内容正文:
考点01 直线运动
质点、参考系
1.质点
(1)定义:用来代替物体的有质量的点。
(2)条件:物体的大小和形状对研究的问题的影响可以忽略不计。[注1]
(3)实质:质点是一种理想化的模型,实际并不存在。
2.参考系
(1)定义:在描述物体的运动时,用来做参考的物体。
(2)参考系的选取[注2]
①参考系的选取是任意的,既可以是运动的物体,也可以是静止的物体,但被选为参考系的物体应认为是静止的,通常选地面为参考系。
②对于同一物体,选择不同的参考系时观察运动结果一般不同。
③比较两物体的运动情况时,必须选同一参考系。
【典例】
1.下列几种比赛项目中的研究对象可视为质点的是( )
A.跳高比赛中研究运动员跳跃的姿势时
B.研究男子千米比赛中运动员的位置时
C.研究投篮过程中篮球能否进入篮筐时
D.100米终点裁判在分析运动员冲线过程时
解析:选B 跳高比赛中研究运动员跳跃的姿势,不能将运动员视为质点,故A错误;研究男子千米比赛中运动员的位置时,可以不考虑其体积,能看成质点,故B正确;研究投篮过程中篮球能否进入篮筐时,篮球的大小不能忽略,不能看成质点,故C错误;100米终点裁判在分析运动员冲线过程时,可以是身体的不同位置接触终点线,此时不能看成质点,故D错误。
2. 钓鱼岛群岛自古以来就是中国领土,其附近海域是渔民祖祖辈辈传统的谋生渔场。如图,中国海监46船(甲)和中国海监49船(乙),在钓鱼岛领海内开展例行维权巡航。甲、乙两船并排行驶,甲船上的船员看见钓鱼岛向东移动,乙船内的船员发现甲船没有动。如果以钓鱼岛为参照物,上述事实说明( )
A.甲船向西运动,乙船不动
B.乙船向西运动,甲船不动
C.甲船向西运动,乙船向东运动
D.甲、乙两船以相等的速度都向西运动
选D 甲船上的船员看见钓鱼岛向东移动,以钓鱼岛为参照物,甲船向西运动,乙船内的船员发现甲船没有动。甲、乙两船的速度大小、行驶的方向应该是一样的,即甲、乙两船以相等的速度都向西运动。故D正确。
位移、速度、加速度
1.位移和路程
(1)二者的定义
位移
表示质点的位置变动,它是由质点初位置指向质点末位置的有向线段
路程
质点运动轨迹的长度
(2)二者的区别和联系
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
联系
①在单向直线运动中,位移的大小等于路程
②其他情况下,位移的大小小于路程
2.速度和速率
(1)平均速度:物体发生的位移与发生这段位移所用时间的比值,即v=,是矢量,其方向就是对应位移的方向。
(2)瞬时速度:运动物体在某一时刻或经过某一位置的速度,是矢量。[注3]
(3)速率:瞬时速度的大小,是标量。
3、加速度[注4]
1.物理意义:描述物体速度变化快慢的物理量。
2.定义式:a=,单位为m/s2。
3.方向:加速度为矢量,方向与速度变化量的方向相同。
【注解释疑】
[注1] 不以“大小”论质点
①大的物体不一定不能看成质点;
②小的物体不一定能看成质点。
[注2] 不能选自身为参考系。
[注3] 在实际问题中,只要时间足够短,平均速度可认为等于瞬时速度,如光电门问题。
[注4] 速度变化快慢、速度变化率、加速度三者含义相同,速度变化快,也就是速度变化率大,加速度大。
【典例】
1. 下列关于物理学的基本知识说法正确的是( )
A.只有静止的物体才能被选为参考系
B.小明早上6点30分出门去上学,“6点30分”是时间间隔
C.地球有时可以看成质点,有时不能看成质点
D.国际马拉松比赛的总长42.195公里指的是位移
解析:选C 一切物体都能被选为参考系,A错误。“6点30分”是时刻,B错误。研究地球自转时,地球不能看成质点,研究地球公转时,地球可以看成质点,C正确。42.195公里指的是路程,D错误。
2.下列关于加速度的说法正确的是( )
A.加速度的单位读作“米每秒的平方”
B.物体有加速度说明物体速度在增大
C.加速度越大说明物体速度变化越大
D.加速度是描述物体速度变化快慢的物理量
解析:选D 加速度的单位读作“米每二次方秒”,故A错误;物体加速度方向与速度方向反向时,物体速度在减小,故B错误;加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,加速度大说明速度变化快,故C错误,D正确。
3. 如图所示,在某次越野自行车训练中,某选手用地图计算出出发地A和目的地B的直线距离为12 km,实际从A运动到B用时30 min,实际里程表指示的里程数比直线距离多了8 km,当他经过某路标C时,车上速度计指示的示数为50 km/h,下列说法错误的是( )
A.整个过程中自行车的平均速度大小为24 km/h
B.整个过程中自行车的平均速率为40 km/h
C.经过路标C时自行车的瞬时速度大小为50 km/h
D.经