第二章 匀变速直线运动的研究 期末考点清单-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第二章 匀变速直线运动的研究——高一物理人教版（2019）上学期期末复习考点清单 第一步：单元学习目标敲重点 重点 ①进一步理解位移、速度和加速度 ②掌握匀变速直线运动的规律。 ③掌握自由落体运动的规律 难点 ①经历匀变速直线运动的研究过程 ②运用位移、速度、加速度、匀变速直线运动的规律解决问题 ③追及、相遇问题 第二步：单元思维导图 第三步：单元重难知识易混易错 重难点： 1、 探究小车速度随时间变化的规律 1.实验目的 ①进一步练习使用打点计时器； ②处理实验数据，并据此判断小车的速度随时间的变化规律。 2.实验原理 ①利用打点计时器打出的纸带上记录的信息，可以计算出各时刻的瞬时速度。 ②利用描点法作出小车的v-t图像，根据图像判断小车速度随时间的变化规律。 3.注意事项 ①开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器； ②先接通电源，打点稳定后再释放小车； ③实验时要注意保护小车及滑轮，要避免它们被碰坏； ④小车另一端所挂的槽码个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或加速度太小使各段位移无法区别，从而增大误差。 2、 匀变速直线运动 1.匀变速直线运动 （1）匀变速直线运动：沿一条直线，且加速度不变的运动。 （2）特点：①运动轨迹是直线；②在相等时间内的速度变化量相等，即为常量，即加速度a恒定不变（a的大小和方向都恒定），v-t图像是一条倾斜的直线。 （3）在匀变速直线运动中，如果物体的速度随时间均匀增加，这种运动叫作匀加速直线运动；如果物体的速度随时间均匀减小，这种运动叫作匀减速直线运动。 2.速度与时间的关系 （1）匀变速直线运动速度与时间的关系式： （2）推导过程：根据加速度的定义式，变形得出。 （3）适用条件：①仅适用于匀变速直线运动； ②适用于任何情形的运动。 3.匀变速直线运动的位移 （1）位移与时间的关系式：。 （2）规定正方向：通常取初速度方向为正方向。 （3）匀变速直线运动在某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，也等于该段时间的初、末速度的平均值，即。 4.速度与位移的关系 （1）匀变速直线运动速度与位移的关系式： （2）适用范围：仅适用于匀变速直线运动。 （3）匀变速直线运动位移中点的速度： 3、 自由落体运动 1.自由落体运动 （1）定义：物体只在重力作用下由静止开始下落的运动。 （2）条件：①只受重力；②初速度为0。 （3）运动性质：初速度为0的匀加速直线运动。 2.自由落体加速度 （1）重力加速度： ①方向：竖直向下 ②大小：不同地方g不同，通常情况下g取或。 （2）自由落体运动的规律： ①速度：；位移：。 ②速度与位移的关系式：。 易错题： 1、 忽略刹车时间造成错误 例1.两列列车在能见度很低的雾天里在同一轨道上同向行驶，A车在前，速度车在后，速度。B车发现A车时就立刻刹车。B车在进行刹车测试时发现，若车以30 m/s的速度行驶时，刹车后至少要前进1800 m才能停下，假设B车刹车过程中加速度恒定。为保证两车不相撞，则能见度至少要达到( ) A.400 m B.600 m C.800 m D.1600 m 答案：C 解析：对B车有，解得，所以B车刹车的最大加速度为，当B车速度减小到时，有，此时B车的位移为车的位移，联立解得，能见度至少为，选项C正确。 2、 对匀变速直线运动的过程分析错误 例2.一个物体从某一高度做自由落体运动，已知它在第1 s内的位移恰为它在最后1 s内位移的三分之一，则它开始下落时距地面的高度为（）( ) A.15 m B.20 m C.11.25 m D.31.25 m 答案：B 解析：物体在第1 s内的位移，则物体在最后1 s内的位移为15 m，则有，解得，则物体开始下落时距地面的高度为，故B正确。 3、 忽略物体的实际运动特点 例3.高空坠物的破坏力很大,一块手掌大的西瓜皮从25楼高空抛下可能让人当场丧命,这样的悲剧在各地屡屡上演。一空罐头盒从某楼层上自由落下(忽略空气阻力),所用时间为2.0 s。(g取,楼层高度约为3 m),该罐头盒可能来自( ) A.5层 B.8层 C.6层 D.10层 答案：B 解析：由知罐头盒下落的高度为20 m,由于楼层高约为3 m,所以,所以罐头盒可能来自8层,选项B正确。 4、 不能准确理解题意 例4.几个水球可以挡住子弹？“国家地理频道”2019年节目中实验证实：四个水球就足够！四个完全相同的水球紧挨在一起水平排列，子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动，恰好能穿出第四个水球。下列说法正确的是( ) A.子弹在每个水球中运动的时间相同 B.子弹穿过每个水球的时间之比为1:3:5:7 C.子弹穿出第三个水球时的瞬时速度与全程的平均速度相等 D.子弹在每个水球中速度变化相同 答案：C 解析：根据逆向思维法，子弹的运动可看成初速度为零的匀加速直线运动，子弹穿过四个水球时，相当于通过四个连续相等的位移。根据匀变速直线运动的规律，子弹依次穿过四个水球的时间之比为，所以子弹在每个水球中运动的时间不相同，A、B错误；由以上分析可知，子弹穿过前三个水球的时间与穿过第四个水球的时间是相等的，则由匀变速直线运动中某段时间内中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度可知，子弹穿出第三个水球时的瞬时速度与全程的平均速度相等，C正确；子弹在水球中沿水平方向做匀变速直线运动，加速度不变，由可知运动的时间不相同，则速度的变化量不相同，D错误。 第四步：单元核心素养对接高考 单元核心素养 ①物理观念：能理解位移、速度和加速度的内涵，能用公式、图像等方法描述匀变速直线运动；能用匀变速直线运动的规律解释生活中的一些现象。具有与直线运动相关的初步的运动观念。 ②科学思维：能在特定情境中运用匀变速直线运动模型解决问题；能对常见的匀变速直线运动问题进行分析，能用科学研究中的极限方法分析物理问题，通过推理，获得结论；具有寻找证据的意识；有从不同角度检验结论的意识。 ③科学探究：能完成“测量做直线运动物体的瞬时速度”等物理实验。能发现并提出物理问题；能根据已有实验方案，使用打点计时器等器材收集数据，会妥善保存原始信息；能分析纸带记录的信息，形成初步的结论；能分析实验中的误差；能参考教材内容撰写简单的实验报告。 ④科学态度与责任：能结合近代实验科学产生的背景，初步认识实验对物理学发展的推动作用；知道学习物理需要实事求是，有与他人合作的意愿；知道实验器材的改进能促进人们认知的发展。 情景应用 1.（多选）2024年8月3日，中国选手郑钦文在巴黎奥运会网球女子单打中夺得金牌。比赛中运动员常会高抛发球，假设网球抛出的初速度竖直向上，忽略空气阻力，某同学想用图像描述该竖直上抛运动，下列判断正确的是( ) A.甲图可能是速度时间图像 B.甲图可能是速率时间图像 C.乙图可能是位移时间图像 D.乙图可能是路程时间图像 2.我国计划在2030年前实现载人登月，开展科学探索。如图，宇航员在月球上让铁锤和羽毛从同一高度处由静止释放，下降相同的距离，已知月球表面为真空环境，则( ) A.羽毛用时较长 B.铁锤用时较短 C.落地时羽毛的速度较小 D.落地时铁锤和羽毛速度相同 3.苹果树上有苹果甲和乙两个苹果，甲的质量大约是乙的2倍，成熟后微风一吹，它们同时开始自由下落，若不计两个苹果下落的初速度和空气阻力，在两苹果落地前，下列说法正确的是( ) A.同一时刻，甲比乙的速度大 B.同一时间间隔，甲与乙速度的变化量相同 C.甲比乙的加速度大 D.乙比甲的加速度大 4.比萨斜塔是伽利略研究自由落体实验的著名建筑物。若小球做自由落体运动，在空中下落的时间为5s，已知g取。下列说法正确的是( ) A.小球的下落高度为50m B.小球在下落的前3s内的平均速度大小为30m/s C.小球在下落的第3s内的平均速度大小为20m/s D.小球在下落的过程中每秒速度变化量10m/s 5.足球是广大青少年非常喜爱的一种户外运动。如图所示，某同学将足球以一定的初速度踢出，足球沿草地做匀减速直线运动，经过6s停下，已知倒数第2s内的位移大小为3m，则下列说法正确的是( ) A.足球运动过程中的加速度大小为 B.足球在最后1s内的位移大小为2m C.足球全过程的平均速度大小为 D.足球第1s末的速度大小为 6.ETC是高速公路电子不停车收费系统的简称，可以加快高速公路上汽车的通行。如图所示，甲、乙两车均以的初速度同向分别走ETC通道和人工收费通道下高速。甲车从减速线AB处开始做匀减速运动，当速度减至时，匀速行驶到收费站中心线处，再匀加速至15m/s的速度驶离。乙车从减速线AB处开始做匀减速运动，恰好在收费站中心线处停车，缴费用时10s，然后再匀加速至15m/s的速度驶离。已知两汽车加速和减速的加速度大小均为，求： （1）甲车通过收费站过程中，匀速行驶的距离； （2）两车均从15m/s开始减速到加速至速度刚好为15m/s的过程中，甲车比乙车少用的时间。 7.福建舰就要交付部队服役了，舰载机受到同学们的热议。查阅资料得知：在风平浪静时，其舰载机的起飞时的速度至少为50m/s，才能顺利起飞，电磁弹射能产生的最大加速度为，舰载机的起飞过程可以看成匀加速运动过程，问： （1）现在航空母舰停泊在无风无浪的海面上，若启用舰上电磁弹射系统，要求该种飞机能从此舰上正常起飞，问该航母起飞跑道至少应为多长？ （2）航空母舰停在无风海面上，舰载机经弹射系统给它一个初速度后，加速起飞，设舰载机起飞过程中的加速度是，若要求该飞机滑行120m后刚好顺利起飞，问飞机起飞时间多长？ （3）设在无风的海面上，舰载机的加速度是，飞行甲板长，为了使飞机能安全起飞，航空母舰至少以多大的速度匀速航行？ （4）若海面上有东风，风速6m/s，舰载机的加速度是，飞行甲板长，为了使飞机能安全起飞，航空母舰以多大的速度向什么方向航行最好。（这一问只写答案，不必写计算过程） 答案以及解析 1.答案：BC 解析：AB.网球竖直向上抛出，做匀减速直线运动，加速度为重力加速度，到达最高点时，速度为零，然后反向做自由落体运动加速度不变，但速度方向相反，所以甲图可能是速率时间图线，故A错误，B正确；CD.上升阶段，速度减小，图线的斜率减小，位移增大，路程增大，到达最高点时，速度为零，斜率为零，位移达到最大，之后反向自由落体运动，速度增大，斜率增大，位移减小，路程增大，故乙图可能是位移时间图线，不可能是路程时间图线，故C正确，D错误。故选BC。 2.答案：D 解析：月球表面是真空，铁锤和羽毛下落都是自由落体运动，它们的运动完全相同。故选D。 3.答案：B 解析：A.两个苹果同时开始自由下落，落地前的同一时刻下落时间相同，根据可知两物体具有相同的速度，故A错误;B.根据可知经过同一时间间隔，甲与乙的速度变化量相同，故B正确;CD.两物体运动的加速度与质量无关，都等于重力加速度，是相等的，故CD错误。故选B。 4.答案：D 解析：A.小球的下落高度为故A错误；B.小球在下落的前3s内的高度为小球在下落的前3s内的平均速度大小为故B错误；C.小球在下落的前2s内的高度为则小球在下落的第3s内的高度为小球在下落的第3s内的平均速度大小为故C错误；D.小球在下落的过程中每秒速度变化量为故D正确。故选D。 5.答案：C 解析：A.将足球踢出后的匀减速直线运动逆向看作初速度为0的匀加速直线运动，已知足球倒数第2s内的位移大小为3m，则 代入数据得足球的加速度大小 故A项错误； B.同理，得最后1s内的位移大小为 故B项错误； C.足球全过程的位移 则其全程的平均速度为 故C项正确； D.足球第1s末的速度即为倒数第5s末的速度，则依据 故D项错误。 故选C。 6.答案：（1）5m（2）13s 解析：（1）以乙车为研究对象，从减速线AB到收费站中心线，有 解得 以甲车为研究对象，有 解得 则甲车匀速行驶的距离 （2）对甲、乙两车由运动学公式，得 解得， 甲车匀速行驶的时间 则甲车比乙车少用的时间 其中 解得 7.答案：（1）50m（2）4.4s（3）10m/s（4）4m/s 解析：（1）根据可知，该航母起飞跑道至少应为 （2）设弹射系统给舰载机的初速度大小为，则 解得 所以，加速时间为 弹射系统给舰载机初速度所需时间为 故飞机起飞时间为 （3）根据可知，舰载机在甲板末端相对于航空母舰的速度大小为 所以，为了使飞机能安全起飞，航空母舰匀速航行的速度至少为 （4）根据可知，舰载机在甲板末端相对于航空母舰的速度大小为 舰载机的起飞时的速度至少为50m/s，是以流动的空气为参考系，所以，为了使飞机能安全起飞，航空母舰逆风行驶，即向东行驶最好，速度至少为 学科网（北京）股份有限公司 $$