2024届高考物理一轮总复习第一章运动的描述匀变速直线运动第1讲描述运动的基本概念学案.docx

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1、第1讲描述运动的基本概念一、质点、参考系1质点(1)定义：用来代替物体的有质量的点。(2)物体看作质点的条件：物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略。2参考系(1)定义：在描述物体运动时，用来作为参考的物体。(2)选取：可任意选取，但对同一物体的运动，所选的参考系不同，运动的描述可能会不同，通常以地面为参考系。二、位移和路程定义位移：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路程：质点运动轨迹的长度区别位移是矢量，方向由初位置指向末位置；路程是标量，没有方向联系单向直线运动中，位移大小等于路程其他情况下，位移大小小于路程三、速度1平均速度：物体的位移与发生这段位移所用时间之比，即v

2、，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，是矢量，方向沿轨迹的切线方向。3速率：瞬时速度的大小，是标量。四、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之比。2定义式：a。单位：m/s2。3方向：与v的方向一致，由合力的方向决定，而与初速度v0、末速度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。情境创设港珠澳大桥是连接香港、珠海和澳门的桥隧工程，位于广东省珠江口伶仃洋海域内，为珠江三角洲地区环线高速公路南环段。港珠澳大桥东起香港国际机场附近的香港口岸人工岛，向西横跨南海伶仃洋水域接珠海和澳门人工岛，止于珠海洪湾立交，桥隧全长55 km

3、，桥面为双向六车道高速公路，设计速度为100 km/h。某辆轿车在17：00进入该大桥，17：40离开大桥。(1)研究该轿车通过港珠澳大桥的时间时，可以将该轿车视为质点。()(2)以该轿车为参考系，港珠澳大桥是运动的。()(3)该轿车在17：00进入港珠澳大桥，17：40离开大桥，这里的“17：00”和“17：40”实际上指的是时刻。()(4)该轿车经过港珠澳大桥的位移是55 km。()(5)“设计速度为100 km/h”，该速度为平均速度。()(6)该轿车通过港珠澳大桥的平均速度约为82.5 km/h。()(7)该轿车瞬时速度的方向就是轿车在该时刻或该位置的运动方向。()(8)该轿车在某位置

4、的速度很大，其加速度一定不为零。()(9)该轿车的加速度增大，其速度可能增大。()(10)该轿车的加速度减小，其速度可能增大。()(一) 质点、参考系、位移(固基点) 题点全练通1物体看作质点的条件(2021浙江1月选考)2020年11月10日，我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底，坐底深度10 909 m。“奋斗者”号照片如图所示，下列情况中“奋斗者”号一定可视为质点的是( ) A估算下降总时间时B用推进器使其转弯时C在海沟中穿越窄缝时D科学家在其舱内进行实验时解析：选A估算潜水器下降的总时间时，潜水器的大小和形状相对运动的轨迹可以忽略，可以视为质点，A正确；用推进器使其转弯时和

5、科学家在其舱内进行实验时，都不能忽略潜水器本身的大小，不可视为质点，B、D错误；在海沟中穿越窄缝时，潜水器的大小和形状相对窄缝尺寸不可以忽略，不可视为质点，C错误。2参考系的选取(2023浙江1月选考)“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，在轨运行如图所示，则( )A选地球为参考系，“天和”是静止的B选地球为参考系，“神舟十五号”是静止的C选“天和”为参考系，“神舟十五号”是静止的D选“神舟十五号”为参考系，“天和”是运动的解析：选C以地球为参考系，“天和”和“神舟十五号”都是运动的，故A、B错误；由于“神舟十五号”和“天和”核心舱成功对接，二者是相对静止的，因此选“天和”为参考

6、系，“神舟十五号”是静止的，同理选“神舟十五号”为参考系，“天和”也是静止的，故C正确，D错误。3位移与路程如图所示，在距墙壁1 m的A点，小球以某一速度冲向一端固定在墙壁上的弹簧，将弹簧压缩到最短时到达距离墙壁0.2 m的B点，然后又被反方向弹回至距墙壁1.5 m的C点静止，则从A点到C点的过程中，小球的位移大小和路程分别是( )A0.5 m、1.3 m B0.8 m、1.3 mC0.8 m、1.5 m D0.5 m、2.1 m解析：选D位移的大小等于始、末位置的距离，可知位移的大小等于AC的距离，即为1.5 m1 m0.5 m。路程等于运动轨迹的长度，可知s1 m1.5 m20.2 m2.

7、1 m，故D正确。要点自悟明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)物体能否被看作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对参考系的三点提醒(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，一般选地面作为参考系。(2)在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一物体在不同阶段的运动，则必须选取同一个参考系。(3)对于复杂运动的物体，应选取能最简单描述物体运动情况的物体为参考

8、系。3位移与路程的两点区别(1)决定因素不同：位移由始、末位置决定，路程由实际的运动路径决定。(2)运算法则不同：位移应用矢量的平行四边形定则运算，路程应用标量的代数运算法则运算。(二) 平均速度与瞬时速度(释疑点)研清微点1平均速度的计算12022年10月31日15时37分，梦天实验舱搭乘长征五号B遥四运载火箭，在中国文昌航天发射场成功发射升空。小李在网络上观看了梦天实验舱发射视频，观察到火箭在发射后第6 s末到第8 s末的位移大小约为火箭长度的，如图所示，他又上网查到运载梦天实验舱的长征五号B遥四运载火箭全长约53.7 m，则火箭发射后第6 s末至第8 s末的平均速度最接近( ) A20

9、m/s B10 m/sC5 m/s D2 m/s解析：选A火箭在第6 s末到第8 s末的位移大小约为火箭的，则平均速度 m/s21.48 m/s，最接近20 m/s，故选A。一点一过1平均速度的求解思路(1)画出运动轨迹。(2)根据初、末位置确定位移。(3)根据位移和时间由公式确定平均速度。2注意的三个问题(1)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。(3)匀变速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度，即v。研清微点2平均速度与瞬时速度的关系2.(2022济南高三月考)物体沿曲线的箭头方向运动，运动轨迹如图所示(小正方格边长为1

10、米)。AB、ABC、ABCD、ABCDE四段运动轨迹所用的运动时间分别是：1 s、2 s、3 s、4 s。下列说法正确的是( )A物体过B点的速度等于AC段的平均速度B物体过C点的速度大小一定是 m/sCABC段的平均速度比ABCD段的平均速度更能反映物体处于B点时的瞬时速度D物体在ABCDE段的运动速度方向时刻改变解析：选C物体的运动不是匀变速直线运动，故A错；物体过AC段的平均速度为 m/s，C点速度不一定为此值，故B错；根据平均速度公式可知，位移越小，平均速度越能代表某点的瞬时速度，所以ABC段的平均速度比ABCD段的平均速度更能反映物体处于B点时的瞬时速度，故C正确；物体在BC段的速度

11、方向没有时刻改变，故D错。一点一过1平均速度和瞬时速度的区别(1)平均速度是过程量，与位移和时间有关，表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度。(2)瞬时速度是状态量，与位置和时刻有关，表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度。2平均速度和瞬时速度的联系(1)瞬时速度等于运动时间t0时的平均速度。(2)对于匀速直线运动，瞬时速度与平均速度相等。研清微点3平均速度与平均速率的比较3.一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流，途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点，如图所示。已知该游客从M点漂流到N点的路程为5.4 km，用时1 h，M、N间的直线距离为1.8 km，则从M点漂流到N点的过程中(

12、)A该游客的位移大小为5.4 kmB该游客的平均速率为5.4 m/sC该游客的平均速度大小为0.5 m/sD若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度为0解析：选C位移指的是从M点到N点的有向线段，故位移大小为1.8 km，故A错误；从M点漂流到N点的路程为5.4 km，用时1 h，则平均速率为率5.4 km/h1.5 m/s，故B错误；该游客的平均速度大小为1.8 km/h0.5 m/s，故C正确；以玉女峰为参考系，所乘竹筏的平均速度大小为0.5 m/s，若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度大小也为0.5 m/s，故D错误。一点一过平均速率平均速度大小1平均速度是位移与时间之比，平均速率是路程

13、与时间之比。2一般情况下，平均速率大于平均速度的大小。3单向直线运动中，平均速率等于平均速度的大小。(三) 加速度(精研点)研清微点1加速度的计算1蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一位运动员从高处自由落下，以大小为8 m/s的竖直速度着网，与网作用后，沿着竖直方向以大小为10 m/s的速度弹回。已知运动员与网接触的时间t1.0 s，那么运动员在与网接触的这段时间内加速度的大小和方向分别为( )A2 m/s2，向下 B8 m/s2，向上C10 m/s2，向下 D18 m/s2，向上解析：选D取着网前的速度方向为正方向，则v18 m/s，v210 m/s，则a

14、 m/s218 m/s2，负号说明加速度的方向与正方向相反，即向上，D正确。2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t10.30 s，通过光电门2的时间为t20.10 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t3.0 s，则滑块的加速度约为( )A0.067 m/s2 B0.67 m/s2C6.7 m/s2 D不能计算出解析：选A遮光板通过光电门1时的速度v1 m/s0.10 m/s，遮光板通过光电门2时的速度v2 m/s0.30 m/s，故滑

15、块的加速度a0.067 m/s2，选项A正确。一点一过计算加速度的步骤及方法研清微点2速度、速度变化量与加速度的关系3如图所示，在平直机场跑道上，客机和汽车并排沿正方向运动，a机5 m/s2，a车5 m/s2，对客机和汽车的运动，下列判断正确的是( )A客机的加速度大于汽车的加速度B客机做加速直线运动，汽车做减速直线运动C客机的速度比汽车的速度变化快D客机、汽车在相等时间内速度变化相同解析：选B客机与汽车的加速度大小相等，A错误；客机的加速度与速度同向，所以做加速直线运动，汽车的加速度与速度方向相反，所以做减速直线运动，B正确；加速度大小表示速度变化的快慢，因此客机和汽车的速度变化一样快，C错

16、误；由vat可知，相等时间内，客机、汽车的速度变化大小相等，方向相反，D错误。一点一过速度、速度变化量和加速度的比较物理量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vvvv0a方向与位移x同向，即物体运动的方向由vv0或a的方向决定与v的方向一致，由合力F的方向决定，而与v0、v的方向无关研清微点3物体速度变化规律分析4(多选)一个物体做变速直线运动，物体的加速度(方向不变)大小从某一值逐渐减小到零，则在此过程中，关于该物体的运动情况的说法可能正确的是( )A物体速度不断增大，加速度减小到零时，物体速度最大B物体速度不断减小，加速度减小到零时，

17、物体速度为零C物体速度减小到零后，反向加速再匀速D物体速度不断增大，然后逐渐减小解析：选ABC物体做变速直线运动，若速度方向与加速度方向相同，加速度逐渐减小，速度不断增大，当加速度减小到零时，速度达到最大，而后做匀速直线运动，A正确；若速度方向与加速度方向相反，加速度逐渐减小，速度不断减小，当加速度减小到零时，物体速度可能恰好为零，也可能当速度减为零时，加速度不为零，然后物体反向做加速直线运动，加速度等于零后，物体做匀速运动，B、C正确，D错误。一点一过根据a与v的方向关系判断物体速度变化课时跟踪检测1(2022浙江1月选考)下列说法正确的是( )A研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球可以看成

18、质点B研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时，乒乓球不能看成质点C研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球大小可以忽略D研究丁图中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分的速度可视为相同解析：选B研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球的形状和大小不能忽略，故不可以看成质点，A错误；研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时，要考虑乒乓球的大小和形状，则乒乓球不能看成质点，B正确；研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球大小不可以忽略，C错误；研究丁图中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分有转动和平动，各部分的速度不可以视为相同，D错误。2.某校举行教职工趣味运动会，其中一项比赛项目“五米

19、三向折返跑”，活动场地如图所示，ABACAD5 m，参赛教师听到口令后从起点A跑向B点，用手触摸折返线后再返回A点，然后依次跑向C点、D点，最终返回A点。若人可视为质点，现测得某参赛教师完成活动的时间为7.5 s，则( )AA到B和A到C的位移相同B该教师全程的平均速度为零C该教师通过的总位移为30 mD7.5 s指的是该教师回到起点的时刻解析：选BA点到B点和A点到C点的路程相等，位移大小相等，方向不同，A错误；根据位移的定义可知，参赛教师从A点出发通过三方向折返跑后回到A点，位移为零，C错误；根据平均速度的定义，可知该教师平均速度为零，B正确；7.5 s指的是该教师完成该项活动所用的时间，

20、不是该教师回到起点的时刻，D错误。3(多选)如图甲所示，火箭发射时，速度能在10 s内由0增加到100 m/s；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，下列说法中正确的是( )A10 s内火箭的速度改变量为10 m/sB2.5 s内汽车的速度改变量为30 m/sC火箭的速度变化比汽车的快D火箭的加速度比汽车的加速度小解析：选BD因火箭发射时，速度在10 s内由0增加到100 m/s，故10 s内火箭的速度改变量为100 m/s，A错误；汽车以108 km/h30 m/s的速度行驶，急刹车时能在2.5 s内停下来，则2.5 s内汽车的速度改变量为030 m/

21、s30 m/s，B正确；火箭的加速度为：a1 m/s210 m/s2，汽车的加速度为：a2 m/s212 m/s2，故火箭的速度变化比汽车的慢，火箭的加速度比汽车的加速度小，C错误，D正确。4.在匀速上升的电梯里，一小球从电梯地板被竖直向上弹出后又落回地板，这一过程中小球没有触碰电梯天花板，不计空气阻力，以地面为参考系，下列对这一过程的分析正确的是( )A小球在空中运动的位移大小一定小于路程B小球在空中运动的平均速度大于电梯的速度C小球在空中运动的平均速度小于电梯的速度D小球在空中运动的平均速度等于电梯的速度解析：选D小球在空中运动时，可能存在一直向上运动过程，因此位移大小可能等于路程，A错误

22、；因小球与电梯的位移相同，所以小球的平均速度一定等于电梯的速度，B、C错误，D正确。5.(2022广州六校联考)排球在我国是广受欢迎的比赛项目，女排精神更是体现了顽强拼搏、永不放弃的中国精神。在排球比赛中，扣球手抓住机会打了一个“探头球”，已知来球速度大小v16 m/s，击回的球速度大小v28 m/s，击球时间为0.2 s。关于击球过程中的平均加速度，下列说法正确的是( )A平均加速度大小为70 m/s2，方向与v1相同B平均加速度大小为10 m/s2，方向与v1相同C平均加速度大小为70 m/s2，方向与v2相同D平均加速度大小为10 m/s2，方向与v2相同解析：选C选取初速度v1的方向为

23、正方向，则v16 m/s，v28 m/s，所以排球的平均加速度为a m/s270 m/s2，负号表示平均加速度方向与v1的方向相反，与v2的方向相同，C正确，A、B、D错误。6(多选)沿直线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中所示，从表中数据可以看出( )t/s01234v1/(ms1)18.017.517.016.516.0v2/(ms1)9.811.012.213.414.6A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汽车的位移在增大解析：选AD从表格中可得火车的加速度a火 m/s20.5 m/s2，汽车的加速度a汽 m

24、/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值，速度方向不变，则位移都增加，C错误，D正确。7猎豹是陆地上奔跑速度最快的动物，最大时速可达110公里，为了捕捉正前方的羚羊，它由静止出发沿直线加速运动2.5 s后追上羚羊，此时猎豹的速度为108 km/h，假定猎豹的运动可简化为匀变速直线运动，下列说法正确的是( )A猎豹的加速度大小为43.2 m/s2B2.5 s内猎豹运动的距离为75 mC2.5 s内猎豹运动的平均速度为15 m/sD1.0 s时刻猎豹运动的速度为54 km/h解析：选C猎豹的加速度a12 m/s2，故A错误；2.5 s内猎豹运动的距离xat237.5 m，故B错误；2.5 s内猎豹运动的平均速度v15 m/s，故C正确；1.0 s时刻猎豹运动的速度vat12 m/s43.2 km/h，故D错误。