2020年高考物理一輪復習 第1章 運動的描述 勻變速直線運動 第1講 運動的描述 勻變速直線運動學案（含解析）.doc

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第1講 運動的描述 勻變速直線運動 [研讀考綱明方向] [重讀教材定方法] (對應人教版必修1的頁碼及相關問題) 1．P9～10閱讀教材：物體在什么時候可以看成質點？必須是小物體嗎？能否說跳水運動員一定不能看成質點？ 提示：當物體的形狀和大小對研究的問題幾乎沒有影響時，可以將物體看做質點；不一定；不能。 2．P10圖1.1－4，兩人對從飛機上落下的物體運動的描述誰對？在研究問題時我們考慮參考系的運動嗎？ 提示：都對，只是所選參考系不同；不考慮。 3．P13路程與運動過程有關嗎？位移與運動過程有關嗎？我們學過的矢量都有哪些？ 提示：有關系；沒有關系；速度、線速度、角速度、加速度、位移、力、沖量、動量、電場強度、磁感應強度等。 4．P13[思考與討論]怎樣在坐標系上表示位移？位移正負的含義是什么？ 提示：初位置指向末位置的有向線段；與規(guī)定的正方向相同或相反。 5．P15～16速度是表示什么的物理量？速度大說明什么？平均速度對應一段時間，瞬時速度呢？閱讀表格，了解常見物體的速度的大體數(shù)值。 提示：速度是表示物體運動快慢的物理量；速度大說明物體運動得快；平均速度對應一段時間，瞬時速度對應某個時刻或某個位置。 6．P19～21打點計時器使用什么電源？從紙帶上如何確定物體的運動速度？實驗時，接通電源和拉動紙帶的順序是怎樣的？ 提示：交流電源；用前后相鄰兩點間的平均速度代表紙帶上打這一點時物體的瞬時速度；先接通電源后拉動紙帶。 7．P24[科學漫步]測出的速度是不是瞬時速度？ 提示：是瞬時速度。 8．P25[思考與討論]加速度描述什么？加速度大說明什么？ 提示：加速度描述物體速度變化的快慢；加速度大說明物體速度變化快。 9．P26～27課本底圖，你能根據(jù)飛機間距的關系做出什么判斷？ 提示：飛機正在加速前進。 10．P27～28加速運動與減速運動的加速度與速度方向有何關系？如何從速度圖象中看加速度？ 提示：若a的方向與速度方向一致(都為正或都為負)，則為加速運動，反之為減速運動；vt圖中曲線切線斜率表示a(斜率正負表示a的方向，斜率大小表示a的大小)。 11．P33[問題與練習]T3，這樣做有道理嗎？ 提示：有道理，每段所用時間相同，每個紙條的長度與速度成正比。 12．P35[說一說]圖2.2－5，Δv′和Δv總是相等嗎？物體做什么運動？ 提示：不相等；做變加速直線運動。 13．P36[問題與練習]T3、T4，T4中要作出vt圖象，首先要確定什么？ 提示：首先確定橫坐標、縱坐標的物理意義。 14．P38～39閱讀“勻變速直線運動的位移”一段，體會“微元法”。 提示：時間分得非常細。 15．P40[思考與討論]初速度為0的勻變速直線運動的xt2圖象斜率的物理意義是什么？ 提示：斜率表示加速度的一半。 16．P41[問題與練習]T5，你還能作出T5的vt圖象嗎？ 提示：能，如圖所示。 17．P43[說一說]什么叫自由落體運動？若空氣阻力f＝kv，物體將做什么樣的運動？ 提示：初速度為零，只受重力的運動為自由落體運動；先做加速度逐漸減小的加速運動，當重力G＝f之后做勻速運動。 18．P44觀察表格，總結重力加速度變化的規(guī)律。 提示：從赤道到兩極，重力加速度越來越大。 19．P45[做一做]測定反應的快慢的原理是什么？ 提示：自由落體運動的規(guī)律。 20．P45[問題與練習]T3，估算這架照相機的曝光時間。 提示：計算出石子分別下落到A、B點時的下落高度和時間，進而可得曝光時間。 21．P46～48閱讀教材：亞里士多德的觀點是什么？伽利略怎樣從斜面實驗證明自由落體運動是勻加速直線運動？伽利略對近代科學作出重大貢獻的研究方法是什么？ 提示：物體下落的快慢由重量決定；將實驗結果合理外推到斜面傾角增大到90；將實驗和邏輯推理結合起來的研究方法。 第1講　描述運動的基本概念 考點一　質點和參考系 1．質點 (1)定義：用來代替物體的有質量的點。 (2)物體可看成質點的條件：研究一個物體的運動時，物體的大小和形狀對研究問題的影響可以忽略。 (3)對質點的三點說明 ①質點是一種理想化模型，實際并不存在。 ②物體能否被看成質點是由要研究的問題決定的，并非依據(jù)物體自身的大小和形狀來判斷。 ③質點不同于幾何“點”，質點有質量，而幾何中的“點”僅僅表示空間中的某一位置。 (4)建立質點模型的兩個關鍵 ①明確要研究的問題是什么。 ②判斷物體的大小和形狀對所研究問題的影響能否忽略。 2．參考系 (1)定義：為了研究物體的運動而假定不動的物體。描述某個物體的運動時，必須明確它是相對哪個參考系而言的。 (2)選取原則：可任意選取，但對同一物體的運動，所選的參考系不同，對其運動的描述可能會不同。通常以地面為參考系。在同一個問題中，若要研究或比較多個物體的運動或同一個物體在不同階段的運動，則必須選取同一個參考系。 1．(多選)下列關于物體是否可以看做質點的說法中正確的有(　　) A．研究奧運游泳冠軍葉詩文的游泳技術時，葉詩文不能看成質點 B．研究飛行中直升機上的螺旋槳的轉動情況時，直升飛機可以看做質點 C．觀察航空母艦上的艦載飛機起飛時，可以把航空母艦看做質點 D．在作戰(zhàn)地圖上確定航空母艦的準確位置時，可以把航空母艦看做質點 答案　AD 解析　研究奧運游泳冠軍葉詩文的游泳技術時，葉詩文的大小和形狀不能忽略不計，故葉詩文不能看成質點，A正確；研究飛行中直升機上的螺旋槳的轉動情況時，螺旋槳的長度不能忽略，故不可以看做質點，B錯誤；觀察航空母艦上的艦載飛機起飛時，航母的長度不能忽略，故不可以把航空母艦看做質點，C錯誤；在作戰(zhàn)地圖上確定航空母艦的準確位置時，航母的大小和形狀可以忽略不計，故可以把航空母艦看做質點，D正確。 2．下列運動的物體，能當成質點處理的是(　　) A．研究地球四季的變化時，自轉中的地球 B．研究前進中汽車車輪的轉動時，前進中的汽車 C．裁判員在打分過程中，冰面上旋轉的花樣滑冰運動員 D．研究火車從北京到上海的行駛時間時，做勻速運動的火車 答案　D 解析　研究地球四季的變化時，地球的大小不能忽略；研究車輪轉動時，各部分速度不一樣；旋轉的花樣滑冰運動員，身體各部分動作不一樣，故A、B、C中的物體不能看成質點。北京到上海的距離遠遠大于火車的長度，研究行駛時間時，火車可看做質點。故選D。 3．[教材母題]　(人教版必修1 P11T1)平常說的“一江春水向東流”“地球的公轉”“鐘表的時針在轉動”“太陽東升西落”等等，分別是說什么物體相對什么參考系在運動？ [變式子題]　(多選)下列對參考系的理解中正確的是(　　) A．“一江春水向東流”是江水相對于河岸為參考系 B．“地球的公轉”是以太陽為參考系 C．日常說“鐘表的時針在轉動”是以分針為參考系 D．“太陽東升西落”是以地球為參考系 答案　ABD 解析　日常說“鐘表的時針在轉動”是以鐘表面為參考系，C錯誤。 考點二　時間和位移 1．時刻和時間間隔 時刻是時間軸上的一點；時間間隔簡稱時間，是時間軸上的一段。 2．位移和路程 (1)位移描述物體位置的變化，用從初位置指向末位置的有向線段表示，是矢量。 (2)路程是物體運動軌跡的長度，是標量。 (3)一般情況下，物體的位移小于其路程，只有在物體做單向直線運動時，其位移大小才等于路程。 (4)位移與路程的比較 1．[教材母題]　(人教版必修1 P14T1、T2)(1)以下各種說法中，哪些指時間？哪些指時刻？ A．列車員說：“火車8點42分到站，停車8分?！? B．“您這么早就來啦，等了很久吧！” C．“前3秒”“最后3秒”“第3秒末”“第3秒內”。 (2)某市出租汽車的收費標準有1.20元/公里、1.60元/公里、2.00元/公里……其中的“公里”說的是路程還是位移？ [變式子題]　2017年9月4日，男子400米決賽成為引爆全運會賽場的首個項目，上海小將郭鐘澤跑出了45秒14的個人最好成績，一舉打破了徐自宙保持了16年之久的全國紀錄。關于這則消息，下列說法正確的是(　　) A．消息中的“45秒14”是時刻 B．消息中的“16年”是時間 C．該比賽中的位移是零 D．該比賽中，運動員的位移大小和路程相等 答案　B 解析　“45秒14”是時間；根據(jù)400米比賽規(guī)則，起點與終點位置不一致，位移不是零；路程是400米，大于位移。故選B。 2．(多選)關于位移和路程，下列說法中正確的是(　　) A．沿直線運動的物體，位移和路程是相等的 B．質點沿不同的路徑由A到B，其位移是相同的 C．質點通過一段路程，其位移可能是零 D．質點運動的位移大小可能大于路程 答案　BC 解析　沿直線運動的物體，若沒有往復運動，也只能說位移的大小等于路程，而不能說位移等于路程，若有往復，則其大小不相等，選項A錯誤。在有往復的直線運動和曲線運動中，位移的大小是小于路程的，位移只取決于始末位置，與路徑無關，而路程是與路徑有關的，故選項B、C正確。位移大小只能小于等于路程，不可能大于路程，選項D錯誤。 3．2016年在巴西里約熱內盧舉行的奧運會上，甲、乙兩名運動員均參加了400 m比賽，其中甲在第2跑道起跑，乙在第3跑道起跑，最后都通過終點線，則甲、乙通過的位移大小x甲、x乙和通過的路程x甲′、x乙′之間的關系是(　　) A．x甲>x乙，x甲′x乙，x甲′>x乙′ C．x甲v甲，丙停在空中 B．甲、乙勻速下降，且v乙>v甲，丙勻速上升 C．甲、乙勻速下降，且v乙>v甲，丙勻速下降，且v丙v甲，丙勻速下降，且v丙>v甲 答案　ABC 解析　甲看到樓房勻速上升，則甲相對樓房是勻速向下運動的，以地面為參考系，甲是勻速向下運動的。乙看到甲勻速上升，說明乙相對甲勻速向下運動，以地面為參考系，乙是勻速向下運動的，而且速度比甲大。甲看到丙勻速上升，丙看到乙勻速下降，則丙的情況稍微復雜些，以地面為參考系可能是勻速向下運動，但速度比甲和乙都要小，也可能是靜止的，也可能是勻速向上運動的。故選A、B、C。 4．攀巖運動是一種考驗人的意志與心理素質的運動形式，戶外攀巖運動更加刺激與驚險。如圖所示為一戶外攀巖運動的場景與運動線路圖，該攀巖愛好者從起點a到b，最終到達c，據(jù)此圖判斷下列說法中正確的是(　　) A．圖中的線路abc表示的是攀巖愛好者所走的位移 B．攀巖愛好者所走路程要比自起點到終點的位移大 C．由起點到終點攀巖愛好者所走線路的總長度等于位移 D．線路總長度與攀巖愛好者所走時間的比等于他的平均速度 答案　B 解析　圖中的線路長度是攀巖愛好者所走路程，大于自起點到終點的位移，所以B正確，A、C錯誤；線路總長度與攀巖愛好者所走時間的比值等于他的平均速率，D錯誤。 5．在田徑運動會的200米比賽中，第1跑道和第8跑道的運動員同時到達終點。下列說法錯誤的是(　　) A．兩個運動員的平均速度相等 B．兩個運動員的平均速率相等 C．研究運動員全程的平均速率時，可以把運動員看做質點 D．研究運動員是否同時到達終點時，不能把運動員看做質點 答案　A 解析　200米比賽，賽道有一段是彎道，第1跑道和第8跑道的起點不同，終點相同，所以運動員的位移不同，平均速度不同，A錯誤；路程相同，時間相等，平均速率相等，B正確；研究運動員全程的平均速率時，運動員的身體沒有影響，可以看成質點，而研究運動員是否同時到達終點時，要看誰胸部先撞線，故不能看成質點，C、D正確。 6．某賽車手在一次野外訓練中，先利用地圖計算出A、B兩地的直線距離為9 km，實際中他從A地到B地所用時間為5 min，賽車上的里程表指示的里程數(shù)值增加了15 km，當他經(jīng)過某路標P時，車內速度計指示的示數(shù)為150 km/h，那么可以確定的是(　　) A．研究賽車通過某個彎道的技術動作時，能把該車看成質點 B．在整個過程中賽車手的路程是9 km C．在整個過程中賽車手的平均速度大小是150 km/h D．經(jīng)過路標P時的瞬時速率是150 km/h 答案　D 解析　研究賽車通過某個彎道的技術動作時，不能忽略賽車的大小和形狀，所以不能把該車看成質點，故A錯誤；位移是從初位置指向末位置的有向線段，路程是運動軌跡的長度，故賽車手的位移為9 km，路程為15 km，故B錯誤；整個過程中賽車手的平均速度為v＝＝9 km/h＝108 km/h，故C錯誤；車內速度計指示的是賽車通過某位置的瞬時速率，故D正確。 7.如圖所示，一小球在光滑的V形槽中由A點釋放，經(jīng)B點(與B點碰撞所用時間不計)到達與A點等高的C點，設A點的高度為1 m，則全過程中小球通過的路程和位移大小分別為(　　) A. m， m B. m， m C. m， m D. m,1 m 答案　C 解析　小球通過的路程為小球實際運動軌跡的長度，則小球通過的路程為s＝2lAB＝2 m＝ m；位移是由初位置指向末位置的有向線段，則小球的位移大小為x＝lAC＝ m＝ m。C正確。 8.如圖所示，汽車向右沿直線運動，原來的速度是v1，經(jīng)過一小段時間之后，速度變?yōu)関2，Δv表示速度的變化量。由圖中所示信息可知(　　) A．汽車在做加速直線運動 B．汽車的加速度方向與v1的方向相同 C．汽車的加速度方向與v1的方向相反 D．汽車的加速度方向與Δv的方向相反 答案　C 解析　根據(jù)題圖，汽車的速度變小，做的是減速直線運動，A錯誤；汽車的加速度與Δv方向相同，所以與v1、v2的方向都相反，B、D錯誤，C正確。 9.如圖所示，在氣墊導軌上安裝有兩個光電計時裝置A、B，A、B間距離為L＝30 cm，為了測量滑塊的加速度，在滑塊上安裝了一個寬度為d＝1 cm的遮光條，現(xiàn)讓滑塊以某一加速度通過A、B，記錄遮光條通過A、B的時間分別為0.010 s、0.005 s，滑塊從A到B所用時間為0.200 s，則下列說法正確的是(　　) A．滑塊通過A的速度為1 cm/s B．滑塊通過B的速度為2 cm/s C．滑塊的加速度為5 m/s2 D．滑塊在A、B間的平均速度為3 m/s 答案　C 解析　滑塊通過A的速度vA＝＝ m/s＝1 m/s，故A錯誤；滑塊通過B的速度vB＝＝ m/s＝2 m/s，故B錯誤；滑塊加速度a＝＝ m/s2＝5 m/s2，故C正確；滑塊在A、B間的平均速度v＝＝ m/s＝1.5 m/s，故D錯誤。 10．有些國家的交通管理部門為了交通安全，特別制定了死亡加速度為500g(g取10 m/s2)，以醒世人，意思是如果行車加速度超過此值，將有生命危險，那么大的加速度，一般情況下車輛是達不到的，但如果發(fā)生交通事故時，將會達到這一數(shù)值。試問： (1)一輛以72 km/h的速度行駛的貨車與一輛以54 km/h的速度行駛的摩托車相向而行發(fā)生碰撞，摩托車駕駛員被以與碰撞前貨車相同的速度撞飛，碰撞時間為2.110－3 s，摩托車駕駛員是否有生命危險？ (2)為了防止碰撞，兩車的駕駛員同時緊急剎車，貨車、摩托車急剎車后到完全靜止所需時間分別為4 s、3 s，貨車的加速度與摩托車的加速度大小之比為多少？ 答案　(1)有生命危險　(2)1∶1 解析　(1)兩車碰撞過程中，取摩托車的初速度方向為正方向，摩托車的速度變化量為 Δv＝v2－v1＝－72 km/h－54 km/h＝－20 m/s－15 m/s＝－35 m/s 兩車相碰撞時摩托車駕駛員的加速度為 a＝＝≈－16667 m/s2＝－1666.7g 1666．7g>500g，因此摩托車駕駛員有生命危險。 (2)設貨車、摩托車的加速度大小分別為a1、a2， 根據(jù)加速度定義得a1＝，a2＝ 所以a1∶a2＝∶＝∶＝1∶1。 [真題模擬練] 11．(2016全國卷Ⅲ)一質點做速度逐漸增大的勻加速直線運動，在時間間隔t內位移為s，動能變?yōu)樵瓉淼?倍。該質點的加速度為(　　) A. B. C. D. 答案　A 解析　設質點的初速度為v0，由末動能為初動能的9倍，得末速度為初速度的3倍，即vt＝3v0，由勻變速直線運動規(guī)律可知，＝＝2v0，由加速度的定義可知質點的加速度a＝＝，由以上兩式可知，a＝，A正確，B、C、D錯誤。 12. (2015浙江高考)如圖所示，氣墊導軌上滑塊經(jīng)過光電門時，其上的遮光條將光遮住，電子計時器可自動記錄遮光時間Δt。測得遮光條的寬度為Δx，用近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度。為使更接近瞬時速度，正確的措施是(　　) A．換用寬度更窄的遮光條 B．提高測量遮光條寬度的精確度 C．使滑塊的釋放點更靠近光電門 D．增大氣墊導軌與水平面的夾角 答案　A 解析　為使更接近滑塊通過光電門時的瞬時速度，應使寬度Δx更小，從而使Δt更小，A正確；提高測量遮光條寬度的精確度，只能使平均速度測量值更準確，不會更接近瞬時速度，B錯誤；使滑塊的釋放點更靠近光電門，滑塊通過光電門的速度變小，增大氣墊導軌與水平面的夾角，滑塊通過光電門的速度增大，都是由于運動條件的改變導致瞬時速度的改變，并沒有使更接近瞬時速度，C、D錯誤。 13．(2018石家莊模擬)(多選)我國新研制的隱形戰(zhàn)機殲－20，已經(jīng)開始掛彈飛行。在某次試飛中，由靜止開始加速，當加速度a不斷減小至零時，飛機剛好起飛，則此過程中飛機的(　　) A．速度不斷增大，位移不斷減小 B．速度不斷增大，位移不斷增大 C．速度增加越來越快，位移增加越來越快 D．速度增加越來越慢，位移增加越來越快 答案　BD 解析　飛機的加速度不斷變小，但速度不斷變大，只是增加變慢而已，速度變大時，位移增加變快，B、D正確。 14．(2018衡水模擬)某人爬山，從山腳爬上山頂，然后又從原路返回到山腳，上山的平均速度為v1，下山的平均速度為v2，則往返的平均速度的大小和平均速率是(　　) A.， B.， C．0， D．0， 答案　D 解析　平均速度是位移與時間的比值，由于此人爬山往返一次，位移Δx＝0，平均速度＝＝＝0；平均速率是路程與時間的比值，由于此人往返一次，路程為上山或下山路程的2倍，平均速率為＝＝，所以D正確。 15．(2018商丘模擬)一輛客車在某高速公路上行駛，在經(jīng)過某直線路段時，司機駕車做勻速直線運動，司機發(fā)現(xiàn)其正要通過正前方高山懸崖下的隧道，于是鳴笛，5 s后聽到回聲，聽到回聲后又行駛10 s后司機第二次鳴笛，3 s后聽到回聲。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算一下客車的速度，看客車是否超速行駛。已知此高速公路的最高限速為120 km/h，聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s。 答案　87.43 km/h　未超速 解析　設客車行駛速度為v1，聲速為v2，客車第一次鳴笛時與懸崖的距離為L， 由題意知：2L－v15 s＝v25 s① 設當客車第二次鳴笛時，客車距懸崖為L′， 則2L′－v13 s＝v23 s 又因為L′＝L－v115 s 則2(L－v115 s)－v13 s＝v23 s② 由①②聯(lián)立解得v1＝≈87.43 km/h<120 km/h 故客車未超速。