江苏专用2019版高考物理大一轮复习第1单元运动的描述与匀变速直线运动学案2018050927.doc
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1、第一单元 运动的描述与匀变速直线运动高考热点统计要求2014年2015年2016年2017年高考基础要求及冷点统计匀变速直线运动及其公式、图像2414、2420、252521162524、2525参考系、质点()位移、速度和加速度()以上考点为高考基础要求,一般不单独命题.实验:研究匀变速直线运动2222考情分析1.近年高考对直线运动的考查主要侧重于匀变速直线运动规律及图像,表现为两种命题形式:其一,以选择题的形式单独命题,主要考查自由落体运动规律、竖直上抛运动规律以及运动图像问题,题目一般基础性较强,难度不大;其二,与其他考点(如牛顿运动定律、电场知识)相结合,命制计算题,一般有一定难度,主
2、要考查匀变速直线运动规律和运动图像.2.从整体命题趋势上看,高考对本部分的命题基本会保持原有命题思路,同时将会越来越突出地考查运动规律、运动图像与实际生活相结合的问题,在2019年高考复习中应多加关注.第1讲描述直线运动的基本概念一、质点质点是用来代替物体的的点.质点是理想模型.二、参考系参考系是研究物体运动时假定、用作参考的物体.通常以为参考系.三、时刻和时间1.时刻指的是某一瞬时,在时间轴上用一个来表示,对应的是位置、瞬时速度、动能和动量等状态量.2.时间是两时刻的间隔,在时间轴上用一段来表示,对应的是位移、路程、功和冲量等过程量.四、路程和位移1.路程指物体的长度,它是标量.2.位移是由
3、初位置指向末位置的,它是矢量.五、速度1.定义:物体运动和所用时间的比值.定义式:v=.2.方向:沿物体运动的方向,与同向,是矢量.六、加速度1.定义:物体和所用时间的比值.定义式:a=.2.方向:与一致,由F合的方向决定,而与v0、v的方向无关,是矢量.【思维辨析】(1)研究花样游泳运动员的动作时,不能把运动员看成质点.()(2)参考系必须是静止的物体.()(3)做直线运动的物体的位移大小一定等于路程.()(4)平均速度的方向与位移的方向相同.()(5)子弹击中目标时的速度属于瞬时速度.()(6)甲的加速度a甲=2 m/s2,乙的加速度a乙=-2 m/s2,甲一定做加速运动,乙一定做减速运动
4、.()(7)物体的加速度增大,速度可能减小.() (8)速度变化率越大,加速度越大.()考点一质点、参考系、位移1.(时刻、质点和参考系)中新网2016年10月19日消息,“神舟十一号”飞船于北京时间19日凌晨3点30分与“天宫二号”成功实施自动交会对接.在合体3小时后,两名航天员已经进驻“天宫二号”,并将按计划开展空间科学实验.下列说法正确的是()A.“19日凌晨3点30分”指时间间隔B.“3小时”指时刻C.研究“神舟十一号”和“天宫二号”对接的技术细节时,可以把它们看作质点D.合体后,以“天宫二号”为参考系,“神舟十一号”是静止的2.(位移与路程)物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物
5、体的位置,用坐标的变化量x表示物体的位移.如图1-1所示,一个物体从A运动到C,它的位移为x1=xC-xA=-4 m-5 m=-9 m;从C运动到B,它的位移为x2=xB-xC=1 m-(-4 m)=5 m.下列说法中正确的是()图1-1A.从C到B的位移大于从A到C的位移,因为正数大于负数B.从A到C的位移大于从C到B的位移,因为符号表示位移的方向,不表示大小C.因为位移是矢量,所以从A到C的位移和从C到B的位移的大小无法比较D.物体从A运动到B的位移为4 m3.(矢量与标量)关于矢量和标量,下列说法中正确的是()A.标量只有正值,矢量可以取负值B.标量的正负表示大小,矢量的正负表示方向C.
6、矢量既有大小也有方向D.当物体做单向直线运动时,路程(标量)和位移(矢量)没有区别 特别提醒(1)物体能否被看成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.(2)对于同一个物体运动的描述,选用的参考系不同,其运动性质可能不同.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)区别标量和矢量不只看是否有方向或正负号,关键看运算是否遵循平行四边形定则.(4)对位移和路程的辨析如下表比较项目位移x路程l决定因素由始、末位置决定由实际的运动轨迹决定运算规则矢量的三角形定则或平行四边形定则代数运算 大小关系xl考点二平均速度、瞬时速度
7、平均速度瞬时速度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=(x为位移)v=(t趋于零)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实际应用物理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1 用如图1-2所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度,已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4.0 mm,遮光条经过光电门的遮光时间为0.040 s,则滑块经过光电门位置时的速度大小为()图1-2A.0.10 m/sB.100 m/sC.4.0 m/sD.0.40 m/s式
8、题 (多选)如图1-3所示,某赛车手在一次野外训练中,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()图1-3A.整个过程中赛车的平均速度为180 km/hB.整个过程中赛车的平均速度为108 km/hC.赛车经过路标C时的瞬时速度为150 km/hD.赛车经过路标C时速度方向为由A指向B 特别提醒“极限法”求瞬时速度(1)由平均速度公式v=可知,t趋近于零时,这时的平均速度就可认为是某一时刻或某一位置的瞬时速度.(2)极限法只能用于
9、在选定区间内所研究的物理量连续单调变化(单调增大或单调减小)的情况.考点三加速度 1.速度、速度变化量和加速度的对比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=v=v-v0a=决定因素v的大小由v0、a、t决定由a与t决定(v=at)由F、m决定(a不是由v、t、v0决定的)方向与位移同向,即物体运动的方向由a的方向决定与v的方向一致,由F的方向决定,与v0、v的方向无关2.两个公式的说明a=是加速度的定义式,加速度的决定式是a=,即加速度的大小由物体受到的合力F和物体的质量
10、m共同决定,加速度的方向由合力的方向决定.考向一加速度的理解1.甲、乙两个物体在同一直线上沿正方向运动,其加速度分别为a甲=4 m/s2和a乙=-4 m/s2,那么对甲、乙两物体,下列判断错误的是()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考向二加速度与速度的关系2.一个质点做速度方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同,但加速度大小逐渐减小直至为零,在此过程中()A.速度逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值B.速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值C.位移逐渐增大,
11、当加速度减小到零时,位移将不再增大D.位移逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值考向三加速度的计算3.(多选)一物体做加速度不变的直线运动,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()A.加速度可能为6 m/s2,方向与初速度的方向相同B.加速度可能为6 m/s2,方向与初速度的方向相反C.加速度可能为14 m/s2,方向与初速度的方向相同D.加速度可能为14 m/s2,方向与初速度的方向相反 要点总结考点四匀速直线运动规律的应用匀速直线运动是最基本、最简单的运动形式,应用广泛.例如:声、光的传播都可以看成匀速直线运动.下面是几个应用实例.实例
12、图示说明计算声音传播时间声波通过云层反射,视为匀速直线运动计算子弹速度或曝光时间子弹穿过苹果照片中,子弹模糊部分的长度即为曝光时间内子弹的位移雷达测速通过发射两次(并接收两次)超声波脉冲测定汽车的速度由曝光位移求高度曝光时间内下落石子的运动视为匀速运动2 如图1-4所示为一种常见的身高体重测量仪.测量仪顶部向下发射波速为v的超声波,超声波经反射后返回,被测量仪接收,测量仪记录发射和接收的时间间隔.质量为M0的测重台置于压力传感器上,传感器输出电压与作用在其上的压力成正比.当测重台没有站人时,测量仪记录的时间间隔为t0,输出电压为U0,某同学站上测重台,测量仪记录的时间间隔为t,输出电压为U,则
13、该同学的身高和质量分别为()图1-4A.v(t0-t),UB.v(t0-t),UC.v(t0-t),(U-U0)D.v(t0-t),(U-U0)式题1 有一个方法可以用来快速估测闪电处至观察者之间的直线距离:只要数出自观察到闪光起至听到雷声的时间t秒,就能估算出以千米为单位的闪电处与观察者之间的直线距离x.已知空气中的声速约为340 m/s,则x约为()图1-5A.t kmB. km式题2 (多选)2017西安铁一中月考 测速仪安装有超声波发射和接收装置,如图1-6所示,B为测速仪,A为汽车.某时刻两者相距335 m,B发出超声波,同时A由静止开始做匀加速直线运动,当B接收到反射回来的超声波信
14、号时, A、B相距355 m.已知声速为340 m/s,则下列说法正确的是()图1-6A.经2 s,B接收到返回的超声波B.超声波追上A车时,A车前进了10 mC.A车的加速度大小为10 m/s2D.A车的加速度大小为5 m/s2 建模点拨在涉及匀速直线运动的问题中,无论是求解距离、时间、速度中的哪个,其核心方程都只有一个:x=vt,知道该方程中任意两个量即可求第三个量.解答此类问题的关键是在以下两个方面:其一,空间物理图景的建立;其二,匀速直线运动模型的建立.第2讲匀变速直线运动的规律及应用一、匀变速直线运动基本规律和重要推论1.基本规律(1)速度公式:;(2)位移公式:;(3)速度位移关系
15、式:.这三个基本公式是解决匀变速直线运动的基石,均为矢量式,应用时应规定正方向.2.两个重要推论(1)物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度,还等于初、末时刻速度矢量和的一半,即:=.(2)任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差为一恒量,即:x=x2-x1=x3-x2=xn-xn-1=.二、自由落体运动1.自由落体运动的特点(1)从静止开始,即初速度为.(2)只受重力作用的直线运动.2.自由落体运动的公式(1)速度公式:;(2)位移公式:;(3)速度位移关系式:.【思维辨析】(1)做匀变速直线运动的物体的速度均匀变化.()(2)一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为6 m
16、/s,1 s后速度大小为10 m/s,加速度的大小一定为4 m/s2.()(3)一物体做初速度为零的匀加速直线运动,它在第1 s末、第2 s末、第3 s末的瞬时速度之比为135.()(4)某物体从静止开始做匀加速直线运动,速度由0到v时运动距离是速度由v到2v时运动距离的2倍.()(5)对任意直线运动,其中间时刻的瞬时速度一定等于该段时间的平均速度.()(6)不计空气阻力,物体从某高度由静止下落,任意两个连续相等的时间间隔T内的位移之差恒定.()考点一匀变速直线运动的基本规律1.“一画,二选,三注”解决匀变速直线运动问题2.对于运动学公式的选用可参考下表所列方法题目中所涉及的物理量(包括已知量
17、、待求量和为解题设定的中间量)没有涉及的物理量适宜选用的公式v0、v、a、tx速度公式v=v0+atv0、a、t、xv位移公式x=v0t+at2v0、v、a、xt速度位移关系式v2-=2axv0、v、t、xa平均速度公式x=t3.运动学公式中正、负号的规定直线运动可以用正、负号表示矢量的方向,一般情况下,我们规定初速度的方向为正方向,与初速度同向的物理量取正值,与初速度反向的物理量取负值,但当v0=0时,一般以a的方向为正方向.1 一个物体从静止开始以加速度a1做匀加速直线运动,经过时间t改为做加速度大小为a2的匀减速直线运动,又经过时间t物体回到初始位置,求两个加速度大小之比. 题根分析本题
18、为典型的匀变速直线运动问题,运动过程分为两个阶段,可画出物体运动过程示意图,选取初速度方向为正方向,根据位移公式和速度公式列方程进行求解.以本题为题根可以联系动力学、能量和动量等进行知识层级上的纵向变式. 变式网络式题1 一个物体从静止开始在大小为F1的恒力作用下做匀加速直线运动,经过时间t改为大小为F2的反方向恒力,又经过时间t物体回到初始位置,求两个恒力大小之比.式题2 一个物体从静止开始在大小为F1的恒力作用下做匀加速直线运动,经过时间t改为大小为F2的反方向恒力,又经过时间t物体回到初始位置,此时物体的动能大小为48 J,求两个恒力做功大小W1、W2.式题3 在真空中的光滑绝缘水平面上
19、有一带电小滑块,开始时滑块静止.若在滑块所在空间加一水平匀强电场E1,持续一段时间后立即换成与E1方向相反的匀强电场E2.当电场E2与电场E1持续时间相同时,滑块恰好回到初始位置,且具有动能Ek.在上述过程中,E1对滑块的电场力做功为W1,冲量大小为I1;E2对滑块的电场力做功为W2,冲量大小为I2,则()A.I1=I2B.4I1=I2C.W1=0.25Ek,W2=0.75EkD.W1=0.20Ek,W2=0.80Ek考点二匀变速直线运动的推论及其应用1.初速度为零的匀变速直线运动比例关系(1)T末、2T末、3T末瞬时速度之比为:v1v2v3vn=.(2)T内、2T内、3T内位移之比为:x1x
20、2x3xn=.(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内位移之比为:xxxxn=.(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为:t1t2t3tn=.2.两类特殊的匀减速直线运动刹车类问题指匀减速到速度为零后立即停止运动,加速度a突然消失,求解时要注意确定其实际运动时间双向可逆类问题如沿光滑斜面上滑的小球,到最高点仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变,故求解时可对全过程列式,但必须注意x、v、a等矢量的正负号及物理意义2 2017合肥一中期中 如图2-1所示,冰壶以速度v垂直进入四个宽为l的矩形区域,沿虚线做匀减速直线运动,且刚要离开第四个矩形区域的E点时速度恰好为零,冰壶通
21、过前三个矩形区域的时间为t,则冰壶通过第四个矩形区域所用的时间是多少?(可选用多种方法)图2-1式题1 如图2-2所示,物体以一定的初速度从斜面底端A点冲上固定的光滑斜面,斜面总长度为l,物体到达斜面最高点C时速度恰好为零.已知物体运动到距斜面底端l处的B点时所用时间为t,求物体从B点滑到C点所用的时间.(不考虑物体的下滑过程)图2-2式题2 (多选)某质点做匀减速直线运动,依次经过A、B、C三点,最后停在D点,如图2-3所示.已知AB=6 m,BC=4 m,从A点运动到B点和从B点运动到C点两个过程速度变化量都为-2 m/s,则下列说法正确的是()图2-3A.质点到达B点时速度大小为2.5
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