【步步高】2020年高考物理大一轮 第一章 第1课时 运动的描述 新人教版必修1

【步步高】2020年高考物理大一轮第一章第1课时运动的描述新人教版必修1考点内容要求考纲解读参考系、质点Ⅰ 1.直线运动的有关概念、规律是本章的重点，匀变速直线运动规律的应用及v—t图象是本章的难点．2．注意本章内容与生活实例的结合，通过对这些实例的分析、物理情境的构建、物理过程的认识，建立起物理模型，再运用相应的规律处理实际问题．3．本章规律较多，同一试题往往可以从不同角度分析，得到正确答案，多练习一题多解，对熟练运用公式有很大帮助.位移、速度和加速度Ⅱ匀变速直线运动及其公式、图象Ⅱ实验：研究匀变速直线运动Ⅰ.对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用它们．Ⅱ.对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用．第1课时运动的描述导学目标 1.掌握参考系、质点、位移和路程的概念.2.掌握速度与加速度的概念，并理解二者的关系．一、质点[基础导引]下列情况中所描述的物体可以看做质点的是( )A．研究绕太阳公转时的地球B．研究自转时的地球C．研究出站时的火车D．研究从北京开往上海的火车[知识梳理]1．用来代替物体的有________的点叫做质点，研究一个物体的运动时，如果物体的________和________对问题的影响可以忽略，就可以看做质点．2．质点是一个理想化的物理模型．物体能否看成质点是由问题的性质决定的．同一物体在有些情况下可以看成质点，而在另一些情况下又不能看成质点．思考：质点的体积一定很小吗？二、参考系与位移、路程[基础导引]1．指出以下所描述的运动的参考系各是什么？A．太阳从东方升起，西方落下 ________B．月亮在云中穿行 ______C．车外的树木向后倒退 ______D．“小小竹排江中游” ______2．如图1所示，质点由西向东运动，从A点出发到达C点再返回B图1点后静止．若AC＝100 m，BC＝30 m，以B点为原点，向东为正方向建立直线坐标，则：出发点的位置为________，B点位置是________，C点位置为______，A到B位置变化是______ m，方向______，C到B位置变化为________ m，方向________．[知识梳理]1．参考系和坐标系(1)为了研究物体的运动而假定______的物体，叫做参考系．(2)对同一物体的运动，所选择的参考系不同，对它的运动的描述可能会________．通常以________为参考系．(3)为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的________．思考：选取的参考系一定是静止的物体吗？2．位移和路程(1)位移描述物体________的变化，用从__________指向__________的有向线段表示，是矢量．(2)路程是物体运动________的长度，是标量．思考：什么情况下物体运动的路程等于位移的大小？三、速度和加速度[基础导引]1．关于瞬时速度、平均速度，以下说法中正确的是( )A．瞬时速度可以看成时间趋于无穷小时的平均速度B．做变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度，一定和物体在这段时间内各个时刻的瞬时速度的平均值大小相等C．物体做变速直线运动时，平均速度的大小就是平均速率D．物体做变速直线运动时，平均速度是指物体通过的总路程与所用总时间的比值2．关于物体运动的加速度和速度的关系，以下说法中正确的是( )A．速度越大，加速度也一定越大B．速度变化很快，加速度一定很大C．加速度的方向保持不变，速度的方向也一定保持不变D．加速度就是速度的增加量[知识梳理]1．速度物理学中用位移与发生这段位移所用时间的比值表示物体运动的______，即v＝Δx，是描述物体运动的________的物理量．Δt(1)平均速度：在变速运动中，物体在某段时间内的________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＝________，其方向与________的方向相同．(2)瞬时速度：运动物体在__________________________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________，是标量．思考：现在汽车上都安装有行车电脑，可以即时显示行车速度、某段时间内平均速度等相关参量，你能仅凭两数字变化快慢来判断哪是瞬时速度，哪是平均速度吗？2．加速度加速度是描述________________的物理量，是____________与____________________的比值，即a＝________.加速度是矢量，其方向与____________的方向相同．3．根据a与v方向间的关系判断物体是在加速还是在减速(1)当a与v同向或夹角为锐角时，物体速度大小________．(2)当a与v垂直时，物体速度大小________．(3)当a与v反向或夹角为钝角时，物体速度大小________．思考：1.速度大的物体加速度一定大吗？加速度大的物体速度一定大吗？2．速度变化大，加速度一定大吗？加速度大，速度变化一定大吗？考点一参考系的选取考点解读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，我们假定它是静止的．2．比较两物体的运动情况时，必须选同一参考系．3．选参考系的原则是观测运动方便和描述运动尽可能简单．典例剖析例1 甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，丙看到乙匀速下降．那么，从地面上看，甲、乙、丙的运动情况可能是( )A．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙停在空中B．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速上升C．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v乙D．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙<v乙思维突破本题涉及三个物体的运动，需要我们注意参考系的选取，并比较运动速度的大小．从题给条件出发，画出运动示意图，进行严密的逻辑推理，方能得出正确结果．本题也可从选项出发，逐项进行分析，看看是否会出现题干中所述的情况．跟踪训练 1 甲、乙、丙三个观察者同时观察一个物体的运动．甲说：“它在做匀速运动．”乙说：“它是静止的．”丙说：“它在做加速运动．”这三个人的说法 ( )A．在任何情况下都不对B．三人中总有一人或两人的说法是错误的C．如果选择同一参考系，那么三个人的说法都对D．如果各自选择自己的参考系，那么三个人的说法就可能都对图2考点二 平均速度与瞬时速度的关系 考点解读1．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．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．2．瞬时速度的大小叫速率，但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，它与平均速度的大小没有对应关系． 典例剖析例2 2020年5月31日，国际田联挑战赛捷克俄斯特拉发站比赛结束，牙买加“飞人”博尔特以9.91 s 的成绩赢得100 m 大战．博尔特也曾以19.30 s 的成绩获得2020年北京奥运会200 m 比赛的金牌．关于他在这两次比赛中的运动情况，下列说法正确的是 ( )A ．200 m 比赛的位移是100 m 比赛位移的两倍B ．200 m 比赛的平均速度约为10.36 m/sC ．100 m 比赛的平均速度约为10.09 m/sD ．100 m 比赛的最大速度约为20.18 m/s思维突破 物理问题常常与实际生活相联系，本题中跑道200 m 不是直的，而是弯曲的．这是一个实际生活问题，所以学习物理不能脱离生活．跟踪训练2 如图2所示，一个人沿着一个圆形轨道运动，由A点开始运动，经过半个圆周到达B 点．下列说法正确的是( )A ．人从A 到B 的平均速度方向由A 指向BB ．人从A 到B 的平均速度方向沿B 点的切线方向C ．人在B 点瞬时速度方向由A 指向BD ．人在B 点瞬时速度方向沿B 点的切线方向考点三 速度、速度的变化量和加速度的关系 考点解读物理量速度v速度的变化量Δv加速度a物理意义表示运动的快慢和方向表示速度变化的大小和方向表示速度变化的快慢，即速度的变化率公式及单位v＝ΔxΔtm/sΔv＝(v－v)m/sa＝ΔvΔtm/s2关系三者无必然联系，v很大，Δv可以很小，甚至为0，a也可大可小，也可能为零.例3 一个质点做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，则在此过程中( )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，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，位移达到最小值思维突破错误地认为加速度减小的运动就是减速运动，因为该物体是加速还是减速要看加速度a的方向与速度v的方向是相同还是相反．加速度方向与速度方向相同，速度增大，即为加速运动；反之a与v的方向相反，即为减速运动．跟踪训练3关于速度和加速度的关系，下列说法正确的是( )A．加速度方向为负时，速度一定减小B．速度变化得越快，加速度就越大C．加速度方向保持不变，速度方向也保持不变D．加速度大小不断变小，速度大小也不断变小1.不能准确理解将物体视为质点的条件例4做下列运动的物体，能当成质点处理的是( )A．自转中的地球B．旋转中的风力发电机叶片C．研究被运动员踢出的旋转足球时D．匀速直线运动的火车错解 C误区警示错误的认为旋转的足球落地点与踢出点距离很大，而未注意研究的是足球的旋转．正确解析在研究地球自转时，地球的形状和大小不能忽略，选项A错；研究风力发电机叶片的旋转时，叶片的形状不能忽略，选项B错；研究足球的旋转时，足球的大小和形状不能忽略，C错；匀速直线运动的火车可作为质点处理，D对．答案 D正本清源物体的大小不能作为物体能否看做质点的依据.当物体的大小与形状对所研究的问题没有影响时，才能看做质点.跟踪训练4 在2020年温哥华冬奥会上，经过16天的冰雪大战，中国代表团以5金2银4铜的好成绩跻身金牌榜十强，再创历史新高．其中25日的短道速滑3 000米接力赛中王濛、周洋、张会和孙琳琳以4分06秒610的成绩打破世界纪录并夺冠．关于运动项目的下列描述中正确的有 ( )A．花样滑冰赛中的申雪、赵宏博可以视为质点B．冬奥会冰壶比赛中的冰壶可视为质点C．女子3 000 m短道速滑接力赛中中国队夺金的平均速率最大D．王濛在500 m短道速滑过程中路程和位移在数值上是相等的2．混淆加速度、速度和速度的变化量例5关于速度、速度的变化量、加速度，正确的说法是( )A．物体运动时速度的变化量越大，它的加速度一定越大B．速度很大的物体，其加速度可以为零C．某时刻物体速度为零，其加速度不可能很大D．加速度很大时，运动物体的速度一定很快变大错解AD误区警示因为a＝ΔvΔt，所以Δv很大时，a就很大，错选A；加速度很大时，速度变化很快，错误地认为速度一定很快变大，错选D.正确解析由a＝ΔvΔt可知，在Δv越大，但不知道Δt的大小时，无法确定加速度的大小，故A错；高速匀速飞行的战斗机，速度很大，但速度变化量为零，加速度为零，所以B对；炮筒中的炮弹，在火药刚刚燃烧的时刻，炮弹的速度为零，但加速度很大，所以C错；加速度很大，说明速度变化很快，速度可能很快变大，也可能很快变小，故D错．答案 B正本清源解答直线运动的问题时，一要充分理解概念的内涵与联系，例如在解答有关参考系的题目时应清楚参考系是可以任意选取的，但选取不同物体做参考系，物体的运动情况往往不同，因此所选参考系应尽可能使描述简单和观察方便，且在同一问题中只能选一个参考系；二要分清矢量与标量，正确理解矢量正、负号的含义(表示方向，不表示大小)；三要正确理解速度与加速度，速度、速度变化量、加速度三者大小没有必然联系，加速度方向与速度变化量方向一致，加速度方向与速度方向相同时不论加速度大小怎么变化，速度均增大，相反时不论加速度大小怎么变化，速度均减小.跟踪训练 5 在变速直线运动中，下面关于速度和加速度关系的说法，正确的是( )A．加速度与速度无必然联系B．速度减小时，加速度也一定减小C．速度为零时，加速度也一定为零D．速度增大时，加速度也一定增A组参考系与质点1．如图3所示，由于风的缘故，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘，两条船的运动状态是 ( )A．A船肯定是向左运动的 B．A船肯定是静止的图3 C．B船肯定是向右运动的 D．B船可能是静止的2．高速铁路的快速发展正改变着我们的生活，高速列车使我们的出行更加舒适、便捷，下列情况中，可将列车视为质点的是( )A．测量列车的长度B．计算列车在两城市间运行的平均速度C．分析列车形状对所受阻力的影响D．研究列车车轮的转动B组位移与路程3．运动会上，甲、乙两运动员分别参加了在主体育场举行的400 m和100 m田径决赛，且两人都是在最内侧跑道完成了比赛，试分析两运动员的路程和位移的关系．C组速度和加速度4．下列说法中正确的是( )A．物体的加速度增大，速度一定增大B．物体的速度变化量越大，加速度一定越大C．物体的速度很大，加速度不可能为零D．物体的速度变化越快，加速度一定越大5．有下列几种情景，请根据所学知识选择对情景的分析和判断正确的选项是( )①点火后即将升空的火箭②高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车③运动的磁悬浮列车在轨道上高速行驶④太空中的空间站在绕地球做匀速圆周运动A．因火箭还没运动，所以加速度一定为零B．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，所以加速度一定也很大D．尽管空间站做匀速圆周运动，加速度也不为零图1 课时规范训练(限时：45分钟一、选择题1．在研究下述运动时，能把物体看做质点的是( )A ．研究跳水运动员在空中的跳水动作时B ．研究飞往火星的宇宙飞船最佳运行轨道时C ．一枚硬币用力上抛并猜测它落地时正面是朝上还是朝下时D ．研究汽车在上坡时有无翻倒的危险时2．如图1所示，交通管理部门在公路的某一路段设置了限速标志，这是告诫驾驶员在这一路段驾驶车辆时 ( )A ．必须以这一规定速度行驶B ．平均速度大小不得超过这一规定数值C ．瞬时速度大小不得超过这一规定数值D ．汽车上的速度计指示值，有时还是可以超过这一规定值的3．第16届亚运会已于2020年11月12日至27日在中国广州进行．其中，亚运火炬在广东省内21个地级以上城市传递，起点为中山市，终点为广州市，如图2所示．则下列说法正确的是()图2A ．计算火炬传递的速度时，可以把火炬当成质点B ．研究火炬传递的运动时，只能选择中山市为参考系图3 C ．由起点中山市到终点广州市，火炬传递的位移等于传递线路的总长度D ．火炬传递的平均速度等于传递线路的总长度与传递时间的比值4．如图3所示，飞行员跳伞后飞机上的其他飞行员(甲)和地面上的人(乙)观察跳伞飞行员的运动后，引发了对跳伞飞行员运动状况的争论，下列说法正确的是( )A ．甲、乙两人的说法中必有一个是错误的B ．他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的C ．研究物体运动时不一定要选择参考系D ．参考系的选择只能是相对于地面静止的物体 5．某动车组列车从甲站出发，沿平直铁路做匀加速直线运动，紧接着又做匀减速直线运动．到乙站恰好停止．在先、后两个运动过程中，动车组列车的( )A ．位移一定相等B ．加速度大小一定相等C ．平均速度一定相等D ．时间一定相等6．2020年10月1日18时59分57秒，搭载着嫦娥二号卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射．经过5天的飞行和多次的近月制动，它于10月9日进入近月圆轨道，卫星绕月球飞行一圈时间为117分钟．则下列说法正确的是 ( )A ．“18时59分57秒”表示“时刻”，“117分钟”表示“时间”B ．卫星绕月球飞行一圈，它的位移和路程都为零C ．地面卫星控制中心在对卫星进行近月制动调整飞行角度时可以将卫星看成质点D ．卫星绕月球飞行一圈过程中每一时刻的瞬时速度都不为零，它的平均速度也不为零7．有研究发现，轿车的加速度变化情况将影响乘客的舒适度：即加速度变化得越慢，乘坐轿车的人就会感到越舒适；加速度变化得越快，乘坐轿车的人就会感到越不舒适．若引入一个新物理量来表示加速度变化的快慢，则该物理量的单位应是 ( )A．m/s B．m/s2 C．m/s3 D．m2/s8．甲、乙两位同学多次进行百米赛跑，每次甲都比乙提前10 m到达终点．假若现让甲远离起跑点10 m，乙仍在起跑点起跑，则结果将会是( )A．甲先到达终点 B．两人同时到达终点C．乙先到达终点 D．不能确定9．在日常生活中人们常常把物体运动的路程与运动时间的比值叫做物体运动的平均速率．小李坐汽车外出旅行时，汽车行驶在汉宜高速公路上，两次看到路牌和手表的示数如图4所示，则小李乘坐汽车行驶的平均速率为( )图4A．16 km/h B．96 km/hC．240 km/h D．480 km/h10．一质点沿直线Ox方向做变速运动，它离开O点的距离随时间变化的关系为x＝5＋2t3(m)，它的速度随时间t变化的关系为v＝6t2(m/s)．该质点在t＝0到t ＝2 s间的平均速度和t＝2 s到t＝3 s间的平均速度大小分别为( )A．12 m/s,39 m/s B．8 m/s,38 m/sC．12 m/s,19.5 m/s D．8 m/s,12 m/s11．两位杂技演员，甲从高处自由落下的同时乙从蹦床上竖直跳起，结果两人同时落到蹦床上，若以演员自己为参考系，此过程中他们各自看到对方的运动情况是( )A．甲看到乙先朝上、再朝下运动B．甲看到乙一直朝上运动C．乙看到甲先朝下、再朝上运动D．甲看到乙一直朝下运动二、非选择题12．一辆汽车从静止开始匀加速开出，然后保持匀速运动，最后匀减速运动，直到停止，下表给出了不同时刻汽车的速度：(1)和减速运动时的加速度大小是否相等？(2)汽车从开出到停止总共经历的时间是多少？(3)汽车通过的总路程是多少？13．国庆节放假，小明一家驾车外出旅游．一路上，所学的运动学知识帮助他解决了不少实际问题．当汽车行至某高速公路入口处时，小明注意到这段高速公路全长180 km，行驶速度要求为：最低限速60 km/h，最高限速120 km/h.此时正好是上午10∶00，小明很快算出并告诉爸爸要跑完这段路程，必须在哪一段时间内到达高速公路出口才不会违规．请你通过计算说明小明告诉他爸爸的是哪一段时间．14．天文观测表明，从地球的角度来看，几乎所有的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大；也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v＝Hr，式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定．为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设大爆炸后各星体以不同的退行速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远，这一结果与上述天文观测一致．由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T.根据近期观测，哈勃常数H＝3×10－2m/(s·光年)，其中光年是光在一年中行进的距离，求宇宙年龄T的计算式，并估算宇宙的年龄约为多少年？复习讲义基础再现一、基础导引AD知识梳理 1.质量形状大小思考：不一定．二、基础导引 1.A.地球B．云C．车D．岸2．－70 m 0 m ＋30 m ＋70 向东－30 向西知识梳理 1.(1)不动(2)不同地球 (3)坐标系思考：不一定．2．(1)位置初位置末位置(2)轨迹思考：单向直线运动时．三、基础导引 1.A 2.B知识梳理 1.快慢快慢(1)位移xt位移(2)某一时刻(或某一位置) 速率思考：当速度变化时，瞬时速度变化较快，而平均速度变化慢些，因此数字变化快的是瞬时速度，数字变化慢的是平均速度．2．速度变化快慢速度的变化量发生这一变化所用时间ΔvΔt速度变化3．(1)变大(2)不变(3)变小思考1．速度表示物体运动的快慢，v＝ΔxΔt；加速度表示速度变化的快慢，a＝ΔvΔt.加速度大说明物体在相等时间内速度变化大，而不能说明运动快、速度大，例如刚启动的汽车加速度很大而速度却很小；而速度大，只说明物体运动得快，说明不了速度变化快慢．总之，速度和加速度的大小没有必然的因果关系．2．根据加速度定义式a＝ΔvΔt可知，Δv＝aΔt，速度变化大可能是加速度小而时间很长导致，所以速度变化大而加速度不一定大；同理加速度大，可能是由于Δv 小而时间短所导致，总之，加速度变化和速度变化没有必然的因果关系．课堂探究例1 ABD跟踪训练1 D例2 C跟踪训练2 AD例3 B跟踪训练3 B跟踪训练4 C跟踪训练5 A分组训练1．C2．B3．路程s甲>s乙；位移x甲<x乙4．D5．BD课时规范训练1．B 2.C 3.A 4.B 5.C6．A7．C8．A9．B10．B11．B12．(1)是不相等(2)11 s (3)96 m 13．11∶30～13∶001 H 1×101014．T＝。