(高三物理一轮复习)描述运动的基本概念

高二物理一轮复习资料PAGEPAGE1必修一第一章运动的描述第1讲描述运动的基本概念【自主学习回顾】参考系坐标系质点1．机械运动：物体的随时间的变化．2．参考系：为了研究物体的运动而假定为不动、用来作的物体．对同一个物体的运动，所选择的参考系不同，对它运动的描述可能就会，通常以为参考系来描述物体的运动．当以相对地面静止或做匀速直线运动的物体为参考系时，这样的参考系叫惯性参考系．3．坐标系：一般说来，为了定量描述物体的及，需要在参考系上建立适当的坐标系．4．质点 (1)定义：用来代替物体的有的点． (2)物体可看做质点的条件：研究物体的运动时，物体的和可以忽略．【理解要点】1．参考系的理解与选取原则 (1)运动是绝对的，静止是相对的．选择不同的参考系观察同一个运动，其结果可能会不同． (2)参考系可以任意选取，但选择的原则要使运动的描述尽可能简单． (3)要比较两个物体的运动情况时，必须选择同一个参考系．2．对质点概念的理解 (1)质点是一种科学抽象，就是要抓住主要特征，忽略次要因素，目的是为了研究的问题更加简便． (2)把物体看作质点的原则是：在我们研究的问题中，物体的形状、大小以及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的．这就必须要具体问题具体分析．注意：物体能否看作质点与物体的大小无关．【典例分析】例1.2009年东亚运动会男子110米栏决赛中中国选手刘翔轻松地以13秒66的成绩获得第一，赢得了他复出之后的第三项赛事冠军，关于刘翔的下列说法正确的是() A．刘翔在飞奔的110米中，可以看做质点 B．教练为了分析刘翔的动作要领，可以将其看做质点 C．无论研究什么问题，均不能把刘翔看做质点 D．是否能将刘翔看做质点，决定于我们所研究的问题例2．跳水是一项优美的水上运动，2008年北京奥运会跳水比赛中小将陈若琳和王鑫在10米跳台中获得冠军，若只研究运动员入水前及入水的下落过程，下列说法中正确的是() A．为了研究运动员的技术动作，可将正在比赛的运动员视为质点 B．运动员在下落过程中，感觉水面在匀速上升 C．以陈若琳为参考系，王鑫做竖直上抛运动 D．跳水过程中陈若琳和王鑫的重心位置相对她们自己是变化的时间间隔与时刻1、时间间隔与时刻时刻时间间隔意义一瞬间一段时间在时间轴上的表示一个点一段间隔对应运动量位置、瞬时速度、瞬时加速度位移、位移的变化、速度的变化通常说法(举例)第几秒初、第几秒时、第几秒末前(头)几秒内、后几秒内、第几秒内生活中所说的时间有时指时刻，有时指时间间隔．2．位移和路程定义区别联系位移位移表示质点的变化，它是质点由指向的有向线段位移是矢量，方向由位置指位置(1)在单向直线运动中，位移的大小路程；(2)一般情况下，位移的大小路程路程路程是质点的长度路程是标量，没有方向例3．在下面叙述中，哪些指的是时间，哪些指的是时刻？ (1)2008年9月25日21时10分5秒，中国自行研制的第三艘载人飞船“神舟”七号，在酒泉卫星发射中心载人航天发射场由“长征二号F”运载火箭开始点火发射．历经2天20小时28分，于2008年9月 (2)1997年 (3)中央电视台的新闻联播节目在19时开播．例4．关于位移和路程，下列说法中正确的是() A．在某段时间内，质点运动的位移为零，该质点不一定是静止的 B．在某段时间内，质点运动的路程为零，该质点不一定是静止的 C．在直线运动中，质点位移的大小一定等于其路程 D．在曲线运动中，质点位移的大小一定小于其路程三、速度和加速度1．速度和速率 (1)平均速度：运动物体的与所用的比值． (2)瞬时速度：运动物体在某一或某一的速度． (3)速率：瞬时速度的叫速率，是标量．2．加速度 (1)定义：a＝，Δv是速度变化量，Δt是时间间隔． (2)物理意义：描述变化的快慢． (3)方向：与Δv的方向相同，单位是.【理解要点】1．平均速度、瞬时速度与平均速率有何区别？ (1)平均速度是一段时间内的位移与这段时间的比值，是运动质点在某一时间间隔内位置改变的平均快慢，其方向沿初位置指向末位置． (2)瞬时速度是运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度．瞬时速度是对变速运动的精确描述． (3)平均速率是物体在某段时间内的路程与发生这段路程所用时间的比值，是标量． (4)在匀速直线运动中三者大小是一致的．2．速度和加速度有何不同？ (1)速度描述位置变化的快慢，加速度描述速度变化的快慢． (2)加速度的大小和方向与速度的大小和方向都没有必然的联系．速度大，加速度不一定大，反之亦然． (3)加速度a＝、速度v＝与速度变量Δv三者没有直接的关系． v很大，Δv可以很小，甚至为0，a也可大可小．思考：若物体的加速度是－5m/s2，能否由此说明物体在做减速运动？提示：加速度的正负表示加速度的方向与规定的正方向相同还是相反，而正方向的规定是任意的，如果规定与加速度相反的方向为正方向，则加速度为负值，此时若速度为负值，则物体加速，若速度为正值，则物体减速．因此仅由a＝－5m/s2不能判断物体是在加速还是减速．例5．如图所示，两路灯灯杆A、B相距40m，一辆汽车用3.2s时间通过这两根路灯灯杆，据此可以计算出汽车在这段位移中的________速度为________m/s.若灯杆A的近旁相距0.42m处有一块路牌，汽车驶过路牌和灯杆的这一小段距离只用了0.03s，在这段时间里的平均速度为________m/s，可以认为汽车驶过灯杆时的________速度为________m/s.例6．有下列几种情景，请根据所学知识选择对情景的分析和判断正确的说法() ①点火后即将升空的火箭②高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车③运动的磁悬浮列车在轨道上高速行驶④太空中的空间站在绕地球做匀速转动 A．因火箭还没运动，所以加速度一定为零 B．轿车紧急刹车，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．尽管空间站匀速转动，加速度也不为零匀速直线运动1．定义：轨迹为直线，且在任意相等的时间里相等的运动．2．规律的描述(1)公式：v＝(2)图象：如图1－1－4所示．例7.如图1－1－5所示，是A、B两质点运动的速度图象，则下列说法错误的是() A．A质点以10m/s的速度匀速运动 B．B质点先以5m/s的速度与A同方向运动1s，而后停了1s， 最后以5m/s相反方向的速度匀速运动 C．B质点最初3s内的位移是10m D．B质点最初3s内的路程是10m 必修一第一章运动的描述第1讲描述运动的基本概念练习题1.(重庆市江北中学高三水平测试)甲、乙、丙三个观察者同时观察一个物体的运动．甲说：“它在做匀速运动．”乙说：“它是静止的．”丙说：“它在做加速运动．”这三个人的说法()A．在任何情况下都不对B．三人中总有一人或两人的说法是错误的C．如果选择同一参考系，那么三个人的说法都对D．如果各自选择自己的参考系，那么三个人的说法就可能都对2．(安徽省示范高中联考)2012年6月6日，天宇上演“金星凌日”的精彩天象．观察到日面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时．那便是金星，这种天文现象称为“金星凌日”．如图所示，下面说法正确的是()A．地球在金星和太阳之间B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点C．以太阳为参考系，金星绕太阳一周位移不为零D．以太阳为参考系，可以认为金星是运动的3．(2014·广州模拟)下面的几个速度中表示平均速度的是()A．子弹射出枪口的速度是800m/s，以790m/s的速度击中目标B．汽车从甲站行驶到乙站的速度是40km/hC．汽车通过站牌时的速度是72km/hD．汽车通过一隧道的速度为5m/s4．(2014·温州十校联考)在中国海军护航编队“巢湖”舰、“千岛湖”舰护送下“河北锦绣”、“银河”等13艘货轮顺利抵达亚丁湾西部预定海域．此次护航总航程4500海里．若所有船只运动的速度相同，则下列说法正确的是()A．“4500海里”指的是护航舰的位移B．研究舰队平均速度时可将“千岛湖”舰看做质点C．以“千岛湖”舰为参考系，“巢湖”舰一定是运动的D．根据本题给出的条件可以求出此次航行过程中的平均速度5．(2014·安徽省示范高中联考)以下计时数据中指时间间隔的是()A．中华人民共和国第十二届全国人民代表大会第一次会议会期为12天半B．2013年4月20日8时02分，四川省雅安市芦山县发生里氏7.0级地震，造成人员重大伤亡和财产重大损失C．在第30届伦敦奥运会上，牙买加选手尤塞恩·博尔特以9秒63的成绩夺得百米短跑冠军，并再次打破自己四年前创造的奥运会纪录D．开始上课3min时，小明就睡着了6．(济南市高三上学期期中)在2012伦敦奥运会上，牙买加选手博尔特在男子100m决赛和男子200m决赛中分别以9.63s和19.32s的成绩获得两枚金牌，成为奥运会历史上连续两届卫冕100米和200米冠军的第一人．关于他在这两次决赛中的运动情况，下列说法正确的是()A．200m决赛的位移是100m决赛的两倍B．200m决赛的平均速度约为10.35m/sC．100m决赛的平均速度约为10.38m/sD．100m决赛的最大速度约为20.76m/s7．关于质点的运动，下列说法中正确的是()A．质点运动的加速度为零，则速度为零，速度变化也为零B．质点速度变化率越大，则加速度越大C．质点某时刻的加速度不为零，则该时刻的速度也不为零D．位移的方向就是质点运动的方向8．(2014·浏阳一中模拟)一个朝着某方向做直线运动的物体，在时间t内的平均速度是v，紧接着eq\f(t,2)内的平均速度是eq\f(v,2)，则物体在这段时间内的平均速度是()A．vB.eq\f(2,3)vC.eq\f(4,3)vD.eq\f(5,6)v9．如图是火箭点火升空瞬间的照片，关于这一瞬间的火箭的速度和加速度的判断，下列说法正确的是()A．火箭的速度很小，但加速度可能较大B．火箭的速度很大，加速度可能也很大C．火箭的速度很小，所以加速度也很小D．火箭的速度很大，但加速度一定很小10．一个质点做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为零，则在此过程中()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11．(2014·潍坊模拟)关于位移和路程，下列理解正确的是()A．位移是描述物体位置变化的物理量B．路程是精确描述物体位置变化的物理量C．只要运动物体的初、末位置确定，位移就确定，路程也确定D．物体沿直线向某一方向运动，位移的大小等于路程12．汽车刹车时做匀变速直线运动，某时刻的速度v0＝6m/s，加速度a＝－1m/s2，它表示()A．再过1s，汽车的速度变为5m/sB．再过1s，汽车的速度变为7m/sC．汽车的加速度方向与速度方向相反，汽车做减速运动D．汽车的加速度方向与速度方向相反，汽车做加速运动13．一物体做变速直线运动，某时刻速度的大小为5m/s，1s后速度的大小变为10m/s.在这1s内该物体的()A．速度变化的大小可能小于5m/sB．速度变化的大小可能大于12m/sC．加速度的大小可能小于5m/s2D．加速度的大小可能大于13m/s214．(2014·安徽示范高中联考)2011年7月在土耳其伊斯坦布尔举行的第15届机器人世界杯赛上，中国科大“蓝鹰”队获得仿真2D组冠军和服务机器人组亚军，改写了我国服务机器人从未进入世界前5的纪录，标志着我国在该领域的研究取得了重要进展．图中是科大著名服务机器人“可佳”，现要执行一项任务，给它设定了如下动作程序：机器人在平面内，由点(0,0)出发，沿直线运动到点(3,1)，然后又由点(3,1)沿直线运动到点(1,4)，然后又由点(1,4)沿直线运动到点(5,5)，然后又由点(5,5)沿直线运动到点(2,2)，整个过程中机器人所用时间是2eq\r(2)s，则()A．机器人的运动轨迹是一条直线B．机器人不会两次通过同一点C．整个过程中机器人的位移大小为2eq\r(2)mD．整个过程中机器人的平均速度为1m/s15．一质点从t＝0时刻开始沿x轴做直线运动，其位置坐标与时间的关系为x＝2t3－8t＋1(x和t的单位分别为m和s)，则下列说法中正确的是()A．质点一直向x轴正方向运动B．质点做匀变速直线运动C．质点在第2s内的平均速度的大小为3m/sD．质点在前2s内的位移为零16．甲、乙两车沿平直的公路通过同样的位移，甲车在前半段位移内以v甲1＝40km/h的速度运动，在后半段位移内以v甲2＝60km/h的速度运动；乙车在前半段时间内以v乙1＝40km/h的速度运动，后半段时间内以v乙2＝60km/h的速度运动．则甲、乙两车在整个位移中的平均速度大小的关系是()A.eq\x\to(v)甲＝eq\x\to(v)乙 B.eq\x\to(v)甲>eq\x\to(v)乙C.eq\x\to(v)甲<eq\x\to(v)乙 D．无法确定17．(能力挑战题)某质点以20m/s的初速度竖直向上运动，其加速保持不变，经2s到达最高点，上升高度为20m，又经过2s回到出发点时，速度大小仍为20m/s，关于这一运动过程的下列说法中正确的是()A．质点运动的加速度大小为10m/s2，方向竖直向下B．质点在这段时间内的平均速度大小为10m/sC．质点在最高点时加速度为零D．质点在落回抛出点时的速度与开始离开抛出点时的速度相同18．一位汽车旅游爱好者打算到某风景区去观光，出发地和目的地之间是一条近似于直线的公路，他原计划全程平均速度要达到40km/h，若这位旅游爱好者开出1/3路程之后发现他的平均速度仅有20km/h，那么他能否完成全程平均速度为40km/h的计划呢？若能完成，要求他在后eq\f(2,3)的路程里开车的速度应达多少？必修一第一章运动的描述第1讲描述运动的基本概念答案例1：答案：AD解析：刘翔在飞奔的110米中，我们关心的是他的速度，无需关注其跨栏动作的细节，可以看做质点．教练为了分析其动作要领时，如果作为质点，则其摆臂、跨栏等动作细节将被掩盖，无法研究，所以就不能看做质点．因此，能否将一个物体看做质点，关键是物体自身因素对我们所研究问题的影响，而不能笼统地说行或不行．例2：答案：D解析：跳水比赛时要观察运动员在空中翻腾的动作，不能视为质点，A错．运动员下落过程中，以自己为参考系，所以感觉水面加速上升，B错．以其中任意一个运动员为参考系，另一个运动员都是相对静止的，C项错误；由于跳水比赛中重要的一个内容就是旋转，所以两运动员的形体变化导致重心变化．D项正确．例3：答案：(1)2008年9月25日21时10分5秒指点火时刻；历经2天20小时28分指飞船在空中的时间；2008年9月28(2)1997年(3)19时指开播时刻．例4：答案：AD解析：位移为零，只能说明初、末位置是相同的，不能说明物体是否运动，故A选项对；物体只要运动，路程就不会为零，因此，路程为零时，说明物体没有运动，即物体是静止的，故B选项错误；如果是往返直线运动，则位移的大小小于路程，故C选项错误；除了单向直线运动外，其他的运动中位移的大小都小于路程．故D选项正确．速度和加速度例5：答案：平均12.514瞬时14例6：答案：BD解析：选项A中，火箭虽还没动，但火箭所受合外力不为零，a不为零，故A错；轿车紧急刹车时，根据a＝，由于Δt很短，故加速度很大，B对；磁悬浮列车的速度很大，但速度变化并不快，故加速度并不大，C错；空间站的速度大小不变，但速度方向不断变化，故加速度并不为零，D对．例7：答案：C解析：匀速直线运动的速度图线平行于时间轴，图线在t轴上方为正方向，在t轴下方为负方向，当速度为零时，图线在t轴上．第1讲描述运动的基本概念练习题答案1、答案：D解析：三个人选择同一参考系观察同一物体的运动时，观察结果应该是相同的；同一物体相对于不同的参考系时，其运动情况可能不同，本题中三个观察者选取的参考系不同，所以观察结果不同．只有选项D正确．2、答案：D解析：金星通过太阳和地球之间时，我们才会看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，选项A错误；因为太阳的大小对所研究问题的影响起着至关重要的作用，所以观测“金星凌日”时不能将太阳看成质点，选项B错误；金星绕太阳一周，起点与终点重合，位移为零，选项C错误；金星相对于太阳的空间位置发生了变化，所以以太阳为参考系，金星是运动的，选项D正确．3、答案：BD解析：A中的“射出枪口”“击中目标”均是指某一瞬间，是瞬时速度，A错误；B中“从甲站行驶到乙站”是一段距离，是平均速度，B正确；C中“通过站牌时”是瞬时速度，C错误；D中“通过一隧道”是一段位移，是平均速度，D正确．4、答案：B解析：“4500海里”指的是运动路线的长度即路程；研究舰队平均速度时，“千岛湖”舰的大小与其位移大小相比可忽略不计，所以可将“千岛湖”舰看做质点；因为“千岛湖”舰和“巢湖”舰运动的速度相同，“巢湖”舰相对于“千岛湖”舰的空间位置不变，所以以“千岛湖”舰为参考系，“巢湖”舰一定是静止的；题中只给出了航行路程，不知位移和时间，所以不能求出此次航行过程中的平均速度．5、答案：AC解析：时间间隔是指两个时刻之间的间隔，对应时间轴上的一段，即与一段运动过程相对应，如选项A中的“12天半”指的是从召开到闭幕的时间间隔，选项C中“9秒63”指的是从起点跑到终点的时间间隔；时刻对应时间轴上的一个点，与瞬时位置或瞬时状态相对应，如选项B中的“2013年4月20日8时02分”指的是地震爆发的瞬时，选项D中的“3min6、答案：C解析：求解本题需要先了解一些生活常识，那就是100m跑道是直跑道，而200m跑道是弯曲跑道，所以200m决赛的位移一定小于200m，博尔特200m决赛的平均速度也小于10.35m/s,100m决赛的平均速度约为v＝eq\f(100m,9.63s)＝10.38m/s，根据已知条件无法求出100m决赛的最大速度．本题答案为C.7、答案：B解析：加速度是速度的变化和所用时间的比值，即a＝eq\f(Δv,Δt).加速度为零，速度变化也为零，但速度不一定为零，加速度不为零，速度可能为零，故A、C选项错误；质点速度变化率越大，则加速度越大，B选项正确；位移是矢量，是由初始位置指向终止位置的有向线段，如果质点做往复运动或曲线运动，位移的方向与质点运动的方向可能不一致，故D选项错误．8、答案：D解析：根据平均速度的定义可得：eq\x\to(v)＝eq\f(vt＋\f(1,4)vt,t＋\f(t,2))＝eq\f(5,6)v，即D正确．9、答案：A解析：火箭点火升空瞬间速度很小，火箭得到高速气体的反冲力，加速度可以较大，A正确，B、D错误；加速度的大小与速度的大小无必然联系，故C错误．10、答案：B解析：因加速度与速度方向相同，故质点速度要增加，只是速度增加变慢一些，最后速度达到最大值，A错误，B正确；因质点沿直线运动方向不变，所以位移一直增大，C、D错误．11、答案：AD解析：位移是描述物体位置变化的物理量，是矢量，既可以描述位置变化的大小，也可以描述位置变化的方向，只要初、末位置确定，位移矢量就确定，可以用从初位置指向末位置的有向线段来表示．而路程只表示运动轨迹的长度，不能表示位置的变化情况．初、末位置确定后，可以有许多不同的方式实现位置的变化，每一种运动方式都有相应的路程．物体在沿直线向单一方向运动时，位移的大小与路程相等．综上所述A、D正确．12、答案：AC解析：速度与加速度都是矢量，其正负表示速度与加速度的方向．速度与加速度方向相反，汽车做减速运动；经1s速度减小Δv＝aΔt＝1m/s，所以再过1s汽车的速度变为5m/s，故选项A、C正确．13、答案：BD解析：当同向时，速度的变化量Δv＝vt－v0＝(10－5)m/s＝5m/s，根据加速度的定义式a1＝eq\f(vt－v0,t)＝eq\f(5,1)m/s2＝5m/s2；当反向时，速度的变化量Δv＝vt－v0＝(－10－5)m/s＝－15m/s，根据加速度的定义式a2＝eq\f(vt－v0,t)＝eq\f(－15,1)m/s2＝－15m/s2，式中负号表示方向与规定正方向相反，选项B、D正确．14、答案：CD解析：以坐标系的横轴作为x轴，纵轴作为y轴．根据描点法先作出题中给定的几个坐标位置，然后用直线连接相邻两个位置，即得机器人的运动轨迹，如图所示．机器人的运动轨迹不是一条直线，机器人会两次通过同一点，选项A、B错误；起点在坐标原点，终点在(2,2)，位移大小是这两点连线长度，