(全国版)高考物理一轮复习讲义第1章 第1讲 运动的描述(含解析)

第1讲　运动的描述 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，体会比值定义法和极限思想. 考点一　质点、参考系和位移 基础回扣 1.质点 (1)质点是用来代替物体的具有质量的点，质点是一种理想化模型. (2)把物体看作质点的条件：物体的形状和大小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，用来作为参考的物体，通常以地面为参考系. 3.路程和位移 (1)路程是物体运动轨迹的长度，它是标量. (2)位移是由初位置指向末位置的有向线段，它是矢量. (3)在单向直线运动中，位移的大小等于路程；其他情况下，位移的大小小于路程. 1.(质点)做下列运动的物体，能当成质点处理的是(　　) A.研究跆拳道比赛中运动员的动作时 B.研究风力发电机叶片的旋转时 C.研究被运动员踢出的足球的旋转时 D.研究从上海到北京运动的火车的路径时 答案　D 解析　在研究跆拳道比赛中运动员的动作时，运动员的大小和形状不能忽略，不能把运动员当成质点处理，A错误；研究风力发电机叶片的旋转时，叶片的形状不能忽略，B错误；研究足球的旋转时，足球的大小和形状不能忽略，C错误；研究从上海到北京运动的火车的路径时，其大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计，可当成质点处理，D正确. 2.(参考系)如图1是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方式表达了运动的美.请问摄影师选择的参考系是(　　) 图1 A.大地 B.太阳 C.滑板运动员 D.静止的人 答案　C 解析　“追拍法”是跟踪运动的物体，将运动的物体看成静止的，题图图片是运动的滑板运动员被摄影师当成静止的，而用镜头跟踪，所以选择的参考系是滑板运动员，故C正确，A、B、D错误. 3.(位移和路程)(2020·贵州遵义市检测)关于质点在某段时间内的位移和路程，下列说法正确的是(　　) A.位移为零，该质点一定是静止的 B.路程为零，该质点一定是静止的 C.沿直线运动的质点，位移大小一定等于其路程 D.沿曲线运动的质点，位移大小可能大于其路程 答案　B 解析　质点做圆周运动一周的位移为零，显然质点是运动的，选项A错误；质点只要运动，路程就不会为零，选项B正确；除了单向直线运动外，在其他的运动中，质点的位移大小都小于路程，选项C、D错误. 考点二　平均速度　瞬时速度 基础回扣 1.平均速度：物体发生的位移与发生这段位移所用时间之比，即＝，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，其方向是物体的运动方向或运动轨迹的切线方向. 3.速率：瞬时速度的大小，是标量. 4.平均速率：物体运动的路程与通过这段路程所用时间的比值，不一定(填“一定”或“不一定”)等于平均速度的大小. 技巧点拨 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. 2.＝是平均速度的定义式，适用于所有的运动，求平均速度要找准“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. 例1　为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为d＝3.0 mm的遮光板，如图2所示，滑块在牵引力作用下匀加速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光电门1的时间为Δt1＝0.03 s，通过光电门2的时间为Δt2＝0.01 s，遮光板从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间为Δt＝3.00 s，则滑块的加速度约为(　　) 图2 A.0.067 m/s2 B.0.67 m/s2 C.6.7 m/s2 D.不能计算出 答案　A 解析　遮光板通过光电门1时的速度v1＝＝ m/s＝0.10 m/s，遮光板通过光电门2时的速度v2＝＝ m/s＝0.30 m/s，故滑块的加速度a＝≈0.067 m/s2，选项A正确. 用极限法求瞬时速度 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. 4.(平均速度)(2020·四川自贡市田家炳中学高三期中)一质点沿直线Ox方向做变速运动，它离开O点的距离x随时间t变化的关系为x＝(5＋2t3) m，该质点在t＝0到t＝2 s间的平均速度和t＝2 s到t＝3 s间的平均速度的大小分别为(　　) A.12 m/s,39 m/s B.8 m/s,38 m/s C.12 m/s,19.5 m/s D.8 m/s,13 m/s 答案　B 解析　由x＝5＋2t3可知：t1＝0时，x1＝5 m；t2＝2 s时，x2＝21 m；t3＝3 s时，x3＝59 m；所以：Δx1＝x2－x1＝16 m，Δx2＝x3－x2＝38 m，故平均速度大小分别为：1＝＝8 m/s，2＝＝38 m/s，选项B正确. 5.(瞬时速度、光电门)(2020·湖北荆州市质检)如图3所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt.测得遮光条的宽度为Δx，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度.为使更接近瞬时速度，正确的措施是(　　) 图3 A.换用宽度更窄的遮光条 B.提高测量遮光条宽度的精确度 C.使滑块的释放点更靠近光电门 D.增大气垫导轨与水平面的夹角 答案　A 考点三　加速度 基础回扣 1.物理意义：描述物体速度变化快慢的物理量. 2.定义：物体速度的变化量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Δv的方向一致，由合力的方向决定，而与v0、v的方向无关(填“有关”或“无关”)，是矢量. 技巧点拨 1.速度、速度的变化量和加速度的对比 比较项目 速度 速度的变化量 加速度 物理意义 描述物体运动快慢和方向 描述物体速度的改变 描述物体速度变化快慢 公式 v＝ Δv＝v－v0 a＝＝ 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、t无关 2.判断直线运动中的“加速”或“减速”方法 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―→ (2)a和v反向―→ 加速度的理解及“加速”“减速”的判断 例2　(2020·河南三门峡市模拟)一个质点做方向不变的直线运动，加速度的方向始终与速度的方向相同，但加速度大小先保持不变，再逐渐减小至零，则在此过程中(　　) A.速度先逐渐增大，然后逐渐减小，当加速度减小到零时，速度达到最小值 B.速度先均匀增大，然后增大得越来越慢，当加速度减小到零时，速度达到最大值 C.位移逐渐增大，当加速度减小到零时，位移将不再增大 D.位移先逐渐增大，后逐渐减小，当加速度减小到零时，位移达到最小值 答案　B 解析　加速度方向与速度方向同向，速度应增大，当加速度不变时，速度均匀增大；当加速度减小时，速度仍增大，但增大得越来越慢；当加速度为零时，速度达到最大值，保持不变，选项A错误，B正确.因质点速度方向不变化，始终向同一方向运动，最终做匀速运动，所以位移一直在增大，选项C、D错误. 加速度的计算 例3　(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后速度的大小变为 10 m/s，在这1 s内该物体的可能运动情况为(　　) 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 答案　AD 解析　以初速度的方向为正方向，若初、末速度方向相同，加速度a＝＝ 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＝＝ m/s2＝－14 m/s2，负号表示方向与初速度的方向相反，C错误，D正确. 6.(加速度和速度、速度的变化量的对比)关于速度、速度的变化量和加速度，正确的说法是 (　　) 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，其加速度可以为零 C.某时刻物体的速度为零，其加速度一定为零 D.加速度很大时，运动物体的速度一定很快变大 答案　B 解析　由a＝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，故A错误；高速匀速飞行的战机，速度很大，但速度的变化量为零，加速度为零，故B正确；例如：竖直上抛的物体到达最高点时，速度为零，加速度为g，故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，故D错误. 7.(加速度的计算)(2021·山东省实验中学月考)如图4所示，弹丸和足球的初速度均为v1＝10 m/s，方向水平向右.设它们与木板作用的时间都是0.1 s，那么： 图4 (1)子弹击穿木板后速度大小变为7 m/s，方向不变，求弹丸击穿木板时的加速度大小及方向； (2)足球与木板作用后反向弹回的速度大小为7 m/s，求足球与木板碰撞反弹时的加速度大小及方向. 答案　(1)30 m/s2　方向与初速度方向相反 (2)170 m/s2　方向与初速度方向相反 解析　(1)设弹丸初速度方向为正方向，则知弹丸的初速度为v1＝10 m/s，末速度为v2＝7 m/s，根据加速度的定义知，此过程中弹丸的加速度a1＝＝ m/s2＝－30 m/s2，负号表示加速度的方向与初速度的方向相反. (2)设足球初速度方向为正方向，则知足球的初速度为v1＝10 m/s，末速度为v2′＝－7 m/s，根据加速度的定义知，此过程中足球的加速度a2＝＝ m/s2＝－170 m/s2，负号表示加速度的方向与初速度的方向相反. 课时精练 1.(2020·河南八市重点中学月考)大疆T16植保无人机喷洒农药，最快速度达到150亩/小时，可持续工作8小时.下列说法中正确的是(　　) A.调整无人机在空中的姿态时可以将无人机看成质点 B.确定无人机的位置时需要建立三维坐标系 C.观察无人机飞行速度时可以选取无人机上的摄像机为参考系 D.“8小时”指的是时刻 答案　B 解析　调整无人机在空中的姿态时，无人机的大小和形状不能忽略不计，不能将无人机看成质点，A错误；无人机在高空飞行，确定其空间位置时需要建立三维坐标系，B正确；观察无人机飞行速度时可以选取地面为参考系，摄像机与无人机相对静止，不能选取无人机上的摄像机为参考系，C错误；“8小时”指的是时间间隔，D错误. 2.在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图1所示.下列说法正确的是(　　) 图1 A.地球在金星与太阳之间 B.观测“金星凌日”时可将太阳看成质点 C.以太阳为参考系，金星绕太阳一周位移不为零 D.以太阳为参考系，可以认为金星是运动的 答案　D 解析　金星通过太阳和地球之间时，我们才能看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，选项A错误；因为观测“金星凌日”时太阳的大小对所研究的问题起着至关重要的作用，所以不能将太阳看成质点，选项B错误；以太阳为参考系，金星绕太阳一周，起点与终点重合，位移为零，选项C错误；金星相对于太阳的