \f(1,2)(v0＋v)只适用于匀变速直线运动。(3)当已知物体在微小时间Δt内发生的微小位移Δx时，可由v＝eq \f(Δx,Δt)粗略地求出物体在该位置的瞬时速度(如第5题中的C选项)。　eq \a\vs4\al(命题点三　加速度与速度的关系)　　师生互动1．速度、速度变化量、加速度的比较2.加速度对物体运动的影响　速度、速度变化量、加速度的比较[典例1]　(多选)关于速度、速度的变化和加速度的关系，下列说法正确的是(　　)A．速度变化的方向为正，加速度的方向也为正B．物体加速度增大，速度一定越来越大C．速度越来越大，加速度一定越来越大D．加速度可能既不与速度同向，也不与速度反向[思路点拨]　理解此题应把握以下两点：(1)加速度的大小反映速度变化快慢，与速度大小无关。(2)速度方向与加速度方向的关系反映物体加速还是减速，与加速度大小无关。[解析]　由加速度的定义可知，速度变化的方向为正，加速度的方向为正，选项A正确；物体做减速运动时，物体加速度增大，速度反而越来越小，选项B错误；若物体做加速度逐渐减小的加速运动时，速度越来越大，加速度反而越来越小，选项C错误；在曲线运动中，加速度既不与速度同向，也不与速度反向，选项D正确。[答案]　AD　加速度的计算[典例2]　(多选)一物体做匀变速直线运动，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，该物体的可能运动情况为(　　)A．加速度的大小为6 m/s2，方向与初速度的方向相同B．加速度的大小为6 m/s2，方向与初速度的方向相反C．加速度的大小为14 m/s2，方向与初速度的方向相同D．加速度的大小为14 m/s2，方向与初速度的方向相反[思路点拨]　解此题关键是注意速度的矢量性，然后再根据加速度的定义求解。[解析]　以初速度的方向为正方向，若初、末速度方向相同，加速度a＝eq \f(v－v0,t)＝eq \f(10－4,1) m/s2＝6 m/s2，方向与初速度的方向相同，A正确，B错误；若初、末速度方向相反，加速度a＝eq \f(v－v0,t)＝eq \f(－10－4,1) m/s2＝－14 m/s2，负号表示方向与初速度的方向相反，C错误，D正确。[答案]　AD　易错警示加速度、加速度变化与速度变化的3点注意———————————————————————(1)加速度是描述速度变化快慢的物理量，与速度大小没有直接的关系，加速度变化只说明速度变化快慢发生改变(如典例1中的B项)。(2)速度增大还是减小取决于速度和加速度的方向关系，若加速度与速度方向一致，不管加速度大小如何变化，速度都增大，反之若加速度和速度方向相反，不管加速度大小如何变化，速度都减小。(3)加速度、速度及速度的变化量都是矢量，涉及这些物理量的计算，要注意其方向性(如典例2中加速度的计算)。6．(多选)根据给出的速度和加速度的正负，对下列运动性质的判断正确的是(　　)A．v0＞0，a＜0，物体做加速运动B．v0＜0，a＜0，物体做减速运动C．v0＜0，a＞0，物体做减速运动D．v0＞0，a＞0，物体做加速运动解析：当速度方向和加速度方向相同时，物体做加速运动；当速度方向和加速度方向相反时，物体做减速运动。速度和加速度的正方向是任意规定的，不能只根据加速度的正负来判断物体是做加速运动还是减速运动，故选项C、D正确。答案：CD7．(2020·广东省七校联合体高三第二次联考)一质点以初速度v0沿x轴正方向运动，已知加速度方向沿x轴正方向，且加速度a的值由零逐渐增大到某一值后再逐渐减小到零，则该质点(　　)A．速度先增大后减小，直到加速度等于零为止B．位移先增大后减小，直到加速度等于零为止C．位移一直增大，直到加速度等于零为止D．速度一直增大，直到加速度等于零为止解析：在加速度a的值由零逐渐增大到某一值后再逐渐减小到零的过程中，由于加速度的方向始终与速度方向相同，所以速度一直增大，故A错误，D正确；由于质点做方向不变的直线运动，所以位移逐渐增大，故B错误；由于质点做方向不变的直线运动，所以位移逐渐增大，加速度等于零时质点做匀速运动，位移仍然增大，故C错误。答案：D8．(多选)(2020·河南开封期末检测)如图所示，物体以5 m/s的初速度沿足够长的光滑斜面向上做减速运动，经过2 s速度大小变为3 m/s，则物体的加速度可能是(　　)A．大小为1 m/s2，方向沿斜面向上B．大小为1 m/s2，方向沿斜面向下C．大小为4 m/s2，方向沿斜面向下D．大小为4 m/s2，方向沿斜面向上解析：取初速度方向为正方向，则v0＝5 m/s。若2 s后的速度方向沿斜面向上，v＝3 m/s，则a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(v－v0,Δt)＝eq \f(3－5,2) m/s2＝－1 m/s2，即加速度大小为1 m/s2，方向沿斜面向下；若2 s后的速度方向沿斜面向下，v＝－3 m/s，则a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(v－v0,Δt)＝eq \f(－3－5,2) m/s2＝－4 m/s2，即加速度大小为4 m/s2，方向沿斜面向下，故选项A、D错误，B、C正确。答案：BC核心知识素养要求1.质点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。2.位移、速度和加速度理解位移、速度和加速度，区分速度、速度变化量和速度变化率。3.匀变速直线运动通过实验，探究匀变速直线运动的特点，能用公式、图象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。4.自由落体运动通过实验，认识自由落体运动规律。结合物理学史的相关内容，认识实验和科学推理在物理研究中的作用。5.实验：测量做直线运动物体的瞬时速度通过实验掌握打点计时器的原理及使用，会计算物体运动的速度。平均速度瞬时速度物理意义粗略描述某段时间内(或某段位移上)物体运动的平均快慢程度精确描述某一时刻(或某一位置)物体运动的快慢程度大小位移与所用时间之比当时间间隔非常小时，平均速度等于瞬时速度方向与这段时间内位移的方向相同沿轨迹上该点的切线且指向前进的方向比较项目位移x路程l决定因素由始、末位置决定由实际的运动轨迹长度决定运算规则矢量的三角形定则或平行四边形定则标量的代数运算大小关系x≤l(路程是位移被无限分割后，所分的各小段位移的绝对值的和)物理量平均速度平均速率瞬时速度物理意义描述物体在一段时间(或一段位移)内位置变化快慢及方向的物理量描述物体沿轨迹运动平均快慢的物理量描述物体在某一时刻(或某一位置)运动快慢的物理量标矢性矢量标量矢量大小与方向对应一段位移或一段时间(1)平均速度＝eq \f(位移,时间)；(2)方向与位移的方向相同(1)平均速率＝eq \f(路程,时间)，注意：不一定等于平均速度的大小；(2)无方向(1)v＝eq \f(Δx,Δt)，当Δt很小时，物体在t时刻的速度大小，通常可用其他运动学公式计算；(2)方向就是物体运动的方向比较项目速度速度变化量加速度R物理意义描述物体运动快慢和方向的物理量，是状态量描述物体速度变化的物理量，是过程量描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是状态量定义式v＝eq \f(Δx,Δt)Δv＝v－v0a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(v－v0,Δt)单位m/sm/sm/s2方向物体运动的方向由a的方向决定与Δv的方向一致，由F的方向决定，而与v0、v的方向无关