高中物理 运动的描述 专题.docx
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高中物理运动的描述专题
高中物理运动的描述专题
运动参参量
1.质点:
忽略物体的 和 ,把物体简化为一个有 的物质点,叫质点.把物体看做质点的条件:
物体的大小和形状对研究问题的影响可以 .
2.参考系:
要描述一个物体的运动,首先要选定某个其它的物体做 ,这个被选作参考的物体叫参考系.参考系选取:
可任意选取,但对同一物体的运动,所选的参考系不同,运动的描述可能会 ,通常以地面为参考系.
3.坐标系:
为了定量地描述物体的位置及位置的 ,需要在参考系上建立适当的坐标系.
4.时刻和时间间隔:
①时刻:
指的是某一瞬时,在时间轴上用 来表示,对应的是物体运动的 、_________等状态量.②时间间隔:
是两个时刻间的间隔,在时间轴上用 来表示,对应的是 、 等过程量.
5.位移和路程:
①位移:
描述物体位置的 ,用从 位置指向 位置的有向线段表示,是矢量.②路程:
是物体运动轨迹的 ,是标量.
6.速度:
用位移与发生这个位移所用时间的比值,表示物体运动的快慢,这个就是速度.①平均速度:
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,即v平均=______,是矢量.②瞬时速度:
运动物体在某一 (或某一 )的速度,是矢量.③速率:
瞬时速度的 ,是标量.④平均速率:
路程与时间的比值,不一定等于平均速度的大小.
7.加速度:
加速度是描述物体 的物理量.定义式:
a= ,单位 ,方向:
是矢量,方向与 的方向相同.
思维启动
1.下列说法正确的是
A.参考系必须是固定不动的物体
B.参考系可以是变速运动的物体
C.地球很大,又有自转,研究地球公转时,地球不可视为质点
D.研究跳水运动员转体动作时,运动员可视为质点
2.如图所示,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B
B.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B D.人在B点瞬时速度方向沿B点的切线方向
3.甲、乙两个物体在同一直线上沿正方向运动,a甲=4m/s2,a乙=–4m/s2,那么对甲、乙两物
体判断正确的是
A.甲的加速度大于乙的加速度 B.甲做加速直线运动,乙做减速直线运动
C.甲的速度比乙的速度变化快 D.甲、乙在相等时间内速度变化可能相等
典型问题
〖考点1〗对质
点的进一步理解
【例1】在研究物体的运动时,下列物体中可以当作质点处理的是
A.中国乒乓球队队员马林在第29届北京奥运会上获得男单的金牌,在研究他发出的乒乓球时
B.北京奥运会男子50米步枪三种姿势射击中,研究美国名将埃蒙斯最后一枪仅打了4.4环的子弹时
C.研究哈雷彗星绕太阳公转时
D.用GPS定位系统研究汽车位置时
【变式跟踪1】2012年6月16日18时37分,“神舟九号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空.2012年6月18日约11时左右转入自主控制飞行,14时左右与“天宫一号”实施自动交会对接,如图所示.这是中国实施的首次载人空间交会对接.“神舟九号”并于2012年6月29日10点00分安全返回.关于以上消息,下列说法正确的是
A.“18时37分”表示是时刻
B.“神舟九号”飞船绕地球飞行一周,位移和路程都为零
C.在“神舟九号”与“天宫一号”实施自动交会对接的过程中,不可以把“神舟九号”看成质点
D.“神舟九号”飞船绕地球飞行一周的过程中,每一时刻的瞬时速度都不为零,平均速度也不为零
〖考点2〗平均速度与瞬时速度
【例2】如图所
示,物体沿曲线轨迹的箭头方向运动,在AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹上运动所用的时间分别是:
1s,2s,3s,4s.下列说法正确的是
A.物体在AB段的平均速度为1m/s
B.物体在ABC段的平均速度为m/s
C.AB
段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度
D.物体在B点的速度等于AC段的平均速度
【变式跟踪2】一质点沿直线Ox方向做减速直线运动,它离开O点的距离x随时间变化的关系为x=6t–2t3(m),它的速度v随时间t变化的关系为v=6–6t2(m/s),则该质点在t=2s时的瞬时速度、从t=0到t=2s间的平均速度、平均速率分别为
A.–18m/s、–2m/s、6m/s B.–18m/s、–2m/s、2m/s
C.–2m/s、–2m/s、–18m/s D.–18m/s、6m/s、6m/s
〖考点〗速度、速度的变化量和加速度
比较项目
速度v
速度的变化量Δv
加速度a
物理意义
描述物体运动的快慢和方向,是状态量
描述物体速度的变化,是过程量
描述物体速度变化的快慢和方向,是状态量
定义式
单位
决定
因素
方向
【例3】下述几种运动情况,实际上不可能存在的是
A.物体的速度不变,但加速度不为零
B.物体的速度越来越小,加速度越来越大
C.物体的加速度越来越小,速度越来越大 D.物体的加速度不变(不为零),速度也保持不变
【变式跟踪3】(单选)关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是
A.物体加速度的方向为正方向,则速度一定增加
B.物体的速度变化越快,则加速度就越大
C.物体加速度的方向保持不变,则速度方向也保持不变
D.物体加速度的大小不断变小,则速度大小也不断变小
高考试题
1.(2011·天津卷,3)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
【预测1】对以a=2m/s2做匀加速直线运动的物体,下列说法中正确的是
A.在任意1s内末速度比初速度大2m/s B.第ns末的速度比第1s末的速度大2nm/s
C.2s末速度是1s末速度的2倍 D.2s末的速度是4m/s
【预测2】某质点以20m/s的初速度竖直向上运动,其加速度保持不变,经2s到达最高点,上升高度为20m,又经过2s回到出发点时,
速度大小仍为20m/s,关于这一运动过程的下列说法中正确的是
A.质点运动的加速度大小为10m/s2,方向竖直向下
B.质点在这段时间内的平均速度大小为10m/s
C.质点在最高点时加速度为零
D.质点在落回抛出点时的速度与开始离开抛出点时的速度相等
自我提升
1.据科学研究表明,在太阳系的边缘可能还有一颗行星——幸神星.这颗可能存在的行星是太阳系现有的质量最大的行星,它的质量是木星质量的4倍,它的轨道与太阳的距离是地球与太阳的距离的几千倍.根据以上信息,下列说法正确的是
A.幸神星质量太大,不能看做质点
B.研究幸神星绕太阳运动,不能将其看做质点
C.比
较幸神星运行速度与地球运行速度的大小关系,可以选择太阳为参考系
D.幸神星运行一周的位移要比地球运行一周的位移大
2.如图所示,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情况的争论,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
3.关于位移和路程,下列说法中正确的是
A.在某段时间内,质点运动的位移为零,该质点一定是静止的
B.在某段时间内,质点运动的路程为零,该质点不一定是静止的
C.在直线运动中,质点位移的大小一定等于其路程
D.在曲线运动中,质点位移的大小一定
小于其路程
4.一个小球从距离地面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、5m B.–2m、1m、3m、5m
C.4
m、1m、–3m、3m D.–4m、–1m、3m、3m
5.为了使公路交通有序、安全,路旁立了许多交通标志,如图所示,甲图是限速标志,表示允许行驶的最大速度是80km/h;乙图是路线
指示标志,此处到南京还有150km.上述两个数据表达的物理意义是
A.80km/h是平均速度,150km是位移 B.80km/h是瞬时速度,150km是路程
C.80km/h是瞬时速度,150km是位移 D.80km/h是平均速度,150km是路程
6.一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度的方向相同,但加速度大小先保持不变,再逐渐减小直至为零,则在此过程中
A.速度先逐渐变大,然后再逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值
B.速度先均匀增加,然后增加的越来越慢,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.位移先逐渐增大,后逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值
7.物体做匀变速直线运动的位移一时间图像如图所示,由图中数据可求出的物理量是
A.可求出物体的初速度 B.可求出物体的加速度
C.可求出物体的平均速度 D.可求出物体通过的路程
8.质点做直线运动时的加速度随时间变化的关系如图所示,该图线的斜率为k,图中斜线部分面积S,下列说法正确的是
A.斜率k表示速度变化的快慢
B.斜率k表示速度变化的大小
C.面积S表示t1–t2的过程中质点速度的变化量
D.面积S表示t1–t2的过程中质点的位移
.1845年英国物理学家和数学家斯·托克斯(S.G.Stokes)研究球体在液体中下落时,发现了液体对球体的粘滞阻力与球的半径、速度及液体的种类有关,有F=6πηrv,其中物理量η为液体的粘滞系数,它与液体的种类及温度有关.如图所示,现将一颗小钢珠由静止释放到盛有蓖麻油的足够深量筒中.下列描绘小钢珠在下沉过程中加速度大小a与时间t关系的图象,可能正确的是
10.如图是甲、乙两物体从同一点开始做直线运动的运动图像,下列说法正确的是
A.若y表示位移,则t1时间内甲的位移小于乙的位移
B.若y表示速度,则t1时间内甲的位移小于乙的位移
C.若y表示位移,则t=t1时甲的速度大于乙的速度
D.若y表示速度,则t=t1时甲的速度大于乙的速度
参考答案:
运动参参量
1.大小 形状 质量 忽略
2.参考 不同
3.变化
4.点 位置 速度 线段 位移 路程
5.变化 初 末 长度
6.Δx/Δt 时刻(位置) 大小
7.速度变化快慢 Δv/Δt m/s2 Δv
思维启动
1.B;参考系可以是固定不动的物体,也可以是变速运动的物体,选项A错误,B正确;研究地球公转时,地球可视为质点,选项C错误;研究跳水运动员转体动作时,运动员不可视为质点,选项D错误.
2.AD;物体在某段时间内平均速度的方向与位移的方向相同,所以人从A到B的平均速度方向由A指向B,A正确、B错误.物体在某一点的瞬时速度的方向就是物体在该点的运动方向,人在B点时的运动方向为沿B点的切线方向,所以人在B点瞬时速度方向沿B点的切线方向,C错误、D正确.
3.B
;加速度的正、负表示方向,绝对值表示大小,甲、乙加速度大小相等,A错.甲的加速度与速度同向,所以做加速运动,乙的加速度与速度方向相反,所以做减速运动,B对.加速度大小表示速度
变化的快慢,甲、乙速度变化一样快,C错.由Δv=aΔt可知在相等时间内,甲、乙速度变化大小相等,方向相反,D错.
典型问题
例1 BCD;乒乓球比赛中运动员发出的乒乓球有转动,这种转动不能忽略,所以不能把
乒乓
球看做质点;研究美国名将埃蒙斯最后一枪仅打了4.4环的子弹的运动时,由于子弹各部分的运动情况都相同,所以可以看做质点;研究哈雷彗星绕太阳公转时,可以忽略哈雷彗星的自转,也可以看做质点;用GPS定位系统研究汽车位置时,不需要考虑汽车各部分运动的差异,汽车可以看做质点,所以选项B、C、D正确.
变式1 AC;“18时37分”是“神舟九号”发射的瞬间,指时刻,A对;“神舟九号”飞船绕地球飞行一周,路程不为
零,B错;在交会对接的过程中,对“神舟九号”姿态调整,涉及到转动,所以不能将“神舟九号”看成质点,C对;据平均速度的定义可判断D错.
例2ABC;由=可得:
AB=m/s=1m/s,AC=m/s,故A、B均正确;所选取的过程离A点越近,其阶段的平均速度越接近A点的瞬时速度,故C正确;由A经B到C的过程不是匀变速直线运动过程,故B点虽为中间时刻,但其速度不等于AC段的平均速度,D错误.
变式2
A;由瞬时速度公式可得t=2s时的瞬时速度为v=6–6×22m/s=–18m/s,物体经时间1s速度减为0,由x随时间t变化关系可知在t=0到t=2s内发生的位移为Δx=–4m,所以t=0到t=2s间的平均速度为==–2m/s,由x随时间t变化的关系可知在t=0到t=1s内发生的位移
为x1=4m,所以从t=0到t=2s内通过的路程为s=12m,所以t=0到t=2s间的平均速率为==6m/s.
比较项目
速度
速度的变化量
加速度
物理意义
描述物体运动的快慢和方向,是状态量
描述物体速度的变化,是过程量
描述物体速度变化的快慢和方向,是状态量
定义式
v=
Δv=v-v0
a=
单位
m/s
m/s
m/s2
决定
因素
由v0、a、t决定
由Δv=at知Δv由a与t决定
由决定
方向
与位移x同向,即物体运动的方向
由v–v0或a的方向决定
与Δv的方向一致,由F的方向决定,而与v0、v方向无关
例3AD;只要有加速度,速度一定变化,但是速率可能不变(匀速圆周运动).加速度只表示速度变化快慢,和速度大小、变化量都没有直接关系.
变式3B;速度和加速度都是矢量,它们的正负表示与选取的正方向间的关系,即相同为正,相反为负.若速度和加速度的方向相同,即同为正或同为负,则速度一定增
加,反之,方向相反即一正一负,则
速度一定减小,选项A错误;加速度是描述速度变化快慢的物理量,所以速度变化越快,加速度就越大,选项B正确;物体加速度的方向保持不变,速度方向可能变化(如平抛运动),也可能不变(如自由落体运动),选项C错误;若加速度的方向和速度方向相同,尽管加速度在变小,速度仍在增大,只是增加得越来越慢,选项D错误.
高考试题
1.D;由x=v0t+at2与x=5t+t2的对比可知:
该质点做匀加速直线运动的初速度v0=5m/s,加速度a=2m/s2,将t=1s代入所给位移公式可求得第1s内的位移是6m,A错误;前2s内的位移是14m,平均速度为==7m/s;B错误;相邻1s内位移差Δx=aT2=2m,C错误;由加速度的物理意义可得任意1s内速度的增量都是2m/s.
预测1 A;由a=知A正确;从1s末到ns末有(n–1)个时间间隔,故B错误;由于初速度不确定,故C、D均错误.
预测2A;根据加速度的定义知,取竖直向上为正方向,则:
a=m/s2=-10m/s2,负号表示加速度方向与规定的正方向相反
,即竖直向下,选项A正确;由位移的定义知,这段时间内的总位移为零,而路程为40m,根据平均速度的定义知,平均速度为零,但平均速率却为v=m/s=10m/s,即选项B错误;质点做匀变速运动,每时每刻的加速度都相同,在最高点速度为零,但加速度大小仍为10m/s2,方向竖直向下,所以选项C错误;在抛出点两时刻的瞬时速度大小相等,但方向相反,选项D错误.
自我提升
1.C;本题考查质点、位移和参考系的概念.物体能否看做质点与物体的质量无关,A错.幸神星的形状和大小相对其到太阳的距离来说属于次要的因素,因此可以看做质点,B错.比较两个物体运动的快慢,要选择同一参考系,C对.幸神星运行一周的位移和地球运行一周的位移均为零,D错.
2.B;甲、乙两人的争论是由于选择的参考系不同而引起的,A错,B对;研究物体的运动一定要选择参考系,C错;参考系的选取具有任意性,D错.
3.AD
;位移为零,只能说明初末位置是同一位置,不能判断出物体是否运动,故A项正确;物体只要运动,路程就不会为零,因此,路程为零说明物体没有运动,即物体静止,B项错误;如果是双向直
线运动,则位移的大小小于路程;除了单向直线运动位移的大小等于路程外,其他的运动中位移的大小都小于路程.所以C项错误、D项正确.
4.B;由题意可知,初位置在坐标原点负方向2m处,末位置在坐标原点正方向1m处,位移为3m,路程为5m,选项B正确.
5.
B;限速标志上标出的速度为瞬时速度,而路线指示标志上标出的数值是此处到青岛的路程还有150km.故B正确.
6.B;加速度与速度同向,速度应增大,当加速度不变时,速度均匀增加;当加速度减小时,速度仍增大,但不再是均匀增大,直到加速度为零时,速度不再增大,A项错误,B项正确;因质点速度方向不变化,始终是向前运动,最终匀速运动,所以位移一直在增大,C项和D项均错误.
7.C;由图中数据可得到位移和时间,可求出的物理量是物体的平均
速度,选项C正确.
8.C;斜率k表示加速度变化的快慢,选项AB错误;面积S表示t1–t2的过程中质点速度的变化量,选项C正确D错误.
9.D;由于液体对球体的粘滞阻力与速度成正比,小钢珠在下沉过程中速度逐渐增大,粘滞阻力逐渐增大,当粘滞阻力逐渐增大到等于重力时,加速度逐渐减小到零,小钢珠在下沉过程中加速度大小a与时间t关系的图象,可能正确的是D.
10.BC;若y表示位移,则t1时间内甲的位移等于乙的位移,选项A错误;若y表示速度,根据速度图象的
面积表示位移,则t1时间内甲的位移小于乙的位移,选项B正确;若y表示位移,根据位移图象斜率表示速度,则t=t1时甲的速度大于乙的速度,选项C正确;若y表示速度,则t=t1时甲的速度等于乙的速度,选项D错误.