高三物理 总复习直线运动

高三物理 总复习

第二章 直线运动

一、教法建议

【抛砖引玉】

本章内容包含运动学的几个基本概念──质点、位移、速度、加速度，以及匀速直线运动和匀变速直线运动的规律。

本章高考要求是：

⑴了解机械运动和质点的概念，理解位移和路程的确切含义。

⑵理解匀速直线运动、速度和速率的概念；掌握匀速直线运动的规律，包括位移公式和S-t图和V-t图。

⑶理解变速直线运动、平均速度、即时速度的概念；理解匀变速运动和加速度的概念；掌握匀变速运动的规律和V-t图。

本章的知识结构如下表所示：

【指点迷津】

本章的重点：

⑴正确理解描述质点运动的物理量，即位移、平均速度、即时速度和加速度。

⑵正确理解匀速直线运动的特点、规律，并能在实际问题中加以运用。正确理解匀速直线运动S-t图象、v-t图象的物理意义。

⑶熟练掌握匀变速直线运动的特点、规律及两个特例──自由落体运动和竖直上抛运动。

⑷正确理解并熟练掌握匀变速直线运动的v-t图象的物理意义。

本章的难点：

⑴位移的矢量性。

⑵加速度的概念。 直线

运动 运动和静止的相对性──位移和路程

匀速直线运动的特点及公式

平均速度

即时速度

加速度 匀变速直线运动规律 速度公式

位移公式

速度与位移关系式

重力加速度──自由落体运动

竖直上抛运动──运动的合成 ⑶匀变速直线运动中的平均速度。

⑷匀变速直线运动v-t图象的物理意义。

⑸匀变速直线运动规律的运用。

解决匀变速直线运动问题，常常可做到一题多解。教师应利用这一点，对学生进行多向思维能力培养。

二、学法导航

【思维基础】

填空题

⒈用来代替物体的有质量的点叫做________。

⒉描述质点位置的变化，从质点运动初位置指向末位置的矢量叫做质点的______。

⒊物体在一条直线上运动，如果_______这种运动就叫做匀速直线运动。匀速直线运动的基本规律是：①速度的大小与方向_________；②位移与时间成________。

⒋物体在一条直线上运动，如果_______，这种运动就叫做匀变速直线运动。在匀变速直线运动中，_______的比值，叫做匀变速直线运动的加速度。

⒌匀变速直线运动的基本规律，可由下面四个基本关系式表示：

①速度公式_______；

②位移公式_______；

③速度与位移式_________；

④平均速度公式_________。

⒍在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度实验中得知：做加速度为a的匀变速直线运动物体，如果在连续相等时间T内的位移依次为S1、S2、S3、…、Sn，则任意两个相邻的位移差均相等。即

S=S2－S1=S3－S2=…=Sn－Sn-1=_____________。

⒎物体_______作用下从_______下落的运动，叫做自由落体运动。自由落体运动是初速为_______，加速度a=________的匀加速直线运动。

⒏初速度为v0的竖直上抛运动，可以看作是初速度为v0，加速度方向与v0______，大小等于______的_______直线运动；也可以把它分成上升或下落两个阶段来处理。

竖直上抛运动有几个相关的推论：

①上升的最大高度H=________；

②上升到最高点的时间t=_______；

③上升过程与下降过程中，物体通过同一高度某位置的瞬时速度大小______；

④上升过程与下落过程中，物体通过两点间路程所用的时间_________。

⒐直线运动的图，主要_______图和______图。_______图是用来表示直线运动的位移随时间变化的函数关系；________图是用来表示直线运动速度随时间变化的函数关系。图2-1中(A)是_____运动的_______图；(B)是_______运动的_______图；(C)是_______运动的_________图；(D)是_________运动的________图。

思维基础参考答案：

⒈质点

⒉位移

⒊在相等的时间里位移相等，保持不变，正比

⒋在相等的时间内速度的变化相等，速度的变化和所用时间

⒌vt=vO+at，S=vot+21at2，2tv=20v+2aS，20tvvtSv

⒍aT2

⒎只在重力，静止开始，零，g

⒏相反，g，匀减速，gv220，gv0，相等，相等

⒐S-t，v-t，S-t，v-t，匀速直线，S-t，匀速直线，v-t，匀加速直线，S-t，匀加速直线，v-t

【学法指要】

要深入理解描述物体运动的一些物理概念的意义，以打好掌握运动学规律的知识基础。相关的概念有：机械运动、质点、位移、路程、速率、平均速度、瞬时速度、加速度。

例题1 关于质点,下述说法中正确的是：

(A)只要体积小就可以视为质点

(B)在研究物体运动时，其大小与形状可以不考虑时，可以视为质点

(C)物体各部分运动情况相同，在研究其运动规律时，可以视为质点

(D)上述说法都不正确

启发提问：什么是质点？在什么情况下才可以把物体视为质点？

分析：用来代替物体的有质量的点叫做质点。用一个有质量的点代表整个物体，以确定物体的位置、研究物体的运动，这是物理学研究问题时采用的理想化模型的方法。

把物体视为质点是有条件的，条件正如选项(B)和(C)所说明的。

答：此题应选(B)、(C)。

例题2 小球从3m高处落下，被地板弹回，在1m高处被接住，则小球通过的路程和位移的大小分别是：

(A)4m,4m (B)3m,1m (C)3m,2m (D)4m,2m

启发提问：什么是位移？位多和路程有什么区别？ 分析：小球从3m高处落下，被地板弹回又上升1米，小球整个运动轨迹的长度是4m；而表示小球位置的改变的物理量位移的大小为2m，其方向为竖直向下。

答：此题应选(D)。

例题3 图2-2是一个物体运动的速度图线。从图中可知AB段的加速度为____m/s2，BC段的加速度为_______m/s2，CD段的加速度为______m/s2,在这段时间内物体通过的总路程为____m。

启发提问：什么叫匀变速直线运动的加速度？它是描述什么的物理量？匀变速直线运动的平均速度等于什么？

分析：AB段的加速度为：

220m/s5.0m/s431tvvat

AB段物体做匀减速直线运动，所以加速度是负的。而BC段物体做匀速直线运动，故a=0

CD段物体做匀加速直线运动，故加速度为

220m/s1m/s314tvvat

又因AB段的平均速度为

m/s2m/s213201tvvv

同法求得CD段的平均速度

m/s5.2m/s2413v

物体在AB段、BC段、CD段运动的时间分别为t1=4s，t2=2s，t3=3s，故物体在这段时间内运动的总路程为

S=v1t1+v2t2+v3t3

=(2×4+1×2+2.5×3)m

=17.5m

答：此题应填-0.5，0，1，17.5

研究质点的运动，首先要选定参照物。参照物就是为了研究物体运动，而被我们假定不动的那个物体。由于选定不同参照物，对于同一个物体的运动情况，包括位置、速度、加速度和运动轨迹的描述都可能不同，这就是运动的相对性。

例题4 关于人造地球通讯卫星的运动，下列说法正确的是：

(A)以地面卫星接收站为参照物，卫星是静止的。

(B)以太阳为参照物，卫星是运动的。

(C)以地面卫星接收站为参照物，卫星的轨迹是圆周。

(D)以太阳为参照物，卫星的轨迹是圆周。

启发提问：什么是参照物？地球同步卫星绕地心转动的周期与地球自转的周期有何关系？

分析：地球同步卫星的轨道被定位在地球赤道平面里，定位在赤道的上空，它绕地心转动的周期与地球自转的周期相同，因此地面上的人看地球同步卫星是相对静止的。

答：此题应选(A)、(B)、(D)。

要了解匀速直线运动。这种运动是质点运动中最基本的形式。其特点是：①运动轨迹是直线；②加速度a恒等于零；③速度大小和方向都不变。其位移公式：S=vt。v-t图如图2-3所示。因S=vt，所以坐标与坐标轴围成画有斜线的面积即表示位移的大小。

匀变速直线运动的特点是：①运动轨迹是直线；②加速度等于其恒矢量。其基本规律：

速度公式：vt=vO+at

位移公式：S=vot+21at2

速度与位移关系式：2tv=20v+2aS

平均速度公式：20tvvv

对匀变速直线运动还常用下列关系式，图2-4所示是由打点计时器在纸带上打出的点，打出相邻两点的所用时间为T，则：

TSSvTSSvBA223221

（即中间时刻速度等于这段时间的平均速度）

2213212)(2TmnSSTSSTSSamn

对于初速度为零的匀加速直线运动，有下列几个重要比例关系：

①从开始运动的时刻计时，物体在时间T、2T……nT内的位移比为

S1:S2:……:Sn=12:22:……:n2

②从开始运动的时刻计时，物体在相邻时间T内的位移比

S1:S11:……:SN=1:3:……:(2N-1)

③从开始运动的时刻计时，物体在T秒末、2T秒末、nT秒末的瞬时速度之比

v1:v2:……:vn=1:2:……:n

④从开始时刻计时，物体通过连续相等且相邻的位移所用时间之比

t1:t2:……:tn=(1－0):(2:1):……:(1nn)

使用公式时，要注意v0、vt、a、S这四个物理量都是矢量。一般以V0的方向为正方向，其它量的方向与它相同则为正，反之取负。对于未知量应根据结果分析确定。

例题5 一辆汽车正以15m/s的速度行驶，在前方20m处突然亮起红灯，司机立即刹车，刹车过程中汽车加速度的大小是6m/s2。求刹车后3s末汽车的速度和车距红绿灯有多远？

启发提问：汽车刹车前、后各做什么直线运动？

分析：刹车后汽车做匀减速直线运动。车停时速度vt=0，故刹车所用时间可用速度公式求出，由此来判断汽车是否已在3s前停止了。

解：汽车刹车后停止时vt=0，代入速度公式，求刹车时间t。

0=v0－at

ssavto53.2615

故3秒末汽车速度为零，再用速度与位移的关系式算刹车距离

m75.18m6201522220avvSt

车距红绿灯20m－18.75m=1.25m