2023年高考物理总复习名师学案直线运动32页WORD147389doc高中物理.docx

2023高考物理总复习名师学案--直线运动（32页WORD） ●考点指要 知 识 点 要求程度 1.机械运动，参考系，质点 Ⅰ 2.位移和路程. Ⅱ 3.匀速直线运动，速度、速率、位移公式s=vt.s—t图、v—t图. Ⅱ 4.变速直线运动、平均速度 Ⅱ 5.瞬时速度(简称速度). Ⅰ 6.匀变速直线运动,加速度.公式vt=v0+at，s=v0t+at2,vt2-v02=2as, v—t图. Ⅱ ●复习导航 本章研究物体的运动规律，即物体的位移、速度等随时间变化的规律.位移、速度和加速度是本章的重要概念，匀变速运动的速度公式和位移公式是本章的根本公式.自由落体运动是匀变速直线运动的典例实例. 本章内容是历年高考的必考内容.考查的重点是匀变速直线运动的规律.对本章知识的单独考查主要是以选择、填空题的形式命题，较多的是将本章知识与牛顿运动定律、电场中带电粒子的运动等知识结合起来进行考查.运动图象是学生进入高中后首次接触到的图象，是学习其他图象的根底.因此，不管是从今后的学习与开展，还是从高考的角度看，都应对运动图象予以足够的重视. 本章内容可分成两个单元组织复习： (Ⅰ)描述运动的根本概念、运动图象. (Ⅱ)匀速直线运动；匀变速直线运动. 第Ⅰ单元 描述运动的根本概念·运动图象 ●知识聚焦 一、描述运动的根本概念 1.机械运动：一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动，简称运动.它包括平动、转动和振动等运动形式. 2.参考系：为了研究物体的运动而假定为不动的物体，叫做参考系. 对同一个物体的运动，所选择的参考系不同，对它的运动的描述就会不同.通常以地球为参考系来研究物体的运动. 3.质点：研究一个物体的运动时，如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素，为使问题简化，就用一个有质量的点来代替物体.用来代替物体的有质量的点叫做质点.像这种突出主要因素，排除无关因素，忽略次要因素的研究问题的思想方法，即为理想化方法，质点即是一种理想化模型. 4.时刻和时间：时刻指的是某一瞬时.在时间轴上用一个点来表示.对应的是位置、速度、动量、动能等状态量.时间是两时刻间的间隔.在时间轴上用一段线段来表示.对应的是位移、路程、冲量、功等过程量. 5.位移和路程：位移描述物体位置的变化，是从物体运动的初位置指向末位置的矢量.路程是物体运动轨迹的长度，是标量. 6.速度：是描述物体运动的方向和快慢的物理量. (1)平均速度：在变速运动中，物体在某段时间内的位移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，单位：m/s，其方向与位移的方向相同.它是对变速运动的粗略描述. 对于一般的变速直线运动，只能根据定义式求平均速度.对于匀变速直线运动可根据求平均速度. (2)瞬时速度：运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度，方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧.瞬时速度是对变速运动的精确描述.瞬时速度的大小叫速率，是标量. 7.加速度：是描述速度变化的快慢和方向的物理量，是速度的变化和所用时间的比值（速度的变化率）：a＝，单位：m/s2.加速度是矢量，它的方向与速度变化(Δv)的方向相同. 二、运动图象 表示函数关系可以用公式，也可以用图象.图象也是描述物理规律的重要方法，不仅在力学中，在电磁学中、热学中也是经常用到的.图象的优点是能够形象、直观地反映出函数关系. 位移和速度都是时间的函数，因此描述物体运动的规律常用位移—时间图象(s—t图)和速度—时间图象(v—t图). 对于图象要注意理解它的物理意义，即对图象的纵、横轴表示的是什么物理量，图线的斜率、截距代表什么意义都要搞清楚.形状完全相同的图线，在不同的图象(坐标轴的物理量不同)中意义会完全不同.下表是对形状一样的s—t图和v—t图(图2—1—1)意义上的比较. 图2—1—1 s—t图 v—t图 ①表示物体做匀速直线运动(斜率表示速度v) ②表示物体静止 ③表示物体向反方向做匀速直线运动 ④交点的纵坐标表示三个运动质点相遇时的位移 ⑤t1时刻物体位移为s1 ①表示物体做匀加速直线运动(斜率表示加速度a) ②表示物体做匀速直线运动 ③表示物体做匀减速直线运动 ④交点的纵坐标表示三个运动质点的共同速度 ⑤t1时刻物体速度为v1(图中阴影局部面积表示①质点在0～t1时间内的位移) ●疑难辨析 1.注意时间和时刻的区别.在课本和资料中常见到一些关于时间和时刻的表述，对这些表述要能正确理解.如：第4 s末、4 s时(即第4 s末)、第5 s初(也为第4 s末)等均为时刻；4 s内(0至第4 s末)、第4 s(第3 s末至4 s末)、第2 s至第4 s内(第2 s末至4 s末)等均为时间. 2.注意位移和路程的区别与联系.位移是矢量，是由初始位置指向终止位置的有向线段；路程是标量，是物体运动轨迹的总长度.一般情况位移大小不等于路程，只有当物体做单向直线运动时路程才等于位移的大小. 3.注意速度和加速度两个概念的区别.速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，是位移和时间的比值；加速度是描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是速度变化和时间的比值.速度和加速度都是矢量，速度的方向就是物体运动的方向，而加速度的方向不是速度的方向，而是速度变化的方向，所以加速度方向和速度方向没有必然的联系.只有在直线运动中，加速运动时加速度与速度方向一致；减速运动时加速度与速度方向相反.另外，物体的速度大，加速度不一定大，例如空中匀速飞行的飞机，速度很大，加速度为零；物体的速度小，加速度不一定小，例如弹簧振子在最大位移处速度为零，但加速度却是最大.还有在变加速运动中加速度在减小而速度却在增大，以及加速度不为零而物体的速度大小却不变(匀速圆周运动)等情况.通过结合这些实例进行分析，可进一步认识速度和加速度这两个根本概念的区别. 4.加速度是表示速度（大小和方向）改变快慢的物理量.物体做变速直线运动时，其加速度方向与速度方向在同一直线上，该加速度表示速度大小改变的快慢；物体做匀速圆周运动时，加速度方向跟速度方向垂直，该加速度表示速度方向改变的快慢.当然，假设加速度方向跟速度方向既不共线又不垂直，那么物体速度的大小和方向均变化，加速度表示了速度（大小和方向）改变的快慢（例如平抛运动）. 5.加速度的定义式a=不是加速度的决定式，在该式中，加速度并不是由速度变化量Δv和时间t决定，不能由此得出a与Δv成正比、与时间t成反比的结论.加速度的决定式为a=，即物体的加速度由合外力和物体的质量决定，加速度跟合外力成正比，跟质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同. 6.物体做加速直线运动还是做减速直线运动，判断的依据是加速度的方向和速度方向是相同还是相反.只要加速度方向跟速度方向相同，物体的速度一定增大；只要加速度方向跟速度方向相反，物体的速度一定减小. ●典例剖析 ［例1］以下说法正确的选项是 A.加速度增大，速度一定增大 B.速度变化量Δv越大，加速度就越大 C.物体有加速度，速度就增加 D.物体速度很大，加速度可能为零 【解析】 加速度描述的是速度变化的快慢，加速度大小是Δv与所需时间Δt的比值，不能只由Δv大小判断加速度大小，故B错.加速度增大说明速度变化加快，速度可能增大加快，也可能减小加快，或只是方向变化加快，故A、C错.加速度大说明速度变化快，加速度为零说明速度不变，但此时速度可以很大，也可以很小，故D正确. 【思考】请用典型的实例说明以下运动是否存在 (1)加速度恒定，速度的大小和方向都时刻在变. (2)速度越来越大，加速度越来越小. (3)速度时刻在变，加速度大小却不变. (4)速度最大时加速度为零，速度为零时加速度却最大. （5）物体有加速度，但速度大小却不变. 【思考提示】 （1）平抛运动；（2）弹簧振子从最大位移处向平衡位置运动；（3）匀变速直线运动；匀速圆周运动；（4）弹簧振子到达平衡位置时，速度最大，加速度为零；弹簧振子到达最大位移处时，速度为零，加速度却最大；（5）匀速圆周运动. 【说明】 加速度是表示速度变化快慢的物理量，根据加速度大小不能判断物体速度的大小，也不能判断物体的速度是增大还是减小.应根据加速度方向跟速度方向的关系判断物体做加速运动还是减速运动；无论物体的加速度大小如何以及如何变化，只要加速度方向跟速度方向相同，物体一定做加速运动；只要加速度方向与速度方向相反，物体一定做减速运动. 【设计意图】 帮助学生深刻理解加速度的含义，明确加速度跟速度及速度变化量的区别. ［例2］如图2—1—2所示，Ⅰ、Ⅱ两条直线分别描述P、Q两个物体的位移—时间图象，以下说法中，正确的选项是 图2—1—2 A.两物体均做匀速直线运动 B.M点表示两物体在时间t内有相同的位移 C.t时间内P的位移较大 D.0～t，P比Q的速度大，t以后P比Q的速度小 【解析】 由于Ⅰ、Ⅱ均是直线，所以P、Q两物体均做匀速直线运动，选项A正确.M点的坐标(t,s)表示的是t时刻物体的位置，讨论位移要对应两个时刻、两个位置.在t时间内物体P的初位置为s0，末位置为s，它的位移为s0＝s－s0.物体Q的位移sQ＝s.所以选项Ｂ、C不正确.位移图象的斜率就等于速度的大小，所以二者的速度均不变，且物体Q的速度较大，应选项Ｄ错. 正确的答案为A. 【思考】假设将图象的纵轴换成速度v，图线形状不变，那么 （1）P、Q两物体做什么运动？ （2）谁的加速度大？ （3）交点M的含义是什么？ 【思考提示】 （1）P、Q两物体均做匀加速直线运动；（2）Q的加速度大；（3）M点表示在t时刻P、Q两物体速度相同. 【说明】 图象可以直观地描述物理规律，利用图象分析问题时要特别关注它的斜率、截距、面积、正负号等所包含的物理意义.不同的图象，以上量值的含义也不相同.遇到图象题，首先要认准是什么图象，然后再分析求解. 【设计意图】 帮助学生理解运动图象的含义，并能根据运动图象判断物体的运动情况. ［例3］一空间探测器从某一星球外表竖直升空，假设探测器的质量不变，发动机的推动力为恒力，探测器升空过程中发动机突然关闭，如图2—1—3表示探测器速度随时间的变化情况. 图2—1—3 (1)升空后9 s、25 s、45 s，即在图线上A、B、C三点探测器的运动情况如何？ (2)求探测器在该星球外表到达的最大高度. （3）计算该星球外表的重力加速度. （4）计算探测器加速上升时的加速度. 【解析】 （1）从v-t图象可知，探测器在0-9 s加速上升，9 s末发动机突然关闭，此时上升速度最大为64 m/s.9 s-25 s探测器仅在重力作用下减速上升，25 s末它的速度减小到零，上升到最高点.25 s以后探测器做自由落体运动，由于sOAB=×64×25 m=800 m，sBDC=×80×20 m=800 m，所以45 s末它恰好到达星球外表，此时它落地的速度为80 m/s. (2)探测器到达的最大高度为 hmax=sOAB=800 m (3)由v-t图AB段或BC段知，该星球外表的重力加速度大小为 g= m/s=4 m/s2 (4)探测器加速上升时加速度为 a= m/s2=7.1 m/s2 【设计意图】 练习根据图象进行有关分析、计算和判断的方法. ●反响练习 ★夯实根底 1.“抬头望明月，月在云中行〞，这时选取的参考系是 A.月亮 B.云 C.地面 D.观察者自己 【答案】 B 2.以下关于平均速度和瞬时速度的说法中正确的选项是 A.做变速运动的物体在相同时间间隔里的平均速度是相同的 B.瞬时速度