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直线运动1带解析

【核心精讲】运动的描述匀变速直线运动的研究

第1讲 描述运动的基本概念

知识点1  参考系、质点 Ⅰ

1.参考系

(1)定义:

在描述物体的运动时,用来作参考的物体。

(2)参考系的选取

①参考系的选取是任意的,既可以是运动的物体,也可以是静止的物体,通常选地面为参考系。

②比较两物体的运动情况时,必须选同一参考系。

③对于同一物体,选择不同的参考系结果一般不同。

2.质点

(1)定义:

用来代替物体的有质量的点。

(2)把物体看作质点的条件:

物体的大小和形状对研究的问题的影响可以忽略不计。

(3)质点是一种理想化的模型,实际并不存在。

知识点2  位移、速度 Ⅱ

1.位移和路程

(1)位移表示物体的位置变化,它是从初位置指向末位置的有向线段。

(2)路程是物体运动轨迹的长度。

2.速度和速率

(1)平均速度:

物体的位移与发生这个位移所用时间的比值。

公式v=

,单位:

m/s。

平均速度是矢量,方向就是物体位移的方向,表示物体在时间Δt内的平均快慢程度。

(2)瞬时速度:

运动物体在某一位置或某一时刻的速度,表示物体在某一位置或某一时刻的快慢程度,瞬时速度是矢量,方向即物体的运动方向。

(3)平均速率指物体通过的路程和所用时间的比值,是标量。

(4)速率:

瞬时速度的大小叫速率,是标量。

知识点3  加速度 Ⅱ

1.定义

速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。

2.定义式

a=

,单位:

m/s2。

3.方向

加速度为矢量,方向与速度变化的方向相同。

4.物理意义

描述物体速度变化快慢的物理量。

双基夯实

一、思维辨析

1.研究物体的运动时,只能选择静止的物体作为参考系。

(  )

2.体积很大的物体,不能视为质点。

(  )

3.做直线运动的物体,其位移大小一定等于路程。

(  )

4.平均速度为零的运动,其平均速率不一定为零。

(  )

5.加速度为正值,表示速度的大小一定越来越大。

(  )

6.甲的加速度a甲=3m/s2,乙的加速度a乙=-4m/s2,a甲

(  )

答案 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.√

二、对点激活

1.

[参考系](多选)如图所示,2015年9月3日,20架直升机组成“70”字样,将抗战胜利70周年大写在天安门广场上空。

下列关于飞机运动情况的说法正确的是(  )

A.地面上的人看到飞机飞过,是以地面为参考系

B.飞行员看到观礼台向后掠过,是以飞机为参考系

C.以编队中某一飞机为参考系,其他飞机是静止的

D.以编队中某一飞机为参考系,其他飞机是运动的

答案 ABC

解析 地面上的人看到飞机飞过,是以地面为参考系,飞行员看到观礼台向后掠过,是以飞机为参考系,A、B选项正确;因20架表演机保持队形飞行,速度相同,故无论以编队中的哪一架飞机为参考系,其他飞机都是静止的,故C正确,D错误。

2.[质点][2016·徐州模拟]以下比赛项目中,可将运动员视为质点的是(  )

答案 C

解析 研究运动员蹦床时的技巧,跳水时的动作,花样游泳时的动作时,运动员的形状和大小均不能忽略,所以不能视为质点,故C正确。

3.[平均速度与瞬时速度][2016·杭州模拟](多选)为使交通有序、安全,高速公路设立了许多交通标志,甲、乙两幅图是高速公路指示牌,下列说法中正确的是(  )

A.甲图中“25km”是指从此处到下一个出口的位移是25km

B.甲图中“25km”是指从此处到下一个出口的路程是25km

C.乙图中“80km/h”是指要求汽车在该路段行驶的瞬时速度小于80km/h

D.乙图中“80km/h”是指要求汽车在该路段行驶的平均速度小于80km/h

答案 BC

解析 公路指示牌甲图中距下一出口25km,指的是此处到下一个出口的路程是25km,因为公路不都是直线。

80km/h指的是要求该路段行驶的瞬时速度小于80km/h,故B、C正确。

4.[加速度与速度的关系]下列说法正确的是(  )

A.物体的速度变化越快,加速度就越大

B.物体有加速度,速度就增加

C.物体的速度变化量Δv越大,加速度就越大

D.物体运动的加速度等于零,则物体一定静止

答案 A

解析 由a=

可知,速度变化越快,加速度就越大,而Δv越大,加速度不一定越大,故A正确、C错误。

物体有加速度,速度可能减小,故B错误。

加速度等于零,物体处于静止或匀速直线运动,故D错误。

考点 参考系 质点和位移 自主练透

1.参考系和质点的说明

(1)选取不同的参考系,对同一运动的描述一般不同,对于复杂运动的物体,应选取能最简单描述物体运动情况的物体为参考系。

(2)质点是一种理想化模型,实际并不存在,建立模型:

一是明确题目中需要研究的问题;二是看所研究物体的形状和大小,对所研究问题是否有影响。

2.位移与路程的“区别与联系”

(1)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;路程应用标量的代数运算。

(2)联系:

位移x与路程s的大小关系为x≤s,只有物体做单向直线运动时,其位移大小才等于路程。

 

1.

[2016·德州质检]如图是体育摄影中“追拍法”的成功之作,摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的,而模糊的背景是运动的,摄影师用自己的方式表达了运动的美。

请问摄影师选择的参考系是(  )

A.大地B.太阳

C.滑板运动员D.步行的人

答案 C

解析 由于滑板运动员和摄影师以相同的速度运动,故以滑板运动员作为参考系,摄影师是静止的,故滑板运动员的图片是清晰的,但由于背景相对于滑板运动员、摄影师是运动的,所以拍摄的背景是模糊的。

故在“追拍法”中摄影师选择的参考系是滑板运动员,故C正确。

2.[2016·南阳模拟]下列几种比赛项目中的研究对象可视为质点的是(  )

A.跳高比赛中研究运动员跳跃的姿势时

B.研究男子千米比赛中运动员的位置时

C.研究投篮过程中篮球能否进入篮筐时

D.100米终点裁判在分析运动员冲线过程时

答案 B

解析 跳高比赛中研究运动员跳跃的姿势,不能将运动员视为质点,故A错误。

研究男子千米比赛中运动员的位置,可以不考虑其体积,能看作质点,故B正确。

研究投篮过程中篮球能否进入篮筐时,篮球的大小不能忽略,不能看成质点,故C错误。

100米终点裁判在分析运动员冲线过程时,可以是身体的不同位置接触终点线,此时不能看作质点,故D错误。

3.如图所示,一小球在光滑的V形槽中由A点释放,经B点(与B点碰撞所用时间不计)到达与A点等高的C点,设A点的高度为1m,则全过程中小球通过的路程和位移大小分别为(  )

A.

m,

mB.

m,

m

C.

m,

mD.

m,1m

答案 C

解析 小球通过的路程为小球实际运动轨迹的长度,则小球的路程为s=2lAB=2×

m=

m;位移是由初位置指向末位置的有向线段,则小球的位移大小为x=lAC=

m=

m。

选项C正确。

4.[2016·太原中学月考]一个小球从距离地面4m高处被抛下,被地面弹回,在距离地面1m高处被接住。

坐标原点选在抛出点下方2m处,向下为坐标轴的正方向,则小球抛出点、接住点的坐标和该过程的位移、路程分别是(  )

A.2m,-1m,-3m,5mB.-2m,1m,3m,5m

C.4m,1m,-3m,3mD.-4m,-1m,3m,3m

答案 B

解析 由题意建立直线坐标系如图。

A点为抛出点,B点为落地点,C点为接住点。

位移为由A指向C的有向线段,路程为轨迹的长度即AB+BC,所以B选项正确。

考点 平均速度与瞬时速度 名师点拨

1.平均速度与瞬时速度的区别与联系

(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。

(3)对于匀速直线运动,瞬时速度与平均速度相等。

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。

例1 下列所说的速度中,哪些是平均速度,哪些是瞬时速度?

①百米赛跑的运动员以9.5m/s的速度冲过终点线;

②经提速后列车的速度达到150km/h;

③由于堵车,车在隧道内的速度仅为1.2m/s;

④返回地面的太空舱以8m/s的速度落入太平洋中;

⑤子弹以800m/s的速度撞击在墙上。

表示平均速度的是________,表示瞬时速度的是_____________。

(1)如何区分某一速度是平均速度还是瞬时速度?

提示:

平均速度对应时间和位移,瞬时速度对应时刻和位置。

(2)平均速度能精确描述运动快慢吗?

提示:

不能,只能粗略描述运动快慢。

尝试解答 ②③__①④⑤。

①中运动员冲过终点时的速度,④中太空舱落入太平洋中的速度,⑤中子弹撞击墙时的速度,这三个速度强调的是某一位置或某一时刻的速度属于瞬时速度。

②③中提到的速度只是粗略描述列车行驶过程中的运动快慢,属于平均速度。

 

1.[2017·四川成都模拟]如图所示,某赛车手在一次野外训练中,先用地图计算出出发地A和目的地B的直线距离为9km,实际从A运动到B用时5min,赛车上的里程表指示的里程数增加了15km,当他经过某路标C时,车内速度计指示的示数为150km/h,那么可以确定的是(  )

A.整个过程中赛车的平均速度为180km/h

B.整个过程中赛车的平均速度为150km/h

C.赛车经过路标C时的瞬时速度为150km/h

D.赛车经过路标C时速度方向为由A指向B

答案 C

解析 平均速度等于位移与时间的比值即v=

=108km/h,故A、B错误。

赛车经过C点时的瞬时速度大小为150km/h,故C正确。

赛车经过路标C时的瞬时速度方向为运动方向,并不是由A指向B,故D错误。

2.[2016·无锡模拟](多选)如图所示,一人骑自行车晨练,由静止开始沿直线运动,她在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内通过的位移分别为1m、2m、3m、4m,则(  )

A.她在4s末的瞬时速度为4m/s

B.她在第2s内的平均速度为2m/s

C.她在4s内的平均速度为2.5m/s

D.她在1s末的速度为1m/s

答案 BC

解析 题中已知的是每秒时间内的位移的大小,不能确定具体运动的情况,所以不能确定瞬时速度的大小,故A、D错误。

第2s内的位移为2m,所以第2s内平均速度v=

=2m/s,故B正确。

4s内的位移大小为10m,时间为4s,所以4s内的平均速度为v=

m/s=2.5m/s,故C正确。

考点 速度、速度变化量和加速度的关系 名师点拨

1.速度、速度变化量和加速度的对比

2.a=

是加速度的定义式,加速度的决定式是a=

,即加速度的大小由物体受到的合力F和物体的质量m共同决定,加速度的方向由合力的方向决定。

3.速度增大或减小由速度与加速度的方向关系决定

 

例2 一质点在x轴上运动,初速度v0>0,加速度a>0,当加速度a的值由零逐渐增大到某一值后再逐渐减小到零,则该质点(  )

A.速度先增大后减小,直到加速度等于零为止

B.速度一直在增大,直到加速度等于零为止

C.位移先增大,后减小,直到加速度等于零为止

D.位移一直在增大,直到加速度为0为止

(1)初速度v0>0,加速度a>0,物体做什么运动?

提示:

加速运动。

(2)加速度大小,加速度由零逐渐增大到某值后逐渐减小到零表示什么?

提示:

表示物体先加速的越来越快,然后再加速的越来越慢。

尝试解答 选B。

由于加速度的方向始终与速度方向相同,质点速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值,选项A错误,选项B正确;位移逐渐增大,当加速度减小到零时,速度不再变化,位移将随时间继续增大,选项C、D错误。

1.[2016·福建厦门高三质检]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.某时刻物体的速度为零,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

答案 B

解析 由a=

可知,在Δv很大,但不知道Δt的大小时,无法确定加速度的大小,故A错误;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正确;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错误;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错误。

2.甲、乙两个物体沿同一直线向同一方向运动时,取物体的初速度方向为正,甲的加速度恒为2m/s2,乙的加速度恒为-3m/s2,则下列说法中正确的是(  )

A.两物体都做加速直线运动,乙的速度变化快

B.甲做加速直线运动,它的速度变化快

C.乙做减速直线运动,它的速度变化率大

D.甲的加速度比乙的加速度大

答案 C

解析 加速度的正负代表与规定的正方向相同还是相反,不代表大小,所以a乙>a甲。

甲的加速度方向与初速度方向相同,做加速直线运动,乙的加速度与初速度方向相反,做减速直线运动。

因a乙>a甲,所以乙的速度变化率大。

故C正确,A、B、D错误。

1.[2015·浙江高考]如图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光时间Δt。

测得遮光条的宽度为Δx,用

近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。

为使

更接近瞬时速度,正确的措施是(  )

A.换用宽度更窄的遮光条

B.提高测量遮光条宽度的精确度

C.使滑块的释放点更靠近光电门

D.增大气垫导轨与水平面的夹角

答案 A

解析 瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度,

,当Δt→0时,

可看成物体的瞬时速度,Δx越小,Δt也就越小,A项正确;提高测量遮光条宽度的精确度,不能减小Δt,B项错误;使滑块的释放点更靠近光电门,滑块通过光电门的速度更小,时间更长,因此C项错误;增大气垫导轨与水平面的夹角并不一定能使

更接近瞬时速度,D项错误。

2.[2016·佛山模拟]质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t2(各物理量均采用国际单位制单位),则该质点(  )

A.第1s内的位移是5m

B.前2s内的平均速度是6m/s

C.任意相邻的1s内位移差都是1m

D.任意1s内的速度增量都是2m/s

答案 D

解析 当t=0时,位移为0,当t=1s时,位移为6m,则第1s内位移为6m,当t=2s时,位移为14m,则前2s内平均速度为7m/s,A、B错误。

由匀变速直线运动位移公式x=v0t+

at2结合x=5t+t2得v0=5m/s,a=2m/s2,

那么,任意相邻1s内的位移差均为Δx=aT2=2m,C错误;因为a=

,任意1s内的速度增量Δv=aΔt=2m/s,D正确。

3.[2016·广元模拟](多选)我国第三颗月球探测器“嫦娥三号”经过约8天的绕月飞行,从近月点开始动力下降。

北京时间2013年12月14日21时11分,成功着陆在月球西经19.51度、北纬44.12度的虹湾以东区域,标志着我国已成为美国和前苏联之后,世界上第三个实现地外天体软着陆的国家。

下列说法正确的是(  )

A.“嫦娥三号”绕月球做椭圆运动,是以地球为参考系来描述的

B.在观测“嫦娥三号”绕月运行周期时可将其看成质点

C.8天是时刻,21时11分是时间

D.西经19.51度、北纬44.12度表示位置

答案 BD

解析 “嫦娥三号”绕月球做椭圆运动,是以月球为参考系的,A错误;在观测“嫦娥三号”绕月运行周期时探测器的形状和大小是次要因素,可以忽略,能看作一个质点,B正确;8天表示探测器绕月球飞行的时间,为一段过程,所以为时间,21时11分表示探测器着陆的那一瞬间,为时刻,C错误;西经19.51度、北纬44.12度表示位置,D正确。

4.[2016·长春模拟](多选)关于匀变速直线运动中的加速度的方向和正、负值问题,下列说法中正确的是(  )

A.匀加速直线运动中的加速度方向一定和初速度方向相同

B.匀减速直线运动中加速度一定是负值

C.匀加速直线运动中加速度也有可能取负值

D.只有在规定了初速度方向为正方向的前提下,匀加速直线运动的加速度才取正值

答案 ACD

解析 只有加速度方向与初速度方向相同,物体才会做加速运动,所以A正确;若规定初速度方向为负方向,则减速运动时,加速度为正值,加速运动时,加速度为负值,所以B错误,C、D正确。

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