[体系构建]
[核心速填]
1.质点
(1)定义:用来代替物体的有质量的点.
(2)把物体看作质点的条件:物体的大小和形状对研究的问题的影响可以忽略不计.
2.速度和速率
(1)平均速度:在变速运动中,物体所发生的位移与发生这段位移所用时间的比值,即=,是矢量,其方向就是对应位移的方向.
(2)瞬时速度:运动物体在某一时刻或经过某一位置的速度,是矢量.
(3)速率:瞬时速度的大小,是标量.
3.加速度
(1)物理意义:描述物体速度变化快慢的物理量.
(2)定义式:a=,单位:m/s2.
(3)方向:与速度变化量的方向相同,是矢量.
几个概念的区别与联系
1.时间和时刻的区别
时间能表示运动的一个过程,时刻只能显示运动的一个瞬间.在表示时间的数轴上,时刻用点来表示,时间用线段来表示.对一些关于时间和时刻的表述,能够正确理解.如:第4 s末、4 s时、第5 s初等均为时刻;4 s 内(0到第4 s末)、第4 s(第3 s末到第4 s末)、第2 s初至第4 s初等均为时间.
2.位移和路程的区别与联系
位移是在一段时间内,由物体初时刻位置指向末时刻位置的有向线段.确定位移时,不需考虑质点运动的详细路径,只确定初、末位置即可;路程是运动物体轨迹线的长度.确定路程时,需要考虑质点运动的详细路径.位移是矢量,路程是标量.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.速度和速率的区别与联系
物理意义
分类
决定因素
方向
联系
速
度
描述物体运动快慢和方向的物理量,是矢量
平均速度、瞬时速度
平均速度=
平均速度方向与位移方向相同;瞬
时速度方向
为该点运动
方向
它们的单位都是m/s.瞬时速度的大小等于瞬时速率
速
率
描述物体运动快慢的物理量,是标量
平均速率、瞬时速率
平均速率=
无方向
4.速度、加速度、速度改变量的比较
速度是描述物体运动快慢的物理量,是位移和时间的比值;加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,是速度改变量与所用时间的比值,它等于物体运动速度的变化率.
【例1】 一物体沿半径分别为r和R的半圆弧由A经B运动到C,经历的时间为t,如图所示,则它的平均速度和平均速率分别是( )
A.;
B.,向东;
C.,向东;,向东
D.,向东;
D [平均速度的大小==,方向跟位移方向相同,即向东;平均速率′=,是标量,故选项D正确.]
[一语通关]
平均速度和平均速率的求解方法
平均速率不是平均速度的大小,它们的大小没有必然的联系,求解时要应用它们的定义式,即平均速度=,平均速率=.
1.一辆汽车沿直线运动,以速度v行驶了的路程,接着以20 km/h的速度行驶完剩余的路程,后又以36 km/h的速度返回原处,则汽车在全程中的平均速度是( )
A.24 km/h B.0
C.36 km/h D.48 km/h
B [题目中虽然给出了几个数值,但是汽车在整个过程中的位移为零,故=0,选项B正确.]
位移—时间图象
1.s-t图象只能用来描述直线运动,不能表示曲线运动,反映位移s随时间的变化关系,不表示物体的运动轨迹.
2.由s-t图象可判断各个时刻物体的位置(或相对于坐标原点的位移).
3.由s-t图象的斜率可判断物体的运动性质
(1)若s-t图象是一条倾斜的直线,表示物体做匀速直线运动,直线的斜率表示物体的速度,如图中①所示.
(2)若s-t图象与时间轴平行,表示物体处于静止状态,如图中②所示.
(3)若s-t图象是曲线,表示物体做变速直线运动,如图中③所示.
【例2】 (多选)甲、乙两物体沿同一直线运动,甲、乙的s-t图象如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两个物体都在做匀速直线运动,乙的速度大
B.甲、乙两个物体都在做匀速直线运动,且速度相等
C.在t1时刻甲、乙两个物体相遇
D.在t2时刻甲、乙两个物体相遇
AC [s-t图象的斜率即表示速度,由题图可知甲、乙均做匀速直线运动,乙的速度大于甲的速度,选项A正确,B错误;两物体运动方向相反,且在同一直线上运动,t1时刻位置坐标相同,表示两物体相遇,选项C正确,D错误.]
[一语通关]
(1)s-t图象表示位移随时间的变化规律,不是物体的运动轨迹.
(2)在s-t图象中,图线斜率的大小等于速度的大小,图线的斜率为正,表示物体沿正方向运动,斜率为负,表示物体沿负方向运动.
2.(多选)如图所示为甲、乙、丙三个物体相对同一位置的位移图象,则在时间t0内,下列说法正确的是( )
A.它们的平均速度相等
B.甲的平均速度最大
C.它们的平均速率相等
D.乙和丙的平均速率相等
AD [题图描述了三个物体的位移随时间变化的规律,三个物体在t0时刻的位移相同,故它们的平均速度相同,A正确,B错误;由图象可知,乙、丙一直做单向直线运动,故它们在t0时刻的路程相等,而甲则是先沿正方向运动,后沿负方向运动,故甲的平均速率最大,乙、丙的平均速率相同,C错误,D正确.]
速度、速度变化量及加速度的关系
1.速度大,速度变化量不一定大;速度小,速度变化量不一定小.
2.速度变化量大,速度变化率不一定大,也就是说速度变化得不一定快,加速度不一定大.
3.加速度等于速度变化量和时间的比值.加速度与速度无关.
4.物体加速、减速的判断方法.
(1)a和v0同向→加速运动→
(2)a和v0反向→减速运动→
【例3】 一质点以初速度v0自原点开始沿x轴正方向运动,加速度a与v0方向相同,当a的值由a0逐渐增大到am后再逐渐减小到0的过程中,质点( )
A.速度先增大后减小,位移一直增大
B.速度和位移都是先增大后减小
C.速度一直增大,位移也是一直增大
D.速度先减小后增大,位移先增大后减小
C [质点以初速度v0沿x轴正方向运动,加速度方向与初速度方向相同,都沿x轴正方向,则质点做加速运动,加速度由a0逐渐增大,说明速度增大得越来越快,然后加速度再逐渐减小到0,说明速度增大得越来越慢,最后速度不再增大,质点最终沿正方向匀速运动,速度的方向一直没有发生改变,一直沿x轴正方向向前运动,位移一直增大,因此,选项C正确.]
[一语通关]
物体做加速运动还是减速运动,关键是看物体的加速度与速度的方向关系,而不是看加速度的变化情况.加速度的大小只反映速度变化(增加或减小)的快慢.
3.雨滴从高空由静止下落,由于空气阻力作用,其加速度逐渐减小,直到变为零,在此过程中雨滴的运动情况是( )
A.速度不断减小,加速度为零时,速度最小
B.速度不断增大,加速度为零时,速度最大
C.位移越来越小
D.速度变化率越来越大
B [雨滴从下落开始做加速直线运动,加速度减小,雨滴下落的速度增加得越来越慢,加速度为零时,雨滴匀速下落,速度达到最大值,选项A错误,选项B正确;雨滴一直下落,位移逐渐增大,选项C错误;加速度即为速度变化率,加速度减小,故速度变化率减小,选项D错误.]
课件31张PPT。第2章 运动的描述章末复习课质量 大小 形状 时间 位移 时刻 位置 瞬时速度 速度变化 m/s2 速度变化量 矢量 几个概念的区别与联系 位移—时间图象 速度、速度变化量及加速度的关系 Thank you for watching !章末综合测评(一)
(时间:90分钟 分值:100分)
一、选择题(本题共12小题,每小题5分,共60分.在每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~12题有多项符合题目要求,全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)
1.2016年8月5日至21日第31届夏季奥林匹克运动会在巴西的里约热内卢举行,中国体育健儿们奋力拼搏,在里约再次为祖国赢得荣誉.下列说法正确的是( )
A.远方看台的观众观看排球运动员的发球动作时,可将运动员视为质点
B.在跳水比赛中,如果以运动员为参考系,该运动员下方的水面一定是上升的
C.在男子20公里竞走决赛中,我国选手王镇以1小时19分14秒获得冠军,这里提到的“1小时19分14秒”指的是时刻
D.在男子200米自由泳决赛中,我国选手孙杨以1分44秒65的成绩获得冠军,根据这个信息我们可以求出他在本次比赛中的平均速度
D [观看排球运动员的发球动作时,运动员的大小和体积不能忽略,故不可以把运动员视为质点,选项A错误;在跳水比赛中,运动员上升时,以运动员为参考系,该运动员下方的水面是下降的,选项B错误;“1小时19分14秒”是走完全程的时间,选项C错误;平均速度等于位移与时间的比,根据这个信息我们可以求出孙杨在本次比赛中的平均速度,选项D正确.]
2.一个人从北京到重庆,可以乘火车,也可以乘飞机,还可以先乘火车到武汉,然后乘轮船沿长江到重庆,如图所示,则在这几种情况下,该人的( )
A.运动轨迹一样 B.路程相同
C.位置变化不同 D.位移相同
D [在题中所述的三种情况中,人的运动轨迹不同,路程也不同,但人的始末位置相同,故位移相同,即位置变化相同,选项D正确.]
3.在平直的公路上行驶的汽车内,一乘客以自己的车为参考系向车外观察,下列现象中,他不可能观察到的是( )
A.与汽车同向行驶的自行车,车轮转动正常,但自行车向后行驶
B.公路两旁的树因为有根扎在地里,所以是不动的
C.有一辆汽车总在自己的车前不动
D.路旁的房屋是运动的
[答案] B
4.下列关于民间俗语中所说的时间,理解正确的是( )
A.表示做事得过且过说“做一天和尚,撞一天钟”,“一天”指时间间隔
B.形容做事没有持久性说“三分钟热度”,“三分钟”指时刻
C.形容事情不是一蹴而就时说“冰冻三尺非一日之寒”,“一日”指时刻
D.进行交通安全教育时说“宁停三分,不抢一秒”,“三分”和“一秒”均指时刻
[答案] A
5.甲、乙两人同时同地出发骑自行车做直线运动,前1小时内的位移—时间图象如图所示.下列表述正确的是( )
A.0.2~0.5小时内,甲的加速度比乙的大
B.0.2~0.5小时内,甲的速度比乙的大
C.0.6~0.8小时内,甲的位移比乙的小
D.0.8小时内,甲、乙骑行的路程相等
B [题图为s-t图象,图象的斜率表示速度.根据图象可知0.2~0.5小时内,甲、乙都做匀速直线运动,加速度都为0,甲的斜率比乙大,所以甲的速度大于乙的速度,A错误,B正确;0.6~0.8小时内,甲的位移大于乙的位移,C错误;0.8小时内甲、乙的位移相同,但是路程不一样,D错误.]
6.为使交通有序、安全,公路旁设置了许多交通标志.图甲是限速标志,表示允许行驶的最大速度是80 km/h;图乙是路线指示标志,表示到青岛还有160 km,则这两个数据的物理意义分别是( )
甲 乙
A.80 km/h是瞬时速度,160 km是位移
B.80 km/h是瞬时速度,160 km是路程
C.80 km/h是平均速度,160 km是位移
D.80 km/h是平均速度,160 km是路程
B [限速标志设计的速度是允许行驶的最大速度,要求车辆行驶的最大速度不得超过80 km/h,是指瞬时速度;此处到青岛还有160 km是指沿着公路行驶到青岛的路程为160 km,选项B正确,其他选项均错.]
7.F1赛车不仅加速快,而且有很强的制动特性,可以在1.9 s内从200 km/h减速到0,则其制动加速度大小约为( )
A.10 m/s2 B.20 m/s2
C.30 m/s2 D.40 m/s2
C [其制动加速度a== m/s2≈-29.2 m/s2,即制动加速度的大小约为30 m/s2,C正确.]
8.下列说法中,正确的是( )
A.a越大,单位时间内质点速度的变化量越大
B.某一时刻的速度为零,加速度有可能不为零
C.速度变化越来越快,加速度有可能越来越小
D.速度的变化量相同,加速度越大,则所用的时间越短
ABD [Δv=a·Δt,若Δt=1 s,则Δv=a·Δt=a,故a越大,单位时间内质点速度的变化量越大,选项A正确;a=,其中的一个速度为零,另一个速度不为零,则加速度不为零,选项B正确;加速度反映速度变化的快慢,速度变化越来越快,则加速度一定越来越大,选项C错误;由a=可知,速度的变化量相同,加速度越大,则所用的时间越短,选项D正确.]
9.如图所示,某赛车手在一次野外训练中,先用地图计算出发地A和目的地B的直线距离为9 km,实际从A运动到B用时5 min,赛车上的里程表指示的里程数增加了15 km,当他经过某路标C时,车内速度计指示的示数为150 km/h,那么可以确定的是( )
A.整个过程中赛车的平均速度为180 km/h
B.整个过程中赛车的平均速度为108 km/h
C.赛车经过路标C时的瞬时速度为150 km/h
D.赛车经过路标C时速度方向为由A指向B
BC [赛车运动的位移为s=9 km,平均速度为==108 km/h,故A错误,B正确;车内速度计的示数为赛车经过路标C时的瞬时速度大小,速度方向应沿实际运动轨迹的切线方向,故C正确,D错误.]
10.甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,取向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,可知( )
A.乙质点的速率大于甲质点的速率
B.因为+2>-4,所以甲质点的速度大于乙质点的速度
C.这里正负号的物理意义是表示运动的方向
D.若甲、乙两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距60 m
ACD [速度是矢量,其正负号表示物体的运动方向,速率是标量,在匀速直线运动中,速度的大小等于速率,故A、C正确,B错误;甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,s=2×10 m-(-4)×10 m=60 m,故D正确.]
11.若汽车的加速度方向与速度方向一致,当加速度减小时,则( )
A.汽车的速度也减小
B.汽车的速度仍在增大
C.当加速度减小到零时,汽车静止
D.当加速度减小到零时,汽车的速度达到最大
BD [因汽车的加速度与速度方向相同,所以汽车做加速运动,其速度不断增大,加速度描述速度变化的快慢,加速度减小,说明速度增大变慢,所以选项A错误,选项B正确;当加速度减小到零时,速度不再发生变化,达到最大值,故选项C错误,选项D正确.]
12.甲、乙两车某时刻由同一地点沿同一方向开始做直线运动,若以该时刻作为计时起点,得到两车的位移—时间(s-t)图象如图所示,则下列说法正确的是( )
A.t1时刻乙车从后面追上甲车
B.t1时刻两车相距最远
C.t1时刻两车的速度刚好相等
D.0到t1时间内,乙车的平均速度等于甲车的平均速度
AD [位移—时间图象反映了运动物体的位置随时间变化的关系,并不代表运动轨迹.图线上过每一点的切线斜率表示运动速度,反映运动快慢,每一点反映了某时刻物体处在某位置.由图象知,在t1时刻,甲、乙处在同一位置,二者相遇,t1时刻乙图线对应的切线斜率大于甲的斜率,说明t1时刻乙运动得比甲快,但t=0时刻,甲、乙在同一位置,甲、乙同时同地出发,且乙总在甲后面,故t1时刻乙车从后面追上甲车,选项A正确,而选项B、C错误;甲、乙两车同时从同一位置沿同一方向做直线运动,t1时间内二者位移相同,则0到t1时间内甲、乙两车的平均速度相等,选项D正确.]
二、非选择题(本题共4小题,共40分,按题目要求作答)
13.(8分)如图所示,一质点沿半径为r=20 cm的圆周自A点出发,逆时针运动2 s,运动圆周到达B点.求:
(1)质点的位移大小和路程;
(2)质点的平均速度大小和平均速率.
[解析] (1)位移s=r≈28.3 cm,路程l=×2πr=94.2 cm.
(2)平均速度大小== cm/s≈14.2 cm/s,平均速率′== cm/s=47.1 cm/s.
[答案] (1)28.3 cm 94.2 cm (2)14.2 cm/s 47.1 cm/s
14.(10分)有些国家的交通管理部门为了交通安全,特别制定了死亡加速度为500g(g=10 m/s2),意思是如果行车加速度超过此值,将有生命危险.那么大的加速度,一般情况下车辆是达不到的,但如果发生交通事故,将会达到这一数值.试问:
(1)一辆以72 km/h的速度行驶的货车与一辆以54 km/h行驶的摩托车相向而行发生碰撞,碰撞时间为2.1×10-3s,摩托车驾驶员是否有生命危险?
(2)为了防止碰撞,两车的驾驶员同时紧急刹车,货车、摩托车急刹车后到完全静止所需要的时间分别为4 s、3 s,货车的加速度与摩托车的加速度大小之比为多少?
[解析] (1)摩托车与货车相撞瞬间,货车的速度几乎不变,摩托车的速度反向,大小与货车的速度相同,因此,取货车的运动方向为正方向,摩托车的速度变化为
Δv=72 km/h-(-54 km/h)=126 km/h=35 m/s
所以,摩托车的加速度大小等于
a== m/s2≈16 667 m/s2=1 666.7g>500g,此摩托车驾驶员有生命危险.
(2)设货车、摩托车的加速度大小分别为a1、a2,根据加速度定义得:
a1=,a2=
所以a1∶a2=∶=∶=1∶1.
[答案] (1)有生命危险 (2)1∶1
15.(10分)如图所示是做直线运动的物体M在0~5 s的s-t图象,求:
(1)前3 s的平均速度;
(2)后3 s的平均速度;
(3)全程的平均速度;
(4)全程的平均速率;
(5)前1 s的平均速度;
(6)最后1 s的平均速度.
[解析] 平均速度是位移与发生这段位移所用的时间之比.
(1)前3 s的位移s1=(15-5) m=10 m,
所以1= m/s=3.3 m/s.
(2)后3 s的位移s2=(0-15) m=-15 m,
所以2= m/s=-5 m/s,负号表示方向与选定的正方向相反.
(3)全程的位移s=(0-5) m=-5 m,v== m/s=-1 m/s.
(4)全程的路程s′=(15-5+15) m=25 m,v′== m/s=5 m/s.
(5)前1 s的平均速度v1= m/s=10 m/s.
(6)最后1 s的平均速度v2= m/s=-15 m/s.
[答案] (1)3.3 m/s (2)-5 m/s (3)-1 m/s
(4)5 m/s (5)10 m/s (6)-15 m/s
16.(12分)光电计时器是一种常用的计时仪器,其结构如图甲所示,a、b分别是光电门的激光发射和接收装置,当有滑块从a、b间通过时,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间.现有某滑块在斜面上滑行,先后通过光电门1和2,计时器显示的挡光时间分别为t1=5×10-2s、t2=3×10-2s,从光电门1到光电门2所经历的总时间Δt=0.15 s,用分度值为1 mm的刻度尺测量滑块的长度为d,示数如图乙所示.
(1)滑块的长度d为多少?
(2)滑块通过光电门1和2的速度v1、v2的大小分别为多少?
(3)求滑块的加速度大小.(小数点后保留两位)
[解析] (1)由题图可知d=4.45 cm.
(2)通过光电门的速度分别为
v1==0.89 m/s,v2=≈1.48 m/s.
(3)滑块的加速度a==m/s2≈3.93 m/s2.
[答案] (1)4.45 cm (2)0.89 m/s 1.48 m/s (3)3.93 m/s2