内容正文:
第一章 运动的描述 匀变速直线运动
课程标准 备考策略
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。
3.理解位移、速度和加速度。通过瞬时速度和加速度概念的
建构,体会物理问题研究中的极限方法和抽象思维。
4.理解匀变速直线运动的规律,能运用其解决实际问题。
5.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。
实验一:探究小车速度随时间变化的规律
1.正确掌握和理解描述运动的物理量,能够
灵活选取匀变速直线运动规律和推论解决
运动学问题。
2.对于图像问题要由注重对状态和过程的分
析转 向 注 重 对 实 际 生 活 中 图 像 信 息 的
提取。
3.关注交通运输、现代科技等与实际生活和
生产密切联系的问题,学会把实际问题模
型化。
4.掌握以测瞬时速度和加速度为主的实验题
的基本原理、实验操作、数据处理的方法
第1讲 描述运动的基本概念
AMc
-
1.质点
(1)定义:用来代替物体的有 的点叫
作质点。
(2)条件:研究一个物体的运动时,如果物体
的大小和 对问题的影响可以忽略,
该物体就可以看作质点。
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人教版教材必修第一册
P13
“思考与讨论”中,判断足球能否看作质点的
依据是什么?
2.参考系
(1)定义:描述一个物体的运动时,选定其他
物体作为参考,观察这个物体的 随
时间的变化,这种用来作为参考的物体称为
参考系。
(2)选取不同的参考系来观察同一个物体的
运动,其运动性质一般是 的。通常
以 为参考系。
3.时间与时刻的比较
在时间轴上,时刻用一个 表示,
时间间隔用一段线段表示。生活中所说的
“时间”,有时是指时刻,有时是指时间间隔,
要根据上下文的物理情境来确定。
时间间隔与时刻的关系:时间间隔=末
时刻-初时刻。
4.位移和路程
(1)位移:表示质点的位置变动,它是由初位
置指向末位置的 。
(2)路程:物体运动轨迹的 。
(3)位移与路程的区别:位移是矢量,路程是
标量。只有在 运动中,位移的
大小才等于路程。
001
hh
5.速度
(1)定义:物体运动的位移与发生这段位移所
用时间的 。
(2)定义式:v=ΔxΔt
,单位:m/s。
(3)方向:平均速度方向与 的方向相
同,瞬时速度方向即物体运动的方向。
(4)物理意义:描述物体 变化快慢的
物理量。
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P25“拓 展 学 习”———借 助 传 感 器 与 计 算 机 测 速
度,测出的是平均速度还是瞬时速度?
6.速度—时间图像
以 为横轴, 为纵轴建
立平面直角坐标系,形象描述物体运动的速
度随时间变化的情况。描点作图时,要用一
条 来连接这些点,如果有些点难以
落在曲线上,应该使它们大致均匀地分布在
曲线两侧。
7.加速度
(1)定义:物体速度的 与发生这一变
化所用时间的比值。
(2)定义式:a=ΔvΔt
,单位:m/s2。
(3)方向:与Δv的方向一致,由 的方
向决定,而与v0、v的方向无关。
(4)物理意义:描述物体 变化快慢的
物理量。
D
1.质点是一种理想化模型,实际并不存在。
( )
2.参考系必须选择静止不动的物体。 ( )
3.做直 线 运 动 的 物 体,其 位 移 大 小 一 定 等 于
路程。 ( )
4.瞬时速度的方向就是物体在该时刻或该位置
的运动方向。 ( )
5.一个物体在一段时间内的平均速度为0,平均
速率也一定为0。 ( )
6.物体的速度很大,加速度一定不为0。 ( )
7.物体的加速度增大,速度一定增大。 ( )
A
/c5%1@
考点一 质点、参考系和位移
1.对三个概念的进一步理解
(1)质点不同于几何“点”,它无大小但有质
量,实际物体能否看成质点是由所研究的问
题决定的,而不是依据物体自身大小和形状
来判断的。
(2)参考系一般选取地面或相对于地面静止
的物体。
(3)用位移来描述物体位置的变化,由初位置
指向末位置的有向线段能准确描述物体位置
的变化,线段的长度表示位移的大小,箭头指
向表示位移的方向。
2.三点注意
(1)对于质点要从建立理想化模型的角度来
理解。
(2)在研究两个物体间的相对运动时,选择其中
一个物体为参考系,可以使分析和计算更简单。
(3)位移的矢量性是研究问题时应切记的
性质。
%$3
1.(2022·浙江1月选考)下列说法正确的是
( )
A.研究排球运动员扣球动作时,排球可以看
成质点
B.研究乒乓球运动员的发球技术时,乒乓球
不能看成质点
C.研究羽毛球运动员回击羽毛球动作时,羽
毛球大小可以忽略
002
第一章 运动的描述 匀变速直线运动
D.研究体操运动员的平衡木动作时,运动员
身体各部分的速度可视为相同
2.(2023·浙江1月选考)“神
舟十五 号”飞 船 和 空 间 站
“天和”核心舱成功对接后,
在轨运行如图所示,则
( )
A.选地球为参考系,“天和”是静止的
B.选地球为参考系,“神舟十五号”是静止的
C.选“天和”为参考系,“神舟十五号”是静
止的
D.选“神舟十五号”为参考系,“天和”是运动的
3.(2022·辽宁卷)如图所示,桥式起重机主要
由可移动“桥架”“小车”和固定“轨道”三部分
组成。在某次作业中桥架沿轨道单向移动了
8
m,小车在桥架上单向移动了6
m。该次作
业中小车相对地面的位移大小为 ( )
A.6
m B.8
m
C.10
m D.14
m
考点二 平均速度和瞬时速度
1.三个概念的比较
对比项 平均速率 平均速度 瞬时速度
定义
物体在 某 一
段时间 内 完
成的路 程 与
所用时 间 的
比值
物体在 某 一
段时间 内 完
成的位 移 与
所用时 间 的
比值
物体在某一时
刻或经过某一
位置时的速度
定义式
v=
l
t
(l 为
路程)
v=
x
t
(x 为
位移)
v=
Δx
Δt
(Δt趋
于0)
标矢性 标量
矢量,平均速
度方向 与 物
体位移 方 向
相同
矢量,瞬 时 速
度方向与物体
运 动 方 向 相
同,沿 其 运 动
轨迹切线方向
2.用平均速度法求瞬时速度
(1)方法概述:用极限法求瞬时速度,由平均
速度公式v=ΔxΔt
可知,当Δt非常非常小时,
平均速度就可认为是某一时刻或某一位置的
瞬时速度。
(2)实际应用
①原理:当已知物体在微小时间Δt内发生了
微小位移Δx 时,可由v=ΔxΔt
粗略地求出物
体在该位置的瞬时速度。
②应用:物理实验中把遮光条通过光电门时
间内的平均速度视为瞬时速度(如图所示)。
考向1 对平均速度和瞬时速度的理解
【典例1】 (2023·山东济宁质检)某同学用手
机计步器记录了自己从家到公园再回到家
的锻炼情况,如图所示,则下列说法正确的是
( )
A.图中的6.65千米指的是位移大小
B.图中的速度5.0千米/小时为瞬时速度
C.图中的速度5.0千米/小时为平均速率
D.图中的速度5.0千米/小时为平均速度的
大小
003
hh
考向2 极限思想的应用
【典例2】 用气垫导轨和数字计时器能更精确
地测量物体的瞬时速度。如图所示,滑块在
牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的
数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电
门的时间Δt1=0.19
s,通过第二个光电门的
时间Δt2=0.05
s,遮光板的宽度为2.0
cm。
下列问题(2)、(3)中计算结果均保留两位
小数。
(1)滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光
时间内的 速度表示。
(2)滑块经过第一个光电门的速度大小为
m/s。
(3)滑块经过第二个光电门的速度大小为
m/s。
(4)若用宽度是1
cm的遮光板,对测量误差
有何影响?
考向3 平均速度和瞬时速度的求解
【典例3】 (多选)一质点沿一边
长为2
m 的正方形轨道运
动,每秒钟匀速移动1
m,初
始位置在bc边的中点A,由
A 向c 运动,如图所示,A、
B、C、D 分别是bc、cd、da、ab 边的中点,则
下列说法正确的是 ( )
A.第2
s末的瞬时速度大小是1
m/s
B.前2
s内的平均速度大小为
2
2
m/s
C.前4
s内的平均速率为0.5
m/s
D.前2
s内的平均速度大小为2
m/s
考点三 速度、速度变化量和加速度的关系
1.三个概念的比较
比较项目 速度 速度变化量 加速度
物理意义
描述物 体 运
动快慢 的 物
理量
描述物 体 速
度改变 的 物
理 量,是 过
程量
描述物 体 速
度变化 快 慢
的物理量
定义式 v=
Δx
Δt
Δv=v-v0
a =
Δv
Δt =
v-v0
Δt
决定因素
v 的 大 小 由
v0、a、 Δt
决定
Δv由v与v0
进行矢 量 运
算,由 Δv=
aΔt知Δv 由
a与Δt决定
a 不是由v、
Δt、Δv 决定
的,而 是 由
F、m 决定的
方向
与位移 方 向
相同
与加速 度 的
方向相同
由F 的方向
决 定,而 与
v0、v 的方向
无关,与 Δv
同向
2.“加速”和“减速”的判断
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
(加速直
线运动)
→
a不变,v随时间均匀增大
a增大,v增大得越来越快
a减小,v增大得越来越慢
(2)
a和v反向
(减速直
线运动)
→
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
考向1 对速度和加速度的理解
【典例4】 关于速度、速度的变化量和加速度,
下列说法正确的是 ( )
A.物体运动时,速度的变化量越大,它的加
速度一定越大
B.速度很大的物体,其加速度可以为0
C.某时刻物体的速度为0,其加速度一定为0
D.加速度很大时,运动物体的速度一定很快
变大
004
第一章 运动的描述 匀变速直线运动
考向2 物体运动的判断
【典例5】 一质点在x 轴上运动,初速度v0>
0,加速度a>0,加速度a的值由0逐渐增大
到某一值后再逐渐减小到0,则该质点
( )
A.速度先增大后减小,直到加速度等于0为止
B.速度一直在增大,直到加速度等于0为止
C.位移先增大后减小,直到加速度等于0为止
D.位移一直在增大,直到加速度等于0为止
考向3 加速度的计算
【典例6】 (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后速度大小变为
10
m/s,则关于该物体的加速度的说法可能
正确的是 ( )
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
"
(1)加速度的大小与速度的大小没有必然联系。
(2)a=
Δv
Δt
是加速度的定义式。加速度的决定式是
a=
F
m
,即加速度的大小由物体受到的合力F 和物
体的质量m 共同决定,加速度的方向由合力的方向
决定。
(3)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,而不是看加速度的大小。
加速度的大小只反映速度变化(增大或减小)的
快慢。
学习至此,请完成课时作业1
第2讲 匀变速直线运动的规律
AMc
-
1.匀变速直线运动的基本规律
(1)匀变速直线运动
沿着一条直线,且 不变的运动。匀
变速直线运动的v t图像是一条倾斜的直线。
(2)匀变速直线运动的基本规律
①速度与时间的关系式:v= 。
②位移与时间的关系式:x= 。
③速度与位移的关系式:v2-v20= 。
" 以上匀变速直线运动规律表达式均是矢
量式。
2.匀变速直线运动的推论
(1)三个推论
①连续相等的相邻时间间隔T 内的位移差相
等,即x2-x1=x3-x2=…=xn-xn-1=
。
②做匀变速直线运动的物体在一段时间内的
平均速度等于这段时间初、末时刻速度矢量
和的 ,还等于该段时间中间时刻的
瞬时速度。
平均速度公式:v=
v0+v
2 =v
t
2
。
③位移中点的速度vx
2
=
v20+v2
2
。
(2)初速度为零的匀加速直线运动的四个重
要推论
①T 末、2T 末、3T 末、…、nT 末的瞬时速度
之比为v1︰v2︰v3︰…︰vn= 。
②前T 内、前2T 内、前3T 内、…、前nT 内
的位移之比为x1︰x2︰x3︰…︰xn=
。
005
参
考
答
案
!
第一章 运动的描述
匀变速直线运动
第1讲 描述运动的基本概念
必备知识梳理
1.(1)质量 (2)形状
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提示:足球的大小和形状对研究的问
题的影响是否可以忽略不计。
2.(1)位置 (2)不同 地面
3.点
4.(1)有向线段 (2)长度 (3)单方向
直线
5.(1)比值 (3)位移 (4)位置
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提示:测 出 的 是 时 间 Δt 内 的 平 均 速
度,当时间 Δt很短时,平均速度可以
代表此时的瞬时速度。
6.时间 速度 平滑曲线
7.(1)变化量 (3)合力 (4)速度
概念辨析
1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.×
7.×
关键能力提升
考点一 质点、参考系和位移
对点演练
1.B 研究排球运动员扣球动作、乒乓球
运动员的 发 球 技 术、羽 毛 球 运 动 员 回
击羽毛球 动 作 时,排 球、乒 乓 球、羽 毛
球的形状 和 大 小 不 能 忽 略,故 不 可 以
看成 质 点,A、C错 误,B正 确;研 究 体
操运动员 的 平 衡 木 动 作 时,运 动 员 身
体各部分 有 转 动 和 平 动,各 部 分 的 速
度不可以视为相同,D错误。
2.C “神 舟 十 五 号”飞 船 和 空 间 站“天
和”核心舱成功对接后,在轨绕地球做
圆周运动,选地球为参考系,二者都是
运动的,A、B错误;“神舟十五号”飞船
和空间 站“天 和”核 心 舱 成 功 对 接 后,
二者相对静止,C正确,D错误。
3.C 根据位移的概念可知,该次作业中
小 车 相 对 地 面 的 位 移 大 小 为 x=
x21+x22= 82+62
m=10
m。
考点二 平均速度和瞬时速度
典例1 C 手机计步器记录的行程为该
同学在这 段 时 间 内 行 走 的 路 程,即 题
图中的6.65千米指的是路程,A错误;
题图中的速度5.0千米/小时为对应路
程与时间之比,即为平均速率,C正确,
B、D错误。
典例2 (1)平均 (2)0.11 (3)0.40
(4)见解析
解析:(1)由于滑块经过光电门时遮光板
的挡光时间较短,所以滑块经过光电门的
速度可用遮光板挡光时间内的平均速度
表示。(2)滑块经过第一个光电门的速度
大 小 v1 =
d
Δt1
=
2.0×10-2
0.19
m/s≈
0.11
m/s。(3)滑 块 经 过 第 二 个 光 电
门的 速 度 大 小v2=
d
Δt2
=
2.0×10-2
0.05
m/s=0.40
m/s。(4)遮 光 板 宽 度 越
小,挡光时间越短,平均速度越接近瞬
时速度,误差越小。
典例3 AB 第2
s末在B 点,瞬时速度
大小是1
m/s,故A正确;前2
s内,质
点从A 点经过c到B 点,位移为 2
m,
平均速度大小为v=
2
2
m/s,B正确,
D错误;前4
s内,质点运动到C 点,路
程为4
m,平 均 速 率 为v=
4
4
m/s=
1
m/s,C错误。
考点三 速度、速度变化量和加速度的
关系
典例4 B 由a=
Δv
Δt
可知,当知道速度
的变化量,但不知道 Δt 的 大 小 时,无
法确定加速度的大小,A错误;高速匀
速飞行的战机,速度很大,但速度的变
化量为0,加速度为0,B正确;竖直上
抛的物体到达最高点时,速度为0,加
速度为g,C错误;加速度很大,说明速
度变化很快,速度可能很快变大,也可
能很快变小,D错误。
典例5 B 由于加速度的方向始终与速
度方向相同,则质点的速度一直增大,
当加速度 减 小 到0时,速 度 达 到 最 大
值,A错误,B正确;位移始终在增大,
当加速度减小到0时,速度不再变化,
位移将随时间继续增大,C、D错误。
典例6 AD 以 初 速 度 的 方 向 为 正 方
向,若初、末速度方向相同,加速度a=
v-v0
t =
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=
v-v0
t =
-10-4
1
m/s2=-14
m/s2,
负号表示加速度方向与初速度的方向
相反,C错误,D正确。
第2讲 匀变速直线运动的规律
必备知识梳理
1.(1)加速度
(2)①v0+at ②v0t+
1
2at
2 ③2ax
2.(1)①aT2 ②一半
(2)①1︰2︰3︰…︰n
②12︰22︰32︰…︰n2
③1︰3︰5︰…︰(2n-1)
④1︰(2-1)︰(3- 2)︰(2-
3)︰…︰(n- n-1)
概念辨析
1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.×
7.×
关键能力提升
考点一 匀变速直线运动的基本规律
及应用
典例1 (1)75
m (2)2.7
km
解析:(1)由题意可知经过10
s时,速
度计上显示的速度为v1=15
m/s,由
速度公 式v=v0+at 得a=
v-v0
t =
v1
t1
=1.5
m/s2,由 位 移 公 式 得 x1=
1
2at
2
1=
1
2×1.5×10
2
m=75
m,这时
出租车离出发点的距离为75
m。(2)当
速度计上显示的速度为v2=108
km/h=
30
m/s时,由v22=2ax2 得x2=
v22
2a=
300
m,这 时 出 租 车 从 静 止 载 客 开 始,
已经经历的 时 间 为t2,可 根 据 速 度 公
式得t2=
v2
a =
30
1.5
s=20
s,这时出租
车时间表应显示10时11分15秒。出
租车继续匀速运动,匀速运动时间t3 为
80
s,通过位移x3=v2t3=30×80
m=
2
400
m,所以10时12分35秒时,计
价器 里 程 表 应 显 示 x=x2+x3=
(300+2
400)
m=2
700
m=2.7
km。
典例2 C 汽 车 减 速 至0的 时 间t=
v0
a=3
s,汽车运动的总位移大小x=
v0t-
1
2at
2=9
m<10
m,A、B、D错
误;将汽 车 的 运 动 视 为 反 向 的 从 静 止
开始的匀 加 速 直 线 运 动,可 得 汽 车 最
后1
s的 位 移 x1=
1
2at
2
1=1
m,C
正确。
典例3 ABC 以沿斜面向上为正方向,
a=-5
m/s2,当物体的位移为向上的
7.5
m 时,x=7.5
m,由 运 动 学 公 式
x=v0t+
1
2at
2 解得t1=3
s或t2=
1
s,A、B正确;当物体的位移为向下的
7.5
m 时,x=-7.5
m,由x=v0t+
1
2at
2 解得t3=(2+ 7)
s或t4=(2-
7)
s(舍去),C正确;由速度公式v=
v0+at解得v1=-5
m/s、v2=5
m/s、
v3=-57
m/s,D错误。
考点二 匀变速直线运动的推论及
应用
典例4 C 由题知,电动公交车做匀减
速直线运动,且设 RS 间 的 距 离 为x,
则 根 据 题 意 有 vRS =
x
t1
=
vR+vS
2
,
vST=
2x
t2
=
vS+vT
2
,联 立 解 得t2=
4t1,vT =
vR-10
m/s,再根据匀变速
直线运动 速 度 与 时 间 的 关 系 有vT =
vR-a·5t1,则at1=
2
m/s,其中还有
vt1
2
=vR-a·
t1
2
,解得vR =
11
m/s,
联立解得vT=1
m/s,故选C。
典例5 C 设加速度为a,该物体通过
AB、BC、CD 所 用 时 间 均 为 T,由
Δx=aT2,Δx=xBC -xAB =xCD -
xBC=1
m,可以求得aT2=1
m,xCD=
4
m,而B 点的瞬时速度vB=
xAC
2T
,则
O、B 之间的距离xOB=
v2B
2a=3.125
m,
O、A 之间的距离为xOA=xOB-xAB=
1.125
m,C正确。
对点演练
1.B AB 段 中 间 时 刻 的 速 度v1=
x1
t
,
CD 段中间时刻的速度v2=
x2
5t
,加 速
度a=
v2-v1
6t =
x2-5x1
30t2
,B正 确,A、
C、D错误。
2.C 频闪时间T=
1
f
=1
s,根据Δx=
aT2,解 得a=2
m/s2,利 用 逆 向 思 维
法,可将 汽 车 的 运 动 看 成 反 向 的 初 速
-551-