高考物理一轮复习第1章第1节运动的描述课时学案

这是一份高考物理一轮复习第1章第1节运动的描述课时学案，共12页。

第1节 运动的描述
一、质点、参考系
1．质点
(1)定义：用来代替物体的有质量的点。
(2)物体看作质点的条件：物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略。
2．参考系
(1)定义：在描述物体运动时，用来作为参考的物体。
(2)选取：可任意选取，但对同一物体的运动，所选的参考系不同，运动的描述可能会不同，通常以地面为参考系。
二、位移和路程
1．定义
(1)位移：表示物体的位置变动，它是由初位置指向末位置的有向线段。
(2)路程：物体运动轨迹的长度。
2．区别和联系
(1)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。
(2)联系：①单向直线运动中，位移大小等于路程；
②其他情况下，位移大小小于路程。
三、速度
1．平均速度：物体的位移与发生这段位移所用时间之比，即v＝eq \f(Δx,Δt)，是矢量，其方向与位移的方向相同。
2．瞬时速度：运动物体在某一时刻或某一位置的速度，是矢量，方向沿轨迹的切线方向。
3．速率：瞬时速度的大小，是标量。
四、加速度
1．定义：物体速度的变化量与发生这一变化所用时间之比。
2．定义式：a＝eq \f(Δv,Δt)。
3．单位：m/s2。
4．方向：与Δv的方向一致，由合力的方向决定，而与v0、v的方向无关。
5．物理意义：描述物体速度变化快慢的物理量。
一、易错易混辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)只有质量和体积都很小的物体才能看成质点。(×)
(2)研究火星探测器“天问一号”在地火转移轨道飞行的轨迹时，可以把“天问一号”看成质点。(√)
(3)参考系可以任意选取，但一般遵循描述运动方便的原则。(√)
(4)当一个物体做竖直上抛运动返回原抛出点时，位移的大小等于上升高度的两倍。(×)
(5)加速度为正值，表示速度的大小一定越来越大。(×)
(6)甲的加速度a甲＝2 m/s2，乙的加速度a乙＝－3 m/s2，甲的加速度大于乙的加速度。(×)
二、教材习题衍生
1．(鲁科版必修第一册改编)(多选)2020年12月1日23时11分，“嫦娥五号”探测器成功着陆月球正面，下列说法正确的是( )
A．研究“嫦娥五号”飞往月球的运行轨道时，可以将其看成质点
B．研究“嫦娥五号”在月球表面运动的姿态时，可以将其看成质点
C．以月球为参考系，地球是运动的
D．“嫦娥五号”静止在月球表面时，其相对于地球也是静止的
[答案] AC
2．(鲁科版必修第一册改编)下列所说的速度中，指平均速度的是( )
A．百米赛跑的运动员以9.5 m/s的速度冲过终点线
B．子弹以800 m/s的速度撞击到墙上
C．由于堵车，汽车的车速仅为1.2 m/s
D．返回地面的太空舱以8 m/s的速度落入太平洋中
[答案] C
3．(人教版必修第一册改编)小球以v1＝3 m/s的速度水平向右运动，碰到墙壁经t＝0.01 s 后以v2＝2 m/s 的速率沿同一直线反弹。小球在这0.01 s 内的平均加速度为( )
A．100 m/s2，方向向右
B．100 m/s2，方向向左
C．500 m/s2，方向向左
D．500 m/s2，方向向右
C [规定水平向右为正方向。根据加速度的定义式a＝eq \f(Δv,Δt)，得a＝eq \f(－2－3,0.01) m/s2＝－500 m/s2，负号表示加速度方向与正方向相反，即方向水平向左，故C正确。]
4．(人教版必修第一册改编)(多选)如图为400 m的标准跑道，直道部分AB、CD的长度均为100 m，弯道部分BC、DA是半圆弧，其长度也为100 m。B点为 200 m 赛跑的起点，经C点到终点D，下列说法正确的是( )
A．运动员由B点运动到D点的位移大小为200 m
B．运动员由B点运动到D点的路程为200 m
C．运动员由C到D的直线运动阶段，位移就是路程
D．由P到D的路程为150 m
BD [在200 m赛跑中，200 m指路径的长度，即路程是200 m，故A错误，B正确；位移是矢量，路程是标量，由C到D位移的大小和路程相等，但位移不是路程，故C错误；由P到D的路程是s＝eq \(\s\up10(︵),PC)＋eq \x\t(CD)＝50 m＋100 m＝150 m，故D正确。]
质点 参考系和位移
1．物体可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)当问题所涉及的物体位移远大于物体本身的大小时，可以把物体看作质点。
(3)转动的物体一般不可看作质点，但忽略转动时，可把物体看作质点。
2．选取参考系的“两注意”
(1)对同一物体的运动，所选的参考系不同，对其运动的描述可能会不同。
(2)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，一般选取同一个参考系。
3．位移和路程的“两点”区别
(1)决定因素不同：位移由始、末位置决定，路程由实际的运动路径决定。
(2)运算法则不同：位移应用矢量的平行四边形定则运算，路程应用标量的代数运算。
[题组突破]
1．(质点模型的理解与判断)2022年北京冬奥会中国队以9金4银2铜的好成绩圆满收官！中国队用他们的拼搏和汗水带给大家一次次难忘的回忆。关于下列冬奥比赛项目的说法正确的是( )
A．研究冰球运动员击球动作时，运动员可以看成质点
B．研究大跳台运动员空中转体动作时，运动员身体各部分的速度可视为相同
C．研究15公里越野滑雪运动员比赛成绩时，运动员可视为质点
D．研究花样滑冰运动员的动作时，运动员可视为质点
C [运动员击球动作对运动员本身有影响，故运动员不可以看成质点，A错误；速度是矢量，运动员身体各部分的速度方向不同，故运动员身体各部分的速度不相同，B错误；运动员的成绩对运动员本身没有影响，故运动员可视为质点，C正确；研究花样滑冰运动员的动作时，运动员的动作对运动员本身有影响，故运动员不可视为质点，D错误。]
2．(参考系的理解及应用)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考系，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
B [加油机相对于“歼－20”战斗机位置不变，以“歼－20”战斗机为参考系，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考系，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考系，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考系，加油机是静止的，故D错误。]
3．(位移和路程的比较)2022年11月12日10时03分，我国天舟五号货运飞船携带着物资与运行在固定轨道上的空间站“天和核心舱”交会对接，成功运送了太空“快递”。二者对接之前，分别在各自的轨道上做匀速圆周运动，如图所示，下列说法正确的是( )
A．空间站再次回到A点，位移为2R
B．它们各自转一圈，其路程相等
C．天舟五号再次回到B点，位移为0
D．运动过程中，空间站的最大位移小于天舟五号的最大位移
C [空间站再次回到A点，位移为0，故A错误；由于它们的轨道半径不相同，故它们各自转一圈，其路程不相等，故B错误；天舟五号再次回到B点，位移为0，故C正确；两者的最大位移都等于各自轨道的直径，由于空间站的半径较大，故运动过程中，空间站的最大位移大于天舟五号的最大位移，故D错误。]
平均速度和瞬时速度
1．区别与联系
(1)区别：平均速度是过程量，表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度；瞬时速度是状态量，表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度。
(2)联系：瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度。
2．方法和技巧
(1)判断某速度是否为瞬时速度，关键是看该速度是否对应“位置”或“时刻”。
(2)求平均速度要找准对应的“位移”和发生这段位移所需的“时间”。
3．计算平均速度的两点注意
(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。
(2)eq \x\t(v)＝eq \f(Δx,Δt)是平均速度的定义式，适用于所有的运动。
[典例1] (多选)如图所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，沿AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹运动所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s。图中方格的边长均为1 m。下列说法正确的是( )
A．物体在AB段的平均速度大小为1 m/s
B．物体在ABC段的平均速度大小为eq \f(\r(5),2) m/s
C．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点时的速度大小等于物体在ABC段的平均速度大小
思路点拨：(1)明确平均速度的计算公式eq \x\t(v)＝eq \f(x,t)。
(2)明确时间t越小，这段时间内平均速度越接近瞬时速度。
ABC [物体在AB段的位移为1 m，因此平均速度为eq \x\t(v)1＝eq \f(x1,t1)＝eq \f(1,1) m/s＝1 m/s，选项A正确；物体在ABC段的位移大小为：x2＝eq \r(12＋22) m＝eq \r(5) m，所以有eq \x\t(v)2＝eq \f(x2,t2)＝eq \f(\r(5),2) m/s，选项B正确；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，选项C正确；物体做曲线运动，物体在B点的速度不一定等于在ABC段的平均速度，选项D错误。]
[跟进训练]
1．(平均速度和瞬时速度的理解)下列说法中正确的是( )
A．电动车限速20 km/h，指的是平均速度大小
B．子弹射出枪口时的速度大小为500 m/s，指的是平均速度大小
C．苏炳添在东京奥运会百米半决赛的成绩是9.83 s，则他冲刺时的速度大小一定为10.17 m/s
D．某列车在通沪铁路跑出的最高时速为220 km/h，指的是瞬时速度大小
D [电动车限速20 km/h，指的是瞬时速度大小不能超过20 km/h，故A错误；子弹射出枪口时的速度大小为500 m/s，指的是瞬时速度大小，故B错误；苏炳添在东京奥运会百米半决赛的成绩是9.83 s，10.17 m/s是他的平均速度大小，他冲刺时的速度大小未知，故C错误；某列车在通沪铁路跑出的最高时速为220 km/h，此时为瞬时速度大小，故D正确。]
2．(运用极限思想分析瞬时速度)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 eq \f(Δx,Δt) 近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使 eq \f(Δx,Δt) 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的夹角
A [eq \f(Δx,Δt) 表示的是Δt时间内滑块的平均速度，遮光条的宽度Δx越小，则记录遮光时间Δt越小，eq \f(Δx,Δt) 越接近滑块通过光电门时的瞬时速度，选项A正确。]
速度、速度变化量和加速度的关系
1．速度、速度的变化量和加速度的对比
2．直线运动中的“加速”或“减速”判断方法
判断物体做加速运动还是减速运动，关键是看物体的加速度与速度的方向关系。
(1)a和v同向→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a不变，v随时间均匀增加,a增大，v增加得越来越快,a减小，v增加得越来越慢))
(2)eq \a\al(a和v,反向)→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a不变，v随时间均匀减小,a增大，v减小得越来越快,a减小，v减小得越来越慢))
加速度的理解及“加速”“减速”的判断
[典例2] (2023·河北省衡水市高三模拟)在下列几种情景中，对情景的分析和判断正确的是( )
A．点火后即将升空的火箭，因火箭还没运动，所以加速度一定为零
B．高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车，因轿车紧急刹车时速度变化很快，所以加速度很大
C．高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也一定很大
D．太空中的“天宫一号”绕地球匀速转动，其加速度为零
B [点火后即将升空的火箭的速度为零，但是加速度不为零，故A错误；轿车紧急刹车，速度变化很快，即加速度很大，故B正确；磁悬浮列车高速行驶，速度很大，若做匀速直线运动，加速度为零，故C错误；太空中的“天宫一号”绕地球匀速转动，有向心加速度，其加速度不为零，故D错误。]
加速度的计算
[典例3] 如图所示，物体以5 m/s的初速度沿光滑的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，方向沿斜面向上
D．大小为8 m/s2，方向沿斜面向下
B [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，则v＝3 m/s，则a＝eq \f(v－v0,t)＝－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，则v′＝－3 m/s，则a′＝eq \f(v′－v0,t)＝－4 m/s2，即加速度大小为4 m/s2，方向沿斜面向下，故选项B正确。]
[跟进训练]
1．(加速度的理解)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v，速度的变化量为Δv，则( )
A．a越大，v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
C [根据a＝eq \f(Δv,Δt)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＝eq \f(Δv,Δt)知，时间一定时，加速度越大，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。]
2．(加速度与速度、速度变化量的关系)(2022·甘肃省威武六中高三第二次检测)某物体做变速直线运动，关于此运动下列论述正确的是( )
A．速度较小，其加速度一定较小
B．运动的加速度减小，其速度变化一定减慢
C．运动的加速度较小，其速度变化一定较小
D．运动的速度减小，其位移一定减小
B [加速度与速度没有必然联系，速度小，但eq \f(Δv,Δt)可能很大，其加速度就很大，故A错误；加速度是表示物体速度变化快慢的物理量，加速度减小，其速度变化一定减慢，故B正确；运动的加速度较小，说明速度变化较慢，但速度变化不一定小，也可能是时间较长，故C错误；当物体做单向直线运动时，速度虽然减小，但位移增大，故D错误。]
3．(加速度的计算)蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个运动员从高处自由落下，以大小为8 m/s的竖直速度着网，与网作用后，沿着竖直方向以大小为 10 m/s 的速度弹回，已知运动员与网接触的时间Δt＝1.0 s，那么运动员在与网接触的这段时间内加速度的大小和方向分别为( )
A．2.0 m/s2，向下 B．8.0 m/s2，向上
C．10.0 m/s2，向下D．18 m/s2，向上
D [取初速度的方向为正方向，即取着网前的速度方向为正方向，则v1＝8 m/s，v2＝－10 m/s，则a＝eq \f(v2－v1,Δt)＝eq \f(－10－8,1.0) m/s2＝－18 m/s2，负号说明加速度的方向与正方向相反，即向上，选项D正确。]
真题索引
1．(2022·全国甲卷·T15)长为l的高速列车在平直轨道上正常行驶。
2．(2022·湖北卷·T6)我国高铁技术全球领先，乘高铁极大节省了出行时间。
3．(2022·全国乙卷)用雷达探测一高速飞行器的位置。
4．(2021·湖北卷·T2)2019年，我国运动员陈芋汐获得国际泳联世锦赛女子单人10米跳台冠军。

(a)
2021·广东卷·T8 2020·海南卷·T14(2)

2020·江苏卷·T11 2019·全国卷·T18
考情分析
1．高考对本章的考查以选择题和实验题为主，计算题也有考查。
2．命题热点侧重于运动学的基本规律的应用和图像问题，以测瞬时速度和加速度为主的实验题。
3．(1)运用运动图像考查匀变速直线运动从图像中获取和应用信息的能力。
(2)将生产、生活、现代科技等实际问题模型化。
新高考课程标准
1．了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。
2．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。
3．理解位移、速度和加速度。通过实验，探究匀变速直线运动的特点，能用公式、图像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．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，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。
比较项目
速度
速度的变化量
加速度
物理
意义
描述物体运动的快慢和方向
描述物体速度的改变的大小和方向
描述物体速度变化的快慢
公式
v＝eq \f(Δx,Δt)
Δv＝v－v0
a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(v－v0,Δt)
决定
因素
匀变速直线运动中，由v＝v0＋at知v的大小由v0、a、t决定
由Δv＝aΔt知Δv由a与Δt决定
由a＝eq \f(F,m)知，a由F、m决定，与v、Δv、t无关