运动的描述 匀变速直线运动的规律【讲】解析版

专题1.1 运动的描述 匀变速直线运动的规律【讲】

目录

一 讲核心素养 ................................................................................................................................ 1

二 讲必备知识 ................................................................................................................................ 2

【知识点一】 对质点、参考系、位移的理解 ................................................................... 2

【知识点二】 瞬时速度和平均速度 .................................................................................. 3

【知识点三】 加速度 .......................................................................................................... 4

【知识点四】 匀变速直线运动的基本规律及应用 ........................................................... 6

【知识点五】 匀变速直线运动的推论及应用 ................................................................... 7

【知识点六】 自由落体运动和竖直上抛运动 ................................................................... 9

三．讲关键能力 ............................................................................................................................ 11

【能力点一】.刹车类问题的处理技巧——逆向思维法的应用 ........................................ 11

【能力点二】双向可逆类问题——类竖直上抛运动的分析 ............................................. 12

【能力点三】多过程问题的分析与求解............................................................................. 13

四．讲模型思想 ............................................................................................................................ 15

1.用平均速度法求解瞬时速度——极限思想的应用 .......................................................... 15

2.一个典型的物理模型------“0-v-0”模型 .............................................................................. 16

一 讲核心素养

1.物理观念：参考系、质点、位移、速度、加速度、匀变速直线运动、自由落体运动。

(1)要知道参考系、质点、位移、速度、加速度是用来描述物体运动的基本物理量，能阐述它们的物理意义以及概念的建立过程。

(2)能结合真实情景建构匀变速直线运动、自由落体运动等基本运动模型树立运动观。

2.科学思维：在特定情境中运用匀变速直线运动模型、公式、推论解决问题。

(1).能将问题情景抽象为匀变速直线运动模型进而运用匀变速直线运动的规律进行求解-----建模思维

(2).能运用匀变速直线运动的规律解决“刹车”及“折返”问题-------逆向思维、拆分思维

(3)能结合具体情景合理选择匀变速直线运动的规律寻求最优解------分析问题解决问题

3.科学态度与责任：以生产、生活实际为背景的匀变速直线运动规律的应用。

能将以生产、生活，交通运输实际为背景的情景试题运用匀变速直线运动的特点去情境化建立物理模型并用相关规律求解，以此体会物理学科分析问题的科学方法同时感悟物理知识在生产、生活中的应用。

二 讲必备知识

【知识点一】 对质点、参考系、位移的理解

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)物体能否被看做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“两性”的认识

(1)任意性：参考系的选取原则上是任意的，通常选地面为参考系．

(2)同一性：比较不同物体的运动必须选同一参考系．

3．位移和路程的“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．

【例1】(2021·河南郑州模拟)下列说法正确的是 ( )

A．在学校举行班级跑操比赛时，可将每个班级视为质点

B．在校运会上，同学们欣赏运动员的“背跃式”跳高比赛时，可将运动员视为质点

C．在学校军训活动中，教官们示范队形时，可将几位教官视为质点

D．在学校军训活动中，某教官示范跑步动作时，不可将教官视为质点

【答案】：D

【解析】：在学校举行班级跑操比赛时，要看全体同学的步调是否一致，不可将每个班级视为质点，选项A错误；在校运会上，同学们欣赏运动员的“背跃式”跳高比赛时，要看运动员的肢体动作，不可将运动员视为质点，选项B错误；在学校军训活动中，教官们示范队形时，不可将几位教官视为质点，选项C错误；在学校军训活动中，某教官示范跑步动作时，要看教官的肢体动作，不可将教官视为质点，选项D正确．

【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及建立物理模型的科学思维。要求考生对物理概念的建立过程要有清晰的认识。

【必备知识】

(1)不能以物体的大小和形状为标准来判断物体是否可以看做质点，关键要看所研究的问题的性质．当物体的大小和形状对所研究的问题的影响可以忽略不计时，物体可视为质点．

(2)质点并不是质量很小的点，要区别于几何学中的“点”．

(3)物理学中理想化的模型还有很多，如“点电荷”、“自由落体运动”、“纯电阻电路”等，都是突出主要因素，忽略次要因素而建立的模型．

【例2】(2021·江西上饶市重点中学六校第一次联考)攀岩运动是一种考验人的意志与心理素质的运动形式，户外攀岩运动更加刺激与惊险。如图所示为一户外攀岩运动线路图，该攀岩爱好者从起点A到B，最终到达C，据此图判断，下列说法中正确的是( )

A．图中的线路ABC表示的是攀岩爱好者所走的位移

B．线路总长度与攀岩爱好者所走时间的比等于攀岩爱好者的平均速度

C．由起点到终点，攀岩爱好者所走线路的总长度等于位移

D．攀岩爱好者所走路程要比自起点到终点的位移的大小大

【答案】D

【解析】根据路程和位移的定义可知，AC两点的直线距离才为位移大小，线路ABC的长度表示攀岩爱好者走的路程，线路长度比位移大，故选项A、C错误，选项D正确；线路总长度与攀岩爱好者所走时间的比值等于平均速率，而不是平均速度，故选项B错误。

【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。要求考生对基本概念的内涵要理解到位，准确把握相近概念的区别是关键.

【知识点二】 瞬时速度和平均速度

1．平均速度与瞬时速度的区别和联系

(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Δt→0时的平均速度．

2．平均速度与平均速率的区别

平均速度的大小不能称为平均速率，因为平均速率是路程与时间的比值，只有当路程与位移的大小相等时，平均速率才等于平均速度的大小．

3．计算平均速度时应注意的两个问题

(1)平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关，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) ＝ΔxΔt是平均速度的定义式，适用于所有的运动．

【例1】(2021·江西宜春市模拟)关于速度的描述，下列说法正确的是 ( )

A．图甲中，电动车限速20 km/h，指的是平均速度大小 B．图乙中，子弹射出枪口时的速度大小为500 m/s，指的是平均速度大小

C．图丙中，某运动员百米跑的成绩是10 s，则他冲刺时的速度大小一定为10 m/s

D．图丁中，京沪高速铁路测试时的列车最高时速可达484 km/h，指的是瞬时速度大小

【答案】：D

【解析】：电动车限速20 km/h，限制的是瞬时速度大小，不是平均速度大小，故选项A错误；子弹射出枪口时的速度大小与枪口这一位置对应，因此为瞬时速度大小，选项B错误；根据运动员的百米跑成绩是10 s可知，运动员的平均速度大小为10 m/s，但其冲刺速度不一定为10 m/s，故选项C错误；列车的最高时速指的是在安全情况下所能达到的最大速度，为瞬时速度大小，故选项D正确．

【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念以及极限思想的科学思维。要求考生理解物理概念的确切含义及外延能正确区分平均速度与瞬时速度两个基本概念。

【必备知识】平均速度是位移与一段时间的比值，反应的是物体在一段时间内的运动情况；而瞬时速度是平均速度在时间段趋于零时的极值，反应的是运动物体在某一时刻（或某一位置）时的速度

【例2】．(多选)(2020·西安联考)某长跑运动员在一次野外训练中，出发地和目的地的直线距离为8 km，从出发地到目的地用了30 min，运动轨迹的长度为10 km，下列说法正确的( )

A．在整个过程中运动员的位移大小是8 km

B．在整个过程中运动员的路程是8 km

C．在整个过程中运动员的平均速度是20 km/h

D．在整个过程中运动员的平均速度是16 km/h

【答案】：AD

【解析】：出发地和目的地之间的直线距离为整个运动过程的位移大小，路程等于运动轨迹的长度，平均速度v＝xt＝8 km12 h＝16 km/h，选项A、D正确，B、C错误．

【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念。要求考生在准确把握平均速度概念的基础上能应用数学知识进行科学推理要注意不要把平均速度与速度的平均值弄混淆，注意按平均速度的定义求解．