2021届高考物理一轮复习第1讲：运动的描述.pdf

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1、第 1 页 共 27 页2021 届高考物理一轮复习第 1 讲运动的描述一、质点和参考系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所研究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)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.(2)比较两物体的运动情况时，必须选同一参考系.(3)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.第 2 页 共 27 页自测1(多选)关于质点和参考系的理解，下列说法正确的是()A.研究乒乓球

2、男子单打冠军马龙的发球动作可以将马龙看成质点B.研究女子 50 米步枪三次比赛中杜丽射出的子弹轨迹可以将子弹看成质点C.“一江春水向东流”是以地面为参考系D.“太阳东升西落”是以地球为参考系答案BCD 二、位移和速度1.位移和路程位移路程定义位移表示物体的位置变化，可用由初位置指向末位置的有向线段表示路程是物体运动轨迹的长度第 3 页 共 27 页区别位移是矢量，方向由初位置指向末位置路程是标量，没有方向联系在单向直线运动中，位移的大小等于路程的大小；其他情况下，位移的大小小于路程的大小2.速度与速率(1)平均速度：在变速运动中，物体发生的位移与发生这段位移所用时间的比值，即v x t，是矢量

3、，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：物体运动实际路程与发生这段路程所用时间的比值，不一定等于平均速度的大小.自测第 4 页 共 27 页2在伦敦奥运会上，牙买加选手博尔特在男子 100 m 决赛(直跑道)和男子 200 m 决赛(弯曲跑道)中分别以9.63 s 和 19.32 s 的成绩获得两枚金牌，成为奥运会历史上连续两届获得100 米和 200 米冠军的第一人.关于他在这两次决赛中的运动情况，下列说法正确的是()A.200 m 决赛的位移是

4、100 m 决赛的两倍B.200 m 决赛的平均速度约为10.35 m/s C.100 m 决赛的平均速度约为10.38 m/s D.100 m 决赛的最大速度约为20.76 m/s 答案C 解析200 m 比赛跑道是弯曲的，位移小于200 m，100 m 比赛跑道是直线，A 错；200 m19.32 s10.35 m/s 是平均速率，B 错；100 m9.63 s10.38 m/s 是平均速度，C 对；最大速度由已知条件无法求出，D 错.三、加速度1.物理意义：描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是状态量.2.定义式：a v tvv0 t.3.决定因素：a不是由 v、t、v 来决定，而是由F

5、m来决定.4.方向：与 v 的方向一致，由合外力的方向决定，而与v0、v 的方向无关.第 5 页 共 27 页自测3教材 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 第 6 页 共 27 页命题点一质点、参考系和位移1.三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，能否看成质点是由研究问题的性质决定，而不是依据物体自身大小和形状

6、来判断.(2)参考系是为了研究物体的运动而假定为不动的物体.(3)位移是由初位置指向末位置的有向线段，线段的长度表示位移大小.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.第 7 页 共 27 页例1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.下面说法正确的是()第 8 页 共 27 页图 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

7、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，我们才看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，选项A错误；因为太阳的大小对所研究问题起着至关重要的作用，所以观测“金星凌日”不能将太阳看成质点，选项B 错误；金星绕太阳一周，起点与终点重合，位移为零，选项C 错误；金星相对于太阳的空间位置发生了变化，所以以太阳为参考系，金星是运动的，选项D 正确.变式第 9 页 共 27 页1(2018 陕西铜川模拟)下列关于运动学概念的论述，正确的是()A.运动员跑完800 m 比赛，指的是路程为800 m B.运动员铅球成绩为4.50 m，指的是铅球的位移大小为4.50

8、m C.足球比赛挑边时，上抛的硬币落回地面猜测正反面，硬币可以看做质点D.阅兵预演空中梯队通过天安门上空时，以编队中某一飞机为参考系，地面上的观众是静止的答案A 命题点二平均速度和瞬时速度1.区别与联系(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 t 0时的平均速度.第 10 页 共 27 页2.方法和技巧(1)判断是否为瞬时速度，关键是看该速度是否对应“位置”或“时刻”.(2)求平均速度要找准“位移”和发生这段位移所需的“时间”.例2(多选)如图 2 所示，某赛车手

9、在一次野外训练中，先用地图计算出出发地A 和目的地B 的直线距离为9 km，实际从 A 运动到 B 用时 5 min，赛车上的里程表指示的里程数增加了15 km.当他经过某路标C 时，车内速度计指示的示数为 150 km/h，那么可以确定的是()第 11 页 共 27 页图 2 A.整个过程中赛车的平均速度为180 km/h B.整个过程中赛车的平均速度为108 km/h C.赛车经过路标C 时的瞬时速度为150 km/h D.赛车经过路标C 时速度方向为由A 指向 B答案BC 解析从 A到 B位移为 9 km，用时112h，由平均速度定义式可得整个过程的平均速度为108 km/h，故 A 错

10、，B 对；速度计显示的是瞬时速度大小，故C 对；经过C 时速度的方向沿C 点切线指向运动方向，故D 错.变式第 12 页 共 27 页2(多选)骑自行车的人沿斜坡直线向下行驶，在第1 s、第 2 s、第 3 s、第 4 s 内通过的位移分别是1 m、2 m、3 m、4 m，有关其运动的描述，下列说法中正确的是()A.整个过程中的平均速度是2.5 m/s B.在第 3、4 两秒内的平均速度是3.5 m/s C.第 3 s末的瞬时速度为3 m/s D.该运动一定是匀加速直线运动答案AB 变式第 13 页 共 27 页3(2018 贵州遵义模拟)一质点沿直线Ox 方向做变速运动，它离开O 点的距离x

11、 随时间 t 变化的关系为x(52t3)m，它的速度随时间t 变化的关系为v6t2(m/s)，该质点在t2 s 时的速度和t2 s 到 t3 s 间的平均速度的大小分别为()A.12 m/s39 m/s B.24 m/s38 m/s C.12 m/s19.5 m/s D.24 m/s13 m/s 答案B 解析由 v 6t2(m/s)得，当 t2 s 时，v24 m/s；根据质点离开O 点的距离随时间变化的关系为 x(5 2t3)m 得：当 t2 s 时，x221 m，t3 s时，x359 m；则质点在t 2 s到 t3 s 时间内的位移 xx3x238 m，v x t381m/s38 m/s，

12、故选 B.拓展点用平均速度法求解瞬时速度 极限思想的应用1.用极限法求瞬时速度和瞬时加速度(1)公式 v x t中，当 t0 时 v 是瞬时速度.(2)公式 a v t中，当 t0 时 a 是瞬时加速度.2.注意(1)用 v x t求瞬时速度时，求出的是粗略值，t(x)越小，求出的结果越接近真实值.(2)对于匀变速直线运动，一段时间内的平均速度可以精确地表示物体在这一段时间中间时刻的瞬时速度.第 14 页 共 27 页例3为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为d3.0 cm 的遮光板，如图3 所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光

13、电门的时间为 t10.30 s，通过第二个光电门的时间为 t20.10 s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为 t 3.0 s，则滑块的加速度约为()第 15 页 共 27 页图 3 A.0.067 m/s2B.0.67 m/s2C.6.7 m/s2D.不能计算出答案A 解析遮光板通过第一个光电门时的速度v1d t10.030.30m/s0.10 m/s，遮光板通过第二个光电门时的速度v2d t20.030.10m/s0.30 m/s，故滑块的加速度av2v1 t 0.067 m/s2，选项 A正确.变式第 16 页 共 27 页4(2018 甘肃天水质检)如图 4 所

14、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 t.测得遮光条的宽度为 x，用 x t近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度.为使 x t更接近瞬时速度，正确的措施是()图 4 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 命题点三速度、速度变化量和加速度的关系第 17 页 共 27 页1.三个概念的比较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和方向的物理量，是状态量定义式v x t vvv0a v

15、 tvv0t决定因素v 的大小由v0、a、t 决定 v 由 v 与 v0进行矢量运算，由 va t 知 v 由 a与 t 决定a 不是由v、t、v 来决定的，而是由Fm来决定方向平均速度与位移同向由 vv0或 a 的方向决定与 v 的方向一致，由 F 的方向决定，而与v0、v 的方向无关2.判断直线运动中的“加速”或“减速”方法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a不变，v随时间均匀增加a增大，v增加得越来越快a减小，v增加得越来越慢(2)a 和 v 反向(减速直线运动)a不变，v随时间均匀减小或反向增加a增大，v减小 或反向增

16、加得越来越快a减小，v减小 或反向增加得越来越慢第 18 页 共 27 页例4(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 解析若初、末速度方向相同时，avv0t10 41m/s26 m/s2，方向与初速度的方向相同，A 正确，B 错误；若初、末速度方向相反时，av v0t10

17、41m/s2 14 m/s2，方向与初速度的方向相反，C 错误，D 正确.第 19 页 共 27 页变式5近几年，国内房价飙升，在国家宏观政策调控下，房价上涨出现减缓趋势.王强同学将房价的“上涨”类比成运动学中的“加速”，将房价的“下跌”类比成运动学中的“减速”，据此，你认为“房价上涨出现减缓趋势”可以类比成运动学中的()A.速度增加，加速度减小B.速度增加，加速度增大C.速度减小，加速度增大D.速度减小，加速度减小答案A 解析“房价上涨”可以类比成运动学中的“速度增加”，“减缓趋势”则可以类比成运动学中的“加速度减小”.第 20 页 共 27 页变式6(多选)(2018 湖北荆州调研)沿直线

18、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()t/s01234 v1/(m s1)18.017.517.016.516.0 v2/(m s1)9.811.012.213.414.6 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.汽车的位移在增加答案AD 第 21 页 共 27 页解析从表格中可得火车的加速度a火 v火 t火0.51m/s2 0.5 m/s2，汽车的加速度a汽 v汽 t汽1.21m/s21.2 m/s2，故火车的加速度较小，火车的速度变化较慢，A 正确，B 错误；由于汽车和火车的速度一直为正

19、值，速度方向不变，则位移都增加，C 错误，D 正确.1.嫦娥三号月球探测器成功完成月面软着陆，并且着陆器与巡视器(“玉兔号”月球车)成功分离，这标志着我国的航天事业又一次腾飞，下面有关嫦娥三号的说法正确的是()A.嫦娥三号刚刚升空的时候速度很小，加速度也很小B.研究“玉兔号”月球车在月球表面运动的姿态时，可以将其看成质点C.研究嫦娥三号飞往月球的运行轨道时，可以将其看成质点D.“玉兔号”月球车静止在月球表面时，其相对于地球也是静止的答案C 解析嫦娥三号在刚刚升空的时候速度很小，但是速度变化很快，加速度很大，故选项A 错第 22 页 共 27 页误；研究“玉兔号”月球车在月球表面运动的姿态时，“

20、玉兔号”月球车的大小和形状不能被忽略，不能看成质点，故选项B 错误；研究嫦娥三号飞往月球的运行轨道时，嫦娥三号的大小和形状可以被忽略，可以看成质点，故选项C 正确；“玉兔号”月球车静止在月球表面时，相对月球是静止的，相对地球是运动的，故选项D 错误.2.(2018四川成都调研)如图 1 所示，一小球在光滑的V 形槽中由A 点释放，经B 点(与 B 点碰撞所用时间不计)到达与 A 点等高的C 点，设 A 点的高度为1 m，则全过程中小球通过的路程和位移大小分别为()图 1 A.233 m，233 m B.233 m，433 m C.433 m，233 m D.433 m，1 m 答案C 解析小球

21、通过的路程为小球实际运动轨迹的长度，则小球通过的路程为s2lAB21sin 60m433 m；位移是由初位置指向末位置的有向线段，则小球的位移大小为xlAC1sin 60m233 m.选项 C 正确.3.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.甲的加速度大于乙的加速度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.甲、乙在相等时间内速度变化可能相等第 23 页 共 27 页答案B 4.在田径运动会的200 米比赛中，第1 跑道和第8 跑道的运动员同时到达终点.下列说法错误的是()A.两个运动员的平

22、均速度相等B.两个运动员的平均速率相等C.研究运动员全程的平均速率时，可以把运动员看做质点D.研究运动员是否同时到达终点时，不能把运动员看做质点答案A 5.(多选)(2018 福建南平模拟)下面关于瞬时速度和平均速度的说法正确的是()A.若物体在某段时间内任一时刻的瞬时速度都等于零，则它在这段时间内的平均速度一定等于零B.若物体在某段时间内的平均速度等于零，则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定都等于零C.匀速直线运动中，物体在任意一段时间内的平均速度等于它任一时刻的瞬时速度D.变速直线运动中，物体在任意一段时间内的平均速度一定不等于它在某一时刻的瞬时速度答案AC 解析若物体在某段时间内任一时

23、刻的瞬时速度都等于零，则物体静止，平均速度等于零，A 选项对；若物体在某段时间内的平均速度等于零，任一时刻的瞬时速度不一定都为零，例如物体做圆周运动运动一周时，平均速度为零，任一时刻的瞬时速度都不为零，B 选项错；在匀速直线运动中，物体的速度恒定不变，任一时刻的瞬时速度都相等，都等于任意一段时间内的平均速度，C 选项对；在变速直线运动中，物体的速度在不断变化，某一时刻的瞬时速度可能等于某段时间内的平均速度，D 选项错.6.如图 2 所示，汽车向右沿直线运动，原来的速度是v1，经过一小段时间之后，速度变为v2，v 表示速度的变化量.由图中所示信息可知()第 24 页 共 27 页图 2 A.汽车

24、在做加速直线运动B.汽车的加速度方向与v1的方向相同C.汽车的加速度方向与v1的方向相反D.汽车的加速度方向与 v 的方向相反答案C 解析根据题图，汽车的速度变小，做的是减速直线运动，选项 A 错误；汽车的加速度与 v方向相同，所以与v1、v2的方向都相反，选项B、D 错误，选项C 正确.7.关于质点的运动，下列说法中正确的是()A.质点运动的加速度为零，则速度为零，速度变化也为零B.质点速度变化率越大，则加速度越大C.质点某时刻的加速度不为零，则该时刻的速度也不为零D.质点运动的加速度变大，则速度一定变大答案B 解析加速度为零，速度变化也为零，但速度不一定为零，加速度不为零，速度可能为零，故

25、 A、C 错误；质点速度变化率越大，则加速度越大，B 正确；当速度与加速度反向时，加速度增大，速度反而会减小，并且减小得越来越快，D 错误.8.(多选)我国新研制的隐形战机歼20 已经开始挂弹飞行.在某次试飞中，由静止开始加速，当加速度a 不断减小至零时，飞机刚好起飞，则此过程中飞机的()A.速度不断增大，位移不断减小B.速度不断增大，位移不断增大C.速度增加越来越快，位移增加越来越慢D.速度增加越来越慢，位移增加越来越快第 25 页 共 27 页答案BD 解析根据题意，飞机速度与加速度同向，飞机速度和位移都在增大，选项A 错误，选项B正确；由于加速度减小，所以速度增加越来越慢，而速度增大，会

26、使位移变化越来越快，选项 C 错误，选项D 正确.9.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.v1v22、v1v22B.v1v22、v1v22C.0、v1v2v1v2D.0、2v1v2v1v2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 x0，平均速度v x t0 t0；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s1s2t1t22ssv1sv22v1v2v1 v2，选项 D 正确.10.(2018河北邢台质检)有下列几种情景，

27、其中对情景的分析和判断正确的是()点火后即将升空的火箭；高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车；磁悬浮列车在轨道上高速行驶；太空中的空间站绕地球做匀速圆周运动.A.中，因火箭还没运动，所以加速度一定为零B.中，轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大C.中，高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也一定很大第 26 页 共 27 页D.中，因空间站处于完全失重状态，所以空间站内的物体加速度为零答案B 解析点火后火箭即将升空的瞬间，加速度竖直向上，不为零，A 错；轿车紧急刹车时刹车时间短，且速度改变很大，则由a v t知加速度很大，B 对；磁悬浮列车速度很大，但速度没有变化，加速

28、度为零，C 错；空间站以及里面的物体受地球万有引力作用，加速度不为零，D 错.11.某质点以20 m/s 的初速度竖直向上运动，其加速度保持不变，经2 s 到达最高点，上升高度为 20 m，又经过2 s回到出发点时，速度大小仍为20 m/s，关于这一运动过程的下列说法中正确的是()A.质点运动的加速度大小为10 m/s2，方向竖直向下B.质点在这段时间内的平均速率为零C.质点在最高点时加速度为零D.质点在落回抛出点时的速度与开始离开抛出点时的速度相同答案A 12.一质点在x 轴上运动，在t00 时刻质点处于位置x0 0 m，然后质点沿x 轴正方向运动，在 t12 s 时刻质点处于位置x110

29、m，此后质点沿x 轴负方向运动，在 t24 s时刻质点处于位置 x2 10 m，求：(1)质点在 04 s内的平均速率；(2)后 2 s内质点的平均速度和04 s内的平均速度.答案(1)7.5 m/s(2)10 m/s，沿 x 轴负方向2.5 m/s，沿 x 轴负方向解析(1)质点在 04 s内通过的路程s|x1x0|x2x1|30 m，质点在 04 s 内的平均速率为v st304m/s7.5 m/s.(2)后 2 s内质点通过的位移xx2x1 10 m 10 m 20 m 平均速度v1202m/s 10 m/s，负号表示沿x轴负方向质点在 04 s 内通过的位移xx2x0 10 m，质点在

30、 04 s 内的平均速度v2104m/s 2.5 m/s，负号表示沿x 轴负方向.13.有些国家的交通管理部门为了交通安全，特别制定了死亡加速度为500g(g取 10 m/s2)，以醒世人，意思是如果行车加速度超过此值，将有生命危险，那么大的加速度，一般情况下车辆是达不到的，但如果发生交通事故时，将会达到这一数值.试问：(1)一辆以 72 km/h 的速度行驶的货车与一辆以54 km/h 的速度行驶的摩托车相向而行发生碰第 27 页 共 27 页撞，摩托车驾驶员被以与碰撞前货车相同的速度撞飞，碰撞时间为2.1103 s，摩托车驾驶员是否有生命危险？(2)为了防止碰撞，两车的驾驶员同时紧急刹车，

31、货车、摩托车急刹车后到完全静止所需时间分别为 4 s、3 s，货车的加速度与摩托车的加速度大小之比为多少？答案见解析解析(1)两车碰撞过程中，取摩托车的初速度方向为正方向，摩托车的速度变化量为 v v2 v1 72 km/h54 km/h 20 m/s15 m/s 35 m/s 两车相碰撞时摩托车驾驶员的加速度为a v t35 m/s2.1103 s16 667 m/s2 1 666.7g1 666.7g500g，因此摩托车驾驶员有生命危险.(2)设货车、摩托车的加速度大小分别为a1、a2，根据加速度定义得a1|v1|t1，a2|v2|t2所以 a1a2|v1|t1|v2|t220415311.