第一章 第1讲 运动的描述（课件PPT）-【步步高】2024年高考物理大一轮复习讲义（ 人教版 浙江专用第二版）

DIYIZHANG 第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 大一轮复习讲义 考情分析 运动的描述 2022·辽宁卷·T1　2021·浙江6月选考·T2　2021·福建卷·T1 运动的图像 2022·河北卷·T1　2021·广东卷·T8　2019·浙江4月选考·T9 匀变速直线运动规律 2022·湖北卷·T6　2018·浙江4月选考·T10 实验：探究小车速度随时间变化的规律 2022·浙江6月选考·T17　2021·天津卷·T9　2018·北京卷·T21 实验：测量重力加速度 2022·江苏卷·T11　2021·湖北卷·T12　2020·江苏卷·T11　2020·山东卷·T13 试题情境 生活实践类 安全行车，生活娱乐，交通运输，体育运动(如汽车刹车，飞机起飞，电梯运行，无人机升空) 学习探究类 伽利略对自由落体运动的研究，速度的测量，加速度的测量，追及相遇问题 运动的描述 第 1 讲 目标 要求 1.了解质点和位移的概念，知道把物体看成质点的条件.2.了解参考系的作用，会在实例中选择合适的参考系. 3.掌握速度、加速度的概念，体会比值定义法和极限思想. 内容索引 考点一 质点、参考系和位移 考点二 平均速度 瞬时速度 考点三 加速度 课时精练 4 考点一 质点、参考系和位移 5 1.质点 (1)质点是用来代替物体的 的点，是一种 模型. (2)把物体看作质点的条件：物体的 和 对所研究问题的影响可以忽略不计. 2.参考系 在描述物体运动时，用来作为 的物体叫作参考系，通常以 为参考系. 具有质量 理想化 形状 大小 参考 地面 梳理 必备知识 3.路程和位移 (1)路程是物体 的长度，它是标量. (2)位移是由 指向 的有向线段，它是 量. (3)在单向直线运动中，位移的大小 路程；其他情况下，位移的大小 路程. 运动轨迹 初位置 末位置 矢 等于 小于 1.质点是一种理想化模型，实际并不存在.(　　) 2.体积很大的物体，一定不能视为质点.(　　) 3.参考系必须选择静止不动的物体.(　　) 4.做直线运动的物体，其位移大小一定等于路程.(　　) √ × × × 判断正误 例1　(2022·浙江1月选考·2)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 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 √ 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，故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，故D错误. 例2　(2023·浙江1月选考·3)“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 √ “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. 例3　(2022·辽宁卷·1)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 √ 根据位移概念可知，该次作业中小车相对地面的位移大小为x＝ ＝10 m，故选C. 考点二 平均速度　瞬时速度 14 1.平均速度：物体发生的 与发生这段位移所用时间之比，即 ＝ ____，是矢量，其方向就是对应 的方向. 2.瞬时速度：运动物体在 或经过 的速度，是矢量，其方向是物体在这一时刻的运动方向或运动轨迹的 方向. 3.速率： 的大小，是标量. 4.平均速率：物体运动的 与通过这段路程所用时间的比值，_______ (填“一定”或“不一定”)等于平均速度的大小. 位移 位移 某一时刻 某一位置 切线 瞬时速度 路程 梳理 必备知识 不一定 1.瞬时速度的方向就是物体在该时刻或该位置的运动方向.(　　) 2.瞬时速度的大小叫速率，平均速度的大小叫平均速率.(　　) 3.一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.(　　) √ × × 判断正误 1.平均速度和瞬时速度的区别与联系 (1)区别：平均速度表示物体在某段时间或某段位移内运动的平均快慢程度，瞬时速度表示物体在某一时刻或某一位置运动的快慢程度. (2)联系：瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度，公式v＝ 中，当Δt→0时，v是瞬时速度. 提升 关键能力 2.两个公式的比较 例4　(2023·浙江衢州市模拟)如图是高速上某一“区间测速”的标牌，该路段全长66 km、全程限速100 km/h，一辆汽车通过监测起点和终点的速度分别为95 km/h和90 km/h，通过测速区间的时间为30 min.下列判断正确的是 A.全长66 km表示位移 B.通过起点的速度95 km/h表示瞬时速度 C.该汽车全程的平均速度是92.5 km/h D.该汽车没有超速 考向1　平均速度和瞬时速度的理解 √ 全长66 km表示路程，故A错误； 通过起点和终点的速度均是瞬时速度，故B正确； 因位移未知，故不能求解平均速度，故C错误； 例5　2021年9月17日8：00整，第十四届全国运动会铁人三项比赛在陕西省汉中市正式开赛.选手们依次进行了1.5 km游泳、40 km自行车和10 km跑步三项不间断比赛，最终某选手以01：52：24的成绩揽获男子个人冠军.下列说法正确的是 A.40 km是指位移 B.8：00整是指时间间隔 C.01：52：24是指时刻 D.研究该选手10 km跑步的时间时，可以将该选手看作质点 √ 40 km自行车的运动轨迹不是直线，40 km是指路程，故A错误； 8：00整对应某一瞬间，即为时刻，故B错误； 01：52：24对应一段时间，即为时间间隔，故C错误； 研究该选手10 km跑步的时间时，由于该选手的大小和形状可以忽略，所以可以将其看成质点，故D正确. 例6　(2023·浙江舟山市模拟)教练员分析运动员400 m比赛的全程录像.如图所示，外道的运动员从起点逆时针开始跑，测得他在第1 s内跑了8 m，前10 s跑了90 m，最后80 m在直道上冲刺，跑完全程一共用了50 s，则下列说法正确的是 A.外道运动员在第1 s末的瞬时速度是8 m/s B.外道运动员在前10 s内的平均速度大小是9 m/s C.外道运动员跑完全程的平均速度为0 D.外道运动员全程的平均速率与第1 s内的平均速率相等 考向2　平均速度和瞬时速度的计算 √ 第1 s内运动员做曲线运动，根据已知条件，第1 s末的瞬时速度不可求，故A错误； 前10 s内运动员的位移未知，所以平均速度不可求，故B错误； 运动员跑完全程的位移和时间都不为零，所以平均速度不为零，故C错误； 由平均速度 可知，当Δt→0时，平均速度就可以认为是某 一时刻或某一位置的瞬时速度.测出物体在微小时间Δt内发生的微小位移Δx，就可求出瞬时速度，这样瞬时速度的测量便可转化为微小时间Δt和微小位移Δx的测量. 用极限法求瞬时速度 方法点拨 考点三 加速度 1.物理意义：描述物体速度 的物理量. 2.定义：物体 和发生这一变化所用时间之比. 定义式：a＝____，单位：m/s2. 3.方向：与 的方向一致，由 的方向决定，而与v0、v的方向 (填“有关”或“无关”)，是矢量. 变化快慢 速度的变化量 Δv 合力 无关 梳理 必备知识 1.物体的速度很大，加速度一定不为零.(　　) 2.物体的速度为零，加速度可能很大.(　　) 3.甲的加速度a甲＝2 m/s2，乙的加速度a乙＝－3 m/s2，a甲>a乙.(　　) 4.物体的加速度增大，速度一定增大.(　　) × √ × × 判断正误 1.速度、速度的变化量和加速度的对比 提升 关键能力 比较项目 速度 速度的变化量 加速度 物理意义 描述物体运动的快慢和方向 描述物体速度的改变 描述物体速度的变化快慢 公式 v＝ Δv＝v－v0 决定因素 匀变速直线运动中，由v＝v0＋at知，v的大小由v0、a、t决定 由Δv＝aΔt知，Δv由a与Δt决定 由a＝ 知，a由F、m决定，与v、Δv、Δt无关 2.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. 例7　(2023·河南商丘市模拟)下列关于速度、速度的变化量和加速度的说法正确的是 A.只要物体的速度大小不变，则加速度就为零 B.只要物体的速度变化快，加速度就大 C.只要物体的速度变化量大，加速度就大 D.物体速度在逐渐减小，加速度一定也逐渐减小 √ 考向1　对加速度的理解 物体的速度大小不变，加速度也可能不为零，速度的方向可能发生变化，故A错误； 加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，只要物体的速度变化快，加速度就大，故B正确； 物体的速度变化量大，加速度不一定大，还和这一变化所用时间有关，故C错误； 当物体速度和加速度反向时，速度减小，加速度也可能增大，故D错误. 例8　在一次蹦床比赛中，运动员从高处自由落下，以大小为8 m/s的竖直速度着网，与网作用后，沿着竖直方向以大小为10 m/s的速度弹回，已知运动员与网接触的时间Δt＝1.0 s，那么运动员在与网接触的这段时间内加速度的大小和方向分别为 A.2.0 m/s2，竖直向下 B.8.0 m/s2，竖直向上 C.10.0 m/s2，竖直向下 D.18.0 m/s2，竖直向上 考向2　加速度的计算 √ 规定竖直向下为正方向，v1方向与正方向相同，v2方向与正方向相反，根据加速度定义式得a＝ ＝－18.0 m/s2，负号表示与正方向相反，即加速度方向竖直向上，故选D. 例9　(2023·浙江湖州市测试)我国的某新型潜航器在某次试航中，测试垂直急速下潜、上浮性能，水面舰艇上的测试员发现仪表上显示潜航器在某时刻的速度为负值，加速度也是负值且大小不断减小直到为零，则该潜航器的运动情况为 A.位移先增大后减小，直到加速度等于零为止 B.位移一直在增大，直到加速度为零为止 C.速度先增大后减小，直到加速度等于零为止 D.速度一直在增大，直到加速度等于零为止 √ 考向3　物体“加速”“减速”的判断 速度和加速度均为负值，两者方向相同，速度一直增大，直到加速度等于零为止；在加速度大小减为零的过程中，位移一直增大，加速度为零时，速度不为零，位移仍在增大，故A、B、C错误，D正确. 四 课时精练 1.(2023·浙江温州市模拟)2022年4月16日，搭载翟志刚、王亚平、叶光富的神舟十三号“返回舱”成功着陆地面.下列与神舟十三号飞船相关情景描述正确的是 A.甲图中，研究航天员在舱外的 姿态时，航天员可以视为质点 B.乙图中，研究神舟十三号飞船绕地球运行的周期时，飞船可以视为质点 C.丙图中，神舟十三号飞船与天和核心舱完成自主对接过程，神舟十三号飞船 可以视为质点 D.丁图中，王亚平在空间站中将冰墩墩抛出，以地面为参考系，冰墩墩做匀速 直线运动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 基础落实练 研究航天员在舱外的姿态时，航天员的体积和形状不能忽略，航天员不可以视为质点，故A错误； 研究神舟十三号飞船绕地球运行的周期时，神舟十三号飞船的体积和形状可以忽略，飞船可以视为质点，故B正确； 神舟十三号飞船与天和核心舱完成自主对接过程，神舟十三号飞船的体积和形状不可以忽略，不可以视为质点，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 王亚平在空间站中将冰墩墩抛出，相对飞船冰墩墩做匀速直线运动，因飞船相对地面做匀速圆周运动，则以地面为参考系，冰墩墩不做匀速直线运动，故D错误. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2.(2023·浙江省金丽衢十二校联考)很多手机软件可以帮助人们记录跑步、骑行等锻炼的时间、路程等运动信息，如图所示是某手机软件记录的某次跑步者的运动信息，下列说法正确的是 A.图中“01：03：26”是指跑步运动的时刻 B.图中“8.42公里”为此次跑步运动的总位移 C.研究跑步者的跑步姿态时不能把跑步者看 作质点 D.本次跑步的过程中，跑步者的平均速度约为2.2 m/s √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 题图中“01：03：26”是指跑步运动的时间，故A错误； 题图中“8.42公里”为此次跑步运动的路程，故B错误； 研究跑步者的跑步姿态时不能把跑步者看作质点，故C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 本次跑步的过程中，跑步者的位移未知，平均速度不可求，平均速率约为 ≈2.2 m/s，故D错误. 3.下列四组物理量中，全部都是矢量的一组是 A.路程、时间、速度 B.重力、质量、加速度 C.平均速率、温度、加速度 D.平均速度、瞬时速度、速度变化量 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 路程、时间、质量、平均速率、温度是标量，所以A、B、C错误，D正确. 4.关于加速度的理解，下列说法错误的是 A.高速行驶的赛车，加速度可能为零 B.汽车启动的一瞬间，加速度一定不为零 C.汽车启动得越快，加速度越大 D.汽车的加速度为－5 m/s2，表明汽车在做减速运动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 由a＝ 可知，加速度是描述物体运动速度变化快慢的物理量，所以高速行驶的赛车，加速度可能是零，也可能不是零，A正确，不符合题意； 汽车启动的一瞬间，汽车由静止开始运动，汽车的速度一定产生变化，所以加速度一定不为零，B正确，不符合题意； 汽车启动得越快，说明汽车的速度变化越快，加速度越大，C正确，不符合题意； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 汽车的加速度为－5 m/s2，加速度中的正、负号表示加速度方向，若汽车运动方向与加速度方向相同，汽车做加速运动，若不同，汽车做减速运动，D错误，符合题意. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 5.(多选)如图甲所示，火箭发射时，速度能在10 s内由0增加到100 m/s；如图乙所示，汽车以108 km/h的速度行驶，急刹车时能在2.5 s内停下来，下列说法中正确的是 A.10 s内火箭的速度改变量为10 m/s B.2.5 s内汽车的速度改变量为－30 m/s C.火箭的速度变化比汽车的快 D.火箭的加速度比汽车的加速度小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 因火箭发射时，速度在10 s内由0增加到100 m/s，故10 s内火箭的速度改变量为Δv＝100 m/s，选项A错误； 汽车以108 km/h＝30 m/s的速度行驶， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 急刹车时能在2.5 s内停下来，则2.5 s内汽车的速度改变量为Δv′＝0－30 m/s＝－30 m/s，选项B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6.(2021·福建卷·1)一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流，途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点，如图所示.已知该游客从M点漂流到N点的路程为5.4 km，用时1 h，M、N间的直线距离为1.8 km，则从M点漂流到N点的过程中 A.该游客的位移大小为5.4 km B.该游客的平均速率为5.4 m/s C.该游客的平均速度大小为0.5 m/s D.若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度大小为0 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 根据位移的定义，从M点漂流到N点的过程中，该游客的位移大小为x＝1.8 km，根据平均速度的定义，平均速度大小v＝ m/s＝0.5 m/s，选项A错误，C正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 平均速率v′＝ ＝5.4 km/h，选项B错误； 若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度大小为0.5 m/s，选项D错误. 7.(多选)沿直线做匀变速运动的一列火车和一辆汽车的速度分别为v1和v2，v1、v2在各个时刻的大小如表所示.从表中数据可以看出 A.火车的速度变化较慢 B.汽车的加速度较小 C.火车的位移在减小 D.汽车的位移在增加 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 t/s 0 1 2 3 4 v1/(m·s－1) 18.0 17.5 17.0 16.5 16.0 v2/(m·s－1) 9.8 11.0 12.2 13.4 14.6 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 由于汽车和火车的速度一直为正值，速度方向不变，则位移都在增加，C错误，D正确. t/s 0 1 2 3 4 v1/(m·s－1) 18.0 17.5 17.0 16.5 16.0 v2/(m·s－1) 9.8 11.0 12.2 13.4 14.6 8.如图，车轮半径为0.6 m的自行车，在水平地面上不打滑并沿直线运动.气门芯从最高点第一次到达最低点的位移大小约为 A.1.2 m B.1.8 m C.2.2 m D.3.6 m √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 气门芯从最高点第一次到达最低点过程中，水平方向位移为x＝πR＝0.6π m，竖直方向位移为y＝2R＝1.2 m，故位移大小约为s＝ ≈2.2 m，故选C. 9.某国产车型启用全新动力标识，新的命名方式直接与车辆的加速性能联系起来，如图，TFSI前面的那组数字称为G值，单位为m/s2，计算公式为“G＝ ×10”，式中Δv为从静止加速到100公里每小时的速度变化量，Δt为不同车型的百公里加速时间.则以下说法正确的是 A.G值越大，车辆的速度变化量越大 B.G值越大，车辆的动力越强劲 C.100公里每小时是指车辆百公里加速的平均速度 D.标识为45TFSI的车辆百公里加速时间约为7.3 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 √ 13 能力综合练 由题设所给的G值公式可知，G值越大，该车的加速度越大，速度的变化率越大，则车辆的动力越强劲，故A错误，B正确； 题中100公里每小时为瞬时速度，故C错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 100 km/h≈27.8 m/s，根据题设所给的G值公式可得Δt≈ ×10 s≈ 6.2 s，故D错误. 10.(2023·广东省华南师范大学附中测试)小李打算从A地走路到B地，她得到如下两个方案.若她按方案出行，则 A.“推荐方案”与“方案二”的平均速 度相同 B.推荐方案的位移较小 C.“方案二”的平均速度约为4.29 km/h D.小李运动过程中的加速度不可能一直为0 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 因初、末位置相同，则“推荐方案”与“方案二”的位移相同，但是时间不同，则平均速度不同，选项A、B错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 小李运动过程中不可能一直做匀速直线运动，即她的加速度不可能一直为0，选项D正确. 11.(2023·浙江湖州、衢州、丽水三地市高三联考)将一条长为L的纸带扭转180°后连接两端就构成了一个莫比乌斯环，不考虑连接纸带时的长度损失.一只蚂蚁以恒定的速率v从P点沿纸带中线向前爬行，当其再一次来到P点的整个过程中，蚂蚁的 A.路程为L B.位移的大小为L C.加速度始终为零 D.平均速度为零 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 从P点出发到再次来到P点，路程为2L，位移为零，A、B错误； 由于速度方向不断改变，即速度在变化，故加速度不为零，C错误； 12.(多选)一物体做加速度不变的直线运动，当t＝0时，物体的速度大小为12 m/s，方向向东；当t＝2 s时，物体的速度大小为8 m/s，方向仍向东，则当物体的速度大小变为2 m/s时，t可能为 A.3 s B.5 s C.7 s D.9 s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 13.雷达是一种利用电磁波来测定物体位置和速度的设备，某防空雷达发现一架飞机正在沿水平方向朝雷达正上方匀速飞来.某时刻在雷达监视屏上显示的波形如图甲所示，经过t＝173 s后雷达向正上方发射和接收到的波形如图乙所示，已知雷达监视屏上相邻刻度线间表示的时间间隔为1×10－4 s，电磁波的速度为3×108 m/s， 则该飞机的飞行速度大小约为 A.1 200 m/s B.900 m/s C.500 m/s D.300 m/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 √ 素养提升练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 设该段时间内飞机水平飞行的距离为s2，则s1、s2、h在空间构成一个直角三角形， ＝ m ＝是平均速度的定义式，适用于所有的运动，求解平均速度要找准“位移”和发生这段位移所需的“时间”；而＝只适用于匀变速直线运动. 由v＝可知，平均速率为v＝＝132 km/h，大于全程限速100 km/h，该汽车超速，故D错误. 运动员全程的平均速率v1＝＝ m/s＝8 m/s，第1 s内的平均速率v2＝＝8 m/s，故D正确. ＝ a＝＝ (1)a和v同向―→ 2a和v反向―→ m/s2 ＝ 火箭的加速度为a1＝＝ m/s2＝10 m/s2，汽车的加速度为a2＝＝ m/s2＝－12 m/s2，故火箭的速度变化比汽车的慢，火箭的加速度比汽车的加速度小，选项C错误，D正确. ＝ 从表格中可得0～4 s内火车加速度a火＝＝ m/s2＝－0.5 m/s2，汽车的加速度a汽＝＝ m/s2＝1.2 m/s2，故火车的加速度较小，速度变化比较慢，A正确，B错误； “方案二”的路程为2.5 km，时间为35 min，则平均速率约为＝＝ km/h≈4.29 km/h，不是平均速度，选项C错误； 由＝可知，位移为零，平均速度为零，D正确. 取向东为正方向，加速度a＝＝－2 m/s2；若速度大小为2 m/s、方向向东，则t1＝＝5 s；若速度大小为2 m/s、方向向西，则t2＝＝7 s，故选项B、C正确，A、D错误. 由题图乙得雷达第二次发射电磁波时，飞机和雷达的竖直距离为h＝ct2＝×3×108×2×10－4 m＝3×104 m. 由题图甲知，雷达第一次发射电磁波时，飞机和雷达的距离为s1＝ct1＝×3×108×4×10－4 m＝6×104 m， $$