2022版高考物理（人教版2019）一轮复习第一章运动的描述匀变速直线运动第1讲描述运动的基本概念课件+学案+练习

第一章　运动的描述　匀变速直线运动

课标解读

第1讲　描述运动的基本概念

知识梳理·双基自测

ZHI SHI SHU LI SHUANG JI ZI CE

知识梳理

知识点1　参考系和质点

1．参考系

(1)定义：在描述物体的运动时，选来作为参考的另外的物体。

(2)参考系的选取

①参考系的选取是任意的，但为了观测方便和运动的描述尽可能简单，一般以地面为参考系。

②参考系既可以是静止的物体，也可以是运动的物体。

③比较两物体的运动情况时，必须选同一参考系。

注意：不能选本身为参考系。

2．质点

(1)定义：用来代替物体的有质量的点叫质点。

(2)质点是为了使研究问题简化而引入的一个理想化的物理模型，物体简化为质点的条件：物体的大小、形状在所研究的问题中可以忽略。

注意：不以大小论质点：大的物体不一定不能看作质点；小的物体不一定能看作质点。

知识点2　位移、速度

1．位移和路程

位移只表示位置的变动， 与运动路径无关。

2．速度和速率

(1)平均速度

位移与发生这段位移所用时间的比值，用表示，即 ＝。平均速度是矢量，方向与位移方向相同。

(2)瞬时速度

运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度。瞬时速度是矢量，方向沿轨迹上该点的切线方向且指向前进的一侧。

在实际问题中，只要时间足够短，平均速度可认为等于瞬时速度，如光电门问题。

(3)速率

①定义：物体瞬时速度的大小。

②标、矢性：速率是标量，只有大小，没有方向。

知识点3　加速度

1．物理意义：描述速度变化快慢的物理量。

2．定义式a＝。

3．方向：与Δv的方向相同。

4．标、矢性：加速度是矢量。

思考：2020年国庆节，为加强安保巡逻，警务人员乘用电动平衡车在天安门广场巡逻(如图)。

(1)平衡车做加速直线运动时，加速度的方向有什么特点？减速直线运动时呢？

(2)平衡车的加速度大(或小)，对平衡车的速度变化有什么影响？

[答案]　(1)加速直线运动时，加速度方向与速度方向相同；减速直线运动时，加速度方向与速度方向相反。

(2)加速度大(或小)，说明平衡车速度变化得快(或慢)。

双基自测

一、堵点疏通

1．质点是一种理想化模型，实际并不存在。(　√　)

2．参考系必须是静止不动的物体。(　×　)

3．做直线运动的物体，其位移大小一定等于路程。(　×　)

4．瞬时速度的方向就是物体在该时刻或该位置的运动方向。(　√　)

5．物体的速度很大，加速度不可能为零。(　×　)

6．甲的加速度a甲＝2 m/s2，乙的加速度a乙＝－3 m/s2，a甲>a乙。(　×　)

7．物体的加速度增大，速度就增大。(　×　)

二、对点激活

1．(2021·江西南昌联考)下列说法中正确的是(　A　)

A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在

B．凡是小的物体，皆可以看作质点

C．诗句“飞花两岸照船红”中的“花”是参考系

D．地面上的人看水平飞行的飞机投弹，炸弹的运动是直线运动

[解析]　本题考查质点与参考系，质点是实际物体的一种高度抽象，是一种理想化模型，实际上并不存在，故A正确；并不是只有很小的物体才能被看作质点，也不是很大的物体就一定不能被看作质点，关键是看物体的大小和形状对研究的问题而言是否可以忽略，故B错误；诗句“飞花两岸照船红”中指出“花”是移动的，可知该诗句是以“船”为参考系，故C错误；水平飞行的飞机上落下的炸弹，在水平方向上做匀速直线运动，在竖直方向上做自由落体运动，地面上的人看到炸弹的运动是平抛运动，故D错误。

2．(2021·河南郑州铁六中月考)关于瞬时速度和平均速度，下列说法中错误的是(　C　)

A．一般讲平均速度，必须讲清楚是哪段时间(或哪段位移)内的平均速度

B．对于匀速直线运动，其平均速度跟哪段时间(或哪段位移)无关

C．瞬时速度和平均速度都可以精确描述物体的运动

D．只有瞬时速度才可以精确描述变速运动中物体运动的快慢情况

[解析]　本题考查瞬时速度和平均速度。平均速度为位移和时间之比，对应一段时间或一段位移，所以讲平均速度时，必须讲清楚是哪段时间(或哪段位移)内的平均速度，故A正确；物体做匀速直线运动时速度不变，平均速度与瞬时速度相等且不发生改变，所以匀速直线运动中其平均速度跟哪段时间(或哪段位移)无关，故B正确；平均速度是指物体运动过程中的平均快慢程度，瞬时速度是指物体在某一时刻或某一位置的快慢程度，所以只有瞬时速度才能精确描述变速运动中物体运动的快慢情况，故C错误，D正确。本题选错误的选项，故选C。

3．(2021·江西上饶模拟)下列关于加速度的描述中，正确的是(　A　)

A．加速度在数值上等于单位时间内速度的变化

B．当加速度与速度方向相同且又减小时，物体做减速运动

C．物体的速度变化量越大，加速度越大

D．速度变化越来越快，加速度越来越小

[解析]　本题考查对加速度的理解。加速度是反映物体速度变化快慢的物理量，数值上等于单位时间内速度的变化，故A正确；当加速度方向与速度方向相同时物体做加速运动，加速度减小时，物体速度仍然增加，只是增加得越来越慢，故B错误；物体的速度变化量大，速度变化不一定快，加速度不一定大，故C错误；速度变化快，加速度就一定大，故D错误。

核心考点·重点突破

HE XIN KAO DIAN ZHONG DIAN TU PO

考点一　对质点、参考系和位移的理解

1．对质点的三点说明

(1)质点是一种理想化模型，实际并不存在。

(2)物体能否被看成质点是由要研究的问题决定的，并非依据物体自身的大小和形状来判断。

(3)质点不同于几何“点”，质点有质量，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置。

2．对参考系的三点提醒

(1)由于运动具有相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对哪个参考系而言的，在没有特殊说明的情况下，一般选大地作为参考系。

(2)在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一物体在不同阶段的运动，则必须选取同一个参考系。

(3)对于复杂运动的物体，应选取最能简单描述物体运动情况的物体为参考系。

3．物体的位移与路径无关，只与初、末位置有关，方向总是由初位置指向末位置

例1　(原创)2020年4月19日，历时三天的2020年中国跳水达标赛在国家体育总局跳水馆收官，这是受疫情影响，东京奥运会正式宣布延期后，中国跳水队首次举行队内大练兵。若只研究运动员入水前的下落过程，下列说法中正确的是(　B　)

A．为了研究运动员的技术动作，可将正在比赛中的运动员视为质点

B．运动员在下落过程中，感觉水面在加速上升

C．10 m跳台比赛中，从开始起跳到入水的整个过程中，运动员的位移大于10 m

D．跳水过程中运动员的重心位置相对自己是不变的

[解析]　研究运动员的技术动作时，运动员的大小和形状不能忽略，故不可将正在比赛中的运动员视为质点，A错误；运动员在下落过程中做匀加速下降，故感觉水面在加速上升，B正确；位移是初位置到末位置的有向线段，从开始起跳到入水的整个过程中，运动员的路程大于10 m，但位移不会大于10 m，C错误；跳水过程中运动员由于不断改变姿势，故重心位置相对自己是改变的，D错误。

〔变式训练1〕(2020·陕西一模)如图所示，自行车的车轮半径为R，车轮沿直线无滑动地滚动，当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时，气门芯的位移大小为(　D　)

A．πR　　　　 B．2R

C．2πR　 D．R

[解析]　本题借助圆周考查位移的计算，当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时，轮子向前运动半个周长，气门芯的初位置与末位置如图，由几何知识得，气门芯的位移大小x＝＝R，D正确。

考点二　平均速度和瞬时速度

1．平均速度与瞬时速度的区别和联系

(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；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。

(2)联系：瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度。

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。

3．计算平均速度时应注意的两个问题

(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)＝是平均速度的定义式，适用于所有的运动。＝仅适用于匀变速直线运动。

例2　(多选)如图所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，沿AB，ABC，ABCD，ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别为1 s,2 s,3 s,4 s。下列说法正确的是(　BC　)

A．物体沿曲线A→E的平均速率为1 m/s

B．物体在ABC段的平均速度大小为 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点时的速度等于AC段的平均速度

[解析]　平均速率是路程与时间的比值，图中信息不能求出ABCDE段轨迹的长度，故不能求出平均速率，选项A错误；由＝可得AC＝ m/s，选项B正确；所选取的过程离A点越近，其过程的平均速度越接近A点的瞬时速度，选项C正确；物体在B点的速度不一定等于AC段的平均速度，选项D错误。

考点三　加速度与速度及速度变化量的关系

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。

例3　(多选)一个做变速直线运动的物体，加速度逐渐减小到零，那么该物体的运动情况可能是(　ACD　)

A．速度不断增大，到加速度为零时，速度达到最大，而后做匀速直线运动

B．速度不断减小，到加速度为零时，物体做匀减速直线运动，而后物体运动停止

C．速度不断减小到零，然后向相反方向做加速运动，而后物体做匀速直线运动

D．速度不断减小，到加速度为零时速度减小到最小，而后物体做匀速直线运动

[解析]　如果物体的初速度方向与加速度方向相同，在加速度逐渐减小的过程中，物体速度不断增大，当加速度为零时，速度达最大，以后做匀速运动，选项A正确；如果物体的初速度与加速度反向，在加速度逐渐减小的过程中，如果物体速度也逐渐减小，当加速度为零时，如果物体的速度没减速到零，则以后以较小的速度匀速运动，如果速度减为零，而加速度没减为零，则物体将反向加速，加速度为零后，再做反向匀速直线运动。综上所述，可知选项C、D正确，B错误。

名师点拨　对速度与加速度关系的三点提醒

(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，速度变化量的大小由加速度和速度变化的时间决定。

(3)物体做加速运动还是减速运动，关键是看物体的加速度与速度的方向关系，而不是看加速度的变化情况。加速度的大小只反映速度变化(增加或减小)的快慢。

〔变式训练2〕(多选)如图所示，物体以5 m/s的初速度沿光滑的斜面向上做减速运动，经过2 s速度大小变为3 m/s，则物体的加速度(　BC　)

A．大小为1 m/s2，方向沿斜面向上

B．大小为1 m/s2，方向沿斜面向下

C．大小为4 m/s2，方向沿斜面向下

D．大小为4 m/s2，方向沿斜面向上

[解析]　取初速度方向为正方向，则v0＝5 m/s。若2 s后的速度方向沿斜面向上，v＝3 m/s，则a＝＝＝ m/s2＝－1 m/s2，即加速度大小为1 m/s2，方向沿斜面向下；若2 s后的速度方向沿斜面向下，v＝－3 m/s，则a＝＝＝ m/s2＝－4 m/s2，即加速度大小为4 m/s2，方向沿斜面向下。故选项A、D错误，B、C正确。

名师讲坛·素养提升

MING SHI JIANG TAN SU YANG TI SHENG

测量速度的三种方法

方法1　利用光电计时器测速度

根据v＝，当时间很短时，平均速度可近似认为等于瞬时速度。

例4　为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为d＝3.0 cm的遮光板，如图所示。滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.30 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.10 s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为Δt＝3.0 s，则滑块的加速度约为(　A　)

A．0.067 m/s2　 B．0.67 m/s2

C．6.7 m/s2　 D．不能计算出

[解析]　遮光板(滑块)通过第一个光电门时的速度v1＝＝ m/s＝0.10 m/s，遮光板(滑块)通过第二个光电门时的速度v2＝＝ m/s＝0.30 m/s，故滑块的加速度a＝≈0.067 m/s2，选项A正确。

方法2　利用打点计时器测速度

根据匀变速直线运动中，某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，计算瞬时速度。

例5　某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，使用的是照明电路中“220 V、50 Hz”的交流电，记录的纸带如图所示，在纸带上确定A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。

(1)根据数据计算出B和F点的瞬时速度，vB＝0.40 m/s、vF＝0.72 m/s。(要求保留两位有效数字)

(2)如果交变电流的频率是f＝49 Hz，而做实验的同学并不知道，那么速度的测量值与实际值相比偏大(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

[解析]　(1)vB＝＝×10－2 m/s＝0.40 m/s

vF＝＝×10－2 m/s＝0.72 m/s。

(2)测量频率偏小，时间间隔偏大，但同学不知仍按原时间间隔计算，则测量的速度值偏大。

方法3　利用超声波测车速

例6　如图是用超声波测速仪测量车速的示意图，固定的测速仪B发出和接收超声波信号，并记录了不同时刻发射和接收波的情况。在t＝0时刻，B第一次发出超声波，t＝0.4 s时刻，收到汽车的反射波。t＝1.6 s时刻，B第二次发出超声波，t＝2.2 s时刻，再次收到反射波。超声波在空气中传播的速度v＝340 m/s，汽车是匀速行驶的。求：

(1)汽车在第一次接收到超声波时离测速仪B的距离；汽车在第二次接收到超声波时离测速仪B的距离；

(2)汽车的速度。

[解析]　(1)汽车两次接收到信号的位置分别在P、Q两处，再次接收到回波的时间分别为t1＝0.4 s，t2＝2.2 s－1.6 s＝0.6 s

P、Q到B的距离分别是

x1＝v＝340× m＝68 m

x2＝v＝340× m＝102 m。

(2)汽车两次接收到信号之间运动的距离为：

Δx＝x2－x1＝34 m

汽车两次接收到波的时刻分别是：

t3＝＝0.2 s，t4＝1.6 s＋ s＝1.9 s

两列波到达汽车的时间差：Δt＝t4－t3＝1.7 s

汽车运动的速度为v＝＝ m/s＝20 m/s。

[答案]　(1)68 m　102 m　(2)20 m/s

方法提炼　 1．确定汽车两次接收到波的位置：根据发出和接收波的时间差t，可知反射波运动的时间为t，求出车在接收到波时到测速仪的距离x1和x2。

2．确定汽车两次接收到波之间运动的距离：Δx＝x2－x1。

3．确定汽车两次接收到波之间运动的时间：求汽车两次接收到波的时刻t3和t4，Δt＝t4－t3。

4．求汽车速度：v＝。

2年高考·1年模拟

2 NIAN GAO KAO 1 NIAN MO NI

1．(2021·辽宁模拟)2020年8月27日10时，中央气象台发布台风蓝色预警：今年第8号台风“巴威”已于今天(27日)上午8点30分前后在朝鲜平安北道沿海登陆，登陆时中心附近最大风力12级(35米/秒)，中心最低气压970百帕。预计，“巴威”将以每小时50公里左右的速度向北偏东方向移动，即将于今天中午前移入辽宁省境内。关于上述消息中的“35米/秒、每小时50公里”，下述理解中正确的是(　B　)

A．分别指平均速度和瞬时速度的大小 

B．分别指瞬时速度和平均速度的大小 

C．均指平均速度的大小 

D．均指瞬时速度的大小

[解析]　35米/秒是指最大风速，对应一个瞬间的速度，故为瞬时速度；而每小时50公里是指台风在某段时间内的平均速度，故B正确，A、C、D错误。

2．(2021·浙江模拟)某校举行教职工趣味运动会，其中一项比赛项目——“五米三向折返跑”活动场地如图所示。AB＝AC＝AD＝5 m，参赛教师听到口令后从起点A跑向B点，用手触摸折返线后再返回A点，然后依次跑向C点、D点，最终返回A点。若人可视为质点，现测得某参赛教师完成活动的时间为7.50 s，则(　B　)

A．该教师从A到B和从A到C的位移相同

B．该教师全程的平均速度为零

C．该教师通过的总位移为30 m

D．7.5 s指的是该教师回到起点的时刻

[解析]　本题借助实际问题考查位移、平均速度、时间与时刻。位移是矢量，从A到B与从A到C位移的方向不同，故A错误；初、末位置相同，则整个过程中教师位移为零，平均速度为位移与时间的比值，则该教师全程的平均速度为零，故B正确，C错误；7.5 s是指该教师完成活动所用的时间，是时间间隔，不是时刻，故D错误。

3．(2021·河北定州中学调研)物体做匀变速直线运动，已知第1 s初的速度大小是6 m/s，第2 s末的速度大小是10 m/s，则该物体的加速度不可能是(　B　)

A．2 m/s2　　 B．16 m/s2

C．－2 m/s2　 D．－8 m/s2

[解析]　若初速度方向为正，v0＝6 m/s，第2 s末的速度可能为10 m/s，也可能为－10 m/s，则物体的加速度a＝＝，代入数据得a1＝2 m/s2或a2＝－8 m/s2；若初速度方向为负，v0＝－6 m/s，第2 s末的速度可能为10 m/s，也可能为－10 m/s，则物体的加速度a＝＝，代入数据得a3＝8 m/s2或a4＝－2 m/s2。综上，物体的加速度不可能是16 m/s2，故选B。