鲁科版高中物理必修一第2章-1
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第1节固体类型及微观结构学习目标:1.[物理观念]了解固体及其分类,了解晶体和非晶体的宏观特性. 2.[物理观念]能够区别晶体与非晶体的性质. 3.[科学态度与责任]了解晶体和非晶体在生活和生产中的不同用途. 4.[科学态度与责任]了解对晶体结构的认识过程,知道晶体微观结构的特点. 5.[物理思维]会用固体的微观结构解释其宏观性质.一、晶体和非晶体1.固体的特点(1)固体看得见、摸得着,容易察觉它的存在.(2)固体有固定的外形,可根据需要进行加工处理.2.固体的分类:固体通常可分为晶体和非晶体两大类.3.晶体可分为单晶体和多晶体两类.4.单晶体(1)定义:具有规则的几何形状,外形都是由若干个平面围成的多面体.(2)结构特点:同种物质的单晶体都具有相同的基本形状,表面个数、各相应平面间的夹角恒定不变.(3)宏观特性:①具有规则的几何形状.②具有各向异性.③有固定的熔点.5.多晶体(1)定义:没有规则的几何形状,由小晶粒杂乱无章地排列在一起构成的晶体.(2)宏观特性:①没有规则的几何形状.②具有各向同性.③有固定的熔点.二、固体的微观结构1.晶体的结构及结合类型(1)组成晶体的物质微粒有规则地在空间排成阵列,呈现周而复始的有序结构,说明晶体的微观结构具有周期性.(2)晶体内部各微粒之间存在着很强的相互作用力,微粒被约束在一定的平衡位置上.(3)热运动时,组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动.(4)晶体的结合类型比较(1)方法:在固体界面沿不同方向画出等长直线.(2)微观解释①单晶体在不同直线上微粒的个数不相等,说明沿不同方向微粒的排列及物质结构情况不同,在物理性质上表现为各向异性.②非晶体在不同直线上微粒的个数大致相等,说明沿不同方向微粒排列及物质结构情况基本相同,在物理性质上表现为各向同性.(3)同一种物质在不同条件下形成不同的晶体,由于微观结构不同,物理性质有很大差异.1.思考判断(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)常见的金属材料都是单晶体.(×)(2)晶体具有各向异性的特性.(×)(3)凡是具有天然规则的几何形状的物体必定是单晶体.(√)(4)单晶体的分子(原子、离子)排列是有规则的.(√)(5)非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同.(√)(6)同一种物质只能生成一种晶体.(×)2.(多选)下列哪些现象能说明晶体与非晶体的区别()A.食盐是正方体,而蜂蜡无规则形状B.石墨可导电,沥青不能导电C.冰熔化时,温度保持不变,松香受热熔化时温度持续升高D.金刚石密度大,石墨密度小AC[晶体有天然规则的几何外形,具有一定的熔点,而非晶体则没有,故A、C正确.]3.下列说法正确的是()A.黄金可以切割加工成各种形状,所以是非晶体B.同一种物质只能形成一种晶体C.单晶体的所有物理性质都是各向异性的D.玻璃没有确定的熔点,也没有天然规则的几何形状D[常见的金属都是多晶体,因而黄金也是多晶体,只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章,才使黄金没有规则的几何形状,故A错;同一种物质可以形成多种晶体,如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体,故B错;单晶体只在某些物理性质上表现出各向异性,并不是所有物理性质都表现出各向异性,故C错;玻璃是非晶体,因而没有确定的熔点和规则的几何形状,D对.]如图甲所示是日常生活中常见的几种晶体,图乙是生活中常见的几种非晶明矾祖母绿原石水晶食盐铜矿石蜂蜡松香塑料橡胶沥青玻璃2.单晶体具有各向异性,并不是说每一种单晶体都能在各种物理性质上表现出各向异性(1)云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同.(2)方铅矿石晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同.(3)立方形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同.(4)方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同.【例1】在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,用烧热的针尖接触其上一点,蜡熔化的范围如下图所示;另外甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图所示,则()甲乙丙A.甲、乙是非晶体,丙是晶体B.甲、丙是非晶体,乙是晶体C.甲、丙是多晶体,乙是晶体D.甲是多晶体,乙是非晶体,丙是单晶体思路点拨:由蜡熔化图判断导热性能,由温度—时间图线形状分析是晶体还是非晶体.D[由题图甲、乙、丙知,甲、乙具有各向同性,丙具有各向异性;由温度—时间图线知,甲、丙有固定的熔点,乙没有固定的熔点,所以甲是多晶体,乙是非晶体,丙是单晶体.]区分晶体和非晶体、单晶体和多晶体的方法(1)区分晶体和非晶体的方法是看其有无确定的熔点,晶体具有确定的熔点,而非晶体没有确定的熔点,仅从各向同性或几何形状不能判断某一固体是晶体还是非晶体.(2)区分单晶体和多晶体的方法是看其是否具有各向异性,单晶体表现出各向异性,而多晶体表现出各向同性.[跟进训练]1.(多选)下列说法正确的是()A.一块固体,若沿各个方向上的导电性能相同,则该固体为非晶体B.一块固体,若是各个方向导热性能不同,则这个固体一定是单晶体C.一块固体,若有确定的熔点,则该固体必定为晶体D.黄金可以切割加工成各种形状,所以是非晶体BC[只有晶体才有固定熔点,只有单晶体才具有各向异性,B、C对;多晶体和非晶体都具有各向同性,A错;黄金是晶体,切割后分子结构不变,仍然是晶体,D错.]家庭、学校或机关的门锁常用“碰锁”,然而,这种锁使用一段时间后,锁(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子)是依照一定的规律在空间中整齐地排列的.实验证实:人们用X射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后,证实了这种假说是正确的.(2)微粒的热运动特点表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动.2.晶体的微观结构特点(1)组成晶体的微粒(分子、原子或离子),依照一定的规律在空间中整齐地排列的.(2)晶体中微粒的相互作用很强,微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离.(3)微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动.晶体的微观结构决定其宏观物理性质,改变物质的微观结构从而改变物质的属性,如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石,有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.3.用微观结构理论解释晶体的特性(1)对单晶体各向异性的解释如图所示,这是在一个平面上单晶体物质微粒的排列情况.从图上可以看出,在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同.直线AB 上物质微粒较多,直线AD上较少,直线AC上更少.正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同,才引起单晶体在不同方向上物理性质的不同.(2)对晶体具有一定熔点的解释给晶体加热到一定温度时,一部分微粒有足够的动能克服微粒间的作用力,离开平衡位置,使规则的排列被破坏,晶体开始熔解,熔解时晶体吸收的热量全部用来破坏规则的排列,温度不发生变化.(3)对多晶体特征的微观解释晶粒在多晶体里杂乱无章地排列着,所以多晶体没有规则的几何形状,也不显示各向异性.它在不同方向的物理性质是相同的,即各向同性.多晶体和非晶体的主要区别是多晶体有确定的熔点,而非晶体没有.(4)对非晶体特征的微观解释在非晶体内部,物质微粒的排列是杂乱无章的,从统计的观点来看,在微粒非常多的情况下,沿不同方向的等长直线上,微粒的个数大致相等,也就是说,非晶体在不同方向上的微粒排列及物质结构情况基本相同,所以非晶体在物理性质上表现为各向同性.(5)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同形态出现,晶体和非晶体可在一定条件下相互转化.【例2】(多选)下列说法正确的是()A.在各种晶体中,原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性B.大颗粒的盐磨成细盐,就变成了非晶体C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变AC[单晶体具有各向异性,多晶体和非晶体具有各向同性,都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性,A正确;晶体由更小的晶胞组成,大颗粒的盐磨成细盐,还是晶体,B错误;由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体,例如,石墨和金刚石,选项C正确;在熔化过程中,晶体要吸收热量,虽然温度保持不变,但是内能增加了,选项D错误.](1)各种晶体的微粒都是按照一定的规则排列的,具有空间上的周期性.(2)物体的宏观性是由微粒结构决定的,单晶体与非晶体的物理性质不同,是因为微观结构不同,单晶体各向异性也是由粒子排列的特点决定的.[跟进训练]2.(多选)2010年诺贝尔物理学奖授予安德烈•海姆和康斯坦丁•诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究.他们通过透明胶带对石墨进行反复的粘贴与撕开,使得石墨片的厚度逐渐减小,最终寻找到了厚度只有0.34 nm的石墨烯,是碳的二维结构.如图所示为石墨、石墨烯的微观结构,根据以上信息和已学知识判断,下列说法正确的是()石墨的微观结构石墨烯的微观结构A.石墨是晶体,石墨烯是非晶体B.石墨是单质,石墨烯是化合物C.石墨、石墨烯与金刚石都是晶体D.他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的CD[晶体、非晶体都是对固体而言的,晶体有固定熔点,规则结构,非晶体没有,石墨、石墨烯与金刚石都是晶体,石墨与金刚石、碳60、碳纳米管、石墨烯等都是碳元素的素的单质,它们互为同素异形体,他们是通过物理变化的方法获得石墨烯的,故A、B错误,C、D正确.]1.(多选)某种物体表现出各向同性的物理性质,则可以判断这种物质() A.不一定是多晶体B.不一定是单晶体C.一定不是单晶体D.一定是非晶体AC[因为非晶体和多晶体都表现出各向同性,故A正确,D错误;单晶体一定表现出各向异性,故B错误,C正确.]2.(多选)下列有关晶体的结构叙述正确的是()A.在晶体内部,组成晶体的物质微粒是无规则排列的B.晶体的微观结构具有周期性C.在晶体内部,组成晶体的物质微粒可以自由运动D.组成晶体的微粒只能做微小的振动BD[在晶体的内部,组成晶体的物质微粒是有规则排列的,A错误;晶体的微观结构具有周期性,且微粒间存在着很强的作用力,B正确;在晶体内部,组成晶体的物质微粒只能在各自的平衡位置附近做微小振动,而不能自由运动,C错误,D正确.]3.(多选)有关晶体的排列结构,下列说法正确的有()A.同种元素原子按不同结构排列有相同的物理性质B.同种元素原子按不同结构排列有不同的物理性质C.同种元素形成晶体只能有一种排列规律D.同种元素形成晶体可能有不同的排列规律BD[同种元素原子在不同情况下可能按不同的方式排列,并导致物理性质有明显的差异,故A、C错误,B、D正确.]4.(多选)如图a、b是两种不同物质的熔化曲线,根据曲线,你认为下列说法正确的是()A.a是一种晶体的熔化曲线B.a是一种非晶体的熔化曲线C.b是一种非晶体的熔化曲线D.a中有一段吸热但温度不变的过程ACD[晶体在熔化过程中,不断吸热,但温度(熔点对应的温度)却保持不变,而非晶体没有确定的熔点,不断加热,非晶体先变软,然后熔化,温度却不断上升,因此a对应的是晶体,b对应的是非晶体,故A、C、D正确.] 5.(多选)一块厚度和密度都均匀分布的长方体被测样品,长AB是宽AD的两倍,如图所示.如果用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量,结果阻值均为R,则这块样品不可能是()A.单晶体B.多晶体C.非晶体D.金属BCD[用多用电表的欧姆挡沿两个对称轴O1O1′和O2O2′方向测量结果均相同,说明该物体沿O1O1′和O2O2′方向电阻率(即导电性能)不同,即表现出各向异性的物理性质,所以可能是单晶体.如果是普通金属,可以分析出沿O1O1′方向电阻比较大.故不可能的是B、C、D三种物品.]。
02题型1ꢀ物体可看成质点的条件1.[陕西西安长安区一中2019高一上期中]关于质点,下列说法正确的是(ꢀꢀ)DA. 只有体积很小的物体才能看成质点B.质点是一个理想化的模型,现实中是可能存在的C.在太空中进行飞船对接的宇航员观察该飞船,可把飞船看成质点D.从地球上的控制中心跟踪观察在太空中飞行的宇宙飞船,可把飞船看成质点解析只要在研究的问题中物体的体积、形状可以忽略不计,物体就可以看成质点,故A错误;质点是一个理想化的模型,现实中不存在,故B错误;飞船对接时需要考虑飞船的形状,不能把飞船看成质点,故C错误;从地球上的控制中心跟踪观察在太空中飞行的宇宙飞船,飞船的大小、形状可以忽略不计,可把飞船看成质点,故D正确.2.[黑龙江哈尔滨六中2019高一上期中]在研究下列物体的运动时,哪个物体可以看成质点(ꢀꢀ)CA.研究乒乓球的旋转B.研究运动员的跳水动作C.研究卫星绕地球运行的周期D.研究车轮的转动解析研究乒乓球的旋转时,球的大小和形状不能忽略,不能看成质点,故A错误;研究跳水动作时,运动员的肢体动作不能忽略,不能看成质点,故B错误;研究卫星绕地球运行的周期时,卫星的大小和形状可以忽略,可以看成质点,故C正确;研究车轮的转动时,车轮的大小和形状不能忽略,不能看成质点,故D错误.第2节ꢀ质点和位移刷基础C3.[江苏扬州2019高一上期末]下列说法中正确的是(ꢀꢀ)A.战斗机飞行员可以把正在甲板上用手势指挥的调度员看成质点B.在战斗机飞行训练中,研究战斗机的空中翻滚动作时,战斗机可以看成质点C.研究“辽宁号”航母在大海中的运动轨迹时,航母可以看成质点D.由于“辽宁号”航母“高大威武”,故任何情况下都不能看成质点解析当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时,我们就可以把它看成质点,正在甲板上用手势指挥的调度员的动作相对于战斗机飞行员不能忽略,不能看成质点,故A错误;研究战斗机的空中翻滚动作时,战斗机不能看成质点,故B错误;研究“辽宁号”航母在大海中的运动轨迹时,其形状、大小对所研究的问题没有影响,可以把它看成质点,故C正确,D错误.题型2位移和路程4.[江苏沭阳修远中学2019高一上月考]氢气球升到离地面80 m的高空时从上面掉落下一物体,物体又上升了10 m后下落,若取向上为正方向,则物体从掉落开始至落在地面时的位移和经过的路程分别为(ꢀꢀB)A.80 m,100 mꢀꢀB.-80 m,100 mC.80 m,180 mꢀꢀD.-80 m,180 m解析物体从掉落开始至落到地面时,初、末位置间的距离为80 m,取向上为正方向,则位移x=-80 m.路程等于物体运动轨迹的长度,所以s=10×2 m+80 m=100 m.故选项B正确.5.(多选)物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物体的位置,用坐标的变化量Δx表示物体的位移.如图,一个物体从A运动到C,它的位移Δx=-4 m-5 m=-9 m;从C运动到B,它的位移为Δx=1 m-(-4 m)=125 m.下列说法中正确的是(ꢀꢀ)BDA.物体由C到B的位移大于由A到C的位移,因为正数大于负数B.物体由A到C的位移大于由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,所以这两个矢量的大小无法比较D.物体由A到B的合位移Δx=Δx1+Δx2解析物体由C到B的位移小于由A到C的位移,虽然前者是正数,后者是负数,但正负号表示方向,因此比较大小要看长度,故A、C错误,B正确;物体由A到B的合位移,就是起点到终点的有向线段,Δx==Δx+Δx,故D正确.126.如图所示,一物体沿三条不同的路径由A点运动到B点,下列有关它们的路程和位移的说法中正确的是(ꢀꢀ)DA.沿路径Ⅱ运动的路程最大B.沿三条路径运动的路程相同C.沿路径Ⅲ运动的位移最大D.沿三条路径运动的位移相同解析物体沿三条不同路径由A运动到B,经过的路线不同,经过路径Ⅱ的路程最小,故A、B错误;物体运动的起点和终点都相同,位移是指从初位置到末位置的有向线段,所以沿三条路径运动的位移是相同的,故C错误,D正确.7.[四川蓉城名校联盟2019高一上期中]如图所示,自行车的车轮半径为R,车轮沿直线无滑动地滚动,当气门芯由车轮的正上方第一次运动到车轮的正下方时,气门芯及自行车位移的大小为(ꢀDꢀ)A.2Rꢀ,πRB.ꢀ, 2RC.2πR, 2RD.ꢀ,πR解析当气门芯由车轮的正上方第一次运动到车轮的正下方时,车轮向前运动半个周长,位移为πR,气门芯的初位置与末位置如图所示,由几何知识得,气门芯的位移大小x==,故选D.8.[河北辛集中学2019高一上月考]2019年1月3日上午10点26分,中国“嫦娥四号”探测器成功在月球背面软着陆,成为人类首次在月球背面软着陆的探测器,首次实现在月球背面与地面站通过中继卫星通信.“嫦娥四号”将对月球背面环境进行研究,对月球背面的表面、浅深层进行研究,进行低频射电天文观测等.假设探测器运行的轨迹为一个半径为R的圆,求:(1)探测器绕月球运行1圈的路程和位移大小分别为多少?2πRꢀ0(2)探测器绕月球运行1圈的路程和位移大小分别为多少?10πR/3ꢀR解析(1)路程是物体运动轨迹的长度,则探测器绕月球运行1圈的路程s=2πR,绕月球运行1圈的初、末位置相同,则位移x=0.(2)探测器绕月球运行1圈的路程s=×2πR=πR,位移大小x=2R×cos 30°=R.11第2节ꢀ质点和位移刷易错易错点ꢀ忽略位移是矢量,误认为位移的大小就是路程9. [安徽黄山屯溪一中2019高一上期中]关于位移和路程,下列说法正确的是(ꢀꢀ)CA.质点运动过程中的路程可能为零,但位移不可能为零B.物体沿某一直线运动,物体通过的路程与位移相同C.物体运动过程的路程不同,但位移可能相同D.物体在某一运动过程中的位移大小不可能小于路程解析质点运动过程中的路程为零时,质点静止,位移一定为零,故A错误;位移为矢量,路程与位移相同的说法是错误的,并且物体在往复直线运动中,位移的大小小于路程,故B、D错误;物体运动过程的路程不同,但只要初末位置相同,位移就相同,故C正确.易错分析位移为矢量,路程为标量,不能说矢量和标量相同,只能说大小相等;位移为从初位置指向末位置的有向线段,除单向直线运动外,位移大小均小于路程.03课时1 平均速度和瞬时速度刷基础题型1速度1.(多选)对速度的定义式,以下叙述正确的是(ꢀBCꢀD)A.物体做匀速直线运动时,速度v与运动的位移x成正比,与运动时间t成反比B.速度v的大小与运动的位移x和时间t都无关C.此速度定义式适用于任何运动D.速度是表示物体运动快慢及运动方向的物理量解析速度是表示物体运动快慢及运动方向的物理量;v=是计算速度的公式,适用于任何运动,此式只能说明速度可由位移x与时间t的比值来计算,并不是说v与x成正比,与t成反比.故A错误,B、C、D正确.2.(多选)甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,设向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,可知(ꢀꢀ)ACA.乙质点的速率大于甲质点的速率B.因为2>-4,所以甲质点的速度大于乙质点的速度C.这里的正负号表示质点运动的方向D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距20 m解析因为速度是矢量,其正负号表示运动方向,速率是标量,在匀速直线运动中,速度的大小等于速率,故选项A、C正确,选项B错误;甲、乙两质点同时从同一点在同一直线上沿相反方向运动10 s,从同一点分别沿相反方向前进了20 m和40 m,故此时两者相距60 m,选项D错误.题型2平均速度和瞬时速度3.[宁夏石嘴山三中2019高一上月考](多选)关于瞬时速度和平均速度,下列说法正确的是(ꢀꢀ)ABD A.一般讲平均速度时,必须讲清是哪段时间(或哪段位移) 内的平均速度B.对于匀速直线运动,其平均速度跟哪段时间(或哪段位移)无关C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述运动的快慢D.瞬时速度是某时刻的速度,所以只有瞬时速度才可以精确描述变速运动解析一般讲平均速度时,必须讲清是哪段时间(或哪段位移) 内的平均速度,选项A正确;对于匀速直线运动,其平均速度跟哪段时间(或哪段位移)无关,选项B正确;平均速度是指物体运动过程的平均快慢程度,瞬时速度是指物体在某一时刻或某一位置的快慢程度,所以只有瞬时速度才可以精确描述变速运动,选项C错误,D正确.课时1 平均速度和瞬时速度刷基础4.[浙江嘉兴一中2019高一上期中]如图所示是某市区某段道路指示牌中的数字“40”,则下列说法正确的是(ꢀꢀ)DA.过此路段时平均速度限定在40 m/s及以下B.过此路段时瞬时速度限定在40 m/s及以下C.过此路段时平均速度限定在40 km/h及以下D.过此路段时瞬时速度限定在40 km/h及以下解析道路指示牌中数字“40”,指的是过此路段时瞬时速度限定在40 km/h及以下,故选D.课时1 平均速度和瞬时速度刷基础题型3ꢀ平均速度和平均速率5.有关瞬时速度、平均速度、平均速率,以下说法中正确的是(ꢀꢀ)BA.瞬时速度、平均速度、平均速率都是矢量B.做匀速直线运动的物体,平均速度与瞬时速度大小相等C.做变速运动的物体,平均速率就是平均速度的大小D.物体做变速运动时,平均速率是指物体通过的位移与所用时间的比值解析瞬时速度和平均速度是矢量,平均速率是标量,故A错误;做匀速直线运动的物体,平均速度与瞬时速度大小相等,故B正确;平均速度的大小不表示平均速率,因为平均速率等于路程与时间的比值,故C、D错误.6.[山东泰安一中2019高一上月考]某赛车手在一次野外训练中,先利用地图计算出出发地和目的地的直线距离为9 km,从出发地到目的地用时5 min,赛车上的里程表显示的里程数增加了15 km,当他经过某路标时,车内速度计指示的示数为150 km/h,下列说法正确的是(ꢀꢀ)DA. 在整个过程中赛车手的瞬时速度是108 km/hB.在整个过程中赛车手的平均速度是180 km/hC.在整个过程中赛车手的平均速率是108 km/hD.经过该路标时的瞬时速度是150 km/h解析在整个过程中赛车手的瞬时速度不断变化,A错误;平均速度等于位移和时间的比值,即km/h=108 km/h,平均速率等于路程与时间的比值,即km/h=180 km/h,B、C错误;当他经过某路标时,车内速度计指示的示数是经过该路标时的瞬时速度,D正确.易错点1ꢀ混淆平均速度和平均速率的定义7.[江西上饶民校考试联盟(五校联盟)2019高一上段考]在一次爬山比赛中,某人从山脚爬上山顶,然后又沿原路返回到山脚.上山的平均速率为v,下山的平均速率为v,则此人往返一次的平均速度的大小和平均速12率是(ꢀDꢀ)A.,B.,C. 0,D. 0,解析设从山脚到山顶的路程为x.此人往返一次对应的位移,其平均速度,故选D.,平均速率等于路程与时间的比值,往返一次的平均速率为易错分析位移是初位置指向末位置的有向线段,是矢量;路程是物体运动轨迹的长度,是标量,位移的大小总是小于或等于路程,只有物体做单向直线运动时,位移的大小才等于路程;平均速度=位移/时间,是矢量,平均速率=路程/时间,是标量,因位移的大小总是小于或等于路程,所以平均速度的大小总是小于或等于平均速率.易错点2ꢀ误认为“平均速度”等于“速度的平均”8.[江西赣州会昌中学2019高一上月考]物体通过两段连续相等位移的平均速度分别为v=10 m/s,v=1512m/s,则物体在整个运动过程中的平均速度是(ꢀꢀ)BA.12.5 m/sꢀB.12 m/sC.12.75 m/sꢀD.11.75m/s解析设整个过程的总位移为2x,则物体通过第一段位移所用时间为,物体通过第二段位移所用时间为,则物体在整个运动过程中的平均速度为,代入数据得.9.[福建福州八县一中2019高一上期中]一辆汽车沿平直公路行驶,开始以20 m/s 的速度行驶了全程的,接着以速度行驶其余的路程,已知全程的平均速度为16 m/s ,则等于(ꢀꢀ)BA .18 m/sB .15m/sC .36m/sD .14.7m/s 解析设全程的位移为,则汽车以速度行驶了前的位移,以速度行驶了后的位移.则汽车,汽车通过后的位移所用的时间,且,解得,故选项B 正确.通过前的位移所用的时间,全程的平均速度为易错分析平均速度等于总位移与总时间的比值,不等于速度的平均值.1.[河北石家庄辛集中学2019高一上月考]下列几种速度,不是瞬时速度的是(ꢀCꢀ)A.汽车速度计上指示的速度为60 km/hB.城市路口路标上标有“30 km/h注意车速”字样C.高速火车以260 km/h的速度经过“北京到天津”这一路段D.足球以12 m/s的速度射入球门解析汽车速度计上指示的速度为60 km/h,速度对应的是某一时刻,该速度为瞬时速度,故A错误;路标上标的30 km/h是最大速度,该速度为瞬时速度,故B错误;高速火车以260 km/h的速度经过“北京到天津”这一路程,速度对应的是一段路程,该速度为平均速率,故C正确;足球以12 m/s的速度射入球门时,其速度与位置对应,该速度为瞬时速度,故D错误.2.[浙江高中联盟2018高一上期中联考]物体在某时刻的瞬时速度是10 m/s,它的意思是(ꢀDꢀ)A.物体在该时刻前1 s内通过的路程是10 mB.物体在该时刻后1 s内通过的路程是10 mC.物体在该时刻后每秒内通过的路程都是10 mD.若物体从该时刻开始做匀速直线运动,它在以后每秒内通过的位移都是10 m解析10 m/s只是这一瞬间的速度,该时刻前后的速度并不一定都为10 m/s,故在任意一秒内通过的路程不一定是10 m,只有明确物体做匀速直线运动,才能说明它在每秒内通过的位移均为10 m,故D正确.3.[河北石家庄一中2018高一上期中]用如图所示的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5.0 mm,遮光条经过光电门的遮光时间为0.05 s.则滑块经过光电门位置时的速度大小为(ꢀAꢀ)A.0.10 m/sB.100 m/sC.5.0 m/sD.0.50 m/s解析由于遮光条宽度很小,故可将遮光条通过光电门时的平均速度当成瞬时速度,滑块经过光电门时的速度为,故A正确.4.[广东深圳2019高一上期中]如图所示,王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,下列有关王明在这4 s内运动的说法中正确的是(ꢀCꢀ) A.王明在4 s内的速度一直增大B.王明在4 s内任意时刻的瞬时速度不可能小于1 m/sC.王明4 s内的平均速度为2.5 m/sD.王明1 s末的速度为1 m/s解析题目只给出王明在每秒内的位移大小,不能确定具体的运动情况,也不能确定任意时刻的瞬时速度大小,故A、B、D错误;根据平均速度公式可知,王明在4 s内的平均速度为,故C正确.5.(多选)三个质点A、B、C的运动轨迹如图所示,三个质点同时从N点出发,同时到达M点,运动过程中都没有停留也不返回,则下列说法中正确的是(ꢀAꢀB)A.三个质点从N到M的平均速度相同B.B质点从N到M的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同C.到达M点时的瞬时速率一定是质点A最大D.三个质点从N到M的平均速率相同解析位移是指从初位置到末位置的有向线段,它们的位移都是从N到M,位移是相等的,所用时间相同,故平均速度相同,故A正确;B质点做单向直线运动,从N到M的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同,故B正确;三个质点到达M点时的瞬时速度大小无法判断,故C错误;平均速率等于路程与时间的比值,由于三个质点所用时间相等,路程不等,则平均速率不相等,故D错误.6.[黑龙江牡丹江一中2019高一上期中]甲、乙、丙三辆汽车以相同的速度同时经过某一路标,从此时开始,甲车做匀速直线运动,乙车先加速后减速,丙车先减速后加速,它们经过下一个路标时的速度又相同,则(ꢀBꢀ)A.甲车先通过下一路标B.乙车先通过下一路标C.丙车先通过下一路标D.三辆车同时通过下一路标解析由于乙先加速后减速,所以它在整个运动过程中的平均速度比甲的大,经过相同的位移,乙所用时间比甲的少;丙先减速后加速,所以它在整个运动过程中的平均速度比甲的小,丙所用的时间比甲的长,由此可知乙先通过下一个路标,B正确.7.如图所示,物体沿曲线ABCDE运动,在AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s.已知方格的边长为1 m.下列说法正确的是(ꢀBꢀ)A.物体在AB段的平均速率为1 m/sB.物体在BC段的平均速度为m/sC.物体在CD段的平均速度与在DE段的平均速度相同D.物体在B点的速度等于在AC段的平均速度解析物体在AB段的路程大于1 m,所以物体在AB段的平均速率,故A错误;物体在BC段的位移大小为,所以物体在BC段的平均速度方向由B指向C,故B正确;物体在CD段的位移大小为所以物体在CD段的平均速度,,方向竖直向上,物体在DE段的位移大小为所以物体在DE段的平均速度,方向水平向左,故C错误;根据公式可知,当物体的位移无限小,时间无限短时,物体的平均速度可以代替某点的瞬时速度,位移越小,平均速度越能代表某点的瞬时速度,则由题图可知物体在B点的速度不等于在AC段的平均速度,故D错误.8.一支队伍匀速前进,通讯员从队尾追赶到队前传达命令后又立即返回到队尾时,队伍已前进了200 m ,在整个过程中,通讯员共用时80 s,比队伍多走了80 m的路程,则全过程通讯员通过的路程及平均速度大小为多少?280 mꢀ2.5 m/s解析队伍前进了200 m,而通讯员多走了80 m,故全过程通讯员通过的路程为200 m+80 m=280 m,而通讯员走过的位移为200 m,故平均速度大小.9.一质点沿直线Ox方向做变速直线运动,它离开O点的距离x随时间变化的关系为x=6t-2t3(m),它的速度v随时间t变化的关系为v =6-6t2(m/s),则该质点在t=2 s时的瞬时速度、0~2 s内的平均速度和平均速率分别为(ꢀBꢀ)A.-18 m/s、-2 m/s、2 m/sB.-18 m/s、-2 m/s、6 m/sC.-2 m/s、-2 m/s、-18 m/sD.-18 m/s、6 m/s、6 m/s解析质点在t=2 s时的瞬时速度为v0=6 m/s-6×22m/s=-18 m/s;质点离开O点的距离x随时间变化的关系为x=6t-2t3(m),可得t=0时,x=0 m;t=2 s时,x′=-4 m;故0~2 s内位移为Δx=x′-x=-4 m-0 m=-4 m;0~2 s内的平均速度为m/s=-2m/s;当v=0时,由v=6-6t2(m/s)得,t=1 s,此时x=6t-1112t3=4 m,在0~1 s内质点通过的路程为s=x=4 m;在1~2 s内质点通过的路程是s=|x|+|x′|=4 m+111214 m=8 m,则平均速率v=m/s=6m/s,故选B.速率03题型1ꢀ对加速度的理解和计算1.[四川遂宁2019高一上期末]关于加速度概念的理解,下列说法中正确的是(ꢀꢀ)CA.加速度就是物体增加的速度B.加速度是用来描述物体速度变化大小的物理量C.加速度是用来描述物体速度变化快慢的物理量D.加速度大的物体速度一定大,加速度小的物体速度一定小解析加速度是物体单位时间内速度的变化量,选项A错误;加速度是用来描述物体速度变化快慢的物理量,选项B错误,C正确;加速度大的物体速度不一定大,加速度小的物体速度也不一定小,选项D 错误.2.[北京101中学2018高一上期中](多选)由加速度的定义式A.a与速度的变化量Δv成正比可知(ꢀꢀ)CDB.物体的加速度大小由Δv决定C.a的方向与Δv的方向相同,与v的方向无关D.叫速度的变化率,也就是加速度解析公式是加速度的定义式,是采用比值定义法定义的,所以a与Δv、Δt不存在比例关系,只是a 的大小可根据Δv、Δt计算出来,大小不是由Δv决定的,且a的方向与Δv的方向相同,与v的方向无关,选项A、B错误,选项C正确;叫速度的变化率,也就是加速度,选项D正确.课时2 加速度及其与速度、速度的变化量的区分刷基础题型2加速度的计算3.[天津南开中学2018高一上期末]一足球以4 m/s的速度飞来,运动员把它以-6 m/s的速度反向踢出,A踢球时间为0.2 s,则此过程中足球的平均加速度为(ꢀꢀ)A.-50 m/s2B.50 m/s2C.-10 m/s2D.10 m/s2解析足球的初速度v=4 m/s,末速度v=-6 m/s,速度的变化量Δv=v-v=-10 m/s,时间t=0.2 s,1221加速度a==-50 m/s2,所以足球的平均加速度大小为50 m/s2,方向与飞来的方向相反.故选A.4.[云南玉溪一中2019高一上期中](多选)物体做匀加速直线运动,其加速度的大小为2 m/s2,下列说法正确的是(ꢀADꢀ)A.每间隔1秒,物体的速度就增大2 m/sB.物体在任意一秒末的速度一定是该秒内初速度的2倍C.每间隔0.5秒,物体的速度不一定增大1 m/sD.物体在第3秒末的速度比在第2秒初的速度大4 m/s解析每秒钟物体的速度增加量为Δv=aΔt=2×1 m/s=2 m/s,故A正确;物体在任意一秒末的速度一定比前一秒末的速度大2 m/s,不是2倍,故B错误;物体做匀加速直线运动,每间隔0.5秒,物体的速度一定增大1 m/s,故C错误;第3秒末与第2秒初的时间间隔是2秒,所以物体在第3秒末的速度比在第2秒初的速度大4 m/s,故D正确.题型3加速度方向与速度方向的关系5.[北京师范大学附属中学2019高一上期中](多选)一质点做直线运动,在某一时刻质点的位置坐标x>0,速度v>0,其加速度a>0,此后a逐渐减小到零,则该过程质点的(ꢀꢀ)BDA.速度v逐渐减小为零B.位置坐标x不断增大C.位置坐标x、速度v可能变为负值D.速度v的变化越来越慢解析质点做直线运动,速度v>0,其加速度a>0,可知速度的方向与加速度的方向相同,加速度减小,速度增大,当加速度a=0时,速度达到最大,速度v不可能变为负值;由于速度的方向不变,则位置坐标x不断增大,故A、C错误,B正确.加速度是速度的变化率,则加速度减小,速度的变化越来越慢,故D正确.6.[湖北重点高中联考协作体2019高一上期中]甲、乙两个物体在同一直线上沿南北方向运动,且规定向南为正方向,它们的加速度分别为a=+2 m/s2、a=-2 m/s2.对甲、乙运动的描述,下列说法甲乙正确的是(ꢀCꢀ)A.甲的加速度大于乙的加速度B.甲一定向南运动,乙一定向北运动C.甲的速度和乙的速度变化得一样快D.甲、乙在相等时间内的速度变化相同解析加速度的正负表示方向,不表示大小,可知甲、乙的加速度大小相等,方向相反,故A错误. 甲、乙的加速度方向相反,但是甲、乙的速度方向未知,故无法判断甲、乙的运动方向,故B错误.加速度表示速度变化的快慢,甲、乙的加速度大小相等,速度变化快慢相同,故C正确.根据Δv=aΔt,可知甲、乙在相等时间内的速度变化大小相同,方向相反,故D错误.题型4ꢀ加速度与速度、速度的变化量的区分7.[河南信阳2019高一上期中](多选)下列说法中正确的是(ꢀꢀ)CDA.加速度增大,速度一定增大B.速度变化量Δv越大,加速度就越大C.物体有加速度,速度可能减小D.物体速度很大,加速度可能为零解析当加速度与速度同向时,加速度增大,物体的速度增大;若二者反向时,加速度增大,物体的速度减小,故A错误.物体的速度变化量大,加速度不一定大,故B错误.物体有加速度,则速度一定变化,但速度不一定增加,有可能减小,故C正确.物体速度很大,加速度可能为零,例如以较大速度匀速飞行的子弹,故D正确.。
高中物理必修一第二章第一节实验笔记全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:高中物理必修一第二章第一节实验笔记实验一:用弹簧测力计实验胡椒粉的密度实验目的:通过测定弹簧测力计的读数和胡椒粉的重量,计算胡椒粉的密度。
实验器材:弹簧测力计、胡椒粉、容器、秤盘、蜡烛、火柴、铅笔等。
实验原理:根据胡椒粉的密度公式,ρ = m/V,其中ρ为物质的密度,m为物质的质量,V为物质的体积。
利用弹簧测力计测量胡椒粉的重力,再结合胡椒粉的质量,即可计算胡椒粉的密度。
实验步骤:1. 在秤盘上称取一定质量的胡椒粉,记录其质量为m。
2. 将容器放在弹簧测力计下方,用铅笔在容器上标记刻度,以确定胡椒粉的体积。
3. 将容器放在秤盘上,记录容器的质量为m1。
4. 将弹簧测力计挂在容器上方,使弹簧测力计的底部刚好接触容器底部。
5. 在容器上方点燃蜡烛,等待蜡烛烧尽,记录弹簧测力计的读数F。
6. 根据实验数据计算胡椒粉的密度ρ。
实验结果:通过实验测量,我们得到胡椒粉的质量m = 10g,容器的质量m1 = 5g,弹簧测力计的读数F = 2N。
据此计算得到胡椒粉的密度ρ = m/(V + V1) = 10/(2 + 1) = 3 g/cm³。
实验结论:通过本实验,我们成功地利用弹簧测力计测量了胡椒粉的密度,实验结果与理论值较为接近,说明实验的结果较为准确。
通过这个实验,我们也学会了利用弹簧测力计测量物体的重力,为以后的实验打下了基础。
实验二:用刚体力臂测量水平力和转矩的实验实验目的:通过测量水平力的大小和刚体力臂的长度,来探讨力和转矩的关系。
实验器材:刚体力臂、力矩计、砝码、秤盘、螺母、螺栓等。
实验原理:根据杠杆平衡的条件,F1 x l1 = F2 x l2,其中F1为施加在刚体力臂上的水平力,l1为力臂的长度,F2为造成平衡的重力,l2为重力臂的长度。
通过实验测量水平力和力臂的长度,即可计算出转矩。
1. 将刚体力臂固定在桌子上,确保力臂平衡且能够自由转动。
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1.关于直线运动,下列说法中不正确的是()
A.匀速直线运动的速度是恒定的,不随时间变化
B.匀变速直线运动的瞬时速度随时间而改变
C.速度随时间不断增加的运动,叫匀加速直线运动
D.速度随时间均匀减小的运动叫做匀减速直线运动
【解析】匀速直线运动的速度是恒定的,大小和方向都不随时间变化,所以A正确.匀变速直线运动是加速度保持不变的直线运动,它的速度随时间均匀变化,所以B正确.如果速度随时间均匀增加,那么是匀加速直线运动;如果速度随时间不是均匀增加,那么这种运动不是匀加速直线运动,所以C不正确.如果速度随时间均匀减小,那么这种运动是匀减速直线运动,所以D正确.【答案】 C
2.物体做匀变速直线运动时,在相等时间内()
A.加速度的变化相等B.速度的变化相等
C.速度的变化不相等D.以上叙述都不对
【解析】匀变速直线运动,a不变,由Δv=a·Δt知相等时间内,Δv相等,B对,A、C、D错.【答案】 B
3.甲、乙两物体同时、同地出发,它们的“速度—时间”图象如图3-1-13所示.则下列说法正确的是()
图3-1-13
A.甲、乙两图线的交点表示两物体相遇
B.甲、乙两物体做曲线运动
C.甲物体先加速后减速,乙物体一直做加速运动
D.甲、乙两物体都做加速运动,甲物体的加速度一直减小,乙物体的加速度一直增大
【解析】v-t图象只表示两个方向即正方向和负方向,所以只能表示物体做直线运动的情况,B错;图象上的交点表示该时刻两物体速度相等,A错;由图象知甲、乙两物体速度都增加,故C错;v-t图象中图线上每一点的切线的斜率为该点的瞬时加速度,甲物体的曲线上每点的切线的斜率一直减小,所以甲物体做加速度减小的加速运动,D对.
【答案】 D
4.(2012·山东泰安高一期中)某人骑自行车在平直道路上行进,图3-1-14中的实线记录了自行车开始一段时间内的v-t图象.某同学为了简化计算,用虚线作近似处理,下列说法正确的是()
图3-1-14
A.在t1时刻,虚线反映的加速度比实际的大
B.在0~t1时间内,由虚线计算出的平均速度比实际的大
C.在t1~t2时间内,由虚线计算出的位移比实际的大
D.在t3~t4时间内,虚线反映的是匀速直线运动
【解析】如图所示,t1时刻实线上A点的切线为AB,实际加速度为AB的斜率,由图可知虚线反映的加速度小于实际加速度,故选项A错误;在v-t图象中,位移等于所对应图线与时间轴所包
围的面积,0~t1时间内,虚线所对应的位移大于实线所对应的位移,由v=s
t知,由虚线计算出的平
均速度比实际的大,故选项B正确;在t1~t2时间内,由虚线计算出的位移比实际的小,故选项C错误;在t3~t4时间内,虚线为平行于时间轴的直线,此线反映的运动为匀速直线运动,故选项D正确.故答案为B、D.
【答案】BD
5.(2013·海南东方高一检测)做匀变速直线运动的物体先后通过A、B两点,通过A、B点的瞬时速度分别为v A和v B.若物体通过A、B连线中点C的瞬时速度为v1,通过A到B所用时间中间时刻的瞬时速度为v2,关于v1、v2的大小,下列说法正确的是()
A.若做匀加速直线运动,则v1>v2
B.若做匀减速直线运动,则v1>v2
C.若做匀加速直线运动,则v1<v2
D.若做匀减速直线运动,则v1<v2
【解析】若做匀加速直线运动,则由v-t图象知v1>v2.
若做匀减速直线运动,同样由v-t图象知v1>v2.
【答案】AB
6.某做直线运动的质点的位移随时间变化的关系式为:
s=5t+t2(s、t均采用国际单位制单位),则该质点的初速度和加速度分别是() A.5 m/s和1 m/s2B.5 m/s和2 m/s2
C.0和5 m/s2D.5 m/s和0
【解析】由匀变速直线运动位移公式s=v0t+1
2at
2与s=5t+t2相比较得v
=5 m/s,a=2 m/s2,
B项正确.
【答案】 B
7.(2013·长乐一中高一检测)光滑斜面的长度为L,一物体由静止从斜面顶端沿斜面滑下,该物
体滑到底部时的速度为v,则物体下滑到L
2处的速度为()
A.v
2 B.
v
2
C.3v
3 D.
v
4
【解析】如图由v2t-v20=2as知:
v2=2aL①
v错误!=2a·错误!②
解得v L
2=
v
2
,B项正确.
【答案】 B
8.如图3-1-15所示是汽车与自行车在同一直线上、从同一地点同向运动、同时计时的v-t
图象,由图象可知
图3-1-15
A.在2 s末二者位移相同B.在4 s末二者速度相同
C.在2 s末二者相遇D.在4 s末二者相遇
【解析】由图象可知,自行车做匀速直线运动,速度为v1=6 m/s,汽车做初速度等于零的匀加速直线运动,a=3 m/s2.交点表示t=2 s时,两者速度都是6 m/s,即二者速度相同;位移可由图线与横坐标轴所围的面积求得,t=4 s末两者位移相同,只有D项对.
【答案】 D
9.(2012·福州高一期末检测)物体的初速度为v0,以不变的加速度a做直线运动,如果要使速度增大到初速度的n倍,则在这个过程中物体通过的位移是()
A.v20
2a(n 2-1) B.
v20
2a(n-1)
C.v20
2a n
2D.
v20
2a(n-1)
2
【解析】由v2t-v20=2as知(n v0)2-v20=2as
解得s=v20
2a(n
2-1),故A正确.
【答案】 A
10.(2013·海口一中高一检测)如图3-1-16所示,汽车以10 m/s的速度匀速驶向路口,当行驶至距路口停车线20 m处时,绿灯还有3 s熄灭.而该汽车在绿灯熄灭时刚好停在停车线处,则汽车运动的速度—时间图象可能是()
图3-1-16
【解析】 汽车的速度—时间图象反映了汽车的运动速度随时间变化的规律,图线与时间轴围成图形的面积表示位移,选项A 中的位移为15 m ,小于20 m ,选
项A 错误;D 项中的位移s =17.5 m ,也是错误的;选项C 中表示的位移恰好等于20 m ,选项C 正确;选项B 中的位移肯定大于A 项中表示的位移,可能等于20 m ,选项B 也可能是正确的.
【答案】 BC
11.汽车在平直公路上以10 m/s 的速度做匀速直线运动,发现前面有情况而刹车,若前2 s 内的平均速度为8 m/s ,则
(1)汽车经3 s 时速度大小为多少?
(2)汽车在10 s 内的位移是多少?
【解析】 设第2 s 末的速度为v t ,则由v =
v 0+v t 2得
v t =2v -v 0=6 m/s
又由v t =v 0+at 得a =v t -v 0t =6-102 m/s 2=-2 m/s 2
假定汽车刹车后经T s 停下,则T =0-v 0a =0-10-2
s =5 s >3 s ,而5 s <10 s 故有v 3=v 0+at 3=10 m/s -2×3 m/s =4 m/s
10 s 内位移大小为s =0-v 202×(-2)
m =25 m. 【答案】 (1)4 m/s (2)25 m
12.2011年太平洋冰壶锦标赛在南京奥体中心完美收官.主场作战的中国队表现出色,包揽了男、女两个项目的金牌.如图3-1-17,冰壶以速度v 垂直进入四个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边缘的E 点时速度恰好为零.冰壶通过前三个矩形的时间为t ,试通过所学知识计算冰壶通过四个矩形区域所需的时间.
图3-1-17
【解析】 根据匀变速直线运动的位移公式和速度公式,
由A 到E 有4l =v t 1-12at 21,0=v -at 1
由A 到D 有3l =v t -12at 2
联立解得t 1=2t 或t 1=23t ,显然t 1=23t 不符合题意,应舍去.
【答案】 2t。