教科版高中物理必修第一册第1章描述运动的基本概念章末综合提升学案
展开第1章 描述运动的基本概念
[巩固层·知识整合]
[提升层·能力强化]
与速度相关的概念的比较 |
1．速度与速率的联系与区别
| 速度 | 速率 |
物理意义 | 描述物体运动快慢和方向的物理量，是矢量 | 描述物体运动快慢的物理量，是标量 |
分类 | 平均速度、瞬时速度 | 平均速率、瞬时速率 |
决定因素 | 平均速度＝ | 平均速率＝ |
方向 | 平均速度方向与位移方向相同；瞬时速度方向为该点运动的方向 | 无方向 |
联系 | 它们的单位都是m/s，瞬时速度的大小等于瞬时速率，即常说的速率 | |
注意：速率是瞬时速度的大小，但平均速率不是平均速度的大小．
2．速度v、速度的变化量Δv和加速度a的比较
项目 | 速度v | 速度的变化量Δv | 加速度a |
物理意义 | 描述物体运动快慢和方向的物理量，是状态量 | 描述物体速度改变大小程度的物理量，是过程量 | 描述物体速度变化快慢的物理量，是状态量 |
定义式 | v＝或v＝ | Δv＝vt－v0 | a＝或a＝ |
决定因素 | v的大小由v0、a、t决定 | Δv由vt与v0决定， 由Δv＝aΔt可知Δv也由a与Δt来决定 | a不是由v、Δt、Δv来决定的，a由F与m来决定(第三章学习) |
方向 | 与位移变化量Δx同向，即物体运动的方向 | 由Δv＝vt－v0或Δv＝aΔt决定 | 与Δv方向一致，而与v0、vt方向无关 |
大小 | ①位移与时间的比值 ②位移对时间的变化率 ③xt图像中，图像在该点的切线斜率的大小 | Δv＝vt－v0 | ①速度变化量与所用时间的比值 ②速度对时间的变化率 ③vt图像中，图像在该点的切线斜率的大小 |
【例1】 有两个物体都做加速度恒定的变速直线运动，则以下说法中正确的是( )
A．经过相同的时间，速度变化大的物体，它的加速度一定大
B．若初速度相同，则末速度大的物体加速度一定大
C．若加速度相同，初速度大的物体其末速度一定大
D．在相同时间内，加速度大的物体其速度必然大
A [根据加速度定义式a＝得知，时间一定时，Δv越大，加速度就越大，加速度大，速度变化量Δv就大，选项A正确，D错误；若初速度相同，末速度大，速度变化量Δv就大，但发生这一变化的时间长短不清楚，不能确定加速度的大小，选项B错误；若加速度相同，说明速度变化快慢相同，初速度大的物体，末速度不一定大，因为与时间有关，选项C错误．]
[一语通关] 1物体运动速度大小与加速度大小无必然联系，判断物体运动性质依据加速度与速度的方向关系.
2速度变化量大，加速度不一定大，加速度是速度的变化率，还与时间有关.
vt图像的理解及应用 |
1．图像的含义
vt图像描述的是物体速度随时间的变化规律．
2．图像的应用
(1)判断物体的运动性质．
(2)根据图像的纵坐标确定物体在某时刻速度的大小和方向．
(3)根据图像的斜率确定物体运动加速度的大小和方向．
3．速度—时间图像(vt图像)为一倾斜直线，则表明物体的速度均匀变化，如图甲中的图线a和b所示．
甲
4．图像为曲线时表示物体的速度非均匀变化，如图乙中的图线c、d分别表示物体的速度变化得越来越快和越来越慢．
乙
5．图线的斜率等于物体的加速度，对于vt图像为曲线的，某时刻的加速度等于该时刻过图线的切线的斜率．如图乙中直线e的斜率等于A点的加速度．
【例2】 (多选)如图所示是A、B两个物体做直线运动的vt图像，则下列说法中正确的是( )
A．物体A做加速直线运动
B．物体B做减速直线运动
C．物体A的加速度大于B的加速度
D．物体B的速度变化比A的速度变化快
AD [由两物体的速度—时间图像可知，两物体速度的绝对值都在增大，都在做加速运动，A正确，B错误；由两物体运动图线的斜率可知，物体A的加速度为1 m/s2，物体B的加速度为－2 m/s2，所以B的加速度大于A的加速度，从而B的速度变化比A的速度变化快，C错误，D正确．]
[一语通关] vt图像反映v随t的变化规律，并非物体运动的轨迹；vt图像不能描述曲线运动的情况； 两个vt图线的交点不表示相遇，只表示该时刻两物体速度相等；不要认为vt图线斜向上就一定是加速运动.
[培养层·素养升华]
中国田径队尽展“中国速度”
2019年中国田径队捷报频传，2月16日，在英国伯明翰举行的室内男子60米短跑决赛上，中国飞人苏炳添以6秒47的成绩力挫群雄，卫冕冠军.4月24日，亚锦赛在卡塔尔多哈继续举行最后一天的比赛重头戏，女子4乘100米接力决赛中国队不负众望以42秒87破赛会纪录的成绩强势夺冠.4月21日，在第23届亚洲田径锦标赛女子铅球决赛中，中国选手巩立姣以19米18的成绩夺冠．田径场上，要描述运动员和铅球在运动中的位置，需要建立坐标系．
坐标系是由法国哲学家、科学家和数学家笛卡儿创立的，常用的坐标系有一维直线坐标系(只有x轴)、二维平面直角坐标系(有x轴和y轴)、三维空间坐标系(有x轴、y轴和z轴)．
[设问探究]
1．田径场上，要描述中国飞人苏炳添在运动中的位置，需要建立什么样的坐标系？
2．要描述女子4乘100米接力赛跑运动员的位置，需要建立什么样的坐标系？
3．女子铅球比赛中，要描述铅球在运动中的位置，需要建立什么样的坐标系？
提示：1.苏炳添在60米短跑比赛中沿直线运动，故以其起跑点为坐标原点建立一维直线坐标系．
2．女子4乘100米接力赛跑运动员在一平面内做曲线运动，以起跑点为坐标原点，向东为x轴正方向，向北为y轴正方向，建立二维平面直角坐标系．
3．铅球在空中做曲线运动，确定一点(如铅球抛出点所在位置)为坐标原点，建立三维空间坐标系．
[深度思考]
如图所示，足球运动员从A处开始出发，先向南跑了50 m到达B处，再向东跑了100 m到达C处，最后又向北跑了150 m到达D处．
(1)A、B、C、D各点位置如何表示？
(2)该运动员运动的总路程和总位移各是多少？(画出示意图)
(3)要比较确切地表示该运动员的最终位置，应用位移还是路程？
[解析] (1)选取A点为坐标原点，向东为x轴的正方向，向北为y轴的正方向，建立二维平面直角坐标系，如图所示，则各点坐标为：A(0,0)、B(0，－50 m)、C(100 m，－50 m)、D(100 m,100 m)．
(2)运动员的运动轨迹如图中线路ABCD所示，该运动员的总路程为s＝AB＋BC＋CD＝(50＋100＋150) m＝300 m；有向线段AD表示运动员的位移，大小为x＝ m＝100 m，方向东偏北45°.
(3)路程只有大小，位移既有大小，又有方向，所以要比较确切地表示该运动员的最终位置，应用位移．
[答案] 见解析
[素养点评]
联系体育运动的考题，一反过去完全理想化的传统试题，不仅考查学生分析问题和解决问题的能力，而且更能检验出学生素质的高低．考生必须对试题所描述的体育运动，进行分析判断，弄清物理情景，抽象出物理模型，然后用相应的物理知识得出正确的结论．其特点为选材灵活、立意新颖．对考生的理解能力、推理能力、综合分析应用能力要求较高．
