2021高考人教版物理一轮复习讲义：第1章第1讲描述运动的基本概念(含解析)

[考试标准]学问内容必考要求加试要求质点、参考系和坐标系 b b时间和位移 b b速度 c c加速度 c c注：表中a、b、c、d表示对考试内容把握程度的要求，其含义如下：a.识记：指能再认或表达物理事实、物理量及单位；能用文字、图示或数学表达式表示物理现象、概念或规律.b.理解：指能理解物理现象和过程，明确物理概念和规律的内涵，识别概念和规律的外延，并能运用物理概念和规律解释有关现象.c.简洁应用：指能将物理事实、现象与概念、规律建立联系，生疏规律适用的条件，并用以解决简洁的问题.d.综合应用：指能选用多个物理概念和规律以及相应的物理方法和思维策略，求解较简单问题.考点一质点、参考系和位移1.质点(1)用来代替物体有质量的点叫做质点.(2)争辩一个物体的运动时，假如物体的外形和大小对问题的影响可以忽视，就可以看做质点.(3)质点是一种抱负化模型，实际并不存在.2.参考系(1)参考系可以是运动的物体，也可以是静止的物体，但被选为参考系的物体，我们都假定它是静止的.(2)比较两物体的运动状况时，必需选同一参考系.(3)选取不同的物体作为参考系，对同一物体运动的描述可能不同.通常以地球为参考系.3.位移(1)定义：表示质点的位置变动，它是质点由初位置指向末位置的有向线段.(2)与路程的区分：位移是矢量，路程是标量.只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程.[思维深化]推断下列说法是否正确.(1)只有质量和体积都很小的物体才能看成质点.(×)(2)平动的物体都可以看做质点，而转动的物体不能看做质点.(×)(3)参考系可以任意选取，但一般遵循描述运动便利的原则.(√)(4)当一个物体做竖直上抛运动返回原抛出点时，位移的大小等于上上升度的两倍.(×)1.[对质点的理解]以下情景中，人或物体可以看成质点的是()A.争辩一列火车通过长江大桥所需的时间B.乒乓球竞赛中，运动员发出的旋转球C.争辩航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作D.用GPS确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置答案 D解析长江大桥虽长，但火车长度与之相比不能忽视，不符合“物体的大小或外形对争辩的问题没有影响，或者对争辩问题可以忽视时，物体就可以看做质点”的条件，选项A错误；既然是“旋转球”，就是要争辩球的旋转的，假如把它看成质点，则掩盖了其旋转的特点，故不能把它看做质点，选项B错误；争辩航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作时，突出的是看清“挥动国旗的动作”，不能把翟志刚看成质点，选项C错误；用GPS确定“武汉”舰在大海中的位置时，突出它的“位置”，可以把“武汉”舰看成质点(船的大小与大海相比，其大小可以忽视)，故选项D正确.2.[对参考系的理解]2021年9月3日，纪念中国人民抗日战斗暨世界反法西斯战斗成功70周年阅兵式在天安门广场进行.如图1所示，七架战机保持“固定队列”在天安门广场上空飞过.下列说法正确的是()图1A.以某飞机为参考系，其他飞机是静止的B.以飞行员为参考系，广场上的观众是静止的C.以某飞行员为参考系，其他飞行员是运动的D.以广场上的观众为参考系，飞机是竖直向上运动的答案 A3.[对位移的理解]如图2所示，三位旅行者从北京到上海，甲乘火车直达，乙乘飞机直达，丙先乘汽车到天津，再换乘轮船到上海，这三位旅行者中( )图2A.甲的路程最小B.丙的位移最大C.三者位移相同D.三者路程相同 答案 C解析 三位旅行者从北京到上海，甲乘火车直达，乙乘飞机直达，丙先乘汽车到天津，再换乘轮船到上海，运动轨迹不一样，但首末位置一样，所以位移相同.甲的路程不肯定比乙小.故C 正确，A 、B 、D 错误.抓住“三点”理解质点、参考系和位移1.质点的模型化：建立模型.一是要明确题目中需要争辩的问题；二是看所争辩物体的外形和大小对所争辩问题是否有影响.2.运动的相对性：选取不同的参考系，对同一运动的描述一般是不同的.3.位移的矢量性：一是位移只与初末位置有关；二是位移方向由初位置指向末位置.考点二 速度1.速度(1)物理意义：描述物体运动快慢和方向的物理量，是状态量. (2)定义式：v ＝Δx Δt.(3)打算因素：v 的大小由v 0、a 、Δt 打算. (4)方向：与位移同向，即物体运动的方向. 2.平均速度(1)在变速运动中，物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度，即v ＝ΔxΔt，其方向与位移的方向相同. (2)平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度，它与一段时间或一段位移相对应. 3.瞬时速度(1)运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度，方向沿轨迹上物体所在点的切线方向指向前进的一侧，是矢量.瞬时速度的大小叫速率，是标量.(2)瞬时速度能精确描述物体运动的快慢，它是在运动时间Δt →0时的平均速度，与某一时刻或某一位置相对应.(3)平均速率是路程与时间的比值，它与平均速度的大小没有对应关系. [思维深化]假如一质点沿直线Ox 方向做加速运动，它离开O 点的距离x 随时间变化的关系为x ＝3＋2t 3(m)，它的速度随时间变化的关系为v ＝6t 2 m/s.请思考如何求解t ＝2 s 时的瞬时速度和t ＝0到t ＝2 s 间的平均速度？答案 由速度随时间变化关系公式可得t ＝2 s 时的速度为：v ＝6×22 m /s ＝24 m/s ；由x 与t 的关系得出各时刻对应的位移，再利用平均速度公式可得t ＝0到t ＝2 s 间的平均速度为：v 1＝Δx Δt ＝19－32m /s ＝8 m/s.4.[对速度的理解]甲、乙两质点在同始终线上匀速运动，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 ，则下列说法错误的是( ) A.乙质点的速率大于甲质点的速率B.由于＋2>－4，所以甲质点的速度大于乙质点的速度C.这里的正、负号的物理意义表示运动的方向D.若甲、乙两质点同时由同一点动身，则10 s 后甲、乙两质点相距60 m 答案 B解析 由于速度是矢量，其正、负号表示物体的运动方向，速率是标量，在匀速直线运动中，速度的大小等于速率，故A 、C 正确，B 错误；甲、乙两质点在同始终线上沿相反方向运动，故D 正确.5.[平均速度的求解]一个朝着某方向做直线运动的物体，在时间t 内的平均速度是v ，紧接着t2内的平均速度是v 2，则物体在这段时间内的平均速度是( ) A.v B.23v C.43v D.56v答案 D解析 分别求出两个时间段的位移，求其和，得出总位移，再除以总时间.6.[用平均速度法求瞬时速度]用如图3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3 A.0.10 m /s B.100 m/s C.4.0 m /s D.0.40 m/s答案 A解析 遮光条经过光电门的遮光时间很短，所以可以把遮光条经过光电门的平均速度当作滑块经过光电门位置时的瞬时速度，即v ＝d t ＝4.0×10－30.040m /s ＝0.10 m/s ，A 正确.用极限思想理解两种速度关系 1.两种速度的关系(1)瞬时速度是运动时间Δt →0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. 2.关于用平均速度法求瞬时速度(1)方法概述：由平均速度公式v ＝ΔxΔt 可知，当Δx 、Δt 都格外小，趋向于极限时，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)选用思路：当已知物体在微小时间Δt 内发生的微小位移Δx 时，可由v ＝ΔxΔt 粗略地求出物体在该位置的瞬时速度.考点三 加速度1.速度变化量(1)物理意义：描述物体速度转变的物理量，是过程量. (2)定义式：Δv ＝v －v 0.(3)打算因素：Δv 由v 与v 0进行矢量运算得到，由Δv ＝a Δt 知Δv 由a 与Δt 打算. (4)方向：由Δv 或a 的方向打算.2.加速度(1)物理意义：描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是状态量. (2)定义式：a ＝Δv Δt ＝v －v 0Δt.(3)打算因素：a 不是由v 、Δt 、Δv 来打算，而是由Fm来打算.(4)方向：与Δv 的方向全都，由合外力的方向打算，而与v 0、v 的方向无关.[思维深化]1.以恒定的速率做圆周运动的物体有加速度吗？为什么？ 答案 有，由于速度的方向在变化.2.有加速度的物体肯定加速运动吗？为什么？ 答案 不肯定，要看a 与v 的方向关系.7.[对加速度的理解]有下列几种情景，请依据所学学问选择对情景的分析和推断正确的说法( ) A.点火后即将升空的火箭，因火箭还没运动，所以加速度肯定为零B.高速大路上沿直线高速行驶的轿车为避开事故紧急刹车.因轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大C.高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也肯定很大D.太空中的“天宫一号”绕地球匀速转动，其加速度为零 答案 B8.[加速度的求解]沿直线做匀变速运动的质点在第一个0.5 s 内的平均速度比它在第一个1.5 s 内的平均速度大2.45 m/s ，以质点的运动方向为正方向，则质点的加速度为( ) A.2.45 m /s 2 B.－2.45 m/s 2 C.4.90 m /s 2 D.－4.90 m/s 2答案 D解析 设第一个0.5 s 内的平均速度为v 1，即t 1＝0.25 s 时的速度为v 1；第一个1.5 s 内的平均速度为v 2，即t 2＝0.75 s 时的速度为v 2.由题意得v 1－v 2＝2.45 m/s ，故a ＝v 2－v 1t 2－t 1＝－2.450.75－0.25m /s 2＝－4.90 m/s 2，D 正确.9.[加速度与速度关系的理解]近几年，国内房价飙升，在国家宏观政策调控下，房价上涨消灭减缓趋势.王强同学将房价的“上涨”类比成运动学中的“加速”，将房价的“下跌”类比成运动学中的“减速”，据此，你认为“房价上涨消灭减缓趋势”可以类比成运动学中的( ) A.速度增加，加速度减小 B.速度增加，加速度增大C.速度减小，加速度增大D.速度减小，加速度减小 答案 A解析 “房价上涨”可以类比成运动学中的“速度增加”，“减缓趋势”则可以类比成运动学中的“加速度减小”. 10.[加速度与速度变化量的关系]如图4所示，汽车向右沿直线运动，原来的速度是v 1，经过一小段时间之后，速度变为v 2，Δv 表示速度的变化量.由图中所示信息可知( )图4A.汽车在做加速直线运动B.汽车的加速度方向与v 1的方向相同C.汽车的加速度方向与Δv 的方向相同D.汽车的加速度方向与Δv 的方向相反 答案 C解析 速度是矢量，速度的变化量Δv ＝v 2－v 1，依据图象可知，Δv 的方向与初速度方向相反，而加速度的方向与速度变化量的方向相同，所以加速度方向与初速度方向相反，物体做减速直线运动，故C 正确，A 、B 、D 错误.对速度与加速度关系的三点提示1.速度的大小与加速度的大小没有必定联系.2.速度变化量与加速度没有必定的联系，速度变化量的大小由加速度和速度变化的时间打算.3.物体做加速运动还是减速运动，关键是看物体的加速度与速度的方向关系，而不是看加速度的变化状况.加速度的大小只反映速度变化(增加或减小)的快慢.(1)a 和v 同向(加速直线运动)⎩⎪⎨⎪⎧a 不变，v 随时间均匀增加a 增大，v 增加得越来越快a 减小，v 增加得越来越慢(2)a 和v 反向(减速直线运动)⎩⎪⎨⎪⎧a 不变，v 随时间均匀减小a 增大，v 减小得越来越快a 减小，v 减小得越来越慢练出高分基础巩固题组1.物理学中引入了“质点”、“点电荷”的概念，从科学方法上来说属于( ) A.把握变量法 B.类比法 C.抱负模型法 D.等效替代法答案 C解析 “质点”、“点电荷”等都是为了使争辩问题变得简洁而引入的抱负化的模型，在现实中是不存在的，所以它们从科学方法上来说属于抱负模型法，所以C 正确.2.如图1所示，我国空军在进行空中加油训练.大型加油机与接受加油的受油机在空中以同样的速度沿同一方向水平飞行.下列说法中正确的是( )图1A.选地面为参考系，受油机是静止的B.选地面为参考系，加油机是静止的C.选加油机为参考系，受油机是运动的D.选加油机为参考系，受油机是静止的 答案 D解析 选地面为参考系，受油机是运动的.故A 错误；选地面为参考系，加油机是运动的.故B 错误；加油机与接受加油的受油机在空中以同样的速度沿同一方向水平飞行，选加油机为参考系，受油机是静止的.故C 错误，D 正确.3.关于位移和路程，下列说法正确的是( )A.位移和路程在大小上总相等，只是位移有方向，是矢量，路程无方向，是标量B.位移用来描述直线运动，路程用来描述曲线运动C.位移是矢量，它取决于物体的始末位置；路程是标量，它取决于物体实际通过的路线D.其实，位移和路程是一回事 答案 C4.汽车启动后，某时刻速度计示数如图2所示.由此可知此时汽车( )图2A.行驶了70 hB.行驶了70 kmC.速率是70 m/sD.速率是70 km/h答案 D解析表盘读数为70，单位是km/h，该读数随着时刻不断转变，是瞬时速率，故A、B、C错误，D正确. 5.第五颗北斗导航卫星成功送入太空预定轨道标志着卫星导航市场的垄断局面被打破，北斗卫星导航系统将免费供应定位、测速和授时服务，定位精度10 m，测速精度0.2 m/s，以下说法不正确的是()A.北斗导航卫星定位供应的是被测物体的位移B.北斗导航卫星定位供应的是被测物体的位置C.北斗导航卫星授时服务供应的是时刻D.北斗导航卫星测速服务供应的是运动物体的速率答案 A解析由位置、位移、时间、时刻、速度、速率的定义可知，北斗导航卫星定位供应的是一个点，是位置，不是位置的变化，A错，B对；北斗导航卫星授时服务供应的是时刻，C对；北斗导航卫星测速服务供应的是运动物体某时刻的速度的大小即速率，D正确.6.关于速度、速度转变量、加速度，下列说法正确的是()A.物体运动的速度转变量很大，它的加速度肯定很大B.速度很大的物体，其加速度可以很小，可以为零C.某时刻物体的速度为零，其加速度肯定为零D.加速度很大时，运动物体的速度肯定很大答案 B解析速度反映的是物体运动的快慢，速度的变化量指的是速度变化的多少，即Δv＝v2－v1，而加速度指的是速度变化的快慢，即速度的变化率a＝ΔvΔt，由此可知，只有B正确.7.以下说法中正确的是()A.做匀变速直线运动的物体，t s内通过的路程与位移的大小肯定相等B.质点肯定是体积和质量都微小的物体C.速度的定义式和平均速度公式都是v＝ΔxΔt，因此速度就是指平均速度D.速度不变的运动是匀速直线运动答案 D解析往复的匀变速直线运动中，路程不等于位移大小，A错；质点不肯定是体积小、质量小的物体，B错；速度分为平均速度和瞬时速度，C错；速度不变是指速度的大小和方向均不变，故做匀速直线运动，D对. 8.如图3所示哈大高铁运营里程921千米，设计时速350千米.某列车到达大连北站时做匀减速直线运动，开头刹车后第5 s内的位移是57.5 m，第10 s内的位移是32.5 m，则下列说法正确的有()图3A.在争辩列车从哈尔滨到大连所用时间时不能把列车看成质点B.时速350千米是指平均速度，921千米是指位移C.列车做匀减速直线运动时的加速度大小为6.25 m/s2D.列车在开头减速时的速度为80 m/s答案 D解析因列车的大小远小于哈尔滨到大连的距离，争辩列车行驶该路程所用时间时可以把列车视为质点，A错；由时间、时刻、位移与路程的意义知时速350千米是指平均速率，921千米是指路程，B错；由等时位移差公式x n－x m＝(n－m)aT2可知加速度大小为a＝57.5－32.55m/s2＝5 m/s2，C错；由题意可知第4.5 s末列车速度为57.5 m/s，由加速度公式知v0＝80 m/s，D对.9.(多选)关于瞬时速度和平均速度，以下说法正确的是()A.一般讲平均速度时，必需讲清楚是哪段时间(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变速运动D.瞬时速度是某时刻的速度，只有瞬时速度才能精确描述变速运动的物体运动的快慢答案ABD解析一般状况下，物体在不同时间(或不同位移)内的平均速度不同，但对于匀速直线运动，物体的速度不变，所以平均速度与哪段时间(或哪段位移)无关，故A、B均正确；平均速度只能粗略描述变速运动，只有瞬时速度才能精确描述变速运动的物体运动的快慢，故C错，D正确.10.(多选)依据给出的速度与加速度的正负，对下列运动性质的推断正确的是()A.v0>0，a<0，物体做加速运动B.v0<0，a<0，物体做减速运动C.v0<0，a>0，物体做减速运动D.v0>0，a>0，物体做加速运动答案CD力量提升题组11.(多选)从水平匀速飞行的直升机上向外自由释放一个物体，不计空气阻力，在物体下落过程中，下列说法正确的是()A.从直升机上看，物体做自由落体运动B.从直升机上看，物体始终在直升机的后方C.从地面上看，物体做平抛运动D.从地面上看，物体做自由落体运动答案AC12.若规定向东方向为位移正方向，今有一个足球停在坐标原点处，轻轻踢它一脚，使它向东做直线运动，经过5 m时与墙相碰后又向西做直线运动，经过7 m停下，则上述过程足球通过的路程和位移分别是() A.12 m、2 m B.12 m、－2 mC.－2 m、－2 mD.2 m、2 m答案 B13.(多选)某赛车手在一次野外训练中，先利用地图计算出动身地和目的地的直线距离为9 km，从动身地到目的地用了5 min，赛车上的里程表指示的里程数值增加了15 km，当他经过某路标时，车内速率计指示的示数为150 km/h，那么可以确定的是()A.在整个过程中赛车手的位移是9 kmB.在整个过程中赛车手的路程是9 kmC.在整个过程中赛车手的平均速度是180 km/hD.经过路标时的瞬时速率是150 km/h答案AD14.为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为L＝3.0 cm的遮光板，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.30 s，通过其次个光电门的时间为Δt2＝0.10 s，遮光板从开头遮住第一个光电门到开头遮住其次个光电门的时间间隔为Δt＝3.0 s.试估算：(1)滑块的加速度多大(保留两位有效数字)?(2)两个光电门之间的距离是多少？答案(1)0.067 m/s2(2)0.6 m解析(1)遮光板通过第一个光电门的速度v1＝LΔt1＝3.0×10－20.30m/s＝0.10 m/s遮光板通过其次个光电门的速度v2＝LΔt2＝3.0×10－20.10m/s＝0.30 m/s故滑块的加速度a＝v2－v1Δt≈0.067 m/s2(2)两个光电门之间的距离x＝v1＋v22Δt＝0.6 m。