高三物理高考专题讲座：匀速直线运动

第一章直线运动一、考纲要求1．机械运动、参考系、质点为Ⅰ级要求2．位移和路程为Ⅱ级要求3．匀速直线运动、速度、速率、位移公式、运动图象为Ⅱ级要求4．变速直线运动、平均速度为Ⅱ级要求5．匀变速直线运动、（平均）加速度公式为Ⅱ级要求二、知识网络第1讲描述运动的基本概念匀速直线运动★一、考情直播1．考纲解读考纲内容能力要求 考向定位 1．参考系、质点 2．位移、速度和加速度1．认识在哪些情况下可以把物体看成质点的，知道不引入参考系就无法确定质点的位置和运动．2．理解位移、速度和加速度 1．在研究物理问题过程中构建物理模型，再现物理情景．2．对参考系、质点只作Ⅰ级要求，对位移、速度和加速度则作Ⅱ级要求2.考点整合考点1 机械运动、参考系、位置、位移和路程1、机械运动：一个物体相对于另一个物体位置的改变．包括平动、转动和振动等形式．参考系：为了研究物体的运动而假设为不动的物体． 参考系的选取是任意的，对同一物体的运动，选取的参考系不同，对物体的运动描述结果不同．2、位移描述物体位置的变化，是从物体运动的初位置指向末位置的矢量，即位移大小和方向由始、末位置决定，与物体运动路径无关；路程是物体运动轨迹的长度，是标量． 既有大小又有方向，运算遵循平行四边形定则的物理量，叫做矢量; 只有大小而没有方向的物理量，叫做标量．【例1】关于位移和路程，以下说法正确的是（ ）A ．位移是矢量，路程是标量B ．物体的位移是直线，而路程是曲线C ．在直线运动中，位移与路程相同D ．只有在质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程解析：位移描述物体位置的变化，它是从物体初位置指向末位置的物理量，它是矢量；路程是从物体初位置到末位置所经过的路径轨迹长度．路程是标量．A 正确．位移和路程都是物理量，不存在直线或曲线问题，B 错．位移和路程是两个不同的物理量，前者是矢量后者是标量，即使大小相等也不能说二者相同，C 错，D 正确．答案：AD ．特别提醒：位移和路程容易混淆，常见错误认识是认为做直线运动的物体的位移大小与路程相等。

[规律总结]①抓住运动轨迹有直线和曲线运动之分；②位移和路程是两个不同性质的物理量；③位移是初位置指向末位置的有向线段，而路程是轨迹的长度．【例2】[易错题]对参考系的理解，以下说法正确的是A ．不选参考系，就无法研究某一物体是怎样运动的B ．参考系一定要选取不动的物体C ．研究车轮边缘上一点的运动时，只能以轮轴为参考系D ．同一物体的运动，对不同的参考系有相同的观察结果解析：研究物体运动必须选择参考系，参考系的选择是任意的，对同一物体的运动，选取的参考系不同，对物体的描述结果不同，故只有A 项正确．答案：A ．[方法技巧]选择参考系其实是选择一个用来与所描述的对象进行比较的物体，任何物体都可以选做参考系，但选择不同的参考系，所描述的运动简易情况不同．当求解的问题涉及两个运动对象时，通过可通过巧妙地选择参考系，简化研究运动情景．考点2速度、速率、平均速度与平均速率速度：是描述物体运动快慢的物理量，是矢量．物体速度方向与运动方向相同． 物体在某段时间内的位移跟发生这段位移所用的时间的比值，叫做这段位移内（或这段时间内）的平均速度，即定义式为：s v t∆=∆，平均速度方向与s ∆方向相同，平均速度是矢量．瞬时速度是运动物体在某一时刻的速度，瞬时速度方向沿物体运动轨迹上相应点的切线指向前进方向一侧的方向．平均速率是质点在某段时间t ∆内通过的路程l 与t ∆的比值，是标量，不一定等于平均速度的大小．速率：速度的大小就是速率，只有大小，没有方向，是标量．【例3】骑自行车的人沿直线以速度v 行驶了三分之二的路程，接着以s m /5的速度跑完其余三分之一的路程．若全程的平均速度为s m /3，则v 是多少？解析：由平均速度的定义式ts v =可求得v ．设总位移为s ，前一段运动所需时间为1t ，后一段运动所需时间为2t ，则：v s t 321=，5312s t =，153221s v s t t t +=+=；又t s v =，即：31532=+s v s s ，解得：s m v /5.2= 答案：s m v /5.2=．[误区警示]不同时间段的平均速度可能不同，求解平均速度时要用位移和对应的时间来计算，另外平均速度是矢量要注意方向．【例4】[拓展题]甲、乙两辆汽车沿平直公路从某地同时驶向同一目标，甲车在前一半时间内以速度V 1做匀速直线运动，后一半时间内以速度V 2做匀速直线运动；乙车在前一半路程中以速度V 1做匀速直线运动，后一半路程中以速度V 2做匀速直线运动，则:A ．甲先到达；B.乙先到达； C.甲、乙同时到达； D.不能确定．解析：设甲、乙车从某地到目的地距离为S ，则对甲车有212V V S t +=甲;对于乙车有2121212)(22V V S V V V S V S t +=+=乙，所以22121)(4V V V V t t +=乙甲，由数学知识知212214)(V V V V >+,故t 甲<t 乙，即正确答案为A ．答案：A ．考点3加速度加速度是描述速度变化快慢的物理量，它是速度改变量与对应时间的比值，即加速度是速度对时间的变化率，即定义式：2121v v v a t t t -∆==∆-，它的方向与速度改变量方向相同，它是矢量．[例5]有下列①、②、③、④所述的四种情景，请根据所学知识从A 、B 、C 、D 四个选项中选择对情景的分析和判断的正确说法（ ）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运行的磁悬浮列车在轨道上高速行驶④太空的空间站在绕地球匀速转动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，所以加速度也一定很大D．尽管空间站做匀速转动，但加速度也不为零解析：加速度是描述速度变化快慢的物理量，它是速度改变量与对应时间的比值，即加速度是速度对时间的变化率，速度变化快，则加速度一定大，故B正确．一个物体速度大，但速度不发生变化，如匀速直线运动，它的加速度就等于零，所以C错．曲线运动的速度方向不断改变，即速度变化了，一定有加速度，D正确．速度为零，加速度不一定为零，加速度和速度的大小没有关系，所以A错误．答案：BD．[误区警示]（1）加速度是描述速度变化快慢的物理量，不是描述速度大小的物理量，所以与速度的大小没有必然联系；（2）加速度实质是由物体的受力和物体的质量决定的．从运动量的角度来看，加速度由速度的变化与变化所用时间的比值来度量，说明加速度不是仅仅由速度的变化决定的；（3）加速度的方向与速度的方向没有必然联系，但与速度变化的方向一致，其实质是与物体所受到的合外力方向一致．【例6】[拓展题] 下列说法中，正确的是A.物体在一条直线上运动，如果在相等的时间里变化的位移相等，则物体的运动就是匀变速直线运动B.加速度大小不变的运动就是匀变速直线运动C.匀变速直线运动是加速度不变的运动D.加速度方向不变的运动一定是匀变速直线运动解析：匀变速运动的特点是加速度不变，即加速度大小和方向均不变，故C 正确．答案：C．★二、高考重点、热点题型探究参考系、质点虽然是Ⅰ级要求，但有时也有单独的命题，位移、速度、平均速度和加速度作为Ⅱ级要求，是高考的重点内容之一．高考真题中，这些考点一般以选择题出现．重点1：匀速直线运动公式的应用[真题1] “大洋一号”配备有一种声呐探测系统，用它可测量海水深度．其原理是：用超声波发生器垂直向海底发射超声波，超声波在海底会反射回来，若已知超声波在海水中的波速，通过测量从发射超声波到接受到反射波的时间，就可推算出船所在位置的海水深度．现已知超声波在海水中的波速为1500m/s ，船静止时，测量从发射超声波到接受到反射波的时间为8s,试计算该船所在位置的海水深度．[解析] 海水深度150********vt s m m ⨯=== [答案]6000m[名师指引]考点：匀速运动位移公式及要用．注意该题所用时间为超声波往返时间．重点1：建构直线运动的物理模型，再现直线运动的物理情景[真题2]天空有近似等高的浓云层．为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为d =3.0km 处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差Δt=6.0s ．试估算云层下表面的高度．已知空气中的声速v =31km/s ． [解析] 如图1-1-1，A 表示爆炸处，O 表示观测者所在处，h 表示云层下表面的高度，用t 1表示爆炸声直接传到O 处所经时间，则有 d =v t 1 ①用t 2表示爆炸声经云层反射到达O 处所在经时间，因为入射角等于反射角，故有22222vt h d =+⎪⎭⎫ ⎝⎛ ② 已知t 2- t 1=Δt ③ 联立①、②、③，可得 ()t dv t v h ΔΔ2212+= ④代入数值得m h 3100.2⨯= ⑤图1-1-1图1-1-6[答案] m h 3100.2⨯=[名师指引]考点：匀速运动规律及要用．高考常用超声波、声波、光、无线电波等测量距离，求解时画出示意图能快速确定求解思路．[新题导练]（原创题）以下说法中，正确的是（ ）A ．枪膛中的子弹的加速度约为2510m/s ，射出时速度可达m/s 1000左右，所以加速度大，速度变化就大B ．质子在加速器中可获得2m/s 1510加速度，所以质子在加速器中加速1s 后可获得的m/s 1510的速度C ．汽车的加速性能是反映汽车质量优劣的一项重要指标，因为加速度大，汽车速度变化快，启动性能好D ．嫦娥一号卫星在离月球表面200km 的轨道上绕月球作匀速圆周运动，因此它的加速度等于零【解析】C ．速度变化量是由加速度和加速过程所用的时间共同决定的，选项A 错误；当速度达到一定值时，速度增加，物体的质量也相应会增加，物体的速度不会超过光速，另外，质子在加速器中可获得2m/s 1510加速度，只是说明在加速这段时间内速度变化的快慢，相当于每秒增加m/s 1510，但由于质子加速的时间远远小于1s ，故选项B 错误；作匀速圆周运动，因速度的方向不断改变，物体具有向心加速度．★三、抢分频道◇限时基础训练（20分钟）班级 姓名 成绩1．如图1-1-6所示为高速摄影机拍摄到的子弹穿过苹果瞬间的照片．该照片经过放大后分析出，在曝光时间内，子弹影响前后错开的距离约为子弹长度的1%~2%．已知子弹飞行速度约为500m/s ，因此可估算出这幅照片的曝光时间最接近（ ）A ．10-3sB ．10-6sC ．10-9sD ．10-12s2．对于平均速度、即时速度与速率，正确的说法是( )A．平均速度的大小等于平均速率B．平均速度大小等于初速度和末速度的平均值C．瞬时速度大小等于瞬时速率D．极短时间内的平均速度就是瞬时速度3．（原创题）2007年10月24日18时29分，搭载中国首枚绕月探测卫星“嫦娥一号”的“长征三号甲”火箭成功地将嫦娥一号卫星送入大空，在嫦娥一号卫星飞向38万公里外月球的漫长旅途中，需要进行一系列高度复杂又充满风险的动作，即三次绕地球变轨，然后进图1-1-3入月地转移轨道，再三次绕月球变轨，最后绕月球做圆周运动，如图1-1-3所示，是“嫦娥一号”升空路线图，下列说法正确的是( )A．图中描述卫星绕地球运行情景的四个椭圆轨道是以地球作参考系B．图中描述卫星绕月球运动情景的三个椭圆轨道是以地球作参考系C．图中描述卫星在月地转移轨道的运动情景是以太阳作参考系D．图中描述卫星运动情景的所有轨道均是以太阳作参考系4m/s，则以下说法中正确的是（）4．质点做匀变速直线运动，加速度大小为2A．质点运动速度每秒钟变化m/s44B．质点运动速率每秒钟变化m/s4C．质点运动速度每秒钟增加m/s4D．质点在连续的两个一秒钟内的平均速度一定相差m/s5．关于加速度，下面说法正确的是A．加速度的大小在数值上等于单位时间内速度的改变量，因此加速度就是加出来的速度B．加速度的大小在数值上等于单位时间内速度的改变量，因此每秒钟速率的增量在数值上等于加速度的大小C．加速度为正值，物体做加速运动；加速度为负值，物体做减速运动D．加速度增大，而速度有可能减少；加速度减小，而速度有可能增大6．关于质点瞬时速度v 、加速度t v a ∆∆=，下面说法中错误的是（ ） A ．v 为零时，v ∆可能不为零，a 可能不为零B ．当v 大小不变时，v ∆必为零，a 也必为零C ．v 不断增大，a 可能不变D ．v ∆为零时，v 不一定为零，但a 却一定为零7．物体在某时刻的瞬时速度是５m/s ，对此速度正确的理解是Ａ．在该时刻的前１s 内，物体的位移为５mＢ．在该时刻的后１s 内，物体的位移为５mＣ．在该时刻的前0.5 s 和后0.5 s 内，物体的位移共５mＤ．若从该时刻起物体作匀速运动，则每秒内的位移是５m8．（原创题）2008年9月25日晚9时10分许，神舟七号在酒泉卫星发射中心发射升空．点火第12秒时，火箭向东稍偏南的方向实施程序拐弯．点火第120秒时，火箭抛掉逃逸塔，这是火箭第一个分离动作．点火第159秒时，火箭一二级分离成功，一级坠落．此时，火箭已经飞过了平流层和中间层，正在接近大气层边缘．点火第200秒时，整流罩分离．神舟七号飞船上升运行260秒后，位于酒泉附近的副着陆场承担的飞船上升段应急返回搜救任务解除．飞船正常上升运行370秒后，着陆场系统银川搜救责任区任务解除．第500秒时，二级火箭关机，船箭组合体继续向前滑行．点火583秒后，飞船与火箭在高度约200公里处成功分离．①2008年9月25日晚9时10分是时间②第12秒、第159秒、第200秒、第500秒是时刻③2008年9月25日晚9时10分是时刻④260秒、370秒、583秒是时刻A ．只有①②B ．只有②③D ．只有②④ C ．只有③④9．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，甲看到丙匀速上升，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 v >乙甲，丙停在空中B ．甲、乙匀速下降，v v >乙甲，丙匀速上升C ．甲、乙匀速下降，v v >乙甲，丙匀速下降，且v v >丙甲D ．以上说法都不对10．若规定向东方向为位移的正方向，今有一个皮球停在水平面上某处，轻轻踢它一脚，使它向东做直线运动，经5 m 时与墙相碰后又向西做直线运动，经7 m 而停下.则上述过程中皮球通过的路程和位移分别是A.12 m ；2 mB.12 m ；-2 mC.-2 m ；2 mD.2 m ；2 m 限时基础训练参考答案1．答案：B ．解析：子弹比苹果的直径要小，估测子弹的长度约为2cm 左右，因此曝光时间内，子弹的位移约为2104-⨯≈x cm ，因此曝光时间约为s s 64108.0500104--⨯=⨯=≈v x t ． 2．答案：C ．点拨：较短或极短时间内的平均速度接近某时刻的瞬时速度，这段时间越短越接近，只有当一段时间的两个时刻趋向于一点时，平均速度才等于瞬时速度．3．答案：AC 。