直线运动总复习.docx

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直线运动总复习

高三物理第一轮复习

大田五中物理组

直线运动

知识网络：

单元切块：

按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：

基本概念、匀速直线运动；匀变速直线运动；运动图象。

其中重点是匀变速直线运动的规律和应用。

难点是对基本概念的理解和对研究方法的把握。

基本概念匀速直线运动

知识点复习

一、基本概念

1、质点：

用来代替物体、只有质量而无形状、体积的点。

它是一种理想模型，物体简化为质点的条件是物体的形状、大小在所研究的问题中可以忽略。

2、时刻：

表示时间坐标轴上的点即为时刻。

例如几秒初，几秒末，几秒时。

时间：

前后两时刻之差。

时间坐标轴上用线段表示时间，例如，前几秒内、第几秒内。

3、位置：

表示空间坐标的点。

位移：

由起点指向终点的有向线段，位移是末位置与始位置之差，是矢量。

路程：

物体运动轨迹之长，是标量。

注意：

位移与路程的区别．

4、速度：

描述物体运动快慢和运动方向的物理量，是位移对时间的变化率，是矢量。

平均速度：

在变速直线运动中，运动物体的位移和所用时间的比值，v=s/t（方向为位移的方向）

瞬时速度：

对应于某一时刻（或某一位置）的速度，方向为物体的运动方向。

速率：

瞬时速度的大小即为速率；

平均速率：

质点运动的路程与时间的比值，它的大小与相应的平均速度之值可能不相同。

注意：

平均速度的大小与平均速率的区别．

【例1】物体M从A运动到B，前半程平均速度为v1，后半程平均速度为v2，那么全程的平均速度是：

（）

A．（v1+v2）/2B．

C．

D．

5、加速度：

描述物体速度变化快慢的物理量，a=△v/△t（又叫速度的变化率），是矢量。

a的方向只与△v的方向相同（即与合外力方向相同）。

点评1：

（1）加速度与速度没有直接关系：

加速度很大，速度可以很小、可以很大、也可以为零（某瞬时）；加速度很小，速度可以很小、可以很大、也可以为零（某瞬时）。

（2）加速度与速度的变化量没有直接关系：

加速度很大，速度变化量可以很小、也可以很大；加速度很小，速度变化量可以很大、也可以很小。

加速度是“变化率”——表示变化的快慢，不表示变化的大小。

点评2：

物体是否作加速运动，决定于加速度和速度的方向关系，而与加速度的大小无关。

加速度的增大或减小只表示速度变化快慢程度增大或减小，不表示速度增大或减小。

（1）当加速度方向与速度方向相同时，物体作加速运动，速度增大；若加速度增大，速度增大得越来越快；若加速度减小，速度增大得越来越慢（仍然增大）。

（2）当加速度方向与速度方向相反时，物体作减速运动，速度减小；若加速度增大，速度减小得越来越快；若加速度减小，速度减小得越来越慢（仍然减小）。

【例2】一物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为4m/s，经过1s后的速度的大小为10m/s，那么在这1s内，物体的加速度的大小可能为

点评：

对于一条直线上的矢量运算，要注意选取正方向，将矢量运算转化为代数运算。

6、运动的相对性：

只有在选定参考系之后才能确定物体是否在运动或作怎样的运动。

一般以地面上不动的物体为参照物。

【例3】甲向南走100米的同时，乙从同一地点出发向东也行走100米，若以乙为参考系，求甲的位移大小和方向？

点评：

通过该例可以看出，要准确描述物体的运动，就必须选择参考系，参考系选择不同，物体的运动情况就不同。

参考系的选取要以解题方便为原则。

在具体题目中，要依据具体情况灵活选取。

下面再举一例。

【例4】某人划船逆流而上，当船经过一桥时，船上一小木块掉在河水里，但一直航行至上游某处时此人才发现，便立即返航追赶，当他返航经过1小时追上小木块时，发现小木块距离桥有5400米远，若此人向上和向下航行时船在静水中前进速率相等。

试求河水的流速为多大？

二、匀速直线运动图像

1．定义：

，即在任意相等的时间内物体的位移相等．它是速度为恒矢量的运动，加速度为零的直线运动。

2．图像：

匀速直线运动的s-t图像为一直线：

图线的斜率在数值上等于物体的速度。

三、综合例析

【例5】关于位移和路程，下列说法中正确的是（）

A．物体沿直线向某一方向运动，通过的路程就是位移

B．物体沿直线向某一方向运动，通过的路程等于位移的大小

C．物体通过一段路程，其位移可能为零

D．物体通过的路程可能不等，但位移可能相同

【例6】关于速度和加速度的关系，下列说法中正确的是（）

A．速度变化越大，加速度就越大B．速度变化越快，加速度越大

C．加速度大小不变，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

【例7】在与x轴平行的匀强电场中，场强为E=1.0×106V/m，一带电量q=1.0×10-8C、质量m=2.5×10-3kg的物体在粗糙水平面上沿着x轴作匀速直线运动，其位移与时间的关系是x＝5-2t，式中x以m为单位，t以s为单位。

从开始运动到5s末物体所经过的路程为m，位移为m。

【例8】某游艇匀速滑直线河流逆水航行，在某处丢失了一个救生圈，丢失后经t秒才发现，于是游艇立即返航去追赶，结果在丢失点下游距丢失点s米处追上，求水速．（水流速恒定，游艇往返的划行速率不变）。

思考：

若游艇上的人发现丢失时，救生圈距游艇s米，此时立即返航追赶，用了t秒钟追上，求船速．

【例9】如图所示为高速公路上用超声测速仪测车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到信号间的时间差，测出被测物体速度，图中P1、P2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2被汽车反射回来的信号，设测速仪匀速扫描，P1，P2之间的时间间隔Δt=1.0s，超声波在空气中传播的速度是340m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图Ｂ可知汽车在接收P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是＿＿＿m，汽车的速度是_____m/s.

【例10】天文观测表明，几乎所有远处的恒星（或星系）都在以各自的速度远离我们而运动，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为一恒量，称为哈勃常数，已由天文观测测定。

为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个爆炸的大火球开始形成的，大爆炸后各星体即以各自不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心。

由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式为T=。

根据近期观测，哈勃常数H=3×10-2m/s﹒光年，由此估算宇宙的年龄约为年。

点评：

有不少考生遇到这类完全陌生的、很前沿的试题，对自己缺乏信心，认为这样的问题自己从来没见过，老师也从来没有讲过，不可能做出来，因而采取放弃的态度。

其实只要静下心来，进入题目的情景中去，所用的物理知识却是非常简单的。

这类题搞清其中的因果关系是解题的关键。

附:

知识点梳理

阅读课本理解和完善下列知识要点

一、参考系

1.为了描述物体的运动而的物体叫参考系（或参照物）。

2.选取哪个物体作为参照物，常常考虑研究问题的方便而定。

研究地球上物体的运动，一般来说是取为参照物，对同一个运动，取不同的参照物，观察的结果可能不同。

3.运动学中的同一公式中所涉及的各物理量应相对于同一参照物。

如果没有特别说明，都是取地面为参照物。

二、质点

1.定义:

2.物体简化为质点的条件：

3.注意：

同一物体，有时能被看作质点，有时就不能看作质点。

三、时间和时刻

1.时刻；在时间轴上可用一个确定的点来表示，如“2s末”、“3s初”等。

2.时间：

指两个时刻之间的一段间隔，如“第三秒内”、“10分钟”等。

四、位移和路程

1.位移

①意义：

位移是描述的物理量。

②定义：

③位移是矢量，有向线段的长度表示位移大小，有向线段的方向表示位移的方向。

2.路程：

路程是；路程是标量，只有大小，没有方向。

3.物体做运动时，路程才与位移大小相等。

在曲线运动中质点的位移的大小一定路程。

五、速度和速率

1.速度

①速度是描述的物理量。

速度是矢量，既有大小又又方向。

②瞬时速度：

对应或的速度，简称速度。

瞬时速度的方向为该时刻质点的方向。

③平均速度：

定义式为

，该式适用于运动；而平均速度公式

仅适用于运动。

平均速度对应某一段时间（或某一段位移），平均速度的大小跟时间间隔的选取有关，不同的阶段平均速度一般不同，所以求平均速度时，必须明确是求哪一段位移或哪一段时间内的平均速度。

2.速率：

瞬时速度的大小叫速率，速率是标量，只有大小，没有方向。

六、加速度

1.加速度是描述的物理量。

2.定义式：

。

3.加速度是矢量，方向和方向相同。

4.加速度和速度的区别和联系：

①加速度的大小和速度（填“有”或“无”）直接关系。

质点的运动的速度大，加速度大；速度小，其加速度小；速度为零，其加速度为零（填“一定”或“不一定”）。

②加速度的方向（填“一定”或“不一定”）和速度方向相同。

质点做加速直线运动时，加速度与速度方向；质点做减速直线运动时，加速度与速度方向；质点做曲线运动时，加速度方向与初速度方向成某一角度。

③质点做加速运动还是减速运动，取决于加速度的和速度的关系，与加速度的无关。

七、匀速直线运动

1.定义：

叫匀速直线运动。

2.速度公式：

匀变速直线运动

一、匀变速直线运动公式推到（图像）

1．常用公式有以下四个

点评：

（1）以上四个公式中共有五个物理量：

s、t、a、v0、vt，这五个物理量中只有三个是独立的，可以任意选定。

只要其中三个物理量确定之后，另外两个就唯一确定了。

每个公式中只有其中的四个物理量，当已知某三个而要求另一个时，往往选定一个公式就可以了。

如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等，那么另外的两个物理量也一定对应相等。

（2）以上五个物理量中，除时间t外，s、v0、vt、a均为矢量。

一般以v0的方向为正方向，以t=0时刻的位移为零，这时s、vt和a的正负就都有了确定的物理意义。

2．匀变速直线运动中几个常用的结论

（1）Δs=aT2，即任意相邻相等时间内的位移之差相等。

可以推广到

sm-sn=（m-n）aT2

（2）

，某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。

，某段位移的中间位置的即时速度公式（不等于该段位移内的平均速度）。

可以证明，无论匀加速还是匀减速，都有

。

点评：

运用匀变速直线运动的平均速度公式

解题，往往会使求解过程变得非常简捷，因此，要对该公式给与高度的关注。

3．初速度为零（或末速度为零）的匀变速直线运动做匀变速直线运动的物体，如果初速度为零，或者末速度为零，那么公式都可简化为：

，

，

，

以上各式都是单项式，因此可以方便地找到各物理量间的比例关系。

4．初速为零的匀变速直线运动（记13或24）

（1）前1秒、前2秒、前3秒……内的位移之比为1∶4∶9∶……

（2）第1秒、第2秒、第3秒……内的位移之比为1∶3∶5∶……

（3）前1米、前2米、前3米……所用的时间之比为1∶

∶

∶……

（4）第1米、第2米、第3米……所用的时间之比为1∶

∶（

）∶……

对末速为零的匀变速直线运动，可以相应的运用这些规律。

5．一种典型的运动

经常会遇到这样的问题：

物体由静止开始先做匀加速直线运动，紧接着又做匀减速直线运动到静止。

用右图描述该过程，可以得出以下结论：

（1）

（2）

6、解题方法指导：

解题步骤：

（1）根据题意，确定研究对象。

（2）明确物体作什么运动，并且画出运动示意图。

（3）分析研究对象的运动过程及特点，合理选择公式（一般是一段位移一个速度公式和一个位移公式），注意多个运动过程的联系。

（4）确定正方向，列方程求解。

（5）对结果进行讨论、验算。

解题方法：

（1）公式解析法：

假设未知数，建立方程组。

本章公式多，且相互联系，但只要每段位移用两个公式，几乎所有题都可以解决！

（此为多题一解的易学方法！

）

（2）图象法：

如用v—t图可以求出某段时间的位移大小、可以比较vt/2与vS/2，以及追及问题。

用s—t图可求出任意时间内的平均速度。

（多用于非匀变速运动，v—t图是位移公式的基础！

）

（3）比例法：

用已知的讨论，用比例的性质求解。

（4）极值法：

用二次函数配方求极值，追赶问题用得多。

（5）逆向思维法：

如匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动来求解。

综合应用例析

【例1】在光滑的水平面上静止一物体，现以水平恒力甲推此物体，作用一段时间后换成相反方向的水平恒力乙推物体，当恒力乙作用时间与恒力甲的作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的速度为v2，若撤去恒力甲的瞬间物体的速度为v1，则v2∶v1=?

点评：

特别要注意速度的方向性。

平均速度公式和加速度定义式中的速度都是矢量，要考虑方向。

本题中以返回速度v1方向为正，因此，末速度v2为负。

【例2】两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知

A．在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同

B．在时刻t1两木块速度相同

C．在时刻t3和时刻t4之间某瞬间两木块速度相同

D．在时刻t4和时刻t5之间某瞬时两木块速度相同

【例3】在与x轴平行的匀强电场中，一带电量q=1.0×10-8C、质量m=2.5×10-3kg的物体在光滑水平面上沿着x轴作直线运动，其位移与时间的关系是x＝0.16t－0.02t2，式中x以m为单位，t以s为单位。

从开始运动到5s末物体所经过的路程为m，克服电场力所做的功为J。

【例4】一辆汽车沿平直公路从甲站开往乙站，起动加速度为2m/s2，加速行

驶5秒，后匀速行驶2分钟，然后刹车，滑行50m，正好到达乙站，求汽车

从甲站到乙站的平均速度？

【例5】汽车以加速度为2m/s2的加速度由静止开始作匀加速直线运动，求汽车第5秒内的平均速度？

【例6】一物体由斜面顶端由静止开始匀加速下滑，最初的3秒内的位移为s1，最后3秒内的位移为s2，若s2-s1=6米，s1∶s2=3∶7，求斜面的长度为多少？

【例7】物块以v0=4米/秒的速度滑上光滑的斜面，途经A、B两点，已知在A点时的速度是

B点时的速度的2倍，由B点再经0.5秒物块滑到斜面顶点C速度变为零，A、B相距0.75米，

求斜面的长度及物体由D运动到B的时间？

【例8】一质点沿AD直线作匀加速直线运动，如图，测得它在AB、BC、CD三段的

时间均为t，测得位移AC=L1，BD=L2，试求质点的加速度？

【例9】一质点由A点出发沿直线AB运动，行程的第一部分是加速度为a1的匀加速运动，接着做加速度为a2的匀减速直线运动，抵达B点时恰好静止，如果AB的总长度为s，试求质点走完AB全程所用的时间t？

【例10】一个做匀加速直线运动的物体，连续通过两段长为s的位移所用的时间分别为t1、t2，求物体的加速度？

二、匀变速直线运动的特例

1．自由落体运动12自由落体

物体由静止开始，只在重力作用下的运动。

（1）特点：

加速度为g，初速度为零的匀加速直线运动。

（2）规律：

vt=gth=

gt2vt2=2gh

2．竖直上抛运动

物体以某一初速度竖直向上抛出，只在重力作用下的运动。

（1）特点：

初速度为v0，加速度为-g的匀变速直线运动。

（2）规律：

vt=v0-gth=v0t-

gt2vt2-v02=－2gh

上升时间

，下降到抛出点的时间

，上升最大高度

（3）处理方法:

一是将竖直上抛运动全过程分为上升和下降两个阶段来处理，要注意两个阶段运动的对称性。

二是将竖直上抛运动全过程视为初速度为v0，加速度为-g的匀减速直线运动

综合应用例析

【例11】（1999年高考全国卷）一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起，举双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到脚全长的中点，跃起后重心升高0.45m达到最高点，落水时身体竖直，手先入水（在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计）从离开跳台到手触水面，他可用于完成空中动作的时间是______s。

（计算时，可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点，g取10m/s2，结果保留二位数）

【例12】如图所示是我国某优秀跳水运动员在跳台上腾空而起的英姿.跳台距

水面高度为10m，此时她恰好到达最高位置，估计此时她的重心离跳台台面

的高度为1m，当她下降到手触及水面时要伸直双臂做一个翻掌压水花的动作，

这时她的重心离水面也是1m.（取g=10m/s2）求：

（1）从最高点到手触及水面的过程中其重心可以看作是自由落体运动，她在空中完成一系列动作可利用的时间为多长?

（2）忽略运动员进入水面过程中受力的变化，入水之后，她的重心能下沉到离水面约2.5m处，试估算水对她的平均阻力约是她自身重力的几倍?

教学随感

运变速直线运动重点是让学生记住公式及推论，并且注意培养学生可逆思维和一题多解的思维，为后面复习打下牢固的基础。

运动图象追赶问题

一、运动图象

用图像研究物理现象、描述物理规律是物理学的重要方法，运动图象问题主要有：

s-t、v-t、a-t等图像。

1.s-t图象。

能读出s、t、v的信息（斜率表示速度）。

2.v-t图象。

能读出s、t、v、a的信息（斜率表示加速度，曲线下的面积表示位移）。

可见v-t图象提供的信息最多，应用也最广。

位移图象（s-t）

速度图象（v-t）

加速度图象（a-t）

匀速直线运动

匀加速直线运动

（a>0，s有最小值）

抛物线（不要求）

匀减速直线运动

（a<0，s有最大值）

抛物线（不要求）

备注

位移图线的斜率表示速度

①斜率表示加速度

②图线与横轴所围面积表示位移，横轴上方“面积”为正，下方为负

【例1】一个固定在水平面上的光滑物块，其左侧面是斜面AB，右侧面是曲面AC。

已知AB和AC的长度相同。

两个小球p、q同时从A点分别沿AB和AC由静止开始下滑，比较它们到达水平面所用的时间

A.p小球先到B.q小球先到

C.两小球同时到D.无法确定

【例2】两支完全相同的光滑直角弯管（如图所示）现有两只相同小球a和a/同时从管口由静止滑下，问谁先从下端的出口掉出？

（假设通过拐角处时无机械能损失）

点评：

1、应用物理图象的优越性

（1）利用图象解题可以使解题过程简化，思路更清晰，比解析法更巧妙、更灵活。

在有些情况下运用解析法可能无能为力，用图象法可能使你豁然开朗。

（2）利用图象描述物理过程更直观

从物理图象可以更直观地观察出物理过程的动态特征。

当然不是所有物理过程都可以用物理图象进行描述。

（3）利用图象分析物理实验

运用图象处理物理实验数据是物理实验中常用的一种方法，这是因为它除了具有简明、直观、便于比较和减少偶然误差的特点外，还可以有图象求第三个相关物理量、运用图想求出的相关物理量误差也比较小。

2、要正确理解图象的意义

（1）首先明确所给的图象是什么图象。

即认清图象中横纵轴所代表的物理量及它们的函数关系。

特别是那些图形相似容易混淆的图象，更要注意区分。

（2）要清楚地理解图象中的“点”、“线”、“斜率”、“截距”、“面积”的物理意义。

①点：

图线上的每一个点对应研究对象的一个状态，特别注意“起点”、“终点”、“拐点”，它们往往对应一个特殊状态。

②线：

表示研究对象的变化过程和规律，如v－t图象中图线若为倾斜直线，则表示物体做匀变速直线运动。

③斜率：

表示横、纵坐标上两物理量的比值，常有一个重要的物理量与之对应。

用于求解定量计算对应物理量的大小和定性分析变化的快慢问题。

如s－t图象的斜率表示速度大小，v－t图象的斜率表示加速度大小。

④面积；图线与坐标轴围成的面积常与某一表示过程的物理量相对应。

如v－t图象与横轴包围的“面积”大小表示位移大小。

⑤截距：

表示横、纵坐标两物理量在“边界”条件下的物理量的大小。

由此往往能得到一个很有意义的物理量。

【例3】一物体做加速直线运动，依次通过A、B、C三点，AB=BC。

物体在AB段加速度为a1，在BC段加速度为a2，且物体在B点的速度为

，则

A．a1>a2B．a1=a2C．a1

点评：

本题是根据图象进行定性分析而直接作出解答的。

分析时要熟悉图线下的面积、斜率所表示的物理意义。

【例4】蚂蚁离开巢沿直线爬行，它的速度与到蚁巢中心的距离成反比，当蚂蚁爬到距巢中心的距离L1=1m的A点处时，速度是v1=2cm/s。

试问蚂蚁从A点爬到距巢中心的距离L2=2m的B点所需的时间为多少？

点评：

解该题的关键是确定坐标轴所代表的物理量，速率与距离成反比的条件，可以写成

，也可以写成

，若按前者确定坐标轴代表的量，图线下的面积就没有意义了，而以后者来确定，面积恰好表示时间，因此在分析时有一个尝试的过程。

二、追赶问题

讨论追及、相遇的问题，其实质就是分析讨论两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置问题。

1．两个关系：

即时间关系和位移关系

2．一个条件：

即两者速度相等，它往往是物体间能否追上、追不上或（两者）距离最大、最小的临界条件，也是分析判断的切入点。

常见的情况有：

（1）物体A追上物体B：

开始时，两个物体相距s0，则A追上B时，必有sA-sB=s0，且vA≥vB。

（2）物体A追赶物体B：

开始时，两个物体相距s0，要使两物体恰好不相撞，必有sA-sB=s0，且vA≤vB。

3．解题思路和方法

【例5】从离地面高度为h处有自由下落的甲物体，同时在它正下方的地面上有乙物体以初速度v0竖直上抛，要使两物体在空中相碰，则做竖直上抛运动物体的初速度v0应满足什么条件？

（不计空气阻力，两物体均看作质点）.若要乙物体在下落过程中与甲物体相碰，则v0应满足什么条件？

命题意图：

以自由下落与竖直上抛的两物体在空间相碰创设物理情景，考查理解能力、分析综合能力及空间想象能力.B级要求.

错解分析：

考生思维缺乏灵活性，无法巧选参照物，不能达到快捷高效的求解效果。

解题方法与技巧：

（巧选参照物法）

选择乙物体为参照物，则甲物体相对乙物体的初速度：

v甲乙=0-v0=-v0

甲物体相对乙物体的加速度a甲乙=-g-（-g）=0

由此可知甲物体相对乙物体做竖直向下，速度大小为v0的匀速直线运动。

所以，相遇时间为：

t=

对第一种情况，乙物体做竖直上抛运动，在空中的时间为：

0≤t≤

即：

0≤

≤

所以当v0≥

，两物体在空中相碰。

对第二种情况，乙物体做竖直上抛运动，下落过程的时间为：

≤t≤

即

≤

≤

。

所以当

≤v0≤

时，乙物体在下落过程中与甲物体相碰。

【例6】（1999年全国）为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离.已知某高速公路的最高限速v=120km/h.假设前方车辆突然停止，后车司机从发现这一情况，经操纵刹车，到汽车开始减速所经历的时间（即反应时间）t=0.50s，刹车时汽车受到阻力的大小f为汽车重的0.40倍，该高速公路上汽车间的距离s至少应为多少？

（取重力加速度g=10m/s2）

【例7】在某市区内，一辆小汽车在公路上以速度v1向东行驶，一位观光游客正由南向北从斑马线上横过马路。

汽车司机发现游客途经D处时，经过0.7s作出反应紧急刹车，但仍将正步行至B处的游客撞伤，该汽车最终在C处停下，如图所示。

为了判断汽车司机是否超速行驶以及游客横穿马路的速度是