1、高二物理全册同步导学第一章 运动的描述1.1 质点、参考系和坐标系【学习目标 细解考纲】1掌握质点的概念,能够判断什么样的物体可视为质点。2知道参考系的概念,并能判断物体在不同参考系下的运动情况。3认识坐标系,并能建立坐标系来确定物体的位置及位置变化。【知识梳理 双基再现】1机械运动 物体相对于其他物体的 变化,也就是物体的 随时间的变化,是自然界中最 、最 的运动形态,称为机械运动。 是绝对的, 是相对的。2质点 我们在研究物体的运动时,在某些特定情况下,可以不考虑物体的 和 ,把它简化为一个 ,称为质点,质点是一个 的物理模型。3参考系 在描述物体的运动时,要选定某个其他物体做参考,观察物
2、体相对于它的位置是否随 变化,以及怎样变化,这种用来做 的物体称为参考系。为了定量地描述物体的位置及位置变化,需要在参考系上建立适当的 。【小试身手 轻松过关】1敦煌曲子词中有这样的诗句:“满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行。”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是( )A船和山 B山和船 C地面和山 D河岸和流水2下列关于质点的说法中,正确的是( )A质点就是质量很小的物体 B质点就是体积很小的物体C质点是一种理想化模型,实际上并不存在D如果物体的大小和形状对所研究的问题是无关紧要的因素时,即可把物体看成质点3关于坐标系,下列说法正确的是( )A建立坐标系是
3、为了定量描写物体的位置和位置变化 B坐标系都是建立在参考系上的C坐标系的建立与参考系无关D物体在平面内做曲线运动,需要用平面直角坐标系才能确定其位置4在以下的哪些情况中可将物体看成质点( )A研究某学生骑车由学校回家的速度B对这名学生骑车姿势进行生理学分析C研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹D研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面【基础训练 锋芒初显】5在下述问题中,能够把研究对象当作质点的是( )A研究地球绕太阳公转一周所需时间的多少B研究地球绕太阳公转一周地球上不同区域季节的变化、昼夜长短的变化C一枚硬币用力上抛,猜测它落地时正面朝上还是反面朝上D正在进行花样溜冰的运动员6坐在美丽的
4、校园里学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”时,我们感觉是静止不动的,这是因为选取 作为参考系的缘故,而“坐地日行八万里”是选取 作为参考系的。7指出以下所描述的各运动的参考系是什么?(1) 太阳从东方升起,西方落下; (2) 月亮在云中穿行;(3) 汽车外的树木向后倒退。8一物体从O点出发,沿东偏北30度的方向运动10 m至A点,然后又向正南方向运动5 m至B点。(sin30=0.5)(1)建立适当坐标系,描述出该物体的运动轨迹;(2)依据建立的坐标系,分别求出A、B两点的坐标。【举一反三 能力拓展】9在二战时期的某次空战中,一英国战斗机驾驶员在飞行中伸手触到了一颗“停”在驾驶舱
5、边的炮弹,你如何理解这一奇怪的现象?【名师小结 感悟反思】本课时学习了质点、参考系、坐标系三个基本概念,质点是重点,是理想化模型,是一种科学抽象。判断物体能否视为质点的依据在于研究问题的角度,跟物体本身的形状、大小无关。因此,分析题目中所给的研究角度,是学习质点概念的关键。运动是绝对的,运动的描述是相对的;对同一运动,不同参考系描述形式不同。一般选大地为参考系。坐标系是建立在参考系之上的数学工具。坐标系的建立,为定量研究物体的运动奠定了数学基础。1.2 时间和位移【学习目标 细解考纲】1认清时刻与时间的区别和联系。2掌握位移和路程两个概念。3知道什么是矢量和标量。4能够在数轴上表示位置和位移。
6、【知识梳理 双基再现】1时刻和时间间隔 时刻和时间间隔既有联系又有区别,在表示时间的数轴上,时刻用 表示,时间间隔用 表示,时刻与物体的 相对应,表示某一瞬间;时间间隔与物体的 相对应,表示某一过程(即两个时刻的间隔)。2路程和位移 路程是物体运动轨迹的 ,位移是用来表示物体(质点)的 的物理量,位移只与物体的 有关,而与质点在运动过程中所经历的 无关,物体的位移可以这样表示:从 到 作一条有向线段,有向线段的长度表示位移的 ,有向线段的方向表示位移的 。3矢量和标量 既有 又有 的物理量叫做矢量,只有大小没有方向的物理量叫做 。矢量相加与标量相加遵守不同的法则,两个标量相加遵从 的法则,矢量
7、相加的法则与此不同。【小试身手 轻松过关】1以下的计时数据,指时间间隔的是( )A学校每天7:30准时上课 B每节课45 minC数学考试9:40结束 D周末文艺晚会18:40开始2如图所示,一物体沿3条不同的路径由A运动到B,则沿哪条路径运动时的位移较大( )A沿1较大 B沿2较大C沿3较大 D都一样大3下列关于位移和路程的说法,正确的是( )A位移和路程总是大小相等,但位移是矢量,路程是标量B位移是描述直线运动的,路程是描述曲线运动的C位移只取决于始末位置,而路程还与实际运动的路线有关D物体的路程总大于或等于位移的大小4一质点向东运动了300 m,又向南运动了400 m,则质点通过的路程为
8、 ,位移的大小为 。【基础训练 锋芒初显】5下列关于矢量(位移)和标量(温度)的说法中,正确的是( )A两运动物体的位移大小均为30 m,这两个位移不一定相同B做直线运动的两物体的位移X甲=3 m,X乙=-5 m,则X甲X乙C温度计读数有正有负,其正负号表示方向D温度计读数的正负号表示温度高低,不能说表示方向6一质点绕半径为R的圆周运动了一周,则其位移大小为 ,路程是 。若质点运动了周,则其位移大小为 ,路程是 。此运动过程中最大位移是_,最大路程是_。7从高为5 m处以某一初速度竖直向下抛出一个小球,在与地面相碰后弹起,上升到高为2 m处被接住,则这一段过程中( )A小球的位移为3 m,方向
9、竖直向下,路程为7 mB小球的位移为7 m,方向竖直向上,路程为7 mC小球的位移为3 m,方向竖直向下,路程为3 mD小球的位移为7 m,方向竖直向上,路程为3 m【举一反三 能力拓展】8我国在2003年10月成功地进行了首次载人航天飞行。下面是“神州5号”飞船在飞行中所记录的一些数据,请分别说出哪些是指时刻的?哪些是指时间的? 15日09时0分“神州5号”飞船点火,经9小时40分50秒,在15日18时40分50秒我国宇航员杨利伟在太空中展示中国国旗和联合国国旗,再经11小时42分10秒,于16日06时23分飞船在内蒙古中部地区成功着陆。9中学的垒球场的内场是一个边长为16.77 m的正方形
10、,在它的四个角分别设本垒和一、二、三垒,如图所示。一位击球员击球后,由本垒经一垒、二垒直跑到三垒。他运动的路程是 m,位移是 m,位移的方向 。【名师小结 感悟反思】本节重点是理解并能计算物体运动过程中的路程和位移,最根本的方法是掌握其定义,领悟二者的物理意义及其区别与联系,学完本节请填写下表中内容。路程位移定义性质单位联系1.3运动快慢的描述-速度【学习目标 细解考纲】1知道质点在直线运动中,位移可以用坐标的变化来表示。2掌握速度的概念。3掌握平均速度和瞬时速度的概念,会求平均速度。4了解速率的概念。【知识梳理 双基再现】1坐标与坐标的变化量物体沿直线运动,并以这条直线为坐标轴,这样,物体的
11、位置就可以用 来表示,物体的位移就可以通过坐标的 x=x2x1来表示,x的大小表示位移的 ,x的正负表示位移的 。2速度 表示质点运动 和 的物理量。(1)定义:质点的位移跟发生这段位移所用时间的 。(2)定义式:v= 。 (3)单位: 、 、 等。(4)矢量性:速度的大小用公式计算,在数值上等于单位时间内物体位移的大小,速度的方向就是物体的 。3平均速度(1)定义:在变速运动中,运动质点的位移和所用时间的比值,叫做这段时间内的平均速度,平均速度只能 地描述运动的快慢。 (2)理解:在变速直线运动中,平均速度的大小跟选定的时间或位移有关,不同 或不同 内的平均速度一般不同,必须指明求出的平均速
12、度是哪段 或哪段 内的平均速度。4瞬时速度(1)定义:运动质点在某一 或某一 的速度叫做瞬时速度。(2)理解:直线运动中,瞬时速度的方向与质点经过某一位置时的 相同。瞬时速度与时刻或位置对应,平均速度跟 或 对应。当位移足够小或时间足够短时,认为平均速度就等于 。在匀速直线运动中, 和瞬时速度相等。5速率 速度的 叫做速率,只表示物体运动的 ,不表示物体运动的 ,它是 量。【小试身手 轻松过关】1如图,物体从A运动到B,用坐标表示A、B位置并表示出A、B位置的变化量。x/m2下列关于平均速度和瞬时速度的说法正确的是( )A平均速度,当充分小时,该式可表示t时刻的瞬时速度B匀速直线运动的平均速度
13、等于瞬时速度C瞬时速度和平均速度都可以精确描述变速运动D只有瞬时速度可以精确描述变速运动3下面几个速度中表示平均速度的是 ,表示瞬时速度的是 。 A子弹出枪口的速度是800 m/s B汽车从甲站行驶到乙站的速度是20 m/sC火车通过广告牌的速度是72 km/h D人散步的速度约为1 m/s4下列关于速度的说法中正确的是( )A速度是描述物体位置变化的物理量 B速度是描述物体位置变化大小的物理量C速度是描述物体运动快慢的物理量 D速度是描述物体运动路程和时间关系的物理量【基础训练 锋芒初显】5下列说法正确的是( )A平均速度就是速度的平均值 B瞬时速率是指瞬时速度的大小C火车以速度v经过某一段
14、路,v是指瞬时速度D子弹以速度v从枪口射出,v是平均速度6一物体沿直线运动。(1)若它在前一半时间内的平均速度为v1,后一半时间的平均速度为v2,则全程的平均速度为多大?(2)若它在前一半路程的平均速度为v1,后一半路程的平均速度为v2,则全程的平均速度多大?7一辆汽车以速度行驶了的路程,接着以20 km/h的速度跑完了余下的路程,若全程的平均速度是28 km/h,则是( )A24 km/h B35 km/h C36 km/h D48 km/h 8短跑运动员在100 m比赛中,以8 m/s的速度迅速从起点冲出,到50 m处的速度是9 m/s,10s末到达终点的速度是10.2 m/s,则运动员在
15、全程中的平均速度是( )A9 m/s B10.2 m/s C10 m/s D9.1 m/s【举一反三 能力拓展】9一架飞机水平匀速地在某同学头顶上飞过,当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来的时候,发现飞机在他前上方约与地面成60角的方向上,据此可估算出此飞机的速度约为声速的 倍。【名师小结、感悟反思】掌握某一物理量的最根本方法是紧扣定义,因此准确把握各物理量的确切含义、区分是标量还是矢量,是学习本节的关键。注意:平均速率不是平均速度的大小,。1.4 实验:用打点计时器测速度【学习目标 细解考纲】1学会使用打点计时器,能根据纸带研究物体的运动情况。2能根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度。3能够
16、根据纸带粗略测量物体的瞬时速度。4认识 v-t 图象,能根据图象分析物体运动情况。5了解误差和有效数字。【知识梳理 双基再现】1 仪器构造 (1)下图为电磁打点计时器的构造图,图中标出了几个主要部件的代号,它们的名称分别是:1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 (2)下图为电火花计时器的构造图2仪器原理电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定 内发生 的仪器,它使用 电源,由学生电源供电,工作电压在 以下,当电源的频率是50 Hz时,它每隔 打一个点,通电前把纸带穿过 ,再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面,接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下, 便振动起来,带动其上的 上下振动
17、。这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸片在纸带上留下一行小点,如果把纸带跟运动的物体连在一起,即由物体带动纸带一起运动,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的 。电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似,这种计时器工作时,纸带运动受到的阻力比较 ,实验误差也就比较 。 3速度时间图象(v-t 图象) 用来描述 随 变化关系的图象。4偶然误差是指由 因素造成的,用 的方法可以减小偶然误差。系统误差是由 、 造成的,特点是多次重复测量的结果总是 真实值,呈现单一倾向。5相对误差等于 。6有效数字是指带有一位 的近似数字。【小试身手 轻松过关】1关于误差,下列说法正确的是( )A仔细测量可以避
18、免误差 B误差是实验中产生的错误C采用精密仪器,改进实验方法,可以消除误差D实验中产生的误差是不可避免的,但可以设法尽量减小误差2用毫米刻度尺测量物体的长度,下列哪些读数符合有效数字要求( )A1.502 m B1.6214 m C12.40 cm D4.30 mm3关于接通电源和释放纸带(物体)的次序,下列说法正确的是( )A先接通电源,后释放纸带 B先释放纸带,后接通电源C释放纸带同时接通电源 D先接通电源或先释放纸带都可以4电磁打点计时器和电火花计时器都是使用 电源的仪器,电磁打点计时器的工作电压是 ,电火花计时器的工作电压是 V,其中 实验误差较小。当电源频率是50 Hz时,它每隔 s
19、打一次点。【基础训练 锋芒初显】5根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到或直接测量得到的物理量是( )A时间间隔 B位移 C平均速度 D瞬时速度6当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点痕,下列说法正确的是( )A点痕记录了物体运动的时间B点痕记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移C点在纸带上的分布情况,反映了物体的形状D点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况7利用打点计时器打出的纸带( )A能准确地求出某点的瞬时速度 B只能粗略地求出某点的瞬时速度C能准确地求出某段时间内的平均速度D可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度【举一反三 能力拓展
20、】8如图所示为某质点做直线运动的速度时间图象,下列说法正确的是( )A质点始终向同一方向运动 B在运动过程中,质点运动方向发生变化C前2 s内做加速直线运动 D后2 s内做减速直线运动9.如图所示是一个物体的 v-t 图象,从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的? (1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度? (2)运动的方向是否变化? (3)速度的大小是否变化?怎样变化?【名师小结 感悟反思】 打点计时器是一种记录运动物体在一定时间内位移的仪器,分为电磁打点计时器和电火花计时器,工作电压分别为10 V以下和220 V,均为交流电,打点间隔0.02 s。利用v-t图象可以读出初速度和运动方
21、向,可以判断出物体的运动情况。1.5 速度变化快慢的描述加速度【学习目标 细解考纲】1理解加速度的概念,知道它是表示速度变化快慢的物理量,知道它的含义、公式、符号和单位。2知道加速度是矢量,在直线运动中,如果速度增加,加速度的方向与速度的方向相同;如果速度减小,加速度的方向与速度方向相反。3知道什么是匀变速运动,能从匀变速直线运动的 v-t 图象中理解加速度的意义。【知识梳理 双基再现】1加速度 (1)定义:加速度等于速度的 跟发生这一改变所用 的比值,用a表示加速度。(2)公式:a= 。(3)物理意义:表示速度 的物理量。(4)单位:在国际单位制中,加速度的单位是 ,符号是 ,常用的单位还有
22、cm/s2。(5)加速度是矢量,其方向与速度变化的方向相同,即在加速直线运动中,加速度的方向与 方向相同,在减速直线运动中,加速度的方向与 方向相反。2速度变化量 速度变化量v= 。3v-t 图象 (1)v-t 图象中曲线的 反映了 。 (2) ,所以即为直线的 , 即为加速度的大小, 即为加速度的正负。【小试身手 轻松过关】1关于加速度的概念,下列说法中正确的是( )A加速度就是加出来的速度 B加速度反映了速度变化的大小C加速度反映了速度变化的快慢 D加速度为正值,表示速度的大小一定越来越大2由可知( )Aa与v成正比 B物体加速度大小由v决定Ca的方向与v的方向相同 Dv/t叫速度变化率,
23、就是加速度3某物体运动的 v-t 图象如图所示,则该物体( )A做往复运动 B做匀速直线运动C朝某一方向做直线运动 D以上说法都不正确4如图是一质点的速度时间图象,由图象可知:质点在0 2 s 内的加速度是 ,在2 3 s 内的加速度是 ,在4 5 s 内的加速度是 。10【基础训练 锋芒初显】5关于小汽车的运动,下列说法哪些是可能的( )A小汽车在某一时刻速度很大,而加速度为零B小汽车在某一时刻速度为零,而加速度不为零C小汽车在某一段时间,速度变化量很大而加速度较小D小汽车加速度很大,而速度变化很慢6关于速度和加速度的关系,下列说法正确的是( )A速度变化得越多,加速度就越大 B速度变化得越
24、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7一枚火箭由地面竖直向上发射,其速度时间图象如图所示,由图象可知( ) A0 ta段火箭的加速度小于ta tb 段火箭的加速度 B在0 tb 段火箭是上升的,在tb tc段火箭是下落的 Ctb时刻火箭离地面最远 Dtc时刻火箭回到地面8一子弹击中木板的速度是800 m/s ,历时0.02 s 穿出木板,穿出木板时的速度为300 m/s ,则子弹穿过木板的加速度大小为 m/s2 ,加速度的方向 。【举一反三 能力拓展】9物体做匀加速(加速度恒定)直线运动,加速度为2 m/s2 ,那么在任意1 s 内(
25、 )A物体的末速度一定等于初速度的2倍B物体的末速度一定比初速度大2 m/sC物体这一秒的初速度一定比前一秒的末速度大2 m/sD物体这一秒的末速度一定比前一秒的初速度大2 m/s10(1)一物体做匀加速直线运动,经0.2 s 时间速度由8 m/s 增加到12 m/s ,则该物体的加速度为 m/s2;(2)一足球以8 m/s的速度飞来,运动员在0.2 s时间内将足球以12 m/s的速度反向踢出,足球在这段时间内平均加速度的大小为 m/s2,方向 。【名师小结 感悟反思】加速度是反映速度变化快慢的物理量,又叫做速度的变化率。其定义式与速度无必然联系。匀变速运动的加速度恒定,当a与v0同向时,匀加
26、速;当a与v0反向时,匀减速。加速度是矢量,注意过程中速度方向是否变化。v=vt-v0是矢量式。单 元 自 评(时间60分钟 满分100分)一选择题(每小题5分,共50分)1下列情况中的运动物体,不能被看成质点的是( )A研究飞往火星宇宙飞船的最佳运行轨道B调整人造卫星的姿态,使卫星的照相窗口对准地面C计算从北京开往上海的一列火车的运行时间D跳水运动员完成跳水动作2火车停靠在站台上,乘客往往会发现这样的现象,对面的火车缓缓起动了,等到站台出现,才知道对面的火车没有动,而是自己乘坐的火车开动了,则前、后两次乘客采用的参考系是( ) A站台,对面火车 B两次都是对面火车 C两次都是对面站台 D自己
27、乘坐的火车,站台3关于时刻和时间,下列说法正确的是( )A时刻表示时间极短,时间表示时间较长B时刻对应物体的位置,时间对应物体的位移或路程C火车站大屏幕上显示的是列车时刻表D1分钟只能分成60个时刻4如图所示,某物体沿两个半径为R 的圆弧由A经B到C,下列结论正确的是( )A物体的位移等于4R,方向向东 B物体的位移等于2RC物体的路程等于4R,方向向东 D物体的路程等于2R5一个物体从A点运动到B点,下列结论正确的是( )A物体的位移一定等于路程 B物体的位移与路程的方向相同,都从A指向BC物体的位移的大小总是小于或等于它的路程 D物体的位移是直线,而路程是曲线6某列火车在一段长30km 的
28、笔直铁轨上行驶,行驶的平均速度是60 km/h ,下列说法正确的是( )A这列火车通过这段铁轨的时间是0.5 h B这列火车一定以60 km/h的速度在这段铁轨上行驶C这列火车如果行驶60 km 的路程一定需要1 hD60 km/h是火车在这一路段中的最高速度7下列物体运动的情况中,可能存在的是( ) A某时刻物体具有加速度,而速度为零 B物体具有恒定的速率,但速度仍变化 C物体速度恒定,但其速率有可能变化 D物体的速度在增大,加速度在减小8如图示是两个物体甲乙做直线运动的速度图象,它们的加速度分别是a1、a2 ,则由图可知( ) A甲做匀加速直线运动,乙做匀减速直线运动 B甲和乙的速度方向相
29、同 C甲和乙的加速度方向相反 D甲的加速度数值比较大9下列措施中,有利于减小纸带受到摩擦而产生的误差的是( ) A改用直流6 V 电源 B电源电压越低越好 C用皱折的纸带 D纸带理顺摊平,不让它卷曲、歪斜10通过打点计时器得到的一条打点纸带上的点迹分布不均匀,下列判断正确的是( ) A点迹密集的地方物体运动的速度比较大 B点迹密集的地方物体运动的速度比较小 C点迹不均匀说明物体做变速运动 D点迹不均匀说明打点计时器有故障二、填空题(每小题5分,共20分)11某运动物体做直线运动,第1 s 内的平均速度是3 m/s ,第2 s 、第3 s 内的平均速度6 m/s ,第4 s 内的平均速度是5 m/s ,则4 s内运动物体的平均速度是 。12一子弹击中木板的速度是600 m/s ,历时0.02 s 穿出木板,穿出木板时的速度为300 m/s ,则子弹穿过木板时的加速度大小为 m/s2 ,加速度的方向 。13一小车正以6 m/s的速度在水平面上运动,如果小车获得2 m/s2的加速度而加速运动,当速度增加到10 m/s时,经历的时间是 s。14火车从甲站到乙站的正常行驶速度是60 km/h ,有一列火车
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