【物理】2020届一轮复习人教版运动的描述学案(1)

【物理】2020届一轮复习人教版运动的描述学案(1)

‎2020届一轮复习人教版 运动的描述 学案 ‎1．认识在哪些情况下可以把物体看成质点的，知道不引入参考系就无法确定质点的位置和运动。‎ ‎2．理解位移、速度和加速度。‎ ‎3．在研究物理问题过程中构建物理模型，再现物理情景。‎ ‎4．对参考系、质点只作Ⅰ级要求，对位移、速度和加速度则作Ⅱ级要求。‎ 知识点一 质点和参考系 一、质点 ‎1．定义：用来代替物体的有质量的点。质点不同于几何“点”，几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置。‎ ‎2．物体可看成质点的条件：研究一个物体的运动时，物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略。‎ ‎3．对质点的三点说明 ‎(1)质点是一种理想化模型，实际并不存在。‎ ‎(2)物体能否被看成质点是由要研究的问题决定的，并非依据物体自身的大小和形状来判断。‎ ‎(3)质点不同于几何“点”，质点有质量，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置。‎ ‎4．建立质点模型的两个关键 ‎(1)明确要研究的问题是什么。‎ ‎(2)判断物体的大小和形状对所研究问题的影响能否忽略。‎ 二、参考系 ‎1．定义：为了研究物体的运动而假定不动的物体。描述某个物体的运动时，必须明确它是相对哪个参考系而言的。‎ ‎2．选取原则：可任意选取，但对同一物体的运动，所选的参考系不同，对其运动的描述可能会不同。通常以地面为参考系。在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动，则必须选取同一个参考系。‎ ‎3．参考系的“四性”‎ 标准性 选作参考系的物体都假定不动，被研究的物体都以参考系为标准 任意性 参考系的选取原则上是任意的，通常选地面为参考系 同一性 比较不同物体的运动必须选同一参考系 差异性 观察某一物体的运动，选择不同的参考系，观察结果一般不同 知识点二 位移和路程 ‎1．位移描述物体位置的变化，用从初位置指向末位置的有向线段表示，是矢量。‎ ‎2．路程是物体运动轨迹的长度，是标量。‎ ‎3．一般情况下，物体的位移小于其路程，只有在物体做单向直线运动时，其位移大小才等于路程。‎ ‎4．位移与路程的比较 知识点三 平均速度和瞬时速度 ‎1．平均速度 物体的位移与发生这段位移所用时间的比值，即v＝；表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度；平均速度是矢量，其方向与位移的方向相同。‎ ‎2．瞬时速度 运动物体在某一时刻或某一位置的速度，表示物体在某一时刻或某一位置的运动快慢程度；瞬时速度是矢量，其方向沿轨迹上物体所在点的切线方向。‎ ‎3．平均速率 物体的路程与所用时间的比值。一般情况下，物体的平均速度小于其平均速率，只有当路程与位移的大小相等时，平均速率才等于平均速度的大小。‎ ‎4．速度与速率的比较 平均速度 瞬时速度 实际应用 定义 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＝(Δx为位移)‎ v＝(Δt趋于零)‎ 在实验中通过光电门测速 把遮光条通过光电门时间内的平均速度视为瞬时速度 矢量性 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 ‎【特别提醒】(1)平均速度的大小不能称为平均速率，因为平均速度对应的物理量是位移和时间，而平均速率对应的物理量是路程和时间，只有当路程和位移的大小相等、时间相等时，平均速率才等于平均速度的大小。‎ ‎(2)对于速度的定义式v＝的理解，适用于任何运动。在一段时间内的位移对应的是平均速度，而对于Δx、Δt都非常小，趋向于极限零时，这时的速度对应的就是某时刻或某位置的瞬时速度了，在实际应用中，当已知物体在相对很小的一段时间Δt内发生相对很小的位移Δx时，可由v＝粗略的求瞬时速度。‎ ‎ 知识点四 加速度 ‎1．速度、速度变化量、加速度的比较 速度 速度变化量 加速度 物理意义 描述物体运动快慢和方向的物理量，是状态量 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，是状态量 定义式 v＝ Δv＝v－v0‎ a＝ ‎＝ 单位 m/s m/s m/s2‎ 方向 与位移Δx同向，即物体运动的方向 由Δv＝v－v0或a的方向决定 与Δv的方向一致，由F的方向决定，而与v0、v的方向无关 ‎2.速度和加速度的关系 ‎(1)速度的大小和加速度的大小无直接关系．速度大，加速度不一定大，加速度大，速度也不一定大；加速度为零，速度可以不为零，速度为零，加速度也可以不为零．‎ ‎(2)速度的方向和加速度的方向无直接关系．加速度与速度的方向可能相同，也可能相反，两者的方向还可能不在一条直线上．‎ ‎3．加速度的两个表达式 a＝是加速度的定义式，a＝是加速度的决定式，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。‎ ‎4．根据a与v方向的关系判断物体是加速还是减速 ‎(1)当a与v同向或夹角为锐角时，物体加速。‎ ‎(2)当a与v垂直时，物体速度的大小不变。‎ ‎(3)当a与v反向或夹角为钝角时，物体减速。‎ ‎5．对加速度大小和方向的理解 ‎5．加速度a＝也称为“速度的变化率”表示在单位时间内速度的变化量，反映了速度变化的快慢。‎ ‎6．对于速度和加速度的加深理解 ‎(1)速度的大小与加速度的大小没有必然联系。‎ ‎(2)速度变化量的大小由加速度和速度变化的时间共同决定。‎ ‎(3)速度增大或减小是由速度与加速度的方向关系决定的。‎ 考点一 质点、参考系和位移 ‎【典例1】(多选) (2019·广东省中山一中月考)以下说法正确的是( ) ‎ A．分析体操运动员在单杠上的翻杠动作时，可将运动员视为质点 B．站在铁路旁的人，若测定一列火车通过他所用的时间，则火车不可视为质点；若描述乘客在车厢内的运动情况，则以地面为参考系最好 C．计算一列火车从北京到上海行驶中的平均速度时，可将火车视为质点 D．铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时，可将铅球视为质点 ‎【答案】CD　‎ ‎【解析】运动员在翻杠时，身体各部分的运动情况是不同的，A选项错误；火车通过路旁的人所用时间，跟火车的大小(列车长度)有关，以火车为参考系，乘客在车厢内的运动情况最简单，B选项错误；平均速度由北京到上海的位移和所用时间决定，火车的大小跟这一位移相比，完全可以忽略，C选项正确；铅球的飞行时间跟铅球的大小、形状无关，可视为质点，D选项正确。‎ ‎【易错警示】参考系理解的两点注意 ‎(1)由于运动描述的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对哪个参考系而言的，在没有特殊说明的情况下，一般选大地作为参考系．‎ ‎(2)在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动，则必须选取同一个参考系．‎ ‎【变式1】(2019·山东省烟台一中期末)在中国海军护航编队“巢湖”舰、“千岛湖”舰护送下，“河北锦绣”“银河”等13艘货轮顺利抵达亚丁湾西部预定海域，此次护航总航程4 500海里．若所有船只运动速度相同，则下列说法中正确的是( ) ‎ A．“4 500海里”指的是护航舰艇的位移 B．研究舰队平均速度时可将“千岛湖”舰看作质点 C．以“千岛湖”舰为参考系，“巢湖”舰一定是运动的 D．根据本题给出的条件可以求出此次航行过程中的平均速度 ‎【答案】B　‎ ‎【解析】船舰航行轨迹的长度为4 500海里，所指的是路程，A错误；由于舰的大小对于航行的时间影响可以忽略不计，因此可将“千岛湖”舰看作质点，B正确；因为所有船只运动速度相同，所以它们是相对静止的，C错误；由于不知道航行的位移和时间，所以无法求出平均速度，D错误。‎ 考点二 平均速度　瞬时速度 ‎【典例2】(2019·河北省衡水中学调研)某人爬山，从山脚爬上山顶，然后又沿原路返回到山脚，上山的平均速度为v1，下山的平均速度为v2，则往返的平均速度的大小和平均速率分别是( ) ‎ A.、 B.、 C．0、 D．0、 ‎【答案】D　‎ ‎【解析】平均速度是位移与时间的比值，由于此人爬山往返一次，位移Δx＝0，平均速度＝＝＝0；平均速率是路程与时间的比值，由于此人往返一次，路程为从山脚到山顶路程的2倍，平均速率为＝＝，选项D正确． ‎ ‎【规律方法】计算平均速度时应注意的两个问题 ‎1.平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关，求解平均速度必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度。‎ ‎2.＝是平均速度的定义式，适用于所有的运动。‎ ‎【变式2】(多选)(2019·南京师大附中模拟)一小球在水平桌面上做减速直线运动，用照相机对着小球每隔0.1 s拍照一次，得到一幅频闪照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如图115所示，已知照片与实物的比例为1∶10，则( ) ‎ 图115‎ A．图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是2 m/s B．图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是1.6 m/s C．图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2.5 m/s D．图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2 m/s ‎【答案】AD　‎ ‎【解析】照相机每隔0.1 s拍照一次，所以图中0～8 cm所用的时间t＝0.4 s；照片与实物的比例为1∶10，所以图中8 cm对应的实际位移x＝80 cm＝0.8 m．则小球在通过图中8 cm距离内的平均速度＝＝ m/s＝2 m/s，A正确，B错误；图中对应小球通过6 cm处的瞬时速度可用图中3.5 cm到7.5‎ ‎ cm这一段的平均速度近似表示．图中3.5 cm到7.5 cm这一段对应的实际位移x′＝40 cm＝0.4 m，所用的时间t′＝0.2 s，所以图中6 cm处的瞬时速度v′＝ m/s＝2 m/s，C错误，D正确。‎ 考点三 速率、速度、加速度 ‎【典例3】（2018年浙江高考）某驾驶员使用定速巡航，在高速公路上以时速110公里行驶了200公里，其中“时速110公里”、“行驶200公里”分别是指 A. 速度、位移 B. 速度、路程 C. 速率、位移 D. 速率、路程 ‎【答案】 D ‎【解析】“行驶200公里”是指经过的路程的大小，“时速110公里”是指某一时刻的速度，是瞬时速度的大小，D正确。‎ ‎【规律方法】判断加速、减速直线运动的方法 ‎【变式3】(2019·江苏省扬州一中模拟)伽利略是第一个提出并研究加速度概念的科学家，哲学家罗素给予了极高的评价：“加速度的重要性，也许是伽利略所有发现中具有永久价值和最有效果的一个发现”．下列关于加速度的说法正确的是( ) ‎ A．加速度恒定的运动，速度大小恒定 B．加速度恒定的运动，速度的方向恒定不变 C．速度为零，加速度可能不为零 D．速度变化率很大，加速度可能很小 ‎【答案】C　‎ ‎【解析】加速度恒定的运动是匀变速运动，速度均匀变化，速度大小变化，速度方向也可能变化，例如平抛运动是匀变速曲线运动，速度的大小和方向都变化，选项A、B错误．速度为零，而加速度可能不为零，例如竖直上抛运动中，物体到达最高点时，速度为零，加速度为g，选项C正确．加速度等于速度变化率，所以速度变化率很大，加速度一定很大，选项D错误。‎