2012届江苏人教版高中新课标总复习(第1轮)物理：第1章_第1讲_描述运动的基本概念

内容要求说明质点、参考系和坐标系Ⅰ非惯性参考系不作要求路程和位移时间和时刻Ⅱ匀速直线运动速度和速率Ⅱ内容要求说明变速直线运动平均速度和瞬时速度Ⅰ速度随时间变化规律(实验、探究)Ⅱ匀变速直线运动自由落体运动加速度Ⅱ力和运动的关系问题是力学的中心问题，而运动学问题是力学部分的基础，在整个力学中的地位是很重要的。本章研究物体做直线运动的规律，即物体的位移、速度、加速度等概念，贯穿几乎整个高中物理内容，近年出现单纯考运动学题目不多，更多时候在力、电、磁综合问题渗透了对本章知识点的考查。1．近年高考考查的重点是匀变速直线运动的规律及图象。近些年高考中图象问题频频出现，且要求较高，它属于数学方法在物理中应用的一个重要方面。2．本章知识较多与牛顿运动定律、电场、磁场中带电粒子的运动等知识结合起来进行考查。3．近年试题的内容与现实生活和生产实际的结合逐步密切。在复习这部分内容时应着重于概念、规律的形成过程的理解和掌握，搞清知识的来龙去脉，弄清它的物理实质，而不仅仅是记住几个条文背几个公式。例如，复习“质点”概念时，不是仅去记住定义，更重要的是领会物理实质，它包含了如何建立理想化的模型，去除次要因素抓住本质去研究问题的科学方法。要把所学到的知识应用到生动的实例中去，这些知识就不会再是枯燥的、生硬的结论，而是生动的物理现象、物理情境、物理过程。如平均速度学习时，学生常犯的错误是不管什么性质的变速运动都用=(只适合匀变速直线运动)求平均速度，可以通过练习求生活中的自由落体运动、竖直上抛运动、平抛运动、圆周运动中某段时间内的平均速度来体会平均速度的意义。复习中不但要从物理量的数学公式去研究，还要尽可能用图象语言准确地描述它。通过一些具体的实例，通过对这些实例中物理现象的分析、物理情景的构建、物理过程的认识去形成物理概念和规律，这样有生动的物理实例做基础形成的概念和规律，就能更好地被理解。02直线运动一、基本概念二、基本规律直线运动接下页接上页直线运动1．机械运动：一个物体相对于其他物体的位置随时间发生变化叫做机械运动，常简称为运动。2．参考系：为了研究物体的运动而假定不动的物体。同一个运动，如果选不同的物体做参考系，观察的结果可能不同．研究地面上物体的运动时，通常取地面或相对地面静止的物体做参考系比较方便。3．质点：用来代替物体的有质量的点叫做质点．质点是一种理想模型，是一种科学抽象，可以使物体运动问题的分析得到简化，这是研究物理问题的一种重要方法。4．时间和时刻：(1)时间和时刻都可以在时间轴上表示出来，在时间轴上，每一个点都表示一个时刻，每两点之间的线段表示一段时间。我们可以理解为时刻就是时间“点”，时间是时间“段”(2)时间的计量单位是秒、分、时.在实验室中常用秒表和打点计时器来测量时间。5．位移是表示质点位置的变化的物理量，符号是x，它既有大小、又有方向，所以是矢量，路程是质点运动轨迹的长度，只有大小，没有方向，是标量。6．匀速直线运动：瞬时速度保持不变的运动。7．速度(1)速度是表示物体运动的快慢和方向的物理量，它等于位移Δx与发生这段位移所用时间Δt的比值，用公式表示为v＝。(2)速度的单位是米每秒。xt(3)速度是矢量，既有大小，又有方向，速度的方向是物体运动方向。(4)平均速度：做变速运动的物体的位移Δx跟发生这段位移所用时间Δt的比值．在变速直线运动中，不同时间(或不同位移)内的平均速度一般是不同的，因此，在谈到平均速度时一定要指明是哪段时间或哪段位移的平均速度。(5)瞬时速度能精确地描述做变速直线运动的物体经过某一时刻(或某一位置)时的快慢程度。8．加速度(1)物理意义：加速度是表示速度变化快慢的物理量。(2)定义：速度的变化量与发生这一变化所用的时间的比值，叫加速度，用公式a＝表示。(3)单位：加速度的单位是米每二次方秒。(4)加速度是矢量，加速度的方向跟速度变化量的方向相同，在匀加速直线运动中，加速度方向跟初速度方向相同。若规定初速度方向为正方向，则a取正，在匀减速直线运动中，加速度方向与初速度的方向相反，则a取负，加速度的正负号只表示加速度的方向与规定的正方向相同或相反，不表示加速度大小。xt何种情况下物体可以看成质点？解答：用质点代替物体，可以使问题简化，便于研究。这种建立理想模型的方法是一种重要的科学研究方法。但把物体抽象成质点来研究是有条件的：①从运动学的角度认识，物体上各点的运动状态相同或可视为相同时，可以将物体视为质点。如果一个或几个物体的加速度相同时一般也可以处理为质点。②物体的线度、形状、大小对所研究的问题可忽略不计，则物体可被当做质点来处理。一、质点和参考系问题:比如，当研究地球的自转时，地球不能被当做质点；而研究地球的公转时，地球的大小跟公转的半径比较可以忽略不计，因此可以把地球当做质点。解答：(1)对同一运动物体，选取不同的物体做参考系时，对物体的观察结果往往是不同的。(2)在研究实际问题时，选取参考系的基本原则是能对研究对象的运动情况的描述得到简化，能够使解题更简捷。(3)因为我们主要讨论地面上的物体的运动，所以通常取地面作为参考系。参考系选取的原则是什么？问题：例1：下列说法中正确的是()A．我们只能选静止的物体作为参考系B．参考系是可以任意选择的，但我们选定参考系后，就必须把它看成是运动的C．研究物体是否运动时，有时可以不选参考系D．运动是绝对的，而运动的描述是相对的答案:D警示：比较两个物体的运动情况时，必须选择同一个参考系。点评：在选择参考系时，往往错误地认为只有静止的物体才能被选为参考系。实际上，运动的物体照样可以被选为参考系，一个物体不管是运动的还是静止的，只要被选为参考系后，就假定它是不动的，然后以它为标准，分析周围的研究对象相对于它的位置是否发生了改变。位移和路程有何区别？解答：(1)位移是矢量，可以用初位置指向末位置的一条有向线段来表示。因此，位移的大小等于物体的初位置到末位置的直线距离。路程是标量，它是质点运动轨迹的长度．因此其大小与实际运动路径有关。二、路程和位移问题：(2)一般情况下，运动物体的路程与位移大小是不同的。只有当质点做单一方向的直线运动时，路程与位移的大小才相等。如图1－1－1中质点轨迹ACB的长度是路程，AB是位移。(3)在研究机械运动时，位移才是能用来描述位置变化的物理量，路程不能用来表达物体的确切位置。比如说某人从O点起走了50m路，我们不知道确切位置在何处。例2：在运动场的一条直线跑道上，每隔5m放置一个空瓶，运动员在进行折返跑训练时，从中间某个瓶子处出发，跑向最近的空瓶将其扳倒后返回再扳倒出发点处的空瓶子，之后再折返扳倒前面最近处的瓶子，依次下去，当他扳倒第6个空瓶时，他跑过的路程是多少？位移是多大？解析：本题主要考查对位移和路程的理解，作出运动员运动的示意图。设从O处出发其运动情景如图所示，由路程是轨迹的长度得：L＝(5＋5＋10＋15＋20＋25)m＝80m，由位移的概念有：x＝10m。警示：本题牵涉到的运动过程较多，虽然都是匀速运动，但要弄清它们的关系并不容易，因而做这类题要画运动示意图，使运动的过程直观形象。点评：在计算位移大小时，首先应确定质点的初始位置和末位置，然后根据线段之间的关系得出位移的大小，再结合所选取的正方向，确定位移的正负。关于路程的计算，则先要明确质点的实际运动轨迹，然后再计算其总的大小。瞬时速度和平均速度的区别和联系。问题：解析：瞬时速度是运动物体在某一时刻或某一位置的速度，而平均速度是指运动物体在某一段时间Δt或某段位移Δx的平均速度，它们都是矢量。当Δt→0时，平均速度的极限值，就是该时刻的瞬时速度。三、速度、平均速度和瞬时速度例3：如图1－1－2所示，图线a、b、c是三个质点同时同地开始沿直线运动的位移—时间图象，则0～t0时间内()A．三质点的平均速度相等B．a的平均速度最大C．三质点的平均速率相等D．b的平均速率最小解析：首先要清楚：平均速度＝位移÷时间，平均速率＝路程÷时间.0～t0内，三质点位移相同，则平均速度均相同，而三个质点的路程有sasb＝sc，则b与c的平均速率相等，a的平均速率最大，综述A项正确。A点评：平均速度应该严格按照定义计算。答案：警示：(1)不要把速度的平均值当成平均速度。平均速度是指物体在整个运动过程中的平均快慢程度，而速度的平均值是指物体在各段路程上速度的平均值。(2)一个过程的平均速度与它在这个过程中各阶段的平均速度没有直接的关系，也不能直接套用公式，因为它仅适用于匀变速直线运动。解析:速度是表示物体运动快慢的物理量；速度变化量是表示速度变化大小和方向的物理量，其值Δv＝v2－v1；速度的变化率表示了速度的变化快慢及方向，即物体运动的加速度。加速度a＝中，a的大小是由Δv与Δt的比值决定的，与v、Δv的大小无关，v、Δv大，加速度a不一定大，v、Δv小，加速度a不一定小。如何理解速度v、速度的变化量Δv、速度变化率以及加速度a?四、加速度问题：xt例4：关于速度和加速度的关系，下列论述正确的是()A．加速度大，则速度也大B．速度的变化量越大，则加速度也越大C．物体的速度变化越快，则加速度就越大D．速度的变化率越大，则加速度越大解析：对于A选项来说，由于速度和加速度无必然联系，加速度大，速度不一定大，因此A选项错误。B选项，a＝，速度变化量越大，有可能Δt更大，a不一定大，B选项也错。C选项，加速度a是描述物体速度变化快慢的物理量，速度变化越快，a越大，所以C选项对。D选项，称为速度变化率，a＝，故有速度的变化率越大，加速度越大，所以D对。故答案应选C、D。CD答案：点评：本题往往会误将A、B选项作为正确选项而选择，原因是没有弄清楚a与v、Δv的关系。而D选项部分同学却认为不正确而漏选，其原因是没有把握好加速度定义式a＝所包含的本质意义，造成错解。警示：物体做加速运动还是减速运动，主要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，物体做加速运动，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，物体做减速运动，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)。1.(单选)做下列运动的物体，能当做质点处理的是()A．自转中的地球B．旋转中的风力发电机叶片C．在冰面上旋转的花样滑冰运动员D．匀速直线运动的火车D2.(单选)田径选手刘翔以12秒91的成绩获得雅典奥运会男子110米栏金牌，实现了我国田径运动员在短跑比赛项目中多年的梦想．针对这次夺冠和所给数据，下列叙述正确的是()A．可以求出刘翔撞线时的速度大小B．可以求出刘翔在中间时刻的速度大小C．刘翔撞线速度一定最大D．刘翔的平均速度一定最大D解析：所有选手的位移是相同的，刘翔所用的时间最短，故平均速度最大。3.(多选)一物体做匀变速直线运动，某时刻速度的大小为4m/s,1s后速度的大小变为10m/s。在这1s内该物体的()A．位移的大小可能小于7mB．位移的大小可能大于10mC．加速度的大小可能小于4m/s2D．加速度的大小可能大于10m/s2解析：规定初速度v0的方向为正方向，则仔细分析“1s后速度的大小变为10m/s”这句话，可知1s后物体速度可能是10m/s，也可能是－10m/s，因而有：同向时，反向时，式中负号表示方向与规定正方向相反．因此正确答案为。AD4.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。解析：如图所示，以乙的矢量末端为起点，向甲的矢量末端作一条有向线段，即为甲相对乙的位移，由图可知，甲相对乙的位移大小为100m，方向，南偏西45°。