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第一章 运动的描述
高中物理人教版(2019)必修第一册
课后习题精讲课件
第一节
质点 参考系
课后习题精讲
1.两个运动的物体:一个是被球拍击出的乒乓球,另一个是正在飞行的歼 - 20 隐形战斗机。请你为乒乓球和战斗机各创设两个问题,一个问题中可以把它(乒乓球或战斗机)看成质点;另一个问题中不能把它看成质点。
1. 答案 当研究乒乓球运动的速度时, 乒乓球的大小、形状可忽略, 乒乓球可以看成质点;当研究世乒赛上丁宁打出的乒乓球的旋转情况时, 乒乓球不能看成质点,否则无法研究。
当研究歼-20 隐形战斗机从上海到海口的运动路线时, 战斗机的大小、形状可以忽略,可以看成质点; 当研究歼-20 隐形战斗机的飞行姿态时,战斗机的长度、体积不可忽略,不能看成质点。
课本 P13
2.平常说的“一江春水向东流”“地球的公转”“钟表的时针在转动”“太阳东升西落”等,分别是说什么物体相对什么参考系在运动?
2. 答案 “一江春水向东流” 描述的是水相对地面 (河岸) 的运动, “地球的公转” 描述的是地球相对太阳的运动, “钟表的时针在转动” 描述的是时针相对钟表表面的运动, “太阳东升西落” 描述的是太阳相对地面的运动。
3.将近1 000 年前,宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日出游时曾经作了一首诗:飞花两岸照船红,百里榆堤半日风。卧看满天云不动,不知云与我俱东(图1.1-3)。 诗人艺术性地表达了他对运动相对性的理解。诗中描述了什么物体的运动?它们分别是以什么物体为参考系的?你对诗人关于“榆堤”“云”“我”的运动与静止的说法有没有不同的认识?
3. 答案 诗中描述了船、云、诗人的运动, 前两句诗写景。诗人在船上, “卧看满天云不动” 是以船或诗人为参考系。“云与我俱东”是以“榆堤”为参考系, 云与“我”均向东运动, 可认为云相对“我”不动。
第二节
时间 位移
课后习题精讲
1.以下各种说法中,哪些指时间间隔?哪些指时刻?
(1)列车员说:“火车8时42分到站,停车8分。”
(2)“您这么早就来啦,抱歉!让您等了这么久。”
(3)“前3 s”“最后3 s”“第3 s末”“第3 s内”。
1. 答案 (1) “8 时 42 分” 指时刻, “8 分” 指时间间隔。
(2) “早” 指时刻, “等了这么久” 指时间间隔。
(3) “前3s ” “最后3s ” “第 3s 内” 都指时间间隔,“第 3s 末”指时刻。
课本 P18
2.某市出租汽车的收费标准有 1.20 元/ km、1.60 元/ km、2.00 元/ km,其中的千米说的是路程还是位移?
2. 答案 出租车是按路程收费的, 这里的“千米”是指路程。
3.田径运动场跑道周长是 400 m。
(1)百米赛跑选用跑道的直道部分,运动员跑完全程的路程是多少?位移大小是多少?
(2)800 m 跑比赛中,不同跑道的运动员跑完全程的路程相同吗?跑完全程的位移相同吗?请结合田径比赛的规则想一想。
3. 答案 (1) 由于百米赛跑的跑道是直道, 因此运动员跑完全程的路程和位移大小相等,都是 100 m 。
(2) 800m 跑比赛中,不同跑道的运动员跑完全程的路程是相等的,都是 800m ,但位移不相同。400m 跑道指的是位于第一跑道的运动员跑完一圈的实际路程为400m,为了使各跑道上运动员的实际路程相同, 比赛的终点取在同一位置, 起点就不能取同一位置了, 所以位移不同。实际情况是越往外的跑道, 起点与终点的距离越远, 运动员的位移就越大。
4.如图1.2-10,一个物体从P点运动到Q点,坐标xP为3 m,xQ为-2 m,它的位移大小是多少?方向如何?请你画出它的位置坐标和位移矢量。
4. 答案 由题意可知,坐标的变化量 , 位移等于位置坐标的变化量,所以物体的位移为 -5m ,即它的位移大小为 5m,方向由 P 指向 Q 。位置坐标与位移矢量如图。
5.一辆汽车在教练场上沿平直道路行驶,以 x 表示它相对于出发点的位移。图 1.2-11 近似描写了汽车在 0 时刻到 40 s 这段时间的 x-t 图像。通过分析回答以下问题。
(1)汽车最远位置距离出发点约为多少米?
(2)汽车在哪段时间没有行驶?
(3)汽车在哪段时间驶离出发点,在哪段时间驶向出发点?
5. 答案 (1) 汽车最远位置距离出发点约 30 m 。
(2) 汽车在 10 s~20 s 内没有行驶。
(3) 汽车在 0 s~10 s 内驶离出发点,在 20 s~40 s 内驶向出发点。
6.从高出地面 3 m 的位置竖直向上抛出一个小球,它上升 5 m 后回落,
最后到达地面(图1.2-12)。分别以地面和抛出点为原点建立一维坐标
系,方向均以向上为正,填写以下表格。
6. 答案 表 竖直向上抛出小球的坐标和位移
坐标原点 抛出点的坐标 最高点的坐标 落地点的坐标 从抛出点到最高点的位移 从最高点到落地点的位移 从抛出点到落地点的位移
地面 3 m 8 m 0 5 m -8 m -3 m
抛出点 0 5 m -3 m 5 m -8 m -3 m
坐标原点 抛出点的坐标 最高点的坐标 落地点的坐标 从抛出点到最高点的位移 从最高点到落地点的位移 从抛出点到落地点的位移
地面
抛出点
第三节
位置变化快慢的描述——速度
课后习题精讲
1.把纸带的下端固定在重物上,纸带穿过打点计时器,上端用手提着。接通电源后将纸带释放,重物便拉着纸带下落,纸带被打出一系列点,其中有一段如图1.3-8 所示。
(1)图中所示的纸带,哪端与重物相连?
(2)怎样计算在纸带上打A点时重物的瞬时速度?说出你的理由。
1. 答案 (1) 左端与重物相连。(2) 与 A 点相邻的两点之间的距离除以对应的时间 0.04s ,即得打 A 点时重物的瞬时速度。 因为时间 0.04s 很短,打 A 点的时刻是相邻两点之间的中间时刻,求出的 A 点的速度虽然是一段时间内的平均速度,但与 A 点的瞬时速度很接近。
课本 P24
2.图1.3-9 是甲、乙两物体沿某一直线运动的v-t图像,至少从以下三个方面分别说明它们的速度是怎样变化的。
(1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度?
(2)速度的大小变化吗?是加速还是减速?
(3)运动的方向是否变化?
2. 答案 甲物体有一定的初速度, 速度的大小和方向都不变, 物体做匀速直线运动。乙物体的初速度为零, 速度先增大后不变再减小, 即先加速后匀速再减速, 速度的方向始终不变。
3.汽车从制动到停止共用了5s。这段时间内,汽车每1s前进的距离分别是9m、7m、5m、3m、1m。
(1)求汽车前1s、前2s、前3s、前4s和全程的平均速度。在这五个平均速度中,哪一个最接近汽车刚制动时的瞬时速度?它比这个瞬时速度略大些,还是略小些?
(2)汽车运动的最后2s的平均速度是多少?
(1)求汽车前1s、前2s、前3s、前4s和全程的平均速度。在这五个平均速度中,哪一个最接近汽车刚制动时的瞬时速度?它比这个瞬时速度略大些,还是略小些?
3. 答案 (1) 前 1s 内的平均速度
前 2s 内的平均速度
前 3s 内的平均速度
前 4s 内的平均速度
全程的平均速度
第 1s 内的平均速度 v1 最接近汽车刚制动时的瞬时速度, 它比这个瞬时速度略小些。
(2)汽车运动的最后2s的平均速度是多少?
(2) 汽车最后 2 s 内的平均速度
第四节
速度变化快慢的描述—加速度
课后习题精讲
1.小型轿车从静止开始加速到100 km/h 所用的最短时间,是反映汽车性能的重要参数。
A、B、C三种型号的轿车实测的结果分别为11.3 s、13.2 s、15.5 s,分别计算它们在测试时的加速度有多大。
课本 P29
1. 答案
根据 有:
2.有没有符合下列说法的实例?若有,请举例。
A. 物体运动的加速度等于0,而速度却不等于0;
B. 两物体相比,一个物体的速度变化量比较大,而加速度却比较小;
C. 物体具有向东的加速度,而速度的方向却向西;
D. 物体做直线运动,后一阶段的加速度比前一阶段小,但速度却比前一阶段大。
2. 答案 举例如下: A. 做匀速直线运动的物体加速度为零, 速度不为零。
B. 一物体的速度变化量比较大, 但用的时间长, 由 知,此物体的加速度有可能比另一物体的加速度还小。
C. 物体向西做减速运动时, 速度方向向西, 加速度方向向东。
D. 物体先以较大的加速度做匀加速直线运动, 再以较小的加速度做匀加速直线运动, 第二阶段和第一阶段相比, 速度大但加速度小。
3.以下描述了四个不同的运动过程。
A. 一架超音速飞机以500 m/s的速度在天空沿直线匀速飞行了10 s;
B. 一辆自行车以3 m/s的速度从某一陡坡的顶端加速冲下,经过3 s到达坡路底端时,速度变为12 m/s;
C. 一只蜗牛由静止开始爬行,经过0.2 s,获得了0.002 m/s的速度;
D. 一列动车在离开车站加速行驶中,用了100 s使速度由72 km/h增加到144 km/h。
(1)以上四个运动过程,哪个过程速度最大?请按速度的数值把它们由大到小排列。
(2)以上四个运动过程,哪个过程速度的变化量最大?请按速度变化量的数值把它们由大到小排列。
(3)以上四个运动过程,哪个过程加速度最大?请按加速度的数值把它们由大到小排列。
3.答案 (1) 144 km/h = 40 m/s ,所以四个运动过程中,超音速飞机速度最大,为 500m/s 。速度由大到小依次排列为: 超音速飞机 500 m/s > 动车 40m/s > 自行车 12 m/s > 蜗牛 0.002 m/s 。
(2) 四个运动过程中,列车加速 100 s ,速度的变化量最大,为 = 20 m/s; 速度变化量由大到小依次排列为: 动车 20 m/s > 自行车 9m/s > 蜗牛 0.002 m/s > 超音速飞机 0 。
(3) 四个运动过程中,自行车的加速度最大,为 ; 加速度由大到小依次排列为: 自行车 > 动车 > 蜗牛 > 超音速飞机 0 。
4.一个物体在水平面上向东运动,某时刻速度大小为20 m/s,然后开始减速,2 min后该物体的速度减小为0。求物体的加速度大小及方向。
4. 答案 设向东为正方向,则 ,则 ,故物体的加速度大小为 ,方向向西。
5.图1.4-6中的三条直线a、b、c描述了A、B、C三个物体的运动。
先初步判断一下哪个物体的加速度最大,再根据图中的数据计算
它们的加速度,并说明加速度的方向。
5. 答案 物体的加速度最大,因为它的速度-时间图线的倾斜程度最大。
对 A 物体: ,方向与速度方向相同;
对 B 物体: ,方向与速度方向相同;
对 C 物体: ,方向与速度方向相反。
章节末
复习与提高 A组
课后习题精讲
1. 以下情景中,哪些带下划线的物体可看成质点,哪些不能看成质点?将结果填入括号内。
(1)小敏观察蚂蚁拖动饭粒时,蚂蚁的肢体是如何分工的。 ( )
(2)小英测算蚂蚁拖动饭粒时,蚂蚁 1 min爬行的路程。 ( )
(3)在跳水比赛中,裁判员给跳水运动员评分。 ( )
(4)教练在训练中观察跳高运动员的跳高过程。 ( )
课本 P31
1. 答案
(1) 不能 (2) 能 (3) 不能 (4) 不能
2. 图 1-1 是特技跳伞运动员的空中造型图。
当运动员们保持该造型向下落时,若其中某一位运动员
以对面的运动员为参考系,则他自己的运动情况怎样?
当他俯视大地时,看到大地迎面而来,他是以什么物体为参考系的?
2. 答案 若某一位运动员以对面的运动员为参考系, 则他自己是静止的; 当他俯视大地时, 看到大地迎面而来, 他选取的参考系是自己。
3. 以下对话,其含义是指时刻还是指时间间隔?写在括号内。
问 :这车什么时候开? ( )
答 :过一会儿就要开了。 ( )
问 :我离开一下,10 min 就赶回来,行不?( )
答 :你不能晚过车票上的开车时间。( )
3.答案 时刻 时间间隔 时间间隔 时刻
4.关于位移和路程,下列四位同学的说法是否正确?如果不正确,错在哪里?
同学甲 :位移和路程在大小上总相等,只是位移有方向,是矢量,路程无方向,是标量。
同学乙 :位移用来描述直线运动,路程用来描述曲线运动。
同学丙 :位移是矢量,它取决于物体的始末位置 ;路程是标量,它取决于物体实际通过的路线。
同学丁 :其实,位移和路程是一回事。
4. 答案 同学甲的说法错误。只有做单向直线运动的物体, 其位移的大小才与路程相等。
同学乙的说法错误。位移和路程都既可以描述直线运动,也可以描述曲线运动。
同学丙的说法正确。
同学丁的说法错误。位移和路程不是一回事, 位移是指从初位置到末位置的有向线段, 是矢量, 既有大小也有方向; 路程是指物体运动轨迹的长度, 是标量, 只有大小, 没有方向。
5. 一辆汽车沿直线从甲地开往乙地,前一半位移内的平均速度为 30 km/h,后一半位移内的平均速度是 60 km/h,这辆汽车全程的平均速度是多少?
5. 答案 设全程位移为 2x ,汽车通过前半程的时间为 ,通过后半程的时间为 ,则汽车全程的平均速度为
6. 在桌球比赛中,某球以 1.5 m/s 的速度垂直撞击边框后,以 1.3 m/s 的速度反向弹回,球与边框接触的时间 t 为0.08 s,求该撞击过程中球的加速度。
6. 答案 规定初速度的方向为正方向,则桌球的初速度 v0 = 1.5m/s ,末速度 v = -1.3m/s ,作用时间 t = 0.08 s,则撞击过程中球的加速度 ,负号表示加速度方向与初速度方向相反。
7. 以下是几种交通工具在某段时间中的运动记录。
表 三种交通工具的运动记录
(1)以上有没有速度大而加速度小的情况?如果有,请列举。
(2)以上有没有速度变化量大而加速度小的情况?
7. 答案 (1) 有速度大而加速度小的情况。题中高速飞行的飞机速度很大,但加速度为零。
(2) 有速度变化量大而加速度小的情况。火车出站时速度变化量比自行车下坡时的速度变化量大, 但火车的加速度比自行车的加速度小。
章节末
复习与提高 B组
课后习题精讲
1.小李讲了龟兔沿直线赛道赛跑的故事,故事情节中兔子和乌龟运动的x-t 图像如图1-2所示。请你依照图像中的坐标,并结合物理学的术语来讲述这个故事。
在讲故事之前,先回答下列问题:
(1)故事中的兔子和乌龟是否在同一地点同时出发?
(2)乌龟做的是什么运动?
(3)兔子和乌龟在比赛途中相遇过几次?
(4)哪一个先通过预定位移到达终点?
课本 P32
1. 答案
(1) 兔子和乌龟从同一地点出发, 但兔子比乌龟晚出发时间 t1 。
(2) 乌龟的位移-时间图像是直线, 根据位移-时间图线的斜率表示物体的速度, 可知乌龟的速度不变, 做的是匀速直线运动。
(3) 在 t2 和 t4 两时刻,兔子和乌龟的位移相同,说明到达同一地点, 两者相遇, 所以兔子和乌龟在比赛途中相遇 2 次。
(4) 由图可读出, t6 时刻乌龟到达终点,而兔子还没有到达,所以乌龟先到达终点。
2. 图1-3是某物体做直线运动的 x-t 图像,请作出 v-t 图像来描述这段运动过程。
2. 答案 由于 x-t 图线的斜率表示物体的速度,由图可知, 0~2s 内物体的速度 ,方向与规定的正方向相同; 2~4s 内物体静止,速度为零; 4~10s 内物体的速度 ,
方向与规定的正方向相反。则物体的 v-t 图像如图所示。
3. 四个质点做直线运动,它们的v-t图像分别如图1-4中甲、乙、丙、丁所示。速度v坐标轴的正值表示质点向东的方向,当t=0时,质点位于A点。请分别说出四个v-t图像中的质点在2 s时间内的运动
情况。需要说明各段时间质点在向哪个
方向运动?速度大小怎样变化?
3. 答案 (1) 物体在第 1s 内向东运动,速度逐渐增大; 在第 2s 内向东运动,速度逐渐减小; 在第 3s 内自西运动,速度逐渐增大。
(2) 物体在第 1s 内的加速度 ,方向向东; 在第 2 内的加速度 ,方向向西; 在第 内的加速度 ,方向向西。
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2.0 cm的遮光条。如图1-5,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一光电门的时间Δt1为0.20 s,通过第二个光电门的时间Δt2为0.05 s,遮光条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 t 为2.5 s,试估算滑块的加速度。
4. 答案 根据题意, 遮光条通过光电门的短暂时间内视滑块做匀速运动,则遮光条通过第一个光电门的速度为 ,遮光条通过第二个光电门的速度为 ,故滑块的加速度 。
5. 某电梯从3楼出发,下降至2楼略停后继续下降到1楼,随后又载人上升至2楼停下。请大致绘出该电梯在这段时间内的v-t图像。设向下为速度v坐标轴的正方向。
5. 答案 电梯从 3 楼下降到 2 楼时, 先加速下降再减速下降, 略停后, 先加速再减速下降至 1 楼, 随后先加速再减速上升到 2 楼,最后停在 2 楼。电梯的 v-t 图像如图所示。
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