运动的描述
1.质点
(1)用来代替物体的有质量的点叫做质点.
(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,就可以看做质点.
(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.通常以地面为参考系.
例题1. (多选)关于质点和参考系的理解,下列说法正确的是( )
A.研究亚运会男子100米最后冲线的动作时可以把运动员看成质点
B.研究女子50米步枪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.未起飞的舰载机以航母甲板为参考系是静止的
答案 BCD
(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,不一定等于平均速度的大小.
1.三个概念的进一步理解
(1)质点不同于几何“点”,它无大小但有质量,能否看成质点是由研究问题的性质决定,而不是依据物体自身大小和形状来判断.
(2)参考系一般选取地面或相对地面静止的物体.
(3)位移是由初位置指向末位置的有向线段,线段的长度表示位移的大小.
2.三点注意
(1)对于质点要从建立理想化模型的角度来理解.
(2)在研究两个物体间的相对运动时,选择其中一个物体为参考系,可以使分析和计算更简单.
(3)位移的矢量性是研究问题时应切记的性质.
例3 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1所示.下面说法正确的是( )
图1
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
答案 D
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;因为观测“金星凌日”时太阳的大小对所研究问题起着至关重要的作用,所以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.
巩固练习题
一、单选题
1.低碳出行,共享单车给人们带来快捷与便利。小明同学从学校骑车去取快递后回到学校的过程中,用时20 min、行程3 km。其中“20 min”和“3 km”分别表示( )
A.时刻,路程 B.时刻,位移 C.时间,路程 D.时间,位移
2.下列关于质点的说法,正确的是( )
A.研究宇宙飞船在轨道上的运动时,飞船不能看作质点
B.研究从北京开往攀枝花的火车全部通过金沙江桥所用的时间时,火车可看作质点
C.研究奥运会艺术体操运动员的动作时,能将运动员看作质点
D.研究某同学从家到学校所用时间时,可以把该同学看作质点
3.短跑运动员在100m竞赛中,测得他5s末的速度为9.8m/s,10s末到达终点的速度是10.4m/s,则运动员在这100m的平均速度大小为( )
A.9.8m/s B.10.0m/s
C.10.1m/s D.10.4m/s
4.在2022年北京冬奥会自由式滑雪女子空中技巧决赛上,我国运动员徐梦桃凭借一套超高难度动作BF-F-F(向后翻腾三周加转体三周),拿下了108.61分,一举夺得金牌。以下研究过程,能将运动员视为质点的是( )
A.助滑雪道上的路程 B.落地状态
C.向后翻腾三周 D.转体三周
请阅读下述文字,完成下面小题。
某活动中,t =0时某人骑自行车沿一斜坡从坡底P点出发,经过t =2s行驶了12m到坡顶,再经过t =1s从坡顶回到坡底P点,完成一次往返,全程用时t =3s。
5.题中指时刻的是( )
A.t B.t C.t D.t
6.全程的位移是( )
A.12m B.10m C.0 D.32m
7.全程的平均速度和平均速率分别是( )
A.0、6m/s B.8m/s、10m/s C.0、8m/s D.8m/s、0
8.一只蜜蜂和一辆汽车在平直公路上以同样大小的速度并列运动;如果这只蜜蜂眼睛盯着汽车车轮边缘上某一点,那么它看到的这一点的运动轨迹是( )
A. B.
C. D.
9.关于速度和加速度,下列说法正确的是( )
A.速度大则加速度一定大
B.加速度大则速度一定大
C.速度为零时加速度一定也为零
D.加速度大则速度的变化快
10.质点沿半径为R的圆周作匀速率运动,每T秒转一圈,在2T时间间隔中,其平均速度大小与平均速率大小分别为( )
A., B.0, C.0,0 D.,0
11.下列说法正确的是( )
A.质量大的物体不能看作质点
B.体积大的物体不能看作质点
C.观看芭蕾舞表演时,演员可以看作质点
D.物体能否看成质点,与具体研究的问题有关
二、填空题
11.小王乘京沪线往返于上海与北京两地,往、返过程的位移 (选填“相同”或“不同”), (选填“能”或“不能”)画出他从上海到北京过程的“速度—时间”图像。
12.某高速公路自动测速装置如图(甲)所示,雷达向匀速行驶的汽车驶来的方向发射脉冲电磁波,相邻两次发射时间间隔为。当雷达向汽车发射电磁波时,在显示屏上呈现出一个尖形波;在接收到反射回来的电磁波时,在显示屏上呈现出第二个尖形波,显示屏如图(乙)所示。根据图(乙)中、和,可推算出汽车第一次反射电磁波时至雷达的距离 和汽车车速 。(已知电磁波的传播速度为c)
13.已知质点速度v随时间t变化关系为:,则该质点的加速度随时间变化关系为a= 。
14.一列队伍长240m,正匀速行军。因有紧急情况需要通知排头兵,一通讯员以不变的速率跑步从队尾赶到排头,又从排头返回排尾,在此过程中队伍前进了576m。则通讯员在此过程中通过的路程为 m。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
三、实验题
15.打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材,请你完成下列有关问题:
(1)如图A、B是两种打点计时器的图片,其中A是 打点计时器;
(2)打点计时器使用的电源为 (选填“交流”或“直流”)电源。
16.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,打出的纸带如图所示,每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。点A对准刻度尺0刻线,从刻度尺上读出B、C、D、E到A点的距离,其中AD两点间距 cm,用读出的数据求打出C点时纸带的速度大小为 m/s(保留三位有效数字,打点计时器的工作频率为50Hz)。
四、解答题
17.速度的变化量是一个物理量。它的定义式为,这个式子中的各个物理量都是矢量,属于矢量的减法运算。它同样遵循平行四边形定则。如图,如果物体在轴上运动,且,,均沿轴正方向。求这一过程中的速度变化量的大小和方向;
18.交警在公路上安装了一种固定测速仪。如图所示,汽车向放置在道路中间的测速仪匀速驶来,测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号。第一次发出信号到测速仪接收到经汽车反射回来的信号用时0.5s,第二次发出信号到测速仪接收到汽车反射回来的信号用时0.3s,若发出两次信号的时间间隔是1.1s,超声波的速度是340m/s。
试求:
(1)汽车接收到第一次信号和第二次信号时,距测速仪的距离分别是多少?
(2)汽车两次接收信号的距离间隔和时间间隔、以及汽车的速度大小。
参考答案
1.C
【知识点】时间、时刻的定义、位移的定义、路程与位移
【详解】用时“20 min”,其中“20 min”表示的是时间间隔即时间;行程3 km,其中“3 km”表示的是路程。
故选C。
2.D
【知识点】质点
【详解】A.研究宇宙飞船在轨道上的运动时,飞船的大小和形状可以忽略,可以看成质点,所以A错误;
B.研究从北京开往攀枝花的火车全部通过金沙江桥所用的时间时,火车的长度不能忽略,不能看成质点,所以B错误;
C.运动员在表演时看的就是运动员的动作,此时不能看成质点,所以C错误;
D.研究某同学从家到学校所用时间时,该同学的大小和形状可以忽略,可以看成质点,所以D正确。
故选D。
3.B
【知识点】平均速度
【详解】运动员的位移为100m,所用时间为10s,则平均速度大小为
故选B。
4.A
【知识点】质点
【详解】A.在研究她在助滑雪道上的路程时,可忽略她的形状和大小,可看做质点,选项A正确;
BCD.在研究她的落地状态、向后翻腾三周以及转体三周时,不能将她看做质点,否则就没动作可言了,选项BCD错误。
故选A。
5.A 6.C 7.C
【知识点】路程和位移的计算、时间、时刻的定义、速率的概念、平均速率与瞬时速率、平均速度
【解析】5.时刻是指时间轴上的一点,所以t 是时刻。
故选A。
6.位移由初末位置决定,从坡底P点出发最后又回到P点,所以位移为零。
故选C。
7.全程的位移为零,所以平均速度为零;平均速率为
故选C。
8.A
【知识点】同一运动在不同参考系中的描述
【详解】因为蜜蜂与汽车速度大小相等且它们并列运动,以汽车为参照物,蜜蜂相对于汽车位置不变,它们在水平方向上相对静止,车轮边缘的点相对于车做圆周运动,运动轨迹是圆,因蜜蜂相对于车静止,所以蜜蜂看到的车轮边缘上的点的运动轨迹是圆。
故选A。
9.D
【知识点】速度、速度变化量和加速度的区别
【详解】A B C.速度与加速度二者之间没有必然的关系,A、B、C错误;
D.加速度大则速度的变化快,D正确。
故选D。
10.B
【知识点】平均速度、速率的概念、平均速率与瞬时速率
【详解】在2T时间间隔中,位移大小
平均速度大小
在2T时间间隔中,路程大小
平均速率大小
故选B。
11. 不同 不能
【知识点】位移的定义、路程与位移、v-t图象反应的物理量,及图像形状反应的问题
【详解】[1]往、返过程的位移大小相等,但方向相反,所以位移不同。
[2]他从上海到北京过程的不可能做直线运动,所以不能画出他从上海到北京过程的“速度—时间”图像。
12.
【知识点】匀速直线运动
【详解】[1][2] 汽车第一次反射电磁波时至雷达的距离
汽车第二次反射电磁波时至雷达的距离
汽车车速
13.
【知识点】加速度的定义、表达式、单位及物理意义
【详解】对关系式求导可得
14.864
【知识点】匀速直线运动
【详解】设通讯员的速度为v1,队伍的速度为v2。通讯员与队伍的运动时间相等,则
得
即路程关系为
代入队伍路程,通讯员在此过程中通过的路程为
15. 电火花 交流
【知识点】打点计时器的种类及构造
【详解】(1)[1]如图A、B是两种打点计时器的图片,其中A是电火花打点计时器;
(2)[2]打点计时器使用的电源为交流电源。
16. 5.82/5.83/5.84/5.85 0.231/0.232/0.233
【知识点】打点计时器的数据处理
【详解】[1]AD两点间距
[2]相邻两点间的时间间隔T=0.1s,打出C点时纸带的速度大小为
17.,方向为轴负方向
【知识点】速度、速度变化量和加速度的区别
【详解】速度变化量
代入数据可得
表示速度变化量的大小为,方向为轴负方向。
18.(1)85m,51m
(2)34m,1s,34m/s
【知识点】匀速直线运动
【详解】(1)第一次信号遇到汽车时,汽车距测速仪的距离为
s1=vt1=×340×0.5m=85m第二次信号遇到汽车时,汽车距测速仪的距离为
s2=vt2=×340×0.3m=51m
(2)由(1)可知,汽车二次遇到信号的距离间隔是
Δs=s1-s2=85m﹣51m=34m时间间隔是
Δt=t-t1+t2=1.1s-0.25s+0.15s=1s故汽车的速度为
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页