高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題1.1 運動的描述 勻變速直線運動的規(guī)律（原卷版）

專題1.1運動的描述勻變速直線運動的規(guī)律【講】【講核心素養(yǎng)】1.物理觀念：參考系、質(zhì)點、位移、速度、加速度、勻變速直線運動、自由落體運動。(1)要知道參考系、質(zhì)點、位移、速度、加速度是用來描述物體運動的基本物理量，能闡述它們的物理意義以及概念的建立過程。(2)能結(jié)合真實情景建構(gòu)勻變速直線運動、自由落體運動等基本運動模型樹立運動觀。2.科學(xué)思維：在特定情境中運用勻變速直線運動模型、公式、推論解決問題。(1).能將問題情景抽象為勻變速直線運動模型進而運用勻變速直線運動的規(guī)律進行求解-----建模思維(2).能運用勻變速直線運動的規(guī)律解決“剎車”及“折返”問題-------逆向思維、拆分思維(3)能結(jié)合具體情景合理選擇勻變速直線運動的規(guī)律尋求最優(yōu)解------分析問題解決問題3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：以生產(chǎn)、生活實際為背景的勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用。能將以生產(chǎn)、生活，交通運輸實際為背景的情景試題運用勻變速直線運動的特點去情境化建立物理模型并用相關(guān)規(guī)律求解，以此體會物理學(xué)科分析問題的科學(xué)方法同時感悟物理知識在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用?！局v考點題型】【知識點一】對質(zhì)點、參考系、位移的理解1．對質(zhì)點的三點說明(1)質(zhì)點是一種理想化物理模型，實際并不存在．(2)物體能否被看做質(zhì)點是由所研究問題的性質(zhì)決定的，并非依據(jù)物體自身大小和形狀來判斷．(3)質(zhì)點不同于幾何“點”，是忽略了物體的大小和形狀的有質(zhì)量的點，而幾何中的“點”僅僅表示空間中的某一位置．2．對參考系“兩性”的認(rèn)識(1)任意性：參考系的選取原則上是任意的，通常選地面為參考系．(2)同一性：比較不同物體的運動必須選同一參考系．3．位移和路程的“兩點”區(qū)別(1)決定因素不同：位移由始、末位置決定，路程由實際的運動路徑?jīng)Q定．(2)運算法則不同：位移應(yīng)用矢量的平行四邊形定則運算，路程應(yīng)用標(biāo)量的代數(shù)運算．【例1】（2021·浙江·高考真題）用高速攝影機拍攝的四張照片如圖所示，下列說法正確的是（）A．研究甲圖中貓在地板上行走的速度時，貓可視為質(zhì)點B．研究乙圖中水珠形狀形成的原因時，旋轉(zhuǎn)球可視為質(zhì)點C．研究丙圖中飛翔鳥兒能否停在樹樁上時，鳥兒可視為質(zhì)點D．研究丁圖中馬術(shù)運動員和馬能否跨越障礙物時，馬可視為質(zhì)點【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及建立物理模型的科學(xué)思維。要求考生對物理概念的建立過程要有清晰的認(rèn)識?！颈貍渲R】(1)不能以物體的大小和形狀為標(biāo)準(zhǔn)來判斷物體是否可以看做質(zhì)點，關(guān)鍵要看所研究的問題的性質(zhì)．當(dāng)物體的大小和形狀對所研究的問題的影響可以忽略不計時，物體可視為質(zhì)點．(2)質(zhì)點并不是質(zhì)量很小的點，要區(qū)別于幾何學(xué)中的“點”．(3)物理學(xué)中理想化的模型還有很多，如“點電荷”、“自由落體運動”、“純電阻電路”等，都是突出主要因素，忽略次要因素而建立的模型．【例2】（2022·河北衡水中學(xué)高三階段練習(xí)）目前第24屆冬季奧林匹克運動會正在我國北京市如火如茶地舉行。在新冠疫情肆虐全球的背景下，北京冬奧會的如期舉辦，再次彰顯了中國的決心、高效與活力，如圖為四個冬奧運動項目中運動員運動的一些場景，下列有關(guān)說法正確的是（）A．在研究甲圖中的運動員完成某項技術(shù)動作時，可以把運動員看成質(zhì)點B．在乙圖中運動員用冰壺刷刷冰的目的是為了減少冰壺與冰面的摩擦力C．丙圖中的處于空中的運動員，在上升過程為超重狀態(tài)，下降過程則為失重狀態(tài)D．丁圖中速度滑冰項目比的是運動員的平均速度大小，第一名則平均速度最大【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生對基本概念的內(nèi)涵要理解到位，準(zhǔn)確把握相近概念的區(qū)別是關(guān)鍵.【知識點二】瞬時速度和平均速度1．平均速度與瞬時速度的區(qū)別和聯(lián)系(1)區(qū)別：平均速度是過程量，表示物體在某段位移或某段時間內(nèi)的平均運動快慢程度；瞬時速度是狀態(tài)量，表示物體在某一位置或某一時刻的運動快慢程度．(2)聯(lián)系：瞬時速度是運動時間Δt→0時的平均速度．2．平均速度與平均速率的區(qū)別平均速度的大小不能稱為平均速率，因為平均速率是路程與時間的比值，只有當(dāng)路程與位移的大小相等時，平均速率才等于平均速度的大?。?．計算平均速度時應(yīng)注意的兩個問題(1)平均速度的大小與物體不同的運動階段有關(guān)，求解平均速度必須明確是哪一段位移或哪一段時間內(nèi)的平均速度．(2)＝eq\f(Δx,Δt)是平均速度的定義式，適用于所有的運動．【例3】（2022·廣東·華南師大附中三模）小李打算從華景里路口走路到華南師大正門，她通過高德地圖導(dǎo)航得到如下圖所示的信息。若她按照高德地圖提供的方案出行，則（）A．“推薦方案”與“方案二”的平均速度相同B．推薦方案的位移較小C．“方案二”的平均速度約為4.29km/hD．小李運動過程中的加速度不可能一直為0【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念以及極限思想的科學(xué)思維。要求考生理解物理概念的確切含義及外延能正確區(qū)分平均速度與瞬時速度兩個基本概念?！颈貍渲R】平均速度是位移與一段時間的比值，反應(yīng)的是物體在一段時間內(nèi)的運動情況；而瞬時速度是平均速度在時間段趨于零時的極值，反應(yīng)的是運動物體在某一時刻（或某一位置）時的速度【例4】（2022·浙江·模擬預(yù)測）關(guān)于下列四幅圖，說法正確的是（）A．圖甲中，電動車限速20km/h，指的是平均速度大小B．圖乙中，研究子彈前進過程中的旋轉(zhuǎn)情況可以把子彈看成質(zhì)點C．圖丙中，某運動員奧運會百米跑的成績是10s，則他的平均速度大小一定為10m/sD．圖丁中，京滬高速鐵路列車勻速拐彎時加速度為零【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生在準(zhǔn)確把握平均速度概念的基礎(chǔ)上能應(yīng)用數(shù)學(xué)知識進行科學(xué)推理要注意不要把平均速度與速度的平均值弄混淆，注意按平均速度的定義求解．【知識點三】加速度1．加速度的定義式和決定式a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定義式，a＝eq\f(F,m)是加速度的決定式，即加速度的大小由物體受到的合力F和物體的質(zhì)量m共同決定，加速度的方向由合力的方向決定．2．加速度和速度的關(guān)系(1)加速度的大小和速度的大小無直接關(guān)系．速度大，加速度不一定大，加速度大，速度也不一定大；加速度為零，速度可以不為零；速度為零，加速度也可以不為零．(2)加速度的方向和速度的方向無直接關(guān)系．加速度與速度的方向可能相同，也可能相反，兩者的方向還可能不在一條直線上．3.判斷直線運動中“加速”或“減速”的方法【例5】（多選）（2022·全國·高三專題練習(xí)）如圖甲所示，火箭發(fā)射時，速度能在10s內(nèi)由0增加到100m/s；如圖乙所示，汽車以108km/h的速度行駛，急剎車時能在2.5s內(nèi)停下來，下列說法中正確的是（）A．10s內(nèi)火箭的速度改變量為10m/sB．2.5s內(nèi)汽車的速度改變量為－30m/sC．火箭的速度變化比汽車的快D．火箭的加速度比汽車的加速度小【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生能準(zhǔn)備理解加速度的定義并明確加速度的定義式是一個矢量式，參與計算時應(yīng)該帶著相應(yīng)的符號?！纠?】（2022·江蘇·模擬預(yù)測）質(zhì)點從靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)6s后速度達(dá)到30m/s，然后勻速運動了10s，接著經(jīng)5s勻減速運動后靜止。求：(1)質(zhì)點在加速運動階段和減速階段的加速度的大??？(2)質(zhì)點在整個過程的平均速度是多少？【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生能準(zhǔn)確理解加速度、速度、速度變化量的物理意義?！颈貍渲R】加速度是表示速度變化快慢的物理量。但是速度的大小并不會影響加速度的大小，反之，加速度的大小也不會決定速度的大小。如速度為零并不代表速度不變化，所以加速度不一定為零。【例7】（2022·北京西城·高三期末）下表中記錄了三種交通工具在某段時間中的運動情況，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知（）交通工具初速度/SKIPIF1<0末速度/SKIPIF1<0經(jīng)過時間/s自行車下坡262火車出站020100飛機飛行20020010A．飛機的速度變化量最大B．自行車的速度變化最快C．火車的速度變化最快D．火車的加速度最大【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生在理解加速度的物理意義的基礎(chǔ)上有清晰的運動觀即建立加速度減小的加速直線運動這一模型?！颈貍渲R】加速度是表示速度變化快慢的物理量。加速度與速度的關(guān)系：加速度與速度無必然的聯(lián)系。即：速度大的物體加速度不一定大，速度小的物體加速度不一定小，速度為零的物體加速度不一定為零?！局R點四】勻變速直線運動的基本規(guī)律及應(yīng)用1.勻變速直線運動的規(guī)律、公式和推論2．基本思路eq\x(\a\al(畫過程,示意圖))→eq\x(\a\al(判斷運,動性質(zhì)))→eq\x(\a\al(選取正,方向))→eq\x(\a\al(選用公式,列方程))→eq\x(\a\al(解方程并,加以討論))3．重要公式的選擇適宜選用公式題目中所涉及的物理量(包括已知量、待求量和為解題設(shè)定的中間量)沒有涉及的物理量v＝v0＋atv0、v、a、txx＝v0t＋eq\f(1,2)at2v0、a、t、xvv2－veq\o\al(2,0)＝2axv0、v、a、xtx＝eq\f(v＋v0,2)tv0、v、t、xa4．運動學(xué)公式中正、負(fù)號的規(guī)定一般情況下，規(guī)定初速度方向為正方向，與正方向相同的物理量取正值，相反的取負(fù)值。5．方法與技巧【例8】（2022·湖北·黃岡中學(xué)三模）一質(zhì)量為1kg的質(zhì)點沿SKIPIF1<0軸做直線運動的位置坐標(biāo)SKIPIF1<0與時間SKIPIF1<0的關(guān)系為SKIPIF1<0，各物理量均采用國際單位制單位，則該質(zhì)點（）A．第1s內(nèi)的位移大小為5mB．第2s內(nèi)所受合外力的沖量為-2N·sC．前4s內(nèi)動能減少了8JD．4s末質(zhì)點回到坐標(biāo)原點【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維。表達(dá)式x＝v0t＋eq\f(1,2)at2比較SKIPIF1<0，體會待定系數(shù)法的科學(xué)思維。學(xué)有余力的同學(xué)可嘗試用求導(dǎo)解決此類問題?！纠?】（2022·海南·嘉積中學(xué)三模）平直公路上一輛轎車以SKIPIF1<0的速度行駛，司機發(fā)現(xiàn)前方有事故，立即制動剎車，汽車剛好沒有撞上。已知剎車的加速度大小為SKIPIF1<0，則從發(fā)現(xiàn)事故到汽車停止的安全距離約為（）A．14m B．26m C．40m D．54m【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)思維。要求考生能建立“剎車”運動情景觀并能意義勻變速直線運動規(guī)律進行科學(xué)的推理?！颈貍渲R】解勻減速問題應(yīng)注意：（1）書寫格式規(guī)范，如不能寫成v＝v0-at，因a是矢量，代入數(shù)字時帶有方向“+”或“-”?！?”可以省去．(2)剎車類問題應(yīng)注意停止運動的時間，一般應(yīng)先判斷多長時間停下，再來求解．【例10】（2022·遼寧·模擬預(yù)測）一質(zhì)點沿x軸正方向做直線運動，通過坐標(biāo)原點時開始計時，其SKIPIF1<0的圖象如圖所示，則（）A．質(zhì)點做勻速直線運動，速度為SKIPIF1<0m/sB．質(zhì)點做勻加速直線運動，加速度為SKIPIF1<0C．質(zhì)點在第1s內(nèi)的平均速度SKIPIF1<0m/sD．質(zhì)點在1s末速度為SKIPIF1<0m/s【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)思維。通過本題體會物理規(guī)律與函數(shù)方程的相互轉(zhuǎn)化的科學(xué)思維，強化數(shù)學(xué)知識在物理中的應(yīng)用?！局R點五】勻變速直線運動的推論及應(yīng)用一、勻變速直線運動的推論1．相同時間內(nèi)的位移差：Δx＝aT2，xm－xn＝(m－n)aT2．2．中間時刻速度：veq\s\do9(\f(t,2))＝eq\f(v0＋v,2)．二、初速度為零的勻變速直線運動的重要推論1．1T末、2T末、3T末……瞬時速度的比為v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n．2．1T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)……位移的比為x1∶x2∶x3∶…∶xn＝12∶22∶32∶…∶n2．3．第一個T內(nèi)、第二個T內(nèi)、第三個T內(nèi)……位移的比為xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xN＝1∶3∶5∶…∶(2N－1)．4．通過連續(xù)相等的位移所用時間的比為t1∶t2∶t3∶…∶tn＝1∶(eq\r(2)－1)∶(eq\r(3)－eq\r(2))∶…∶(eq\r(n)－eq\r(n－1))．【例11】（2022·全國·高三專題練習(xí)）一個從靜止開始做勻加速直線運動的物體，從開始運動起，連續(xù)通過三段位移的時間分別是1s、2s、3s，這三段位移的長度之比和這三段位移上的平均速度之比分別是（）A．1∶22∶32，1∶2∶3 B．1∶23∶33，1∶22∶32C．1∶2∶3，1∶1∶1 D．1∶3∶5，1∶2∶3【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維?！颈貍渲R】物體作勻加速直線運動在前一段SKIPIF1<0所用的時間為SKIPIF1<0，平均速度為SKIPIF1<0，即為SKIPIF1<0時刻的瞬時速度；物體在后一段SKIPIF1<0所用的時間為SKIPIF1<0，平均速度為SKIPIF1<0，即為SKIPIF1<0時刻的瞬時速度。速度由SKIPIF1<0變化到SKIPIF1<0的時間為SKIPIF1<0，所以加速度SKIPIF1<0【例12】（2022·安徽馬鞍山·三模）如圖所示，在水平面上，一小滑塊在摩擦力作用下由A點以某一速度自左向右做勻變速直線運動，依次經(jīng)過B、C點，到達(dá)D點時速度為零，A、B、C、D間距相等。則（）A．在CD間運動的時間為BC間運動的時間的2倍B．在BC間與CD間速度變化的大小相同C．在每相鄰兩點間運動時產(chǎn)生的熱量相同D．若小滑塊質(zhì)量變大，能滑行的距離會變遠(yuǎn)【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維。即逆向過程處理(逆向思維法)?！颈貍渲R】逆向過程處理(逆向思維法)是把運動過程的“末態(tài)”作為“初態(tài)”的反向研究問題的方法．如把物體的加速運動看成反向的減速運動，物體的減速運動看成反向的加速運動的處理．該方法一般用在末狀態(tài)已知的情況.【例13】（2022·遼寧沈陽·高三期末）如圖所示，a、b、c、d為光滑斜面上的四個點。一小滑塊自a點由靜止開始下滑，通過ab、bc、cd各段所用時間均為T?，F(xiàn)讓該滑塊自b點由靜止開始下滑，則該滑塊（）A．通過bc、cd段的時間均等于TB．通過c、d點的速度之比為SKIPIF1<0C．通過bc、cd段的時間之比為SKIPIF1<0D．通過c點的速度大于通過bd段的平均速度【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維。物體做勻變速運動的平均速度SKIPIF1<0，在時間t內(nèi)的位移SKIPIF1<0，相當(dāng)于把一個變速運動轉(zhuǎn)化為一個勻速運動，會使求解更簡單方便.【知識點六】自由落體運動和豎直上拋運動1．兩種運動的特性(1)自由落體運動為初速度為零、加速度為g的勻加速直線運動。(2)豎直上拋運動的重要特性①對稱性如圖所示，物體以初速度v0豎直上拋，A、B為途中的任意兩點，C為最高點，如圖所示，則：②多解性：當(dāng)物體經(jīng)過拋出點上