内容正文:
第一章 运动的描述 匀变速直线运动 知识清单(原卷版)
课程标准
备考策略
1.了解近代实验科学产生的背景,认识实然规律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。体会建构物理模型的思维方式,认识物理模型在探索自中的作用。
3.理解位移、速度和加速度。通过实验,探究匀变速直线运动的特点,能用公式、图像等方法描述匀变速直线运动。
4.理解匀变速直线运动的规律,能运用其解决实际问题,体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。
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
必备知识梳理
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。
教材链接·想一想 人教版必修第一册P13“思考与讨论”中,如图所示,判断足球能否看作质点的依据是什么?
提示:足球的大小和形状对研究问题的影响是否可以忽略不计。
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。
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=,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。
教材链接·想一想 人教版必修第一册P25“拓展学习”——借助传感器与计算机测速度,如图所示,测出的是平均速度还是瞬时速度?
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.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=,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。
概念辨析
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。( )
关键能力提升
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。
【典例1】 下列说法正确的是( )
A.足球比赛挑边时,上抛的硬币落回地面猜测正反面,硬币可以看作质点
B.运动员掷铅球的成绩为4.50 m,指的是铅球的位移大小为4.50 m
C.运动员跑完800 m比赛,指的是路程为800 m
D.阅兵仪式空中梯队通过天安门上空时,以梯队中某一架飞机为参考系,地面上的观众是静止的
对点演练
1.(2025·浙江1月选考)我国水下敷缆机器人如图所示,具有“搜寻—挖沟—敷埋”一体化作业能力。可将机器人看成质点的是( )
A.操控机器人进行挖沟作业
B.监测机器人搜寻时的转弯姿态
C.定位机器人在敷埋线路上的位置
D.测试机器人敷埋作业时的机械臂动作
2.2025年哈尔滨亚冬会已于2月14日落下帷幕,中国队获得32枚金牌,追平了哈萨克斯坦在2011年亚冬会上创造的单届金牌数纪录。在速度滑冰男子500米决赛中,我国运动员的成绩是34秒95。他凭借这一成绩成功卫冕该项目冠军。下列说法正确的是( )
A.我国运动员在本次比赛中的位移是500米
B.比赛用时34秒95,“34秒95”指的是时刻
C.以自己为参考系,我国运动员感觉终点线迎面而来
D.颁奖仪式上,以冉冉上升的五星红旗为参考系,地面上的观众是静止的
考点二 平均速度和瞬时速度
1.三个概念的比较
项目
平均速率
平均速度
瞬时速度
定义
物体在某一段时间内通过的路程与所用时间的比值
物体在某一段时间内发生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为路程)
v=(x为位移)
v=(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 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 平均速度和瞬时速度
【典例2】 (2025·辽宁沈阳模拟)2024年7月31日,在巴黎奥运会游泳项目男子100米自由泳决赛中,中国选手以46秒40的成绩夺冠并打破世界纪录。已知100米自由泳比赛使用的泳池长度为50米,则下列说法正确的是( )
A.题中“100米”指的是位移
B.题中“46秒40”指的是时刻
C.该选手比赛全程的平均速率约为2.2 m/s
D.该选手比赛全程的平均速度大小约为2.2 m/s
考向2 极限思想的应用
【典例3】 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,配套的数字计时器记录了遮光条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,遮光条的宽度为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条遮光时间内的 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1.0 cm的遮光条,对测量误差有何影响?
对点演练
3.(2025·四川卷)2025年4月30日,神舟十九号载人飞船成功返回。某同学在观看直播时注意到,返回舱从高度3 090 m下降到高度2 010 m,用时约130 s。这段时间内,返回舱在竖直方向上的平均速度大小约为( )
A.8.3 m/s B.15.5 m/s
C.23.8 m/s D.39.2 m/s
4.如图所示,在气垫导轨上安装有两个光电计时装置A、B,A、B间距离为L=30 cm,为了测量滑块的加速度,在滑块上安装了一个宽度为d=1 cm的遮光条,现让滑块以某一加速度通过A、B,记录遮光条通过A、B的时间分别为0.010 s、0.005 s,滑块从A到B所用时间为0.200 s,则下列说法正确的是( )
A.滑块通过A的速度为1 cm/s
B.滑块通过B的速度为2 cm/s
C.滑块在A、B间运动的平均速度大小为3 m/s
D.滑块在A、B间运动的平均速率为1.5 m/s
考点三 加速度
1.三个概念的比较
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=
Δv=v-v0
a=
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)→
(2)a和v反向(减速直线运动)→
考向1 对速度和加速度的理解
【典例4】 (2026·浙江杭州高三检测)关于速度、速度的变化和加速度的关系,下列说法正确的是( )
A.速度变化的方向为正,加速度的方向可能为负
B.加速度为负,速度一定越来越小
C.速度越来越大,加速度一定越来越大
D.加速度可能既不与速度同向,也不与速度反向
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,在加速度a由0逐渐增大到某一值后再逐渐减小到0的过程中,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】 (2025·江苏卷)新能源汽车在辅助驾驶系统测试时,感应到前方有障碍物立刻制动,做匀减速直线运动。2 s内速度由12 m/s减至0。该过程中加速度大小为( )
A.2 m/s2 B.4 m/s2
C.6 m/s2 D.8 m/s2
考教衔接
人教版必修第一册第一章第4节练习与应用T4
一个物体在水平面上向东运动,某时刻速度大小为20 m/s,然后开始减速,2 min后该物体的速度减小为0。求物体的加速度大小及方向。
[衔接分析] 都是直接考查加速度的定义式a=,题目较简单。
归纳总结
理解加速度的三点注意
(1)加速度的大小与速度的大小没有必然联系。
(2)a=,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。
对点演练
5.如图甲所示,这是我国“复兴号”高铁,考虑到旅客的舒适程度,高铁出站时,速度在10 min内由0增大到350 km/h;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。若以车辆前进的方向为正方向,下列说法正确的是( )
A.2.5 s内汽车的速度改变量为-30 m/s
B.10 min内“复兴号”高铁速度改变量为350 m/s
C.汽车速度变化比“复兴号”高铁慢
D.“复兴号”高铁的加速度比汽车的大
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第一章 运动的描述 匀变速直线运动 知识清单(解析版)
课程标准
备考策略
1.了解近代实验科学产生的背景,认识实然规律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。体会建构物理模型的思维方式,认识物理模型在探索自中的作用。
3.理解位移、速度和加速度。通过实验,探究匀变速直线运动的特点,能用公式、图像等方法描述匀变速直线运动。
4.理解匀变速直线运动的规律,能运用其解决实际问题,体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。
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
必备知识梳理
1.质点
(1)定义:用来代替物体的有质量的点叫作质点。
(2)条件:研究一个物体的运动时,如果物体的大小和形状对问题的影响可以忽略,该物体就可以看作质点。
教材链接·想一想 人教版必修第一册P13“思考与讨论”中,如图所示,判断足球能否看作质点的依据是什么?
提示:足球的大小和形状对研究问题的影响是否可以忽略不计。
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,观察这个物体的位置随时间的变化,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,其运动性质一般是不同的。通常以地面为参考系。
3.时间与时刻的比较
在时间轴上,时刻用一个点表示,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有向线段。
(2)路程:物体运动轨迹的长度。
(3)位移与路程的区别:位移是矢量,路程是标量。只有在单方向直线运动中,位移的大小才等于路程。
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比值。
(2)定义式:v=,单位:m/s。
(3)方向:平均速度方向与位移的方向相同,瞬时速度方向即物体运动的方向。
(4)物理意义:描述物体位置变化快慢的物理量。
教材链接·想一想 人教版必修第一册P25“拓展学习”——借助传感器与计算机测速度,如图所示,测出的是平均速度还是瞬时速度?
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.速度—时间图像
以时间为横轴,速度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,要用一条平滑曲线来连接这些点,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:物体速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。
(2)定义式:a=,单位:m/s2。
(3)方向:与Δv的方向一致,由合力的方向决定,而与v0、v的方向无关。
(4)物理意义:描述物体速度变化快慢的物理量。
概念辨析
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。( × )
关键能力提升
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。
【典例1】 下列说法正确的是( C )
A.足球比赛挑边时,上抛的硬币落回地面猜测正反面,硬币可以看作质点
B.运动员掷铅球的成绩为4.50 m,指的是铅球的位移大小为4.50 m
C.运动员跑完800 m比赛,指的是路程为800 m
D.阅兵仪式空中梯队通过天安门上空时,以梯队中某一架飞机为参考系,地面上的观众是静止的
【解析】 当物体的大小、形状对所研究的问题影响很小或者没有影响时,可以将物体看作质点,上抛的硬币落回地面猜测正反面时,硬币不能被看作质点,故A错误;掷铅球的成绩为4.50 m,指铅球在水平方向的位移为4.50 m,故B错误;800 m是运动员实际运动轨迹的长度,指路程,故C正确;以梯队中的某一架飞机为参考系,地面上的观众处于运动状态,故D错误。
对点演练
1.(2025·浙江1月选考)我国水下敷缆机器人如图所示,具有“搜寻—挖沟—敷埋”一体化作业能力。可将机器人看成质点的是( C )
A.操控机器人进行挖沟作业
B.监测机器人搜寻时的转弯姿态
C.定位机器人在敷埋线路上的位置
D.测试机器人敷埋作业时的机械臂动作
解析:操控机器人进行挖沟作业、监测机器人搜寻时的转弯姿态、测试机器人敷埋作业时的机械臂动作均不能忽略机器人的大小和形状,需要关注机器人本身的变化情况,因此不可以将其看作质点,定位机器人在敷埋线路上的位置时可以忽略机器人的大小和形状,可以将其视为质点,故选C。
2.2025年哈尔滨亚冬会已于2月14日落下帷幕,中国队获得32枚金牌,追平了哈萨克斯坦在2011年亚冬会上创造的单届金牌数纪录。在速度滑冰男子500米决赛中,我国运动员的成绩是34秒95。他凭借这一成绩成功卫冕该项目冠军。下列说法正确的是( C )
A.我国运动员在本次比赛中的位移是500米
B.比赛用时34秒95,“34秒95”指的是时刻
C.以自己为参考系,我国运动员感觉终点线迎面而来
D.颁奖仪式上,以冉冉上升的五星红旗为参考系,地面上的观众是静止的
解析:500米指的是我国运动员比赛的路程,而不是位移,故A错误;“34秒95”指的是比赛用时,是一个时间段,故B错误;以自己为参考系,终点线相对于自己是运动的,所以感觉终点线迎面而来,故C正确;以上升的五星红旗为参考系,地面上的观众是运动的,故D错误。
考点二 平均速度和瞬时速度
1.三个概念的比较
项目
平均速率
平均速度
瞬时速度
定义
物体在某一段时间内通过的路程与所用时间的比值
物体在某一段时间内发生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为路程)
v=(x为位移)
v=(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 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 平均速度和瞬时速度
【典例2】 (2025·辽宁沈阳模拟)2024年7月31日,在巴黎奥运会游泳项目男子100米自由泳决赛中,中国选手以46秒40的成绩夺冠并打破世界纪录。已知100米自由泳比赛使用的泳池长度为50米,则下列说法正确的是( C )
A.题中“100米”指的是位移
B.题中“46秒40”指的是时刻
C.该选手比赛全程的平均速率约为2.2 m/s
D.该选手比赛全程的平均速度大小约为2.2 m/s
【解析】 选手比赛时需要折返一次,故100 m指的是路程,故A错误;比赛用时46秒40指的是时间间隔,故B错误;该选手比赛全程的平均速率 m/s≈2.2 m/s,故C正确;该选手折返一次的总位移为0,故平均速度大小为0,故D错误。
考向2 极限思想的应用
【典例3】 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,配套的数字计时器记录了遮光条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,遮光条的宽度为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条遮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为0.11 m/s。
(3)滑块经过第二个光电门的速度大小为0.40 m/s。
(4)若用宽度是1.0 cm的遮光条,对测量误差有何影响?见解析
【解析】 (1)由于滑块经过光电门时遮光条的遮光时间较短,所以滑块经过光电门的速度可用遮光条遮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= m/s≈0.11 m/s。(3)滑块经过第二个光电门的速度大小v2= m/s=0.40 m/s。(4)遮光条宽度越小,遮光时间越短,平均速度越接近瞬时速度,误差越小。
对点演练
3.(2025·四川卷)2025年4月30日,神舟十九号载人飞船成功返回。某同学在观看直播时注意到,返回舱从高度3 090 m下降到高度2 010 m,用时约130 s。这段时间内,返回舱在竖直方向上的平均速度大小约为( A )
A.8.3 m/s B.15.5 m/s
C.23.8 m/s D.39.2 m/s
解析:返回舱下降的位移大小为Δh=1 080 m,则返回舱在竖直方向上的平均速度大小约为v=≈8.3 m/s,故选A。
4.如图所示,在气垫导轨上安装有两个光电计时装置A、B,A、B间距离为L=30 cm,为了测量滑块的加速度,在滑块上安装了一个宽度为d=1 cm的遮光条,现让滑块以某一加速度通过A、B,记录遮光条通过A、B的时间分别为0.010 s、0.005 s,滑块从A到B所用时间为0.200 s,则下列说法正确的是( D )
A.滑块通过A的速度为1 cm/s
B.滑块通过B的速度为2 cm/s
C.滑块在A、B间运动的平均速度大小为3 m/s
D.滑块在A、B间运动的平均速率为1.5 m/s
解析:滑块通过A的速度vA= cm/s=100 cm/s,故A错误;滑块通过B的速度vB= cm/s=200 cm/s,故B错误;滑块在A、B间的平均速度 m/s=1.5 m/s,故C错误;滑块在A、B间的位移大小和路程相同,所以平均速率也为1.5 m/s,故D正确。
考点三 加速度
1.三个概念的比较
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=
Δv=v-v0
a=
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)→
(2)a和v反向(减速直线运动)→
考向1 对速度和加速度的理解
【典例4】 (2026·浙江杭州高三检测)关于速度、速度的变化和加速度的关系,下列说法正确的是( D )
A.速度变化的方向为正,加速度的方向可能为负
B.加速度为负,速度一定越来越小
C.速度越来越大,加速度一定越来越大
D.加速度可能既不与速度同向,也不与速度反向
【解析】 根据加速度定义式a=可知,速度变化的方向为正,加速度的方向也一定为正,故A错误;加速度为负,如果速度也为负,加速度方向与速度方向相同,速度增大,故B错误;速度越来越大,则加速度方向与速度方向相同,但加速度不一定越来越大,故C错误;加速度可能既不与速度同向,也不与速度反向,故D正确。
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,在加速度a由0逐渐增大到某一值后再逐渐减小到0的过程中,则该质点( B )
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
【解析】 由于加速度的方向始终与速度方向相同,质点速度逐渐增大,当加速度减小到0时,速度达到最大值,A错误,B正确;位移逐渐增大,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。
考向3 加速度的计算
【典例6】 (2025·江苏卷)新能源汽车在辅助驾驶系统测试时,感应到前方有障碍物立刻制动,做匀减速直线运动。2 s内速度由12 m/s减至0。该过程中加速度大小为( C )
A.2 m/s2 B.4 m/s2
C.6 m/s2 D.8 m/s2
【解析】 根据运动学公式a=,代入数值解得a=-6 m/s2,故加速度大小为6 m/s2,故选C。
考教衔接
人教版必修第一册第一章第4节练习与应用T4
一个物体在水平面上向东运动,某时刻速度大小为20 m/s,然后开始减速,2 min后该物体的速度减小为0。求物体的加速度大小及方向。
[答案] 0.17 m/s2,方向向西
[衔接分析] 都是直接考查加速度的定义式a=,题目较简单。
归纳总结
理解加速度的三点注意
(1)加速度的大小与速度的大小没有必然联系。
(2)a=,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。
对点演练
5.如图甲所示,这是我国“复兴号”高铁,考虑到旅客的舒适程度,高铁出站时,速度在10 min内由0增大到350 km/h;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。若以车辆前进的方向为正方向,下列说法正确的是( A )
A.2.5 s内汽车的速度改变量为-30 m/s
B.10 min内“复兴号”高铁速度改变量为350 m/s
C.汽车速度变化比“复兴号”高铁慢
D.“复兴号”高铁的加速度比汽车的大
解析:2.5 s内汽车的速度改变量Δv1=0-v1=-108 km/h=-30 m/s,A正确;10 min内“复兴号”高铁速度改变量Δv2=v2-0=350 km/h≈97.2 m/s,B错误;汽车和“复兴号”高铁的加速度大小分别为a1==12 m/s2,a2=≈0.16 m/s2,所以汽车速度变化比“复兴号”高铁快,“复兴号”高铁的加速度比汽车的加速度小,C、D错误。
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