新高一2020暑期衔接课【物理】第1讲

第1讲运动的描述【模块一】质点、参考系、位移与路程一、质点【知识梳理】1.用来代替物体的有________的点叫做质点，研究一个物体的运动时，如果物体的________和________对所研究问题的影响可以忽略，就可以看做质点．2.质点是一个理想化的物理模型．物体能否看成质点是由问题的性质决定的．同一物体在有些情况下可以看成质点，而在另一些情况下又不能看成质点．【概念理解】1.质点是一种理想化的物理模型，实际并不存在．2.物体能否被看做质点是由所研究问题的性质决定的，并非依据物体自身大小来判断．质点不同于几何“点”，是忽略了物体的大小和形状的有质量的点，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置．3.物体可被看做质点主要有三种情况：①多数情况下，平动的物体可看做质点．②当问题所涉及的空间位移远大于物体本身的大小时，可以看做质点．③有转动但转动可以忽略时，可把物体看做质点．思考：质点的体积一定很小吗？【典例剖析】例1 下列情况的物体，哪些可看做质点() A．放在地面上的木箱，在上面的箱角处用水平推力推它，木箱可绕下面的箱角转动B．放在地面上的木箱，在其外壁的中心处用水平推力推它，木箱在地面上滑动C．比赛中的体操运动员D．研究钟表时针的转动情况思维突破(1)不能以物体的大小为标准来判断物体是否可以看成质点，关键要看所研究问题的性质．(2)同一物体，有时可看成质点，有时不能．【突破训练】1.在研究物体的运动时，下列物体中可以当做质点处理的是()A．研究一端固定并可绕该端转动的木杆的运动时B．研究用20 cm长的细线拴着的一个直径为10 cm的小球的摆动时C．研究一体操运动员在平衡木上的运动时D．研究月球绕地球运转的周期时2.下列情况中所描述的物体可以看做质点的是()A．研究绕太阳公转时的地球B．研究自转时的地球C．研究出站时的火车D．研究从北京开往上海的火车二、参考系与位移、路程【知识梳理】1．参考系和坐标系(1)为了研究物体的运动而假定______的物体，叫做参考系．(2)对同一物体的运动，所选择的参考系不同，对它的运动的描述可能会________．通常以________为参考系．(3)为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的________．思考：选取的参考系一定是静止的物体吗？2．位移和路程(1)位移描述物体________的变化，用从__________指向__________的有向线段表示，是矢量．(2)路程是物体运动________的长度，是标量．思考：什么情况下物体运动的路程等于位移的大小？【概念理解】1．参考系可以是运动的物体，也可以是静止的物体，但被选为参考系的物体，我们假定它是静止的．2．比较两物体的运动情况时，必须选同一参考系．3．选参考系的原则是观测运动方便和描述运动尽可能简单．4.位移路程定义位移表示质点的位置变动，它是质点由________指向________的有向线段路程是质点__________的长度区别(1)位移是______量，方向________________(2)路程是标量，没有方向联系(1)在______直线运动中，位移的大小________路程(2)其他情况下，位移的大小______路程【典例剖析】例2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，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乙>v甲，丙停在空中B．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速上升C．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v乙D．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙<v乙思维突破本题涉及三个物体的运动，需要我们注意参考系的选取，并比较运动速度的大小．从题给条件出发，画出运动示意图，进行严密的逻辑推理，方能得出正确结果．本题也可从选项出发，逐项进行分析，看看是否会出现题干中所述的情况．例3 关于位移和路程，下列说法正确的是()A．物体沿直线向某一方向运动，通过的路程就是位移B．物体的位移为零，路程一定为零C．物体通过一段路程，其位移可能为零D．物体通过的路程不等，但位移可能相同【突破训练】3．在某次铅球比赛中，某运动员以18.62米的成绩获得金牌．这里记录的成绩是指()A．比赛中铅球发生的位移大小B．比赛中铅球经过的路程C．既是铅球发生的位移大小，又是铅球经过的路程D．既不是铅球发生的位移大小，也不是铅球经过的路程4．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状况的争论，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．他们的争论是由于参考系的选择不同而引起的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【模块二】速度和加速度三、速度【知识梳理】物理学中用位移与发生这段位移所用时间的比值表示物体运动的______，即v＝ΔxΔt，是描述物体运动的________的物理量．(1)平均速度：在变速运动中，物体在某段时间内的________与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度，即v＝________，其方向与________的方向相同．(2)瞬时速度：运动物体在__________________________的速度，方向沿轨迹上物体所在点的切线方向指向前进的一侧，是矢量．瞬时速度的大小叫________，是标量．(3)瞬时速率：简称速率，等于瞬时速度的大小，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． 思考：现在汽车上都安装有行车电脑，可以即时显示行车速度、某段时间内平均速度等相关参量，你能仅凭两数字变化快慢来判断哪是瞬时速度，哪是平均速度吗？【概念理解】1．平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度，它与一段时间或一段位移相对应．瞬时速度能精确描述物体运动的快慢，它是在运动时间Δt→0时的平均速度，与某一时刻或某一位置相对应．2．瞬时速度的大小叫速率，但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，它与平均速度的大小没有对应关系．【典例剖析】例4 2011年5月31日，国际田联挑战赛捷克俄斯特拉发站比赛结束，牙买加“飞人”博尔特以9.91 s 的成绩赢得100 m 大战．博尔特也曾以19.30 s 的成绩获得2008年北京奥运会200 m 比赛的金牌．关于他在这两次比赛中的运动情况，下列说法正确的是 ( )A ．200 m 比赛的位移是100 m 比赛位移的两倍B ．200 m 比赛的平均速度约为10.36 m/sC ．100 m 比赛的平均速度约为10.09 m/sD ．100 m 比赛的最大速度约为20.18 m/s思维突破 物理问题常常与实际生活相联系，本题中跑道200 m 不是直的，而是弯曲的．这是一个实际生活问题，所以学习物理不能脱离生活．例5 如图所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，AB 、ABC 、ABCD 、ABCDE 四段曲线轨迹运动所用的时间分别是：1 s 、2 s 、3 s 、4 s ．下列说法正确的是( )A ．物体在AB 段的平均速度为1 m/sB ．物体在ABC 段的平均速度为52m/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 段的平均速度思维突破 平均速度与瞬时速度的求解方法(1)平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关，求解平均速度必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度．(2)v ＝x t是平均速度的定义式，适用于所有的运动． (3)粗略计算时我们可以用很短时间内的平均速度来求某时刻的瞬时速度．图2【突破训练】5. 如图2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BB ．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BD ．人在B 点瞬时速度方向沿B 点的切线方向2．加速度（1）加速度是描述________________的物理量，是____________与____________________的比值，即a ＝________.加速度是矢量，其方向与____________的方向相同．（2）根据a 与v 方向间的关系判断物体是在加速还是在减速A 、当a 与v 同向或夹角为锐角时，物体速度大小________．B 、a 与v 垂直时，物体速度大小________．C 、a 与v 反向或夹角为钝角时，物体速度大小________． 思考：1.速度大的物体加速度一定大吗？加速度大的物体速度一定大吗？2．速度变化大，加速度一定大吗？加速度大，速度变化一定大吗？[概念理解]速度、速度的变化量和加速度的关系【典例剖析】例6 对加速度的理解，下列说法正确的是( )A ．加速度增大，速度可能减小B ．速度变化量Δv 越大，加速度就越大C ．物体有加速度，速度就增大D ．物体速度很大，加速度可能为零思维突破 (1)速度的大小与加速度的大小没有必然联系．(2)速度变化量与加速度没有必然的联系，速度变化量的大小不仅与加速度有关，还与速度变化的时间有关．(3)速度增大或减小是由速度与加速度的方向关系决定的． 物理量速度v 速度的 变化量Δv 加速度a 物理意义表示运动的 快慢和方向 表示速度变化的大小和方向 表示速度变化的快慢，即速度的变化率 公式及单位v ＝Δx Δt m/s Δv ＝(v －v 0) m/s a ＝Δv Δt m/s 2 关系 三者无必然联系，v 很大，Δv 可以很小，甚至为0，a 也可大可 小，也可能为零.例7 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【突破训练】6. 在变速直线运动中，下面关于速度和加速度关系的说法，正确的是 ( )A ．加速度与速度无必然联系B ．速度减小时，加速度也一定减小C ．速度为零时，加速度也一定为零D ．速度增大时，加速度也一定增大7．一个质点做方向不变的直线运动，加速度的方向始终与速度方向相同，但加速度大小逐渐减小直至为零，则在此过程中( )A ．速度逐渐减小，当加速度减小到零时，速度达到最小值B ．速度逐渐增大，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 ．位移逐渐减小，当加速度减小到零时，位移达到最小值【模块三】拓展提升[规范解答]———————————该得的分一分不丢！以队伍为参考系，则通讯员从队尾赶到排头这一过程中的速度为(v 2－v 1) (1分)位移大小为l (1分)通讯员再从排头返回队尾的过程中的速度为(v 1＋v 2) (1分)位移大小为l (1分)则整个运动时间t ＝l v 2－v 1＋l v 1＋v 2(3分) 则队伍在这段时间相对地面前进的距离为s ＝v 1t ＝v 1⎝⎛⎭⎫l v 2－v 1＋l v 1＋v 2＝2v 1v 2l v 22－v 21(3分) [答案] 2v 1v 2l v 22－v 21[题后感悟] 在研究物体的运动时，一般是以地面作为参考系，但是，在有一些运动问题研究中，恰当选择参考系，会使问题的描述和解决变得简单、快捷．8. 一船夫划船逆流而上，驾船沿河道逆水航行，经过一桥时，不慎将心爱的酒葫芦落入水中，被水冲走，但一直划行至上游某处时才发现，便立即返航经过1小时追上葫芦时，发现葫芦离桥5 400 m远，若此船向上游和向下游航行时相对静水的速率是相等的，试求河水的速度．【模块四】分组训练A组参考系与质点1．如图所示，由于风的缘故，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘，两条船的运动状态是()A．A船肯定是向左运动的B．A船肯定是静止的C．B船肯定是向右运动的D．B船可能是静止的2．高速铁路的快速发展正改变着我们的生活，高速列车使我们的出行更加舒适、便捷，下列情况中，可将列车视为质点的是()A．测量列车的长度B．计算列车在两城市间运行的平均速度C．分析列车形状对所受阻力的影响D．研究列车车轮的转动B组位移与路程3．运动会上，甲、乙两运动员分别参加了在主体育场举行的400 m和100 m田径决赛，且两人都是在最内侧跑道完成了比赛，试分析两运动员的路程和位移的关系．C组速度和加速度4．下列说法中正确的是() A．物体的加速度增大，速度一定增大B．物体的速度变化量越大，加速度一定越大C．物体的速度很大，加速度不可能为零D．物体的速度变化越快，加速度一定越大5．有下列几种情景，请根据所学知识选择对情景的分析和判断正确的选项是()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运动的磁悬浮列车在轨道上高速行驶④太空中的空间站在绕地球做匀速圆周运动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，所以加速度一定也很大D．尽管空间站做匀速圆周运动，加速度也不为零图1【模块五】课后限时规范训练（限时：45分钟）一、选择题1．在研究下述运动时，能把物体看做质点的是 ( )A ．研究跳水运动员在空中的跳水动作时B ．研究飞往火星的宇宙飞船最佳运行轨道时C ．一枚硬币用力上抛并猜测它落地时正面是朝上还是朝下时D ．研究汽车在上坡时有无翻倒的危险时2．如图所示，交通管理部门在公路的某一路段设置了限速标志，这是告诫驾驶员在这一路段驾驶车辆时( )A ．必须以这一规定速度行驶B ．平均速度大小不得超过这一规定数值C ．瞬时速度大小不得超过这一规定数值D ．汽车上的速度计指示值，有时还是可以超过这一规定值的 3．第16届亚运会已于2010年11月12日至27日在中国广州进行．其中，亚运火炬在广东省内21个地级以上城市传递，起点为中山市，终点为广州市，如图2所示．则下列说法正确的是 ( )图2A ．计算火炬传递的速度时，可以把火炬当成质点B ．研究火炬传递的运动时，只能选择中山市为参考系C ．由起点中山市到终点广州市，火炬传递的位移等于传递线路的总长度D ．火炬传递的平均速度等于传递线路的总长度与传递时间的比值4. 假如轨道车长度为22 cm ，记录仪记录的信号如图所示，则轨道车经过该监测点的速度为()A ．0.20 cm/sB ．2.0 cm/sC ．22 cm/sD ．220 cm/s5．某动车组列车从甲站出发，沿平直铁路做匀加速直线运动，紧接着又做匀减速直线运动．到乙站恰好停止．在先、后两个运动过程中，动车组列车的()A．位移一定相等B．加速度大小一定相等C．平均速度一定相等D．时间一定相等6．2010年10月1日18时59分57秒，搭载着嫦娥二号卫星的长征三号丙运载火箭在西昌卫星发射中心点火发射．经过5天的飞行和多次的近月制动，它于10月9日进入近月圆轨道，卫星绕月球飞行一圈时间为117分钟．则下列说法正确的是()A．“18时59分57秒”表示“时刻”，“117分钟”表示“时间”B．卫星绕月球飞行一圈，它的位移和路程都为零C．地面卫星控制中心在对卫星进行近月制动调整飞行角度时可以将卫星看成质点D．卫星绕月球飞行一圈过程中每一时刻的瞬时速度都不为零，它的平均速度也不为零7．有研究发现，轿车的加速度变化情况将影响乘客的舒适度：即加速度变化得越慢，乘坐轿车的人就会感到越舒适；加速度变化得越快，乘坐轿车的人就会感到越不舒适．若引入一个新物理量来表示加速度变化的快慢，则该物理量的单位应是()A．m/s B．m/s2C．m/s3D．m2/s8．甲、乙两位同学多次进行百米赛跑，每次甲都比乙提前10 m到达终点．假若现让甲远离起跑点10 m，乙仍在起跑点起跑，则结果将会是()A．甲先到达终点B．两人同时到达终点C．乙先到达终点D．不能确定9．在日常生活中人们常常把物体运动的路程与运动时间的比值叫做物体运动的平均速率．小李坐汽车外出旅行时，汽车行驶在汉宜高速公路上，两次看到路牌和手表的示数如图4所示，则小李乘坐汽车行驶的平均速率为()图4A．16 km/h B．96 km/hC．240 km/h D．480 km/h10．一质点沿直线Ox方向做变速运动，它离开O点的距离随时间变化的关系为x＝5＋2t3(m)，它的速度随时间t变化的关系为v＝6t2(m/s)．该质点在t＝0到t＝2 s间的平均速度和t＝2 s到t＝3 s间的平均速度大小分别为()A．12 m/s,39 m/s B．8 m/s,38 m/sC．12 m/s,19.5 m/s D．8 m/s,12 m/s11．两位杂技演员，甲从高处自由落下的同时乙从蹦床上竖直跳起，结果两人同时落到蹦床上，若以演员自己为参考系，此过程中他们各自看到对方的运动情况是()A．甲看到乙先朝上、再朝下运动B．甲看到乙一直朝上运动C．乙看到甲先朝下、再朝上运动D．甲看到乙一直朝下运动新高一2016暑期衔接课•物理二、非选择题12．一辆汽车从静止开始匀加速开出，然后保持匀速运动，最后匀减速运动，直到停止，下表给出了不同时刻汽车的速度：时刻/s 1.0 2.0 3.0 5.07.09.510.5速度/(m·s－1)36912129 3(1)汽车做匀速运动时的速度大小是否为12 m/s？汽车做加速运动时的加速度和减速运动时的加速度大小是否相等？(2)汽车从开出到停止总共经历的时间是多少？(3)汽车通过的总路程是多少？13．国庆节放假，小明一家驾车外出旅游．一路上，所学的运动学知识帮助他解决了不少实际问题．当汽车行至某高速公路入口处时，小明注意到这段高速公路全长180 km，行驶速度要求为：最低限速60 km/h，最高限速120 km/h.此时正好是上午10∶00，小明很快算出并告诉爸爸要跑完这段路程，必须在哪一段时间内到达高速公路出口才不会违规．请你通过计算说明小明告诉他爸爸的是哪一段时间．14．天文观测表明，从地球的角度来看，几乎所有的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们运动，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为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定．为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的，假设大爆炸后各星体以不同的退行速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远，这一结果与上述天文观测一致．由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T.根据近期观测，哈勃常数H＝3×10－2 m/(s·光年)，其中光年是光在一年中行进的距离，求宇宙年龄T的计算式，并估算宇宙的年龄约为多少年？第11页。