【物理】2020届一轮复习人教版 描述运动的基本概念 学案

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描述运动的基本概念 全国卷3年考情分析 考点内容 考纲要求 三年考题 ‎2016‎ ‎2017‎ ‎2018‎ 参考系、质点 Ⅰ 卷Ⅲ T16，匀变速直线运动规律 卷ⅠT21，v－t图象、追及相遇问题 卷ⅡT24，匀变速直线运动规律的应用 卷ⅡT19，v－t图象、追及相遇问题 卷ⅢT18，x－t图象、对图象的理解 位移、速度和加速度 Ⅱ 匀变速直线运动及其公式、图象 Ⅱ 实验一：研究匀变速直线运动 卷ⅠT22，卷ⅡT22‎ 卷ⅢT22‎ 第1讲　描述运动的基本概念 ‎[基础知识·填一填]‎ ‎[知识点1]　质点、参考系　‎ ‎1．质点 ‎(1)用来代替物体的有　质量　的点叫做质点．‎ ‎(2)研究一个物体的运动时，如果物体的　形状　和　大小　对问题的影响可以忽略，就可以看做质点．‎ ‎(3)质点是一种理想化模型，实际并不存在．‎ ‎2．参考系 ‎(1)定义：要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做　参考　，这个用来做参考的物体称为参考系．‎ ‎(2)参考系可以是　运动　的物体，也可以是　静止　的物体，但被选为参考系的物体，我们都假定它是静止的．‎ ‎(3)比较两物体的运动情况时，必须选同一　参考系　.‎ ‎(4)选取不同的物体作为参考系，对同一物体运动的描述可能　不同　.通常以　地球　为参考系．‎ 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．‎ ‎(1)研究物体的运动时，只能选择静止的物体作为参考系．(×)‎ ‎(2)“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”只是诗人的一种臆想，没有科学道理．(×)‎ ‎(3)研究花样游泳运动员的动作时，不能把运动员看做质点．(√)‎ ‎[知识点2]　位移和速度　‎ ‎1．位移和路程 位移 路程 定义 表示质点的位置变动，它是质点由　初位置　指向　末位置　的有向线段 等于质点运动　轨迹　的长度 区别 ‎(1)位移是　矢量　，方向由初位置指向末位置 ‎(2)路程是　标量　，没有方向 联系 ‎(1)在单向直线运动中，位移的大小　等于　路程 ‎(2)其他情况下，位移的大小　小于　路程 ‎2.速度 ‎(1)物理意义：描述物体运动快慢和　方向　的物理量，是状态量．‎ ‎(2)定义式：v＝.‎ ‎(3)决定因素：v的大小由v0、a、Δt决定．‎ ‎(4)方向：与位移同向，即物体　运动　的方向．‎ ‎3．平均速度 ‎(1)在变速运动中，物体在某段时间内的　位移　与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度，即：＝，其方向与　位移　的方向相同．‎ ‎(2)平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度，它与一段时间或一段　位移　相对应．‎ ‎4．瞬时速度 ‎(1)运动物体在　某一时刻　(或某一位置)的速度，方向沿轨迹上物体所在点的切线方向指向前进的一侧，是矢量．瞬时速度的大小叫　速率　，是标量．‎ ‎(2)瞬时速度能精确描述物体运动的快慢，它是在运动时间Δt→0时的　平均　速度，与某一时刻或某一位置相对应．‎ ‎(3)平均速率是　路程　与时间的比值，它与平均速度的大小没有对应关系．‎ 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．‎ ‎(1)电台报时说“现在是北京时间8点整”，这里的“8点整”实际上指的是时刻．(√)‎ ‎(2)做直线运动的物体，其位移大小一定等于路程．(×)‎ ‎(3)平均速度的方向与位移方向相同．(√)‎ ‎(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．(√)‎ ‎[知识点3]　加速度　‎ ‎1．定义 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 与速度　变化量　的方向相同．‎ ‎4．物理意义 描述物体　速度变化　快慢的物理量．‎ 判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．‎ ‎(1)物体有加速度，速度就增加．(×)‎ ‎(2)物体的速度变化越快，加速度就越大．(√)‎ ‎(3)物体的速度变化量Δv越大，加速度就越大．(×)‎ ‎(4)物体的加速度等于零，则物体一定静止. (×)‎ ‎(5)有加速度的物体一定做加速运动．(×)‎ ‎[教材挖掘·做一做]‎ ‎1．(人教版必修1 P11第1题改编)(多选)下列对参考系的理解中正确的是(　　)‎ A．“一江春水向东流”是江水相对于河岸为参考系 B．“地球的公转”是以太阳为参考系 C．“钟表的时针在转动”是以分针为参考系 D．“太阳东升西落”是以地球为参考系 答案：ABD ‎2．(人教版必修1 P12第2题改编)宋代诗人陈与义乘着小船出游时，曾经写了一首诗：飞花两岸照船红，百里榆堤半日风．卧看满天云不动，不知云与我俱东．诗中“云与我俱东”所选取的参考系是(　　)‎ A．河岸　　　　　　　　　 B．云朵 C．诗人 D．小船 答案：A ‎3．(人教版必修1 P14第3题改编)同学们都喜欢上体育课，一年一度的学校运动会同学们更是期待．如图所示为某学校田径运动场跑道的示意图，其中A点是所有跑步项目的终点，也是‎400 m、‎800 m赛跑的起跑点，B点是‎100 m赛跑的起跑点．在一次校运动会中，甲参加了‎100 m赛跑，乙参加了‎400 m赛跑，丙参加了‎800 m 赛跑，则从开始比赛到比赛结束(　　)‎ A．甲的位移最大 B．乙的位移最大 C．丙的位移最大 D．乙、丙的路程相等 答案：A ‎4．(人教版必修1 P18第3题改编)如图所示，小明骑自行车由静止沿直线运动，他在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为‎1 m，‎2 m，‎3 m,‎4 m，则(　　)‎ A．他4 s末的瞬时速度大小为‎4 m/s B．他第2 s内的平均速度大小为‎1.5 m/s C．他4 s内的平均速度大小为‎2.5 m/s D．他1 s末的速度大小为‎1 m/s 答案：C ‎5．(人教版必修1 P29第2题改编)(多选)下列说法中可能发生的运动是(　　)‎ A．物体运动的加速度等于0，而速度却不等于0‎ B．两物体相比，一个物体的速度变化量比较大，而加速度却比较小 C．物体具有向东的加速度，而速度的方向却向西 D．物体做直线运动，后一阶段的加速度比前一阶段小，但速度却比前一阶段大 答案：ABCD 考点一　对质点和参考系的理解 ‎ [考点解读]‎ ‎1．对质点的三点说明 ‎(1)质点是一种理想化物理模型，实际并不存在．‎ ‎(2)物体能否被看做质点是由所研究问题的性质决定的，并非依据物体自身大小和形状来判断．‎ ‎(3)质点不同于几何“点”，是忽略了物体的大小和形状的有质量的点，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置．‎ ‎2．对参考系“两性”的认识 ‎(1)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．‎ ‎(2)同一性：比较不同物体的运动必须选同一参考系．‎ ‎[题组巩固]‎ ‎1．在2018年第十八届雅加达亚运会上，下列比赛中可将运动员看做质点的是(　　)‎ 解析：A　[马拉松赛跑测量的是运动员跑完全程的时间，与运动员的形状和大小无关；跳水、击剑、体操比赛时，要看运动员的肢体动作，所以不能看成质点．]‎ ‎2．运动研究的是物体空间位置随时间变化的规律，下列关于运动的描述正确的是(　　)‎ A．物体的位置没有变化就是不运动 B．两物体间的距离没有变化，两物体一定都是静止的 C．为了研究物体的运动，应先选参考系，平时常说的运动和静止是相对地球而言的 D．自然界中找不到不运动的物体，运动和静止都是绝对的 解析：C　[运动是相对于其他物体的位置变化，所以物体的位置不变时相对其他物体也在运动，故A错误；两物体间的距离没有变化只能是相对静止，但它们对地仍可能是运动的，故B错误；为了研究物体的运动，应先选参考系，平时常说的运动和静止是相对地球而言的，故C正确；自然界中找不到不运动的物体，运动是绝对的，而静止是相对的，故D错误．]‎ ‎3．质点是一种理想模型．下列活动中，可将月球视为质点的是(　　)‎ A．测量月球的自转周期 B．研究月球绕地球的运行轨道 C．观察月相的变化规律 D．选择“嫦娥三号”的落月地点 解析：B　[测量月球的自转周期时，不能把月球看做一个点，所以不能将月球视为质 点，故A错误．研究月球绕地球的运行轨道时，月球的体积大小相对于月球和地球之间的距离来说可以忽略，可将月球视为质点，故B正确．观察月相的变化规律时，不能忽略月球的大小，不能将月球视为质点，故C错误．选择“嫦娥三号”的落月地点时，月球的形状是不能忽略的，不能将月球视为质点，故D错误．]‎ 考点二　位移和速度 ‎[考点解读]‎ ‎1．平均速度与瞬时速度的区别和联系 ‎(1)区别：平均速度是过程量，表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度；瞬时速度是状态量，表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度．‎ ‎(2)联系：瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度．‎ ‎2．平均速度与平均速率的区别 平均速度的大小不能称为平均速率，因为平均速率是路程与时间的比值，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．‎ ‎3．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．‎ ‎[典例赏析]‎ ‎[典例1]　(2019·黄山模拟)(多选)如图所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是：1 s、2 s、3 s、4 s．下列说法正确的是(　　)‎ A．物体在AB段的平均速度为‎1 m/s B．物体在ABC段的平均速度为 m/s C．AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度 D．物体在B点的速度等于AC段的平均速度 ‎[审题指导]　(1)中间时刻的速度等于这段时间的平均速度，只适用于匀变速直线运动．本题中由A→C的过程为曲线运动．‎ ‎(2)所选取的时间或过程越短，平均速度越接近该过程内某时刻或某位置的瞬时速度．‎ ‎[解析]　ABC　[由＝可得：AB＝ m/s＝‎1 m/s，AC＝ m/s，故A、B均正确；所选取的过程 离A点越近，其阶段的平均速度越接近A点的瞬时速度，故C正确；由A经B到C的过程不是匀变速直线运动过程，故B点虽为中间时刻，但其速度不等于AC段的平均速度，D错误．]‎ ‎[题组巩固]‎ ‎1.(2019·兰州模拟)在第十三届全运会上，男子‎400米决赛成为引爆全运会赛场的首个项目，上海小将郭钟泽跑出了45秒14的个人最好成绩，一举打破了徐自宙保持了16年之久的全国纪录．关于这则信息，下列说法正确的是(　　)‎ A．消息中的“45秒‎14”‎是时刻 B．消息中的“16年”是时间 C．该比赛中的位移是零 D．该比赛中，运动员的位移大小和路程相等 解析：B　[消息中的“45秒14”指的是某一过程所用的时间，故A错误；消息中的“16年”是时间间隔，故B正确；在比赛中运动员的位移不一定为零，‎400 m是指路程，故C、D错误．]‎ ‎2.如图所示是‎2018年10月24日通车的港珠澳大桥，交通管理部门在大桥的某一路段设置了限速标志，这是告诫驾驶员在这一路段驾驶车辆时(　　)‎ A．必须以这一规定速度行驶 B．平均速度大小不得超过这一规定数值 C．瞬时速度大小不得超过这一规定数值 D．汽车上的速度计指示值，有时还是可以超过这一规定值的 解析：C　[该路牌标志是告诫驾驶员在这一路段驾驶车辆时瞬时速度大小不得超过这一规定数值，只有C正确．]‎ ‎3．(多选)2018年在山西太原的全国田径赛中，上海的许周政以10秒26的成绩获得‎100米冠军，郭钟泽以20.82秒的成绩获‎200米冠军．下列说法正确的是(　　)‎ A．‎100 m和‎200 m均为位移大小 B．‎200 m为路程 C．‎100 m的平均速度大小约为‎9.75 m/s D．‎200 m的平均速度大小约为‎9.61 m/s 解析：BC　[‎100 m是直道，则‎100 m为位移，‎200 m为弯道，则‎200 m为路程，故A错，B对‎.100 m的平均速度大小约为v＝＝ m/s＝‎9.75 m/s，故C对‎.200 m的平均速率约为‎9.61 m/s，故D错．故选B、C.]‎ 考点三　加速度与速度的关系 ‎[考点解读]‎ ‎1．速度、速度变化量和加速度的对比 速度 速度变化量 加速度 物理 意义 描述物体运动的快慢 描述物体速度的变化 描述物体速度变化的快慢 定义式 v＝ Δv＝v－v0‎ a＝＝ 方向 与位移Δx同向，即物体运动的方向 由v－v0或a的方向决定 与Δx的方向一致，由F的方向决定，而与v0、v方向无关 ‎2.加速度的定义式和决定式 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．‎ ‎3．根据a与v的方向关系判断物体加速还是减速 ‎(1)⇒ ‎(2)⇒ ‎[典例赏析]‎ ‎[典例2]　物体做直线运动时，有关物体加速度和速度的说法中正确的是(　　)‎ A．在匀加速直线运动中，物体的加速度必定为正值 B．在匀减速直线运动中，物体的加速度必定为负值 C．物体的速度等于0，其加速度也一定等于0‎ D．物体的加速度方向不变，速度的方向可能改变 ‎[审题指导]　(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．‎ ‎[解析]　D　[物体做匀加速直线运动，还是做匀减速直线运动，取决于加速度的方向与速度的方向关系，如果两者方向相同，就是加速运动，相反就是减速运动，如果速度为负值，加速度为正值，两者方向相反，是减速运动，所以A、B错；物体速度为0，其加速度可能不为0，例如自由落体运动的初时刻，速度为0，但加速度不为0，故C错；加速度方向不变，速度方向可能变化，如竖直上抛运动，故D正确．]‎ ‎[母题探究]‎ 母题 典例2‎ 探究1.加速度的理解 探究2.加速度的计算 探究3.加速度与速度的关系 ‎[探究1]　加速度的理解　‎ ‎(多选)甲、乙两个物体在同一直线上沿正方向运动，a甲＝‎4 m/s2，a乙＝－‎4 m/s2，那么对甲、乙两物体判断正确的是(　　)‎ A．甲的加速度与乙的加速度大小相等 B．甲做加速直线运动，乙做减速直线运动 C．甲的速度比乙的速度变化快 D．每经过1 s，甲的速度增加‎4 m/s 解析：ABD　[加速度的正、负表示方向，绝对值表示大小，甲、乙加速度大小相等，选项A正确；甲的加速度与速度同向，所以做加速运动，乙的加速度与速度方向相反，所以做减速运动，选项B正确；加速度大小表示速度变化的快慢，甲、乙速度变化一样快，选项C错误；由Δv＝aΔt可知每经过1 s，甲的速度增加‎4 m/s，D正确．]‎ ‎[探究2]　加速度的计算　‎ 如图所示，物体以‎5 m/s的初速度沿光滑的斜面向上做减速运动，经4 s滑回原处时速度大小仍为‎5 m/s，则物体的加速度为(　　)‎ A．‎10 m/s2，方向沿斜面向下 B．0‎ C．‎2.5 m/s2，方向沿斜面向下 D．‎5 m/s2，方向沿斜面向下 解析：C　[因为4 s后的速度大小与初速度大小相等，可知方向不可能与初速度方向相同，而是与初速度方向相反，则物体的加速度a＝＝ m/s2＝－‎2.5 m/s2‎ ‎，方向与初速度方向相反，即沿斜面向下，C正确．]‎ ‎[探究3]　加速度与速度的关系　‎ ‎(多选)关于速度和加速度的关系，下列说法正确的是(　　)‎ A．加速度越来越大，则速度越来越大 B．运动物体的加速度大，表示速度变化快 C．加速度的正负表示物体的运动方向 D．运动物体的加速度方向与初速度方向相同时，物体的运动速度将增大 解析：BD　[速度与加速度同向，速度增加，速度与加速度反向，速度减小，所以加速度越来越大，速度不一定增大，故A错误；加速度是反映速度变化快慢的物理量．加速度大，速度变化快，故B正确；加速度的正负不表示运动的方向，表示加速度的方向跟规定的正方向相同还是相反，故C错误；速度与加速度同向，速度增加，速度与加速度反向，速度减小，故D正确．]‎ 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，而不是看加速度的变化情况．加速度的大小只反映速度变化(增加或减小)的快慢．‎ 思想方法(一)　测量速度的三种方法 ‎◆方法1　利用光电计时器测速度 方 法 阐 述 根据v＝，当时间很短时，平均速度可近似认为等于瞬时速度．本方法是将物体通过光电门时的平均速度近似认为等于物体通过光电门中间位置时的瞬时速度.‎ ‎[典例赏析]‎ ‎[典例1]　利用如图所示的装置测量滑块P的速度，1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门，当有物体从光电门通过时，与它们连接的光电计时器能够显示挡光时间．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1、2各自连接的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2 s、2.00×10－2 s．已知滑块的宽度为‎5.00 cm，求：(保留两位有效数字)‎ ‎(1)滑块通过光电门1、2时的速度分别是v1＝　________　 m/s，v2＝　________　 m/s.‎ ‎(2)若用宽度是‎2.00 cm的滑块，对测量误差有何影响？‎ ‎[解析]　(1)v1＝＝＝‎1.0 m/s v2＝＝＝‎2.5 m/s ‎(2)滑块宽度越小，挡光时间越短，平均速度越接近瞬时速度，误差越小．‎ ‎[答案]　(1)1.0　2.5　(2)见解析 ‎◆方法2　利用打点计时器测速度 方 法 阐 述 根据匀变速直线运动中，某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，计算瞬时速度．题目中强调纸带的运动为匀变速直线运动，恰好符合这个规律.‎ ‎[典例2]　某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，使用的是照明电路中“220 V　50 Hz”的交流电，纸带做匀变速直线运动，记录的纸带如图所示，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点．每两个相邻的测量点之间还有4个点未画出．‎ ‎(1)根据数据计算出B和F点的瞬时速度，vB＝　________　 m/s、vF＝　________　 m/s.(要求保留两位有效数字)‎ ‎(2)如果交变电流的频率f＝49 Hz，而做实验的同学并不知道，那么速度的测量值与实际值相比　________　(填“偏大”“偏小”或“不变”)．‎ ‎[解析]　(1)vB＝＝×10－‎2 m/s＝‎0.40 m/s vF＝＝×10－‎2 m/s＝‎0.72 m/s ‎(2)计算时使用的频率偏大，时间间隔偏小，则测量的速度值偏大．‎ ‎[答案]　(1)0.40　0.72　(2)偏大 ‎◆方法3　利用超声波测车速 方 法 阐 述 ‎1.确定汽车两次接收到波的位置：根据发出和接收波的时间差t，可知反射波运动的时间为t，求出车在接收到波时到测速仪的距离x1和x2.‎ ‎2.确定汽车两次接收到波之间运动的距离：Δx＝x2－x1.‎ ‎3.确定汽车两次接收到波之间运动的时间：求汽车两次接收到波的时刻t3和t4，Δt ‎＝t4－t3.‎ ‎4.求汽车速度：v＝.‎ ‎[典例3]　如图是用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪B发出和接收超声波信号，并记录了不同时刻发射和接收波的情况．在t＝0时刻，B第一次发出超声波，t＝0.4 s时刻，收到汽车的反射波．t＝1.6 s时刻，B第二次发出超声波，t＝2.2 s时刻，再次收到反射波．超声波在空气中传播的速度v＝‎340 m/s，汽车是匀速行驶的．求：‎ ‎(1)汽车在第一次接收到超声波时到B的距离？汽车在第二次接收到超声波时到B的距离？‎ ‎(2)汽车的速度？‎ ‎[审题指导]　在涉及匀速直线运动的问题中，无论是求解距离、时间、速度，其核心方程只有一个：x＝vt，知道该方程中任意两个量就可求第三个量．‎ ‎[解析]　(1)汽车两次接收到信号的位置分别在P、Q两处，两次接收到回波的时间分别为 t1＝0.4 s，t2＝2.2 s－1.6 s＝0.6 s P、Q到B的距离分别是 x1＝v＝340× m＝‎‎68 m x2＝v＝340× m＝‎‎102 m ‎(2)汽车两次接收到信号之间运动的距离为：‎ Δx＝x2－x1＝‎‎34 m 汽车两次接收到波的时刻分别是：‎ t3＝＝0.2 s，t4＝1.6 s＋ s＝1.9 s 两列波到达汽车的时间差：‎ Δt＝t4－t3＝1.7 s 汽车运动的速度为 v＝＝ m/s＝‎20 m/s.‎ ‎[答案]　(1)‎68 m　‎102 m　(2)‎20 m/s