(江蘇專版)2019高考物理一輪復(fù)習(xí)全冊學(xué)案(打包13套).zip
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第一章 運(yùn)動的描述 勻變速直線運(yùn)動
第1節(jié)描述運(yùn)動的基本概念
(1)質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型,實(shí)際并不存在。(√)
(2)體積很大的物體,不能視為質(zhì)點(diǎn)。(×)
(3)參考系必須是靜止不動的物體。(×)
(4)做直線運(yùn)動的物體,其位移大小一定等于路程。(×)
(5)平均速度的方向與位移方向相同。 (√)
(6)瞬時速度的方向就是物體在該時刻或該位置的運(yùn)動方向。(√)
(7)物體的速度很大,加速度不可能為零。(×)
(8)甲的加速度a甲=2 m/s2,乙的加速度a乙=-3 m/s2,a甲>a乙。(×)
(9)物體的加速度增大,速度就增大。(×)
突破點(diǎn)(一) 質(zhì)點(diǎn)
1.對質(zhì)點(diǎn)的三點(diǎn)說明
(1)質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型,實(shí)際并不存在。
(2)物體能否被看成質(zhì)點(diǎn)是由要研究的問題決定的,并非依據(jù)物體自身的大小和形狀來判斷。
(3)質(zhì)點(diǎn)不同于幾何“點(diǎn)”,質(zhì)點(diǎn)有質(zhì)量,而幾何中的“點(diǎn)”僅僅表示空間中的某一位置。
2.建立質(zhì)點(diǎn)模型的兩個關(guān)鍵
(1)明確要研究的問題是什么。
(2)判斷物體的大小和形狀對所研究問題的影響能否忽略。
[題點(diǎn)全練]
下列物體能夠看作質(zhì)點(diǎn)的是________。
(1)體積很小的原子核
(2)繞太陽公轉(zhuǎn)的地球
(3)用GPS確定在大海中位置的航空母艦
(4)正在表演娛樂節(jié)目的海獅
(5)研究直升機(jī)上正在轉(zhuǎn)動的螺旋槳
(6)研究上坡時有無翻倒可能的三輪車
(7)研究落地時正面朝上還是朝下的硬幣
(8)計算由北京開往上海的火車通過某一路標(biāo)的時間
答案:(2)(3)
突破點(diǎn)(二) 參考系
[題點(diǎn)全練]
1.釣魚島群島自古以來就是中國領(lǐng)土,其附近海域是漁民祖祖輩輩傳統(tǒng)的謀生漁場。如圖,中國海監(jiān)46船(甲)和中國海監(jiān)49船(乙),在釣魚島領(lǐng)海內(nèi)開展例行維權(quán)巡航。甲、乙兩船并排行駛,甲船上的船員看見釣魚島向東移,乙船內(nèi)的船員發(fā)現(xiàn)甲船沒有動。如果以釣魚島為參照物,上述事實(shí)說明( )
A.甲船向西運(yùn)動,乙船不動
B.乙船向西運(yùn)動,甲船不動
C.甲船向西運(yùn)動,乙船向東運(yùn)動
D.甲、乙兩船以相等的速度都向西運(yùn)動
解析:選D 甲船上的船員看見釣魚島向東移,以釣魚島為參照物,甲船向西運(yùn)動,乙船內(nèi)的船員發(fā)現(xiàn)甲船沒有動。甲、乙兩船的速度、行駛的方向應(yīng)該是一樣的,即甲、乙兩船以相等的速度都向西運(yùn)動。故選D。
2.[多選](2018·焦作月考)云臺山是全球首批世界地質(zhì)公園,青龍峽景點(diǎn)有“中原第一峽谷”美譽(yù),這里氣候獨(dú)特,水源豐富,植被原始完整,是生態(tài)旅游的好去處,乘坐索道纜車觀賞怡人的風(fēng)景以外,還能感覺懸掛在高空的刺激感。對于正在乘坐索道纜車觀光的某游客來說,以下說法正確的是( )
A.以自己為參考系,看到對面的山迎面走來
B.以對面的山為參考系,自己靜止不動
C.以自己為參考系,看到同一纜車?yán)锏娜讼驅(qū)γ娴纳讲粩嗫拷?
D.以所乘坐的纜車為參考系,看到兩邊的青山綠樹向身后走去
解析:選AD 以自己為參考系,相對于山靠近的過程中,看到對面的山迎面走來,故A正確;以對面的山為參考系,相對于山靠近的過程中,自己向山運(yùn)動,故B錯誤;以自己為參考系,看到同一纜車?yán)锏娜遂o止不動,故C錯誤;以所乘坐的纜車為參考系,看到兩邊的青山綠樹向身后走去,故D正確。
[題后悟通]
對參考系的三點(diǎn)提醒
(1)由于運(yùn)動描述的相對性,凡是提到物體的運(yùn)動,都應(yīng)該明確它是相對哪個參考系而言的,在沒有特殊說明的情況下,一般選大地作為參考系。
(2)在同一個問題中,若要研究多個物體的運(yùn)動或同一物體在不同階段的運(yùn)動,則必須選取同一個參考系。
(3)對于復(fù)雜運(yùn)動的物體,應(yīng)選取能最簡單描述物體運(yùn)動情況的物體為參考系。
突破點(diǎn)(三) 位移和路程
[題點(diǎn)全練]
1.關(guān)于位移和路程,下列說法正確的是( )
A.在某一段時間內(nèi)物體運(yùn)動的位移為零,則該物體一定是靜止的
B.在某一段時間內(nèi)物體運(yùn)動的路程為零,則該物體一定是靜止的
C.在直線運(yùn)動中,物體的位移大小一定等于其路程
D.在曲線運(yùn)動中,物體的位移大小可能等于路程
解析:選B 物體運(yùn)動了一段時間后又回到出發(fā)點(diǎn),位移為零,選項(xiàng)A錯誤;物體不運(yùn)動,則它的路程一定為零,反之物體在某一段時間內(nèi)運(yùn)動的路程為零,則它一定靜止,選項(xiàng)B正確;物體只有做單向直線運(yùn)動時,其位移大小才等于路程,選項(xiàng)C、D錯誤。
2.對于體育比賽的論述,下列說法正確的是( )
A.運(yùn)動員跑完800 m比賽,指的是路程大小為800 m
B.運(yùn)動員鉛球成績?yōu)?.50 m,指的是位移大小為4.50 m
C.某場籃球比賽打了兩個加時賽,共需10 min,指的是時刻
D.足球比賽挑邊時,上拋的硬幣落回地面猜測正反面, 該硬幣可以看作質(zhì)點(diǎn)
解析:選A 運(yùn)動員跑完800 m比賽,指的是路程大小為800 m,選項(xiàng)A正確;運(yùn)動員鉛球成績?yōu)?.50 m,指的是拋出點(diǎn)和落地點(diǎn)水平距離的大小,選項(xiàng)B錯誤;某場籃球比賽打了兩個加時賽,共需10 min,指的是時間,選項(xiàng)C錯誤;足球比賽挑邊時,上拋的硬幣落回地面猜測正反面,該硬幣的大小不能忽略,不可以看作質(zhì)點(diǎn),選項(xiàng)D錯誤。
[題后悟通]
位移與路程的區(qū)別和聯(lián)系
位移x
路程s
物理意義
描述物體位置的變化
表示物體運(yùn)動軌跡的長度
決定因素
由初、末位置決定
由實(shí)際的運(yùn)動路徑?jīng)Q定
運(yùn)算規(guī)則
矢量的平行四邊形定則
標(biāo)量的代數(shù)運(yùn)算
大小關(guān)系
x≤s
突破點(diǎn)(四) 平均速度和瞬時速度
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(yùn)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(yùn)動快慢程度。
(2)聯(lián)系:瞬時速度是運(yùn)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?yàn)槠骄俾适锹烦膛c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小。
3.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(yùn)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)=是平均速度的定義式,適用于所有的運(yùn)動。
[典例] (2018·昆山模擬)如圖所示,物體沿曲線軌跡的箭頭方向運(yùn)動,AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲線軌跡運(yùn)動所用的時間分別是:1 s、2 s、3 s、4 s。下列說法不正確的是( )
A.物體在AB段的平均速度為1 m/s
B.物體在ABC段的平均速度為 m/s
C.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物體處于A點(diǎn)時的瞬時速度
D.物體在B點(diǎn)的速度等于AC段的平均速度
[解析] 由=可得:AB= m/s=1 m/s,AC= m/s,故A、B均正確;所選取的過程離A點(diǎn)越近,運(yùn)動時間越短,其階段的平均速度越接近A點(diǎn)的瞬時速度,故C正確;由A經(jīng)B到C的過程不是勻變速直線運(yùn)動過程,故B點(diǎn)雖為中間時刻,但其速度不等于AC段的平均速度,D錯誤。
[答案] D
[易錯提醒]
(1)所選取的時間或過程越短,平均速度越接近該過程內(nèi)某時刻或某位置的瞬時速度。
(2)中間時刻的速度等于這段時間的平均速度,只適用于勻變速直線運(yùn)動。本題中由A→C的過程為曲線運(yùn)動。
[集訓(xùn)沖關(guān)]
1.[多選](2018·常州模擬)某賽車手在一次野外訓(xùn)練中,先利用地圖計算出出發(fā)地和目的地的直線距離為9 km,從出發(fā)地到目的地用了5 min,賽車上的里程表指示的里程數(shù)值增加了15 km,當(dāng)他經(jīng)過某路標(biāo)時,車內(nèi)速率計指示的示數(shù)為150 km/h,那么可以確定的是( )
A.在整個過程中賽車手的位移大小是9 km
B.在整個過程中賽車手的路程是9 km
C.在整個過程中賽車手的平均速度是180 km/h
D.經(jīng)過路標(biāo)時的瞬時速率是150 km/h
解析:選AD 利用地圖計算出的出發(fā)地和目的地之間的直線距離為整個運(yùn)動過程的位移大小,里程表顯示的是路程,平均速度v===108 km/h,A正確,B、C錯誤;車內(nèi)速率計示數(shù)為對應(yīng)位置的瞬時速率,故D正確。
2.[多選](2018·徐州調(diào)研)兩木塊自左向右運(yùn)動,現(xiàn)用高速攝影機(jī)在同一底片上多次曝光,記錄下木塊每次曝光時的位置。如圖所示,連續(xù)兩次曝光的時間間隔是相等的,由圖可知:( )
A.在時刻t2以及時刻t5兩木塊速度相同
B.在時刻t5到t7,甲木塊平均速度大于乙木塊的平均速度
C.在時刻t3和時刻t4之間某瞬時兩木塊速度相同
D.在時刻t4和時刻t5之間某瞬時兩木塊速度相同
解析:選BC 設(shè)底片上每小格寬度為s,曝光時間為t。乙木塊做勻速直線運(yùn)動的速度v=,甲木塊t2時刻速度v2=<v,故A錯誤;甲木塊在t5到t7時間內(nèi)的平均速度: v57==>,即在時刻t5到t7,甲木塊平均速度大于乙木塊的平均速度,故B正確;甲木塊在t3時刻的速度v3=<v;在t4時刻的速度v4=>v,可見在時刻t3到t4時間內(nèi)必有一時刻兩物塊速度相等,故C正確,D錯誤。
突破點(diǎn)(五) 加速度與速度的關(guān)系
1.速度、速度變化量和加速度的對比
速度
速度變化量
加速度
物理意義
描述物體運(yùn)動的快慢
描述物體速度的變化
描述物體速度變化的快慢
定義式
v=
Δv=v-v0
a==
方向
與位移Δx同向,即物體運(yùn)動的方向
由v-v0或a的方向決定
與Δv的方向一致,由F的方向決定,而與v0、v方向無關(guān)
2.加速度的定義式和決定式
a=是加速度的定義式,a=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。
3.根據(jù)a與v的方向關(guān)系判斷物體加速還是減速
?
?
[典例] [多選](2018·永嘉模擬)有下列幾種情景,請根據(jù)所學(xué)知識選擇對情景的分析和判斷正確的說法( )
A.點(diǎn)火后即將升空的火箭。因火箭還沒運(yùn)動,所以加速度一定為零
B.高速公路上沿直線高速行駛的轎車為避免事故緊急剎車。轎車緊急剎車,速度變化很快,所以加速度很大
C.運(yùn)行的磁懸浮列車在軌道上高速行駛。高速行駛的磁懸浮列車,因速度很大,所以加速度也一定很大
D.汽車勻速率通過一座拱橋。因?yàn)槠囎龅氖乔€運(yùn)動,加速度不為零
[解析] 點(diǎn)火后即將升空的火箭,雖然速度還為零,但因其合外力不為零,加速度不為零,A錯誤;轎車緊急剎車時速度變化很快,由a=可知,其加速度很大,B正確;高速行駛的磁懸浮列車,雖然速度很大,若其不變化,則加速度為零,C錯誤;汽車勻速率過拱橋時,汽車做曲線運(yùn)動,汽車速度方向時刻變化,其加速度不為零,D正確。
[答案] BD
[易錯提醒]
(1)速度的大小與加速度的大小沒有必然聯(lián)系。
(2)速度變化量的大小由加速度和速度變化的時間共同決定。
(3)速度增大或減小是由速度與加速度的方向關(guān)系決定的。
[集訓(xùn)沖關(guān)]
1.[多選](2018·南京模擬)關(guān)于速度、速度的變化和加速度的關(guān)系,下列說法中正確的是( )
A.速度變化的方向?yàn)檎?,加速度的方向也為?
B.物體加速度增大,速度一定越來越大
C.速度越來越大,加速度一定越來越大
D.加速度可能既不與速度同向,也不與速度反向
解析:選AD 加速度方向與速度變化量的方向相同,速度變化方向?yàn)檎铀俣确较驗(yàn)檎?,故A正確;當(dāng)加速度方向與速度方向相反,加速度越來越大,但速度越來越小,故B錯誤;速度越來越大,說明物體的速度方向與加速度方向相同,但加速度可能在減小,故C錯誤;加速度是由合外力決定的,它可以不與速度在同一直線上,這種情況下,物體做曲線運(yùn)動,故D正確。
2.[多選]如圖甲所示,火箭發(fā)射時,速度能在10 s內(nèi)由0增加到100 m/s;如圖乙所示,汽車以108 km/h的速度行駛,急剎車時能在2.5 s內(nèi)停下來,下列說法中正確的是( )
A.10 s內(nèi)火箭的速度改變量為10 m/s
B.2.5 s內(nèi)汽車的速度改變量為-30 m/s
C.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
解析:選BD 因火箭發(fā)射時,速度在10 s內(nèi)由0增加到100 m/s,故10 s內(nèi)火箭的速度改變量為100 m/s,選項(xiàng)A錯誤;汽車以108 km/h=30 m/s的速度行駛,急剎車時能在2.5 s內(nèi)停下來,則2.5 s內(nèi)汽車的速度改變量為0-30 m/s=-30 m/s,選項(xiàng)B正確;火箭的加速度為:a1== m/s2=10 m/s2;汽車的加速度為:a2== m/s2=-12 m/s2,故火箭的速度變化比汽車的慢,火箭的加速度比汽車的加速度小,選項(xiàng)C錯誤、D正確。
考“活”思維的STS問題
物理與現(xiàn)實(shí)生活結(jié)合比較緊密,在高考中,這方面內(nèi)容顯得十分搶眼,此類試題大多以生活常識、體育運(yùn)動、交通運(yùn)輸、社會生產(chǎn)、能源環(huán)保、現(xiàn)代科技等信息為載體,考查學(xué)生活學(xué)活用物理知識的能力。此類問題之所以常失分,皆因不能準(zhǔn)確審題、不會思維遷移造成。本書在一些章節(jié)設(shè)此欄目,旨在讓學(xué)生多做多練、多感多悟,消除對STS問題的恐懼感。
與描述運(yùn)動的概念有關(guān)的STS問題
1.在“金星凌日”的精彩天象中,觀察到太陽表面上有顆小黑點(diǎn)緩慢走過,持續(xù)時間達(dá)六個半小時,那便是金星,這種天文現(xiàn)象稱為“金星凌日”,如圖所示。下面說法正確的是( )
A.地球在金星與太陽之間
B.觀測“金星凌日”時可將太陽看成質(zhì)點(diǎn)
C.以太陽為參考系,金星繞太陽一周位移不為零
D.以太陽為參考系,可以認(rèn)為金星是運(yùn)動的
解析:選D 金星通過太陽和地球之間時,我們才看到金星沒有被太陽照亮的一面呈黑色,選項(xiàng)A錯誤;因?yàn)樘柕拇笮λ芯繂栴}起著至關(guān)重要的作用,所以觀測“金星凌日”時不能將太陽看成質(zhì)點(diǎn),選項(xiàng)B錯誤;金星繞太陽一周,起點(diǎn)與終點(diǎn)重合,位移為零,選項(xiàng)C錯誤;金星相對于太陽的空間位置發(fā)生了變化,所以以太陽為參考系,金星是運(yùn)動的,選項(xiàng)D正確。
2.校運(yùn)會400 m比賽中,終點(diǎn)在同一直線上,但起點(diǎn)不在同一直線上(如圖所示)。關(guān)于這樣的做法,下列說法正確的是( )
A.這樣做目的是為了使參加比賽的同學(xué)位移大小相同
B.這樣做目的是為了使參加比賽的同學(xué)路程大小相同
C.這樣做目的是為了使參加比賽的同學(xué)所用時間相同
D.這樣做其實(shí)是不公平的,明顯對外側(cè)跑道的同學(xué)有利
解析:選B 校運(yùn)會400 m比賽,其跑道是彎的,為了保證參賽同學(xué)的路程均為400 m,終點(diǎn)在同一直線上,起點(diǎn)則不在同一直線上,故B正確。
3.如圖所示,自行車的車輪半徑為R,車輪沿直線無滑動地滾動,當(dāng)氣門芯由輪子的正上方第一次運(yùn)動到輪子的正下方時,氣門芯位移的大小為( )
A.πR B.2R
C.2πR D.R
解析:選D 當(dāng)氣門芯由輪子的正上方第一次運(yùn)動到輪子的正下方時,輪子向前運(yùn)動半個周長,氣門芯的初位置與末位置如圖所示,由幾何知識得,氣門芯的位移大小x==R,故D正確。
對點(diǎn)訓(xùn)練:質(zhì)點(diǎn)、參考系
1.(2018·衢州模擬)如圖所示是一架正在進(jìn)行航拍的四旋翼無人飛機(jī),則下列情況能將無人飛機(jī)看成質(zhì)點(diǎn)的是( )
A.調(diào)整無人機(jī)在空中飛行的姿態(tài)
B.調(diào)整無人機(jī)上攝像機(jī)鏡頭的方向
C.增大無人機(jī)旋翼的轉(zhuǎn)速
D.地面觀察者觀察無人機(jī)在空中的位置
解析:選D 調(diào)整無人機(jī)在空中的姿態(tài),無人機(jī)各部分運(yùn)動狀態(tài)不同,不可以將無人機(jī)看成質(zhì)點(diǎn),故A錯誤;調(diào)整無人機(jī)上攝像機(jī)鏡頭的方向時,攝像頭的大小不能忽略,故B錯誤;調(diào)節(jié)無人機(jī)旋翼的轉(zhuǎn)速時,無人機(jī)旋翼的大小和形狀不能忽略不計,不能看成質(zhì)點(diǎn),故C錯誤;觀察無人機(jī)在空中的位置,無人機(jī)的大小可忽略,可以將無人機(jī)看成質(zhì)點(diǎn),故D正確。
2.(2018·商丘期末)在電視連續(xù)劇《西游記》中,常常有孫悟空“騰云駕霧”的鏡頭,這通常是采用“背景拍攝法”:讓“孫悟空”站在平臺上,做著飛行的動作,在他的背后展現(xiàn)出藍(lán)天和急速飄動的白云,同時加上煙霧效果;攝影師把人物動作和飄動的白云及下面的煙霧等一起攝入鏡頭。放映時,觀眾就感覺到“孫悟空”在“騰云駕霧”。這時,觀眾所選的參考系是( )
A.“孫悟空” B.平臺
C.飄動的白云 D.煙霧
解析:選C “孫悟空”站在平臺上,在他的背后有急速飄動的白云,就感覺到“孫悟空”在“騰云駕霧”。通過題目所給的條件,我們可以知道所選的參考系是急速飄動的白云,認(rèn)為白云靜止不動的結(jié)果是“孫悟空”在飛速前進(jìn)。
對點(diǎn)訓(xùn)練:位移和路程
3.2015北京世界田徑錦標(biāo)賽20公里女子競走起點(diǎn)設(shè)在離“鳥巢”跑道終點(diǎn)線40米處,鳴槍出發(fā)后,運(yùn)動員要先在場內(nèi)走3圈零437米,然后出“鳥巢”東北門,進(jìn)入1公里一圈的公路賽道。運(yùn)動員將在公路賽道走完18圈后再次進(jìn)入“鳥巢”,通過終點(diǎn)線完成比賽。最終,中國選手劉虹獲得冠軍。關(guān)于這次比賽中劉虹從出發(fā)到通過終點(diǎn)線的過程中的位移和路程下列說法正確的是( )
A.位移和路程都是20公里
B.位移和路程都是40米
C.位移是40米,路程是20公里
D.位移20公里,路程是40米
解析:選C 由題意可知起點(diǎn)和終點(diǎn)間的距離為40米,故位移為40 m;而物體的路程是實(shí)際經(jīng)過的長度,故路程為20公里; 故C正確,A、B、D錯誤。
4.(2018·浙江重點(diǎn)高中聯(lián)考)手機(jī)給人民生活帶來很多便利,如滴滴出行軟件不僅極大地方便了出行的人們,更是緩解了城市交通中出租車的壓力。下面三圖是某位滴滴司機(jī)準(zhǔn)備從某中學(xué)附近開往西溪印象城,設(shè)定好各項(xiàng)設(shè)置后去接了三位同行乘客的軟件部分截圖,下列說法正確的是( )
A.圖甲中“市內(nèi)行程 今天08:00”是滴滴司機(jī)出發(fā)時間,指的是時間間隔
B.圖甲中“順路程度55%”,指的是位移大小有55%重合
C.圖乙中“九堡地鐵站 九堡 距你起點(diǎn)20.6 km”,20.6 km指的是位移,其初始位置是起點(diǎn)
D.圖丙中研究汽車在導(dǎo)航圖中的位置時,可把汽車看成質(zhì)點(diǎn)
解析:選D 08:00是滴滴司機(jī)出發(fā)的時刻,故A錯誤;位移是從起點(diǎn)到終點(diǎn)的有向線段,路程是物體運(yùn)動軌跡的長度,“順路程度55%”,指的是路程有55%重合,故B錯誤;位移是從起點(diǎn)到終點(diǎn)的有向線段,“九堡地鐵站 九堡 距你起點(diǎn)20.6 km”,20.6 km指的是運(yùn)動軌跡的長度,是路程,故C錯誤;研究汽車在導(dǎo)航圖中的位置時,汽車的大小和形狀可以忽略,可以把汽車看成質(zhì)點(diǎn),故D正確。
對點(diǎn)訓(xùn)練:平均速度和瞬時速度
5.[多選](2018·徐州調(diào)研)下面有關(guān)平均速度、瞬時速度的說法中正確的是( )
A.火車以70 km/h的速度從廣州開往上海,這里的70 km/h是指平均速度
B.子彈以600 m/s的速度從槍口射出,這里的600 m/s是指平均速度
C.小球在第5 s內(nèi)的速度是6 m/s,這里的6 m/s是指瞬時速度
D.汽車通過站牌時的速度是36 km/h,這里的36 km/h是指瞬時速度
解析:選AD 火車以70 km/h的速度從廣州開往上海,此速度是運(yùn)動過程的速度,表示平均速度,故A正確;子彈以600 m/s的速度從槍口射出,槍口是一個位置,所以此速度表示瞬時速度,故B錯誤;小球在第5 s內(nèi)的速度是6 m/s,第5 s內(nèi)是一段時間,此速度表示平均速度,故C錯誤;汽車通過站牌時的速度是36 km/h,站牌是一個位置,所以此速度表示瞬時速度,故D正確。
6.(2018·紹興質(zhì)檢)用如圖所示的計時裝置可以近似測出氣墊導(dǎo)軌上滑塊的瞬時速度。已知固定在滑塊上的遮光條的寬度為 4.0 mm,遮光條經(jīng)過光電門的遮光時間為0.040 s。則滑塊經(jīng)過光電門位置時的速度大小為( )
A.0.10 m/s B.100 m/s
C.4.0 m/s D.0.40 m/s
解析:選A 由速度定義可知滑塊經(jīng)過光電門時的速度大小為v== m/s=0.10 m/s,選項(xiàng)A正確。
7.(2015·浙江高考)如圖所示,氣墊導(dǎo)軌上滑塊經(jīng)過光電門時,其上的遮光條將光遮住,電子計時器可自動記錄遮光時間Δt。測得遮光條的寬度為Δx,用近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度。為使更接近瞬時速度,正確的措施是( )
A.換用寬度更窄的遮光條
B.提高測量遮光條寬度的精確度
C.使滑塊的釋放點(diǎn)更靠近光電門
D.增大氣墊導(dǎo)軌與水平面的夾角
解析:選A 表示的是Δt時間內(nèi)的平均速度,遮光條的寬度Δx越窄,則記錄的遮光時間Δt越小,越接近滑塊通過光電門時的瞬時速度,選項(xiàng)A正確。
8.[多選]一質(zhì)點(diǎn)沿一邊長為2 m的正方形軌道運(yùn)動,每秒鐘勻速移動 1 m,初始位置在bc邊的中點(diǎn)A,由b向c運(yùn)動,如圖所示,A、B、C、D分別是bc、cd、da、ab邊的中點(diǎn),則下列說法正確的是( )
A.第2 s末的瞬時速度大小是1 m/s
B.前2 s內(nèi)的平均速度大小為 m/s
C.前4 s內(nèi)的平均速率為0.5 m/s
D.前4 s內(nèi)的平均速度大小為2 m/s
解析:選AB 質(zhì)點(diǎn)每秒鐘勻速移動 1 m,故第2 s末瞬時速度大小為1 m/s,A正確;前2 s內(nèi)的位移大小為x1=|AB|== m= m,平均速度== m/s,B正確;前4 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的路程為4 m,平均速率為 1 m/s,在第4 s末到達(dá)C點(diǎn),平均速度為2== m/s=0.5 m/s,C、D錯誤。
對點(diǎn)訓(xùn)練:加速度與速度的關(guān)系
9.在物理學(xué)研究過程中科學(xué)家們創(chuàng)造了許多物理學(xué)研究方法,如理想實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、極限法、等效替代法、理想模型法、微元法等,以下關(guān)于所用物理學(xué)研究方法的敘述錯誤的是( )
A.根據(jù)速度定義式v=,當(dāng)Δt非常小時,就可以表示物體在t時刻的瞬時速度,該定義采用了極限法
B.在不需要考慮物體的大小和形狀時,用質(zhì)點(diǎn)來代替實(shí)際物體采用了等效替代的方法
C.加速度的定義式為a=,采用的是比值定義法
D.在推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動位移公式時,把整個運(yùn)動過程劃分成很多小段,每一小段近似看作勻速直線運(yùn)動,然后把各小段的位移相加,這里采用了微元法
解析:選B 用質(zhì)點(diǎn)代替實(shí)際物體采用的是理想模型法,而不是等效替代法,B錯誤,A、C、D選項(xiàng)均正確。
10.(2018·無錫六校聯(lián)考)下列關(guān)于速度和加速度的說法中,正確的是( )
A.物體的速度變化量越大,則加速度越大
B.當(dāng)加速度與速度方向相同且減小時,物體做減速運(yùn)動
C.物體的速度為0,則其加速度一定為0
D.加速度越來越大,而速度可以越來越小
解析:選D 加速度是物體速度變化與所用時間的比值,速度變化量大,但不知道變化所用時間,故不能確定加速度大,故A錯誤;當(dāng)加速度方向與速度方向相同時,物體做加速運(yùn)動,加速度減小說明物體速度增加的變慢了,故B錯誤;物體速度為0,加速度不一定為0,如做豎直上拋運(yùn)動的物體到達(dá)最高點(diǎn)時,速度為0,而加速度為重力加速度,故C錯誤;當(dāng)加速度與速度方向相反時,物體做減速運(yùn)動,加速度越來越大說明物體速度減小得越來越快,故D正確。
11.如圖所示,在氣墊導(dǎo)軌上安裝有兩個光電計時裝置A、B,A、B間距離為L=30 cm,為了測量滑塊的加速度,在滑塊上安裝了一個寬度為d=1 cm的遮光條,現(xiàn)讓滑塊以某一加速度通過A、B,記錄遮光條通過A、B的時間分別為0.010 s、0.005 s,滑塊從A到B所用時間為0.200 s,則下列說法正確是( )
A.滑塊通過A的速度為1 cm/s
B.滑塊通過B的速度為2 cm/s
C.滑塊的加速度為5 m/s2
D.滑塊在A、B間的平均速度為3 m/s
解析:選C 滑塊通過A點(diǎn)的速度vA== m/s=1 m/s,故A錯誤;滑塊通過B點(diǎn)的速度vB== m/s=2 m/s,故B錯誤;滑塊加速度a== m/s2=5 m/s2,故C正確;滑塊在A、B間的平均速度v== m/s=1.5 m/s,故D錯誤。
考點(diǎn)綜合訓(xùn)練
12.(2018·黃山模擬)攀巖運(yùn)動是一種考驗(yàn)人的意志與心理素質(zhì)的運(yùn)動形式,戶外攀巖運(yùn)動更加刺激與驚險。如圖所示為一戶外攀巖運(yùn)動的場景與運(yùn)動線路圖,該攀巖愛好者從起點(diǎn)a到b,最終到達(dá)c,據(jù)此圖判斷下列說法中正確的是( )
A.圖中的線路abc表示的是攀巖愛好者所走的位移
B.攀巖愛好者所走路程要比自起點(diǎn)到終點(diǎn)的位移大
C.由起點(diǎn)到終點(diǎn)攀巖愛好者所走線路的總長度等于位移
D.線路總長度與攀巖愛好者所走時間的比等于他的平均速度
解析:選B 物體的實(shí)際運(yùn)動軌跡表示路程,所以圖中的線路abc表示的是攀巖愛好者所走的路程,由起點(diǎn)到終點(diǎn)攀巖愛好者所走線路的總長度等于路程,A、C錯誤;位移表示始末位置間的有向線段,所以題中的攀巖愛好者的位移比路程小,B正確;平均速度等于位移與時間的比,平均速率等于路程與時間的比,故D錯誤。
13.下表是D3111次動車寧德至福州南站區(qū)間的運(yùn)行時刻表,則( )
車次
出發(fā)站
開車時間
到達(dá)站
到達(dá)時間
用時
里程
D3111
寧德
12:14
福州南
12:49
35分
88 km
A.表中“12:14”表示時刻
B.該動車從寧德至福州南的位移為88 km
C.根據(jù)表中數(shù)據(jù)能求出該動車從寧德至福州南的平均速度
D.該動車從寧德至福州南全程做勻速直線運(yùn)動
解析:選A 表中“12:14”表示時刻,選項(xiàng)A正確;該動車從寧德至福州南的路程為88 km,選項(xiàng)B錯誤;從表中數(shù)據(jù)無法知道該動車從寧德至福州南的位移,故無法求出該動車從寧德至福州南的平均速度,選項(xiàng)C錯誤;該動車從寧德至福州南全程中不是直線運(yùn)動,故不可能做勻速直線運(yùn)動,選項(xiàng)D錯誤。
14.(2018·連云港模擬)一個質(zhì)點(diǎn)做變速直線運(yùn)動,以v1=10 m/s 的平均速度完成前路程,以v2=30 m/s的平均速度完成剩下的路程,則全過程的平均速度為( )
A.20 m/s B.18 m/s
C.23.3 m/s D.40 m/s
解析:選B 設(shè)全程長為x,則前路程所需的時間t1=,后路程所需的時間t2=。所以全程的平均速度== m/s=18 m/s,故B正確。
15.為了測定氣墊導(dǎo)軌上滑塊的加速度,滑塊上安裝了寬度為3.0 cm 的遮光板,如圖所示,滑塊在牽引力作用下先后勻加
速通過兩個光電門,配套的數(shù)字毫秒計記錄了遮光板通過第一個光電門的時間為Δt1=0.30 s,通過第二個光電門的時間為Δt2=0.10 s,遮光板從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間為Δt=3.0 s。試估算:
(1)滑塊的加速度多大(保留兩位有效數(shù)字)?
(2)兩個光電門之間的距離是多少?
解析:(1)遮光板通過第一個光電門的速度
v1== m/s=0.10 m/s
遮光板通過第二個光電門的速度
v2== m/s=0.30 m/s
故滑塊的加速度a=≈0.067 m/s2。
(2)兩個光電門之間的距離
x=Δt=0.6 m。
答案:(1)0.067 m/s2 (2)0.6 m
第2節(jié)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律
(1)勻變速直線運(yùn)動是加速度均勻變化的運(yùn)動。(×)
(2)勻加速直線運(yùn)動是速度均勻變化的直線運(yùn)動。(√)
(3)勻加速直線運(yùn)動的位移是均勻增大的。(×)
(4)在勻變速直線運(yùn)動中,中間時刻的速度一定小于該段時間內(nèi)位移中點(diǎn)的速度。(√)
(5)物體由某高度由靜止下落一定做自由落體運(yùn)動。(×)
(6)做豎直上拋運(yùn)動的物體,在上升過程中,速度的變化量的方向是向下的。(√)
(7)豎直上拋運(yùn)動的速度為負(fù)值時,位移也為負(fù)值。(×)
意大利物理學(xué)家伽利略從理論和實(shí)驗(yàn)兩個角度,證明了輕、重物體下落一樣快,推翻了古希臘學(xué)者亞里士多德的“物體越重下落越快”的錯誤觀點(diǎn)。
突破點(diǎn)(一) 勻變速直線運(yùn)動的基本規(guī)律
1.解答運(yùn)動學(xué)問題的基本思路
→→→→
2.運(yùn)動學(xué)公式中正、負(fù)號的規(guī)定
直線運(yùn)動可以用正、負(fù)號表示矢量的方向,一般情況下,規(guī)定初速度v0的方向?yàn)檎较颍c初速度同向的物理量取正值,反向的物理量取負(fù)值,當(dāng)v0=0時,一般以加速度a的方向?yàn)檎较颉?
3.多過程問題
如果一個物體的運(yùn)動包含幾個階段,就要分段分析,各段銜接處的速度往往是連接各段的紐帶,應(yīng)注意分析各段的運(yùn)動性質(zhì)。
[典例] (2018·淮安一模)如圖所示,水平地面O點(diǎn)的正上方的裝置M每隔相等的時間由靜止釋放一小球,當(dāng)某小球離開M的同時,O點(diǎn)右側(cè)一長為L=1.2 m的平板車開始以a=6.0 m/s2的恒定加速度從靜止開始向左運(yùn)動,該小球恰好落在平板車的左端,已知平板車上表面距離M的豎直高度為h=0.45 m。忽略空氣阻力,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求小車左端離O點(diǎn)的水平距離;
(2)若至少有2個小球落在平板車上,則釋放小球的時間間隔Δt應(yīng)滿足什么條件?
[審題指導(dǎo)]
第一步:抓關(guān)鍵點(diǎn)
關(guān)鍵點(diǎn)
獲取信息
由靜止釋放一小球
小球做自由落體運(yùn)動
忽略空氣阻力
平板車以恒定加速度從靜止開始向左運(yùn)動
小車做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動
該小球恰好落在平板車的左端
在小球自由落體的時間內(nèi),小車的左端恰好運(yùn)動到O點(diǎn)
第二步:找突破口
(1)小球下落的時間t0可由h=gt02求得。
(2)小車左端離O點(diǎn)的水平距離等于t0時間內(nèi)小車的水平位移s。
(3)要使第二個小球能落入平板車上,小車在t0+Δt時間內(nèi)的位移應(yīng)不大于s+L。
[解析] (1)設(shè)小球自由下落至平板車上表面處歷時t0,在該時間段內(nèi)由運(yùn)動學(xué)方程
對小球有:h=gt02 ①
對平板車有:s=at02 ②
由①②式并代入數(shù)據(jù)可得:s=0.27 m。
(2)從釋放第一個小球至第二個小球下落到平板車上表面處歷時Δt+t0,設(shè)平板車在該時間段內(nèi)的位移為s1,由運(yùn)動學(xué)方程有:s1=a(Δt+t0)2 ③
至少有2個小球落在平板車上須滿足:s1≤s+L ④
由①~④式并代入數(shù)據(jù)可得:Δt≤0.4 s。
[答案] (1)0.27 m (2)Δt≤0.4 s
[方法規(guī)律]
求解多階段運(yùn)動問題的“三步走”
[集訓(xùn)沖關(guān)]
1.(2018·常州期末)如圖所示,在水平面上有一個質(zhì)量為m的小物塊,在某時刻給它一個初速度,使其沿水平面做勻減速直線運(yùn)動,其依次經(jīng)過A、B、C三點(diǎn),最終停在O點(diǎn)。A、B、C三點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別為L1、L2、L3,小物塊由A、B、C三點(diǎn)運(yùn)動到O點(diǎn)所用的時間分別為t1、t2、t3。則下列結(jié)論正確的是( )
A.== B.==
C.<< D.<<
解析:選B 反過來看,小物塊從O開始做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,由運(yùn)動學(xué)公式可知,x=at2,則a=,故位移與時間平方的比值為定值,所以==;從O點(diǎn)到C、B、A過程中速度越來越大,故平均速度越來越大,所以>>。
2.(2018·徐州檢測)一名消防隊(duì)員在模擬學(xué)習(xí)訓(xùn)練中,沿著長為12 m的豎立在地面上的鋼管從頂端由靜止先勻加速再勻減速下滑,滑到地面時速度恰好為零。如果他加速時的加速度大小是減速時加速度大小的2倍,下滑的總時間為3 s,那么該消防隊(duì)員( )
A.下滑過程中的最大速度為4 m/s
B.加速與減速運(yùn)動過程的時間之比為1∶2
C.加速與減速過程中的平均速度之比為2∶1
D.加速與減速運(yùn)動過程的位移大小之比為1∶4
解析:選B 設(shè)下滑過程中的最大速度為v,則消防隊(duì)員下滑的總位移:t1+t2=x,即t總=x,代入數(shù)據(jù)解得:v=8 m/s,故A錯誤;設(shè)加速與減速過程的時間分別為t1、t2,加速度大小分別為a1、a2,則v=a1t1、v=a2t2,解得:t1∶t2=a2∶a1=1∶2,故B正確;根據(jù)平均速度的推論知=,則平均速度之比為1∶1,故C錯誤;因?yàn)槠骄俣戎葹?∶1,加速和減速的時間之比為1∶2,則加速和減速運(yùn)動過程的位移之比為1∶2,故D錯誤。
突破點(diǎn)(二) 解決勻變速直線運(yùn)動的常用方法
方法
解 讀
基本公式法
基本公式指速度公式、位移公式及速度位移關(guān)系式,它們均是矢量式,使用時要規(guī)定正方向
平均速度法
(1)定義式=適用于任何性質(zhì)的運(yùn)動
(2)=v=只適用于勻變速直線運(yùn)動
推論法(位移差公式)
勻變速直線運(yùn)動中,在連續(xù)相等的時間T內(nèi)的位移之差為一恒量,即Δx=aT2,xm-xn=(m-n)·aT2,對一般的勻變速直線運(yùn)動問題,若出現(xiàn)相等的時間間隔,應(yīng)優(yōu)先考慮用位移差公式求解
比例法
初速度或末速度為零的勻變速直線運(yùn)動問題,可以考慮用比例法快速解答
圖像法
應(yīng)用v -t圖像,可把較復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為簡單的數(shù)學(xué)問題,尤其是用圖像進(jìn)行定性分析,可避開繁雜的計算,快速得出答案
[題點(diǎn)全練]
1.(2016·上海高考)物體做勻加速直線運(yùn)動,相繼經(jīng)過兩段距離為16 m的路程,第一段用時4 s,第二段用時2 s,則物體的加速度是( )
A. m/s2 B. m/s2
C. m/s2 D. m/s2
解析:選B 根據(jù)題意,物體做勻加速直線運(yùn)動,t時間內(nèi)的平均速度等于時刻的瞬時速度,在第一段內(nèi)中間時刻的瞬時速度為:v1== m/s=4 m/s;在第二段內(nèi)中間時刻的瞬時速度為:v2== m/s=8 m/s;則物體加速度為:a== m/s2= m/s2,故選項(xiàng)B正確。
2.[多選](2018·無錫六校聯(lián)考)一個做勻加速直線運(yùn)動的物體,在前4 s內(nèi)經(jīng)過的位移為24 m,在第二個4 s內(nèi)經(jīng)過的位移是60 m,則這個物體( )
A.在t=2 s時的速度為6 m/s
B.在t=4 s時的速度為11 m/s
C.這個物體運(yùn)動的加速度為a=2.25 m/s2
D.這個物體運(yùn)動的初速度為v0=1.5 m/s
解析:選ACD 已知T=4 s,x1=24 m,x2=60 m,
則由Δx=aT2得:x2-x1=aT2,
得:a== m/s2=2.25 m/s2。
由x1=v0T+aT2,
得:v0=-aT= m/s-×2.25×4 m/s=1.5 m/s,t=2 s時速度v2=v0+at=1.5 m/s+2.25×2 m/s=6 m/s,t=4 s時速度v4=v0+at′=1.5 m/s+2.25×4 m/s=10.5 m/s,故A、C、D正確,B錯誤。
突破點(diǎn)(三) 自由落體運(yùn)動
[典例] (2018·大慶模擬)比薩斜塔是世界建筑史上的一大奇跡。如圖所示,已知斜塔第一層離地面的高度h1=6.8 m,為了測量塔的總高度,在塔頂無初速度釋放一個小球,小球經(jīng)過第一層到達(dá)地面的時間t1=0.2 s,重力加速度g取10 m/s2,不計空氣阻力。
(1)求斜塔離地面的總高度h;
(2)求小球從塔頂落到地面過程中的平均速度。
[審題指導(dǎo)]
(1)根據(jù)位移公式求出小球到達(dá)第一層時的速度,再求出塔頂離第一層的高度,進(jìn)而求出總高度;
(2)先求出小球從塔頂落到地面的總時間,再根據(jù)平均速度的定義求出平均速度。
[解析] (1)設(shè)小球到達(dá)第一層時的速度為v1,則有
h1=v1t1+gt12
得 v1=
代入數(shù)據(jù)得v1=33 m/s
塔頂離第一層的高度h2==54.45 m
所以塔的總高度h=h1+h2=61.25 m。
(2)小球從塔頂落到地面的總時間t= =3.5 s
平均速度==17.5 m/s。
[答案] (1)61.25 m (2)17.5 m/s
[方法規(guī)律]
應(yīng)用自由落體運(yùn)動規(guī)律解題時的兩點(diǎn)注意
(1)可充分利用自由落體運(yùn)動初速度為零的特點(diǎn)、比例關(guān)系及推論等規(guī)律解題。
①從運(yùn)動開始連續(xù)相等時間內(nèi)的下落高度之比為1∶3∶5∶7∶…
②一段時間內(nèi)的平均速度===gt。
③連續(xù)相等時間T內(nèi)的下落高度之差Δh=gT2。
(2)物體由靜止開始的自由下落過程才是自由落體運(yùn)動,從中間截取的一段運(yùn)動過程不是自由落體運(yùn)動,等效于豎直下拋運(yùn)動,應(yīng)該用初速度不為零的勻變速直線運(yùn)動規(guī)律去解決此類問題。
[集訓(xùn)沖關(guān)]
1.(2018·宿遷模擬)小鋼球從某位置由靜止釋放,用頻閃照相機(jī)在同一底片上多次曝光,得到的照片如圖所示。已知連續(xù)兩次曝光的時間間隔,為求出小球經(jīng)過B點(diǎn)的速度,需測量( )
A.照片中AC的距離
B.照片中球的直徑及AC的距離
C.小鋼球的實(shí)際直徑、照片中AC的距離
D.小鋼球的實(shí)際直徑、照片中球的直徑及AC的距離
解析:選D 小鋼球做自由落體運(yùn)動,加速度等于重力加速度,該運(yùn)動屬于勻變速直線運(yùn)動,則B點(diǎn)的瞬時速度等于AC之間的平均速度,所以在已知連續(xù)兩次曝光的時間間隔,測量出A、C之間的實(shí)際距離即可求出小球經(jīng)過B點(diǎn)的速度。結(jié)合小鋼球的實(shí)際直徑、照片中球的直徑可以求出照片上的大小與實(shí)際大小的比例關(guān)系,由照片中AC之間的長度結(jié)合比例關(guān)系即可求出AC的實(shí)際大小。由以上的分析可知,A、B、C錯誤,D正確。
2.將高臺跳水運(yùn)動員視為質(zhì)點(diǎn),其運(yùn)動近似為豎直方向上的運(yùn)動。如圖所示為甲、乙兩運(yùn)動員從起跳到觸及水面時的速度—時間圖像。由此可推得( )
A.甲所在的跳臺高度為11.25 m
B.甲所在的跳臺高度為12.50 m
C.甲、乙所在的兩跳臺高度相同
D.甲所在的跳臺高度比乙所在的跳臺低10 m
解析:選D 由題圖知,甲做豎直上拋運(yùn)動,對應(yīng)跳臺高度為h1=×1.5×15 m-×0.5×5 m=10 m;乙做自由落體運(yùn)動,對應(yīng)跳臺高度為h2=×2×20 m=20 m。故甲所在的跳臺高度比乙所在的跳臺低10 m。
突破點(diǎn)(四) 利用轉(zhuǎn)換研究對象法巧解多物體的勻變速直線運(yùn)動
在運(yùn)動學(xué)問題的解題過程中,若多個物體所參與的運(yùn)動規(guī)律完全相同,可將多個物體的運(yùn)動轉(zhuǎn)換為一個物體的連續(xù)運(yùn)動,解答過程將變得簡單明了。
[典例] (2018·淮安模擬)如圖所示,一雜技演員用一只手拋球、接球,他每隔0.4 s拋出一球,接到球便立即把球拋出。已知除拋、接球的時刻外,空中總有4個球,將球的運(yùn)動近似看作是豎直方向的運(yùn)動,球到達(dá)的最大高度是(高度從拋球點(diǎn)算起,取g=10 m/s2)( )
A.1.6 m B.2.4 m
C.3.2 m D.4.0 m
[方法點(diǎn)撥]
將4個小球依次拋出后均做相同的豎直上拋運(yùn)動,但同時研究4個小球的運(yùn)動比較復(fù)雜,將4個小球的運(yùn)動轉(zhuǎn)換為一個小球所做的連續(xù)運(yùn)動,小球每隔0.4 s對應(yīng)的位置,對應(yīng)各小球在同一時刻的不同位置,問題便能迎刃而解。
[解析] 由題圖所示的情形可以看出,四個小球在空中的位置與一個小球拋出后每隔0.4 s對應(yīng)的位置是相同的,因此可知小球拋出后到達(dá)最高點(diǎn)和從最高點(diǎn)落回拋出點(diǎn)的時間均為t=0.8 s,故有Hm=gt2=3.2 m,C正確。
[答案] C
[集訓(xùn)沖關(guān)]
1.(2018·南通期末)科技館中的一個展品如圖所示,在較暗處有一個不斷均勻滴水的水龍頭,在一種特殊的間歇閃光燈的照射下,若調(diào)節(jié)間歇閃光間隔時間正好與水滴從A下落到B的時間相同,可以看到一種奇特的現(xiàn)象,水滴似乎不再下落,而是像固定在圖中的A、B、C、D四個位置不動,對出現(xiàn)的這種現(xiàn)象,下列描述正確的是(g=10 m/s2)( )
A.水滴在下落過程中通過相鄰兩點(diǎn)之間的時間滿足tAB<tBC<tCD
B.閃光的間隔時間是 s
C.水滴在相鄰兩點(diǎn)間的平均速度滿足AB∶BC∶CD=1∶4∶9
D.水滴在各點(diǎn)的速度之比滿足vB∶vC∶vD=1∶3∶5
解析:選B 由題圖可知∶∶=1∶3∶5,水滴做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,由題意知水滴在下落過程中通過相鄰兩點(diǎn)之間的時間相等,A錯誤;由h=gt2可得水滴在下落過程中通過相鄰兩點(diǎn)之間的時間為 s,即閃光的間隔時間是 s,B正確;由=知水滴在相鄰兩點(diǎn)間的平均速度滿足AB∶BC∶CD=1∶3∶5,C錯誤;由v=gt知水滴在各點(diǎn)的速度之比滿足vB∶vC∶vD=1∶2∶3,D錯誤。
2.從斜面上某一位置每隔0.1 s 釋放一顆小球,在連續(xù)釋放幾顆后,對斜面上正在運(yùn)動著的小球拍下部分照片,如圖所示?,F(xiàn)測得xAB=15 cm,xBC=20 cm,已知小球在斜面上做勻加速直線運(yùn)動,且加速度大小相同。
(1)求小球的加速度。
(2)求拍攝時B球的速度。
(3)C、D兩球相距多遠(yuǎn)?
(4)A球上面正在運(yùn)動著的小球共有幾顆?
解析:(1)由Δx=aT2得
a=== m/s2=5 m/s2。
(2)vB== m/s=1.75 m/s。
(3)由Δx=xCD-xBC=xBC-xAB得
xCD=xBC+(xBC-xAB)=20 cm+5 cm=25 cm。
(4)小球B從開始運(yùn)動到題圖所示位置所需的時間為
tB== s=0.35 s
則B球上面正在運(yùn)動著的小球共有3顆,A球上面正在運(yùn)動著的小球共有2顆。
答案:(1)5 m/s2 (2)1.75 m/s (3)25 cm (4)2顆
什么是“形異質(zhì)同”和“形同質(zhì)異”
題目做得多了,會遇到一類遵循的物理規(guī)律相同,但提供的物理情景新穎、信息陌生、物理過程獨(dú)特的問題,對這類問題同學(xué)們往往感覺難度大,無從下手。其實(shí)這類問題看似陌生,實(shí)則與我們平時練習(xí)的題目同根同源,只不過是命題人巧加“改頭換面”而已,這類問題我們稱之為形異質(zhì)同。
另外,平時做題時還會遇到一類物理情景比較熟悉,物理過程似曾相識的問題,對于這類問題,又往往因?qū)忣}不嚴(yán)、慣性思維,不注意題中所給條件的細(xì)微區(qū)別,而解答失誤。這類問題我們稱之為形同質(zhì)異。
無論是“形異質(zhì)同”還是“形同質(zhì)異”,都是命題人常采用的命題手段之一,為引起同學(xué)們對此類問題的重視,本書創(chuàng)編此欄目,旨在讓同學(xué)們在平時的訓(xùn)練中,多比較、多總結(jié),不再因無謂失分而遺憾。
下面列舉兩類勻變速直線運(yùn)動中的“形異質(zhì)同”問題。
水平剎車與沿粗糙斜面上滑
1.(2018·蘇北十所名校聯(lián)考)汽車在水平面上剎車,其位移與時間的關(guān)系是x=24t-6t2,則它在前3 s內(nèi)的平均速度為( )
A.6 m/s B.8 m/s C.10 m/s D.12 m/s
解析:選B 將題目中的表達(dá)式與x=v0t+at2比較可知:v0=24 m/s,a=-12 m/s2。所以由v=v0+at可得汽車從剎車到靜止的時間為t= s=2 s,由此可知3 s時汽車已經(jīng)停止,位移x=24×2 m-6×22 m=24 m,故平均速度== m/s=8 m/s。
2.[多選](2018·南京調(diào)研)如圖所示,木板與水平地面間的夾角θ=30°,可視為質(zhì)點(diǎn)的一小木塊恰好能沿著木板勻速下滑。若讓該小木塊從木板的底端以初速度為v0=10 m/s沿木板向上運(yùn)動,取g=10 m/s2。則以下結(jié)論正確的是( )
A.小木塊與木板間的動摩擦因數(shù)為
B.小木塊經(jīng)t=2 s沿木板滑到最高點(diǎn)
C.小木塊在t=2 s時速度大小為10 m/s,方向沿木板向下
D.小木塊滑到最高點(diǎn)后將靜止不動
解析:選AD 小木塊恰好勻速下滑時,mgsin 30°=μmgcos 30°,可得μ=,A正確;小木塊沿木板上滑過程中,由牛頓第二定律可得:mgsin 30°+μmgcos 30°=ma,可得小木塊上滑過程中勻減速的加速度a=10 m/s2,故小木塊上滑的時間t上==1 s,小木塊速度減為零時,有:mgsin 30°=μmgcos 30°,故小木塊將靜止在最高點(diǎn),D正確,B、C錯誤。
(1)汽車在水平路面上的剎車問題中,當(dāng)汽車速度為零后,汽車將停止運(yùn)動。
(2)物體沿粗糙斜面上滑至最高點(diǎn)后,若有mgsin θ≤μmgcos θ,則物體的運(yùn)動規(guī)律與汽車在水平路面上的剎車問題類似。
對點(diǎn)訓(xùn)練:勻變速直線運(yùn)動的基本規(guī)律
1.(2018·蘇州模擬)質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動的位移x與時間t的關(guān)系為x=5t+t2(各物理量均采用國際單位制單位),下列說法正確的是( )
A.該質(zhì)點(diǎn)的加速度大小為1 m/s2
B.該質(zhì)點(diǎn)在1 s末的速度大小為6 m/s
C.該質(zhì)點(diǎn)第2 s內(nèi)的平均速度為8 m/s
D.前2 s內(nèi)的位移為8 m
解析:選C 根據(jù)x=v0t+at2=5t+t2得,質(zhì)點(diǎn)的初速度v0=5 m/s,加速度a=2 m/s2,故A錯誤;質(zhì)點(diǎn)在1 s末的速度v1=v0+at=5 m/s+2×1 m/s=7 m/s,故B錯誤;質(zhì)點(diǎn)在第2 s內(nèi)的位移x2=(5×2+4)m-(5×1+1)m=8 m,則第2 s內(nèi)的平均速度== m/s=8 m/s,故C正確;前2 s內(nèi)的位移x=v0t+at2=5×2 m+4 m=14 m,故D錯誤。
2.(2018·廈門模擬)如圖所示,國產(chǎn)某品牌汽車裝備了具有“全力自動剎車”功能的城市安全系統(tǒng),系統(tǒng)以50 Hz的頻率監(jiān)視前方的交通狀況。當(dāng)車速v≤10 m/s且與前方靜止的障礙物之間的距離接近安全距離時,如果司機(jī)未采取制動措施,系統(tǒng)就會立即啟動“全力自動剎車”,加速度大小約為5 m/s2,使汽車避免與障礙物相撞。則“全力自動剎車”系統(tǒng)設(shè)置的安全距離約為( )
A.50 m B.20 m
C.10 m D.1 m
解析:選C 由題意知,車速v≤10 m/s,系統(tǒng)立即啟動“全力自動剎車”的加速度大小約為5 m/s2,最后末速度減為0,由推導(dǎo)公式v2=2ax可得:x≤= m=10 m,所以系統(tǒng)設(shè)置的安全距離約10 m,故C正確,A、B、D錯誤。
3.[多選](2018·昆山模擬)如圖所示,從斜面上某一位置先后由靜止釋放四個小球,相鄰兩小球釋放的時間間隔為0.1 s,某時刻拍下的照片記錄了各小球的位置,測出xAB=5 cm,xBC=10 cm,xCD=15 cm。則( )
A.照片上小球A所處的位置,不是每個小球的釋放點(diǎn)
B.C點(diǎn)小球速度是A、D點(diǎn)小球速度之和的一半
C.B點(diǎn)小球的速度大小為1.5 m/s
D.所有小球的加速度大小為5 m/s2
解析:選AD 根據(jù)Δx=aT2得小球的加速度為:
a== m/s2=5 m/s2,
B點(diǎn)的速度等于AC段的平均速度,
則有:vB== m/s=0.75 m/s,
A點(diǎn)小球的速度為:vA=vB-aT=0.75 m/s-5×0.1 m/s=0.25 m/s≠0,可知小球不是從A點(diǎn)釋放,故A、D正確,C錯誤。C點(diǎn)是BD段的中間時刻,根據(jù)平均速度的推論知,C點(diǎn)小球的速度等于B、D點(diǎn)兩球速度之和的一半,故B錯誤。
4.[多選]如圖所示,直線MN表示一條平直公路,汽車以初速度v0=2 m/s、加速度a=2 m/s2由A向C做勻加速直線運(yùn)動,在到達(dá)C點(diǎn)前1 s內(nèi),所通過的距離BC為L,其中AC=L,下列判斷正確的是( )
A.平直公路AC長為21 m
B.平直公路BC長為7 m
C.汽車由A向C運(yùn)動的時間為4 s
D.汽車到達(dá)C點(diǎn)的速度大小是8 m/s
解析:選BD 設(shè)汽車從A到C的時間為t,則從A到B的時間為t-1,根據(jù)位移公式有
L=v0t+at2=2t+×2t2①
L-L=v0(t-1)+a(t-1)2=2(t-1)+×2(t-1)2②
解得t=3 s
平直公路AC的長度為:L=2×3 m+×2×32 m=15 m
平直公路BC的長度為xBC=L=×15 m=7 m
汽車到達(dá)C點(diǎn)的速度vC=v0+at=2 m/s+2×3 m/s=8 m/s,故B、D正確,A、C錯誤。
對點(diǎn)訓(xùn)練:解決勻變速直線運(yùn)動的常用方法
5.(2018·廈門模擬)一輛公共汽車進(jìn)站后開始剎車,做勻減速直線運(yùn)動。開始剎車后的第1 s內(nèi)和第2 s內(nèi)位移大小依次為9 m和7 m。則剎車后6 s內(nèi)的位移是( )
A.20 m B.24 m
C.25 m D.75 m
解析:選C 由Δx=9 m-7 m=2 m可知,汽車在第3
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江蘇
專版
2019
高考
物理
一輪
復(fù)習(xí)
全冊學(xué)案
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