2021高考物理（选择性考试）人教版一轮学案：1.1描述运动的基本概念

第一章  运动的描述

第一节　描述运动的基本概念

1．质点

(1)用来代替物体的有质量的点叫作质点．

(2)研究一个物体的运动时，如果物体的形状和大小对所研究问题的影响可以忽略，就可以看作质点．

(3)质点是一种理想化模型，实际并不存在．

2．参考系

(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，我们都假定它是静止的．

(2)比较两物体的运动情况时，必须选同一参考系．

(3)选取不同的物体作为参考系，对同一物体运动的描述可能不同．通常以地球为参考系．

1．(多选)关于质点和参考系的理解，下列说法正确的是(　　)

A．研究乒乓球男子单打冠军马龙的发球动作可以将马龙看成质点

B．研究女子50米步枪三次比赛中杜丽射出的子弹轨迹可以将子弹看成质点

C．“一江春水向东流”是以地面为参考系

D．“太阳东升西落”是以地球为参考系

答案：BCD

1．位移和路程

2.速度与速率

(1)平均速度：在变速运动中，物体发生的位移与发生这段位移所用时间的比值，即v＝，是矢量，其方向就是对应位移的方向．

(2)瞬时速度：运动物体在某一时刻或经过某一位置的速度，是矢量，其方向是物体的运动方向或运动轨迹的切线方向．

(3)速率：瞬时速度的大小，是标量．

(4)平均速率：物体运动实际路程与发生这段路程所用时间的比值．

2．在伦敦奥运会上，牙买加选手博尔特在男子100 m决赛(直跑道)和男子200 m决赛(弯曲跑道)中分别以9.63 s和19.32 s的成绩获得两枚金牌，成为奥运会历史上连续两届获得100米和200米冠军的第一人．关于他在这两次决赛中的运动情况，下列说法正确的是(　　)

A．200 m决赛的位移是100 m决赛的两倍

B．200 m决赛的平均速度约为10.35 m/s

C．100 m决赛的平均速度约为10.38 m/s

D．100 m决赛的最大速度约为20.76 m/s

解析：200 m比赛跑道是弯曲的，位移小于200 m，100 m比赛跑道是直线，A错误；≈10.35 m/s，10.35 m/s是平均速率，B错误；≈10.38 m/s，10.38 m/s是平均速度，C正确；最大速度由已知条件无法求出，D错误．

答案：C

1．意义

描述速度变化快慢的物理量．

2．定义式

a＝，其中Δv指速度变化量，Δv＝vt－v0；Δt指时间间隔．

3．方向

与Δv的方向相同，单位是m/s2.

4．决定因素

加速度是由作用在物体上的合外力和物体的质量两个因素共同决定的，与Δv没有直接关系．

5．根据a与v方向间的关系确定物体的运动

(1)当a与v同向或夹角为锐角时，物体做加速运动；

(2)当a与v反向或夹角为钝角时，物体做减速运动；

(3)当a与v垂直时，物体速度的大小不变，方向时刻改变．

3．(多选)下列说法中可能发生的运动是(　　)

A．物体的速度很大，加速度为零

B．物体做加速运动，速度在减小

C．物体加速度在减小，速度也减小

D．物体做减速运动，加速度方向与速度方向相同

解析：物体的速度很大，加速度可能为零，如匀速直线运动，故A正确；物体做加速运动，速度不可能减小，故B错误；当加速度方向与物体运动方向相反时，加速度减小，速度也减小，物体做加速度逐渐减小的减速度运动，故C正确；物体做减速运动时，加速度方向与速度方向相反，故D错误．

答案：AC

描述运动物体位置变化的物理量是位移，粗略描述物体在一段时间运动快慢的是平均速度，描述物体在某个时刻(或通过某个位置)运动快慢的是瞬时速度，描述速度变化快慢的是加速度．

考点一  质点、参考系和位移

1.质点

(1)质点是一种理想化的物理模型，实际并不存在．

(2)物体能否被看作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．

(3)物体可被看作质点的条件．

物体的形态和大小对所研究问题的影响较小或可以忽略不计时，该物体可以看作质点．

2．参考系

(1)参考系的选取原则上是任意的，通常选地面为参考系．

(2)比较不同物体的运动必须选同一参考系．

(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．

　(多选)2017年4月20日“天舟一号”货运飞船发射飞往太空与“天宫二号”空间实验室成功对接，开展推进剂在轨补加、空间科学和技术等试验验证．“天舟一号”是我国第一艘货运飞船，标志着中国航空航天技术又向前跨进一大步．如图所示是它们的对接示意图，下列有关说法中正确的是(　　)

A．对接过程中，“天舟一号”和“天宫二号”都可视为质点

B．对接成功后，研究它们的运行周期时，它们可以视为质点

C．对接成功后，“天舟一号”和“天宫二号”转一周的过程中通过的位移为零

D．对接成功后，以“天舟一号”为参考系，“天宫二号”在做匀速运动

[思维点拨]　当物体的形状和大小在所研究的问题中能忽略，物体可以看成质点；根据位移定义求位移；根据选定的参考系，判断物体的运动规律．

解析：对接过程中需要调整相对速度、方位等，“天舟一号”和“天宫二号”形状和大小不能忽略，故不能视为质点，故A错误；当研究整体的运行周期时形状和体积可以忽略，可视为质点，故B正确；位移为连接初末位置的有向线段，对接后“天舟一号”和“天宫二号”转动一周的过程中位移为零，故C正确；对接后，以“天舟一号”为参考系，“天宫二号”静止不动，故D错误．

答案：BC

本题考查学生对质点、位移、参考系是否有清晰的物理观念，能否将实际问题中的物体进行合理的抽象、简化，构建理想化模型，并能解决实际问题．属于核心素养中对物理观念的认识和提升．

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与联系

(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程度；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程度．

(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；＝(v0＋v)只适用于匀变速直线运动．

　(多选)(2019·江西新余一中二模)某赛车手在一次野外训练中，先利用地图计算出出发地到目的地的直线距离为9 km，从出发地到目的地用了5 min，赛车上的里程表指示的里程数值增加了15 km，当他经过某路标时，车内速度计指示的示数为150 km/h，那么可以确定的是(　　)

A．在整个过程中赛车手的位移是9 km

B．在整个过程中赛车手的路程是9 km

C．在整个过程中赛车手的平均速度是180 km/h

D．经过路标时的瞬时速率是150 km/h

[思维点拨]　里程表记录的是汽车的路程，速度计的示数是汽车瞬时速度的大小，平均速度是位移与所用时间的比值．

解析：位移是从初位置指向末位置的有向线段，路程是运动轨迹的长度，故赛车手的位移为9 km，路程为15 km，A正确，B错误；整个过程中赛车手的平均速度为：v＝＝ km/h＝108 km/h，C错误；车内速度计指示的数值为汽车通过某位置的瞬时速率，D正确．

答案：AD

求解平均速度和瞬时速度时的三点注意

1．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＝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代替某时刻的瞬时速度．

考点三  加速度

1.速度、速度变化量和加速度的对比

2.通过a与v的方向关系来判断物体加速或减速的情况

　我国的某新型潜航器在某次试航中，测试垂直急速下潜、上浮性能，水面舰艇上的测试员发现仪表上显示潜航器在某时刻的速度为负值，加速度也是负值并不断变化直到零，则此过程中该潜航器的运动情况为(　　)

A．速度先增大后减小，直到加速度等于零为止

B．速度一直在增大，直到加速度等于零为止

C．位移先增大，后减小，直到加速度等于零为止

D．位移一直在增大，直到加速度等于零为止

[思维点拨]　

解析：由于加速度的方向始终与速度方向相同，则速度逐渐增大，当加速度减小到零时，速度达到最大值，选项A错误，B正确；位移逐渐增大，当加速度减小到零时，速度不再变化，但位移随时间继续增大，选项C、D错误．

答案：B

对速度、速度变化量和加速度关系理解的几点误区

1．速度的大小和加速度的大小无决定关系．速度大，加速度不一定大；加速度大，速度也不一定大；加速度为零，速度可以不为零；速度为零，加速度也可以不为零．速度增大或减小是由速度与加速度的方向关系决定的．

2．速度的方向和加速度的方向无决定关系．加速度与速度的方向可能相同，也可能相反，两者的方向还可能不在一条直线上．

3．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．

1.在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，如图所示，下面说法正确的是(　　)

A．地球在金星与太阳之间

B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点

C．以太阳为参考系，金星绕太阳一周位移不为零

D．以太阳为参考系，可以认为金星是运动的

解析：金星通过太阳和地球之间时，我们才看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，选项A错误；因为太阳的大小对所研究问题起着至关重要的作用，所以观测“金星凌日”不能将太阳看成质点，选项B错误；金星绕太阳一周，起点与终点重合，位移为零，选项C错误；金星相对于太阳的空间位置发生了变化，所以以太阳为参考系，金星是运动的，选项D正确．

答案：D

2.(2019·深圳模拟)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，气门芯位移的大小为(　　)

A．πR　　　　　　 B．2R

C．2πR        D．R

解析：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，故选D.

答案：D

3．关于速度的描述，下列说法正确的是(　　)

A．电动车限速20 km/h，指的是平均速度大小

B．子弹射出枪口时的速度大小为500 m/s，指的是平均速度大小

C．某运动员百米跑的成绩是10 s，则他冲刺时的速度大小一定为10 m/s

D．京沪高速铁路测试时的列车最高时速可达484 km/h，指的是瞬时速度大小

解析：限速20 km/h指的是瞬时速度大小，故A错误；子弹射出枪口这一位置的速度指的是瞬时速度，故B错误；百米跑的成绩是10 s，则平均速度＝＝10 m/s，指的是全程平均速度的大小，运动员冲刺时速度不一定为10 m/s，故C错误；最高时速指的是瞬时速度大小，故D正确．

答案：D

4.(多选)某质点沿一边长为2 m的正方形轨道运动，每秒钟匀速移动1 m，初始位置在bc边的中点A，由b向c运动，如图所示，A、B、C、D分别是bc、cd、da、ab边的中点，则下列说法正确的是(　　)

A．第2 s末的瞬时速度大小为1 m/s

B．前2 s内的平均速度大小为 m/s

C．前4 s内的平均速率为0.5 m/s

D．前2 s内的平均速度大小为2 m/s

解析：因为每秒钟匀速移动1 m，所以任一时刻质点瞬时速度大小v＝＝1 m/s，故选项A正确；前2 s内，质点从A点到B点，位移xAB＝ m，平均速度大小AB＝＝ m/s，故选项B正确，D错误；前4 s内，质点从A点到C点，路程sAC＝4 m，平均速率vAC＝＝1 m/s，故选项C错误．

答案：AB

5．近几年，国内房价飙升，在国家宏观政策调控下，房价上涨出现减缓趋势．王强同学将房价的“上涨”类比成运动学中的“加速”，将房价的“下跌”类比成运动学中的“减速”，据此，你认为“房价上涨出现减缓趋势”可以类比成运动学中的(　　)

A．速度增加，加速度减小

B．速度增加，加速度增大

C．速度减小，加速度增大

D．速度减小，加速度减小

解析：“房价上涨”可以类比成运动学中的“速度增加”，“减缓趋势”则可以类比成运动学中的“加速度减小”．

答案：A

6．(多选)(2018·荆州调研)沿直线做匀变速运动的一列火车和一辆汽车的速度分别为v1和v2，v1、v2在各个时刻的大小如表所示，从表中数据可以看出(　　)

A.火车的速度变化较慢   B．汽车的加速度较小

C．火车的位移在减小   D．汽车的位移在增加

解析：从表格中可得火车的加速度a火＝＝ m/s2＝－0.5 m/s2，汽车的加速度a汽＝＝ m/s2＝1.2 m/s2，故火车的加速度较小，火车的速度变化较慢，A正确，B错误；由于汽车和火车的速度一直为正值，速度方向不变，则位移都增加，C错误，D正确．

答案：AD