【物理】2019届二轮复习运动学概念专题学案（全国通用）

【物理】2019届二轮复习运动学概念专题学案（全国通用）

‎ 第1讲 运动学概念专题 基础知识梳理 ‎ ‎ 教师版说明：‎ ‎1.建议老师在梳理知识 络的同时，对基本概念进行复习。框图中涉及了全部概念，重点知识回顾部分对比较重要的概念进行了详细叙述，对于一些比较简单的概念老师带领学生一起回忆一下即可。‎ ‎2.概念中划线的部分在学生版中作为填空出现。‎ ‎3.平均速度、瞬时速度、平均速率、瞬时速率、加速度这几个比较重要的、易混的概念在后面的模块中会重点辨析，这里可以跳过，重点是把后面不讲的概念给学生复习一下。‎ 我们已经学习过描述物体运动的基本物理量，下面进行一个简单归纳。首先要明确什么是“机械运动”；为了描述物体是否运动需要引入“参考系”；为了定量描述运动需要引入“坐标系”；为了简化复杂的运动，引入了“质点”这个理想化模型；初中学习过描述运动的3个物理量时间、路程和速度，高中对其进行了扩展，对应的物理量分别是“时间”和“时刻”、“位移”和“路程”、“速度”和“速率”；由于上述物理量不能完备的描述运动，我们又引入了“加速度”的概念。‎ 重点知识回顾 ‎1．质点 ‎ 在某些情况下，可以不考虑物体的大小和形状，这时，我们只突出“物体具有质量”这一要素，把它简化为一个有质量的点，称之为质点。质点并不存在，是一种理想化的物理模型。‎ ‎2．路程和位移 ‎⑴ 路程：物体运动轨迹的长度，只有大小，没有方向，是标量。‎ ‎⑵ 位移：描述物体位置变化的物理量。‎ 由初位置指向末位置的一条有向线段，既有大小，又有方向，是矢量。‎ ‎⑶ 路程与位移的大小关系：位移的大小≤路程。‎ ‎3．速度 ‎⑴ 速度是描述物体运动快慢的物理量，是位移对时间的变化率。速度不但有大小，而且有方向，是矢量。速度的方向就是物体运动的方向。‎ ‎⑵ 平均速度：物体一段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值，。‎ ‎⑶ 瞬时速度：物体在某一位置（某一时刻）的速度，（其中趋于零）。‎ ‎4．加速度 ‎⑴ 加速度是表示速度变化快慢的物理量。‎ ‎⑵ 加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值，通常用表示，，其中为速度的变化量，；表示对应的时间变化量，即。‎ ‎⑶ 加速度是矢量，方向与速度变化量的方向相同。‎ ‎⑷ 在国际单位制中，加速度的单位是。‎ ‎5．匀速直线运动 物体在一条直线上运动，如果在任意相等的时间里位移相等，这种运动就叫匀速直线运动。匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动。‎ ‎6．匀变速直线运动 沿一条直线，且加速度保持不变的运动，叫做匀变速直线运动。‎ 基础训练 1． 在研究物体的运动时，下列说法正确的是 A．研究一端固定并可绕该端转动的杠杆的运动时，杠杆可视为质点 B．研究火车通过站台所用的时间时，火车可以视为质点 C．评委为体操运动员的“跳马”动作评分，运动员可视为质点 D．研究月球绕地球的运转时，月球可视为质点 【答案】 D 2． 关于时间和时刻，下列说法正确的是 A．物体在时指的是物体在末时，指的是时刻 B．物体在内指的是物体在末到末这的时间 C．物体在第内指的是物体在末到末这的时间 D．第末就是第初，指的是时刻 【答案】 ACD 3． 下列说法中正确的是 A．出租车应按位移收费 B．在单向直线运动中，位移就是路程 C．在曲线运动中，同一运动过程的路程大于位移的大小 D．在跳远比赛中，裁判员测定的是运动员的路程 【答案】 C 4． 下列关于速度的说法正确的是 A．速度方向就是物体运动的方向 B．速度是描述物体位置变化的物理量 C．速度是描述物体位置变化大小的物理量 D．匀速直线运动的速度方向是可以改变的 【答案】 A ‎1.1 易混概念辨析 知识点睛 ‎1．平均速度、瞬时速度、平均速率、瞬时速率的辨析 ‎⑴ 平均速度与瞬时速度的比较 平均速度 瞬时速度 定义 物体一段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值 物体在某一位置（某一时刻）的速度 区别 粗略描述物体运动，对应一段时间 精确描述物体运动，对应某一时刻 共同点 描述物体运动快慢和方向，都是矢量，单位是 联系 匀速直线运动中，平均速度等于瞬时速度。‎ 瞬时速度是极短时间内的平均速度（极限的思想）。‎ 注意 平均速度不是速度的平均值 ‎⑵ 平均速度与平均速率的比较 平均速度 平均速率 定义 物体在一段时间内的位移与通过这段位移所用的时间的比值 物体在一段时间内的路程与通过这段路程所用的时间的比值 意义 粗略描述运动的快慢和方向 仅描述运动的快慢 性质 矢量 标量 关系 平均速度大小一般小于平均速率，仅物体单向直线运动时，两者大小才相等 ‎⑶ 瞬时速度与瞬时速率的比较 瞬时速度 瞬时速率 定义 物体在某一位置（某一时刻）的速度 瞬时速度的大小 说明 瞬时速率实际是极短时间内的平均速率 意义 描述物体的运动快慢和运动方向 仅描述物体的运动快慢 性质 矢量 标量 关系 两者大小总是相等 ‎2．加速度概念辨析 加速度是表示物体速度改变快慢的物理量，数值上等于单位时间内速度的变化量。理解时应注意：加速度反映的不是运动快慢，也不是速度变化量的大小，而是速度随时间的变化率。因此要重点区分速度、速度变化量、加速度几个概念。‎ ‎⑴ 速度、速度变化量、加速度的比较 速度 速度改变量 加速度 物理意义 描述物体运动快慢 描述物体速度改变程度 描述物体速度变化快慢 定义式 单位 方向 与位移方向相同 由决定方向 与速度变化方向相同，与速度、方向无关。‎ 大小 等于位移与时间的比值，与位移、时间本身大小无关 等于 与、本身大小无关 等于速度变化量与时间的比值，与速度、速度变化量、时间的大小无关。‎ ‎⑵ 加速度与物体运动的关系 ‎① 判断加速运动与减速运动的方法 物体做加速直线运动还是减速直线运动，判断的依据是加速度的方向与速度方向是相同还是相反，而不在于加速度是增大还是减小。‎ Ｉ 当与方向相同时，随时间增大而增大，物体做加速运动。‎ Ⅱ 当与方向相反时，随时间增大而减小，物体做减速运动。‎ Ⅲ 当时，随时间不发生变化，物体做匀速运动。‎ ‎② 物体速度变化快慢由加速度决定，加速度越大物体速度变化越快。‎ ‎③ 物体的运动方向由速度方向决定，与加速度无关。当选定正方向后，表明运动方向与规定的正方向相同；表明运动方向与规定的正方向相反。‎ 例题精讲 ‎ ‎ 教师版说明：由于这个模块是易混概念辨析，并且认为学生已经学习过加速度的概念，因此这部分所配的例题都是涉及概念辨析的，没有加速度矢量运算的。如果学生暑假没有学过有关加速度的内容，需要用到加速度计算的题目，这里补充两道。这些题目不是必讲内容，学生版中没有。(后续将次中，教师版说明中的题目学生版均没有)‎ 1. ‎ 将某物体由点以的速度竖直向上抛出，后到达最高点，再经过后又以的速度经过去点，请求出物体在整个过程中的速度变化量大小和加速度大小。‎ 【答案】 ‎，‎ 2. ‎ 一物体做匀变速直线运动，某时刻速度的大小为，后速度的大小变为。求这内该物体的加速度大小 【答案】 或 ‎ ‎ 例题说明：例1辨析平均速度与瞬时速度的概念；例2辨析平均速度与平均速率，强调平均速度的大小既不等于速度的平均值，也不等于平均速率；例3综合辨析平均速度、瞬时速度、平均速率、瞬时速率。例4考察对加速度概念的理解，例5、例6考察加速度的矢量性、加速度与速度关系，例7分析加速度减小的加速过程中各物理量的变化。‎ 【例1】 下列说法中正确的是 A．瞬时速度只能描述一段路程内物体的运动情况 B．瞬时速度只能描述匀速直线运动中物体运动的快慢 C．平均速度可以准确反映物体在各个时刻的运动情况 D．平均速度只能反映物体在一段时间内的运动情况 【答案】 D 【例2】 汽车以的速度从地开往地，又以的速度从地开往地。求汽车在往返一次的全过程中平均速度的大小。‎ 甲同学给出的做法为：根据，可得：。‎ 乙同学给出的做法为：。‎ 请分析两位同学的解法是否正确。‎ 【答案】 两种解法都不对。平均速度的大小既不等于速度的平均值，也不等于平均速率。在上述整个过程中，总位移为零，故平均速度的大小为零。‎ 【例1】 三个质点、、的运动轨迹如图所示，三个质点同时从点出发，同时到达点，下列说法正确的是 A．三个质点从到的平均速度相同 B．质点从到的平均速度方向与任意时刻瞬时速度方向相同 C．到达点的瞬时速率一定是的大 D．三个质点到时的平均速率相同 【答案】 A 【例2】 物体以大小为的加速度做匀加速直线运动。它在任何内的运动状态，以下说法正确的是 ‎ A．末速度一定比初速度大 B．初速度可能比末速度大 C．速度的变化量的大小是 D．平均速度的大小一定是 , ,k ]‎ 【答案】 AC 【例3】 关于匀变速直线运动的加速度方向和正负值问题，下列说法中正确的是 学 ]‎ A．在匀加速直线运动中，加速度的方向一定和初速度的方向相同 B．匀减速直线运动中，加速度一定为负值 C．匀加速直线运动中，加速度也有可能取负值 D．只有在规定了初速度方向为正方向的前提下，匀加速直线运动的加速度才取正值 【答案】 ACD 【例4】 甲、乙为两个在同一直线上沿规定的正方向运动的物体，，。那么，对甲、乙两物体判断正确的是 A．甲的加速度大于乙的加速度。‎ B．甲、乙两物体的运动方向一定相反。‎ C．甲的加速度和正方向一致，乙的加速度和正方向相反。‎ D．甲、乙的速度量值都是越来越大。‎ 【答案】 C 【例5】 一质点在轴上运动，初速度，加速度，当的值开始减少，则该质点 A．速度开始减小，直到加速度等于零为止 B．位移开始增加，直到加速度为零为止 C．速度继续增大，直到加速度为零为止 D．速度增大，加速度的方向和速度的方向相反 【答案】 C ‎1.2 信息给予题 知识点睛 信息给予题（简称信息题）多以当今热点知识和最新 技动态为立意背景，在题干中给出解题所需的新知识、新情景、新方法等新信息。信息给出的形式主要有：文字信息和图表信息（包括图片、照片、函数图表等）。但文字信息往往被一大堆文字所掩盖，各种有用信息间的关系也不是一眼能看穿的，图表信息则更为隐蔽。这类试题一般立意新颖、构思巧妙、可读性强、密切联系生活实际、具有鲜明的时代气息，对阅读理解能力、分析推理能力、理论联系实际的能力、心理适应能力均有较高的要求。‎ 解答信息题，首先要通过认真阅读，读懂题干内容，着重了解所提出的新概念、新理论、新技术和新方法；看懂题中图表所包含的信息，着重了解其物理意义以及有关物理量之间的定性与定量的函数关系，并能从中找出规律，从而确定解题的方向，正确建立相关物理模型，最终解决问题。解题的关键是：‎ ‎1．抓住有效信息 学 ]‎ 信息题多是以对物理现象进行直接描述的形式给出的，因此题目的文字量通常较大，其中会包含对实际事物描述的一些非本质的内容。因此，需要对题目所给信息进行筛选，抓住问题本质。‎ ‎2．分析物理过程，建立物理模型 信息题中的物理模型通常不是直接出现的，而是给出实际物理过程的具体描述，物理过程和物理模型较为隐蔽。这就要求我们把实际问题与熟悉的物理知识联系起来，还原出物理模型，搞清物理过程，进而运用物理理论进行分析和解答。‎ ‎3．挖掘隐含条件 在信息题中有些解题必须的条件并不是直接给出的，需要对图表、照片、图象等进行挖掘才能发现。在有些涉及估算的题目中，还需要结合生活实际，完善和补充适当的数据才能求解。‎ 例题精讲 例题说明：这几道题用到的物理知识本身都不难，但部分学生解决起来可能会感觉比较困难。例8需要利用照片估算子弹尺度，再选择合适的物理模型求解。例9需要从文字、图表中综合提取信息，弄清题目所描述的实验原理，才能正确选择物理模型进行求解。例10需要从大量的文字叙述中提取有用信息，建立正确的物理模型才能求解，而此题所介绍的内容又是学生所不熟悉的，因此有一定难度。此外，挑战极限部分还有两道较难的题目老师可以选用。‎ 【例1】 如图所示，为高速摄影机拍摄到的子弹穿透苹果瞬间的照片。该照片经放大后分析，在曝光时间内，子弹影像前后错开的距离约为子弹长度的。已知子弹飞行速度约为，由此可估算出这幅照片的曝光时间最接近 A． B． C． D．‎ 【解析】 在曝光时间内，子弹的运动可简化为匀速运动，影像前后错开的距离对应在该时间内的位移。子弹长度的数量级为，故子弹的位移数量级为，子弹飞行速度约为，故曝光时间估算为。‎ 【答案】 B 【例2】 小明同学在学习DIS（Digital Information System）实验后，设计了一个测物体瞬时速度的实验，其装置如下图所示。‎ 在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平、将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端。小明同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了如下几组实验数据。‎ 实验次数 不同的挡光片 通过光电门的时间()‎ 速度()‎ 第一次 Ⅰ ‎0.23044‎ ‎0.347‎ 第二次 Ⅱ ‎0.17464‎ ‎0.344‎ 第三次 Ⅲ ‎0.11662‎ ‎0.343‎ 第四次 Ⅳ ‎0.05850‎ ‎0.342‎ 则以下表述正确的是 ‎①四个挡光片中，挡光片Ⅰ的宽度最小 ‎②四个挡光片中，挡光片Ⅳ的宽度最小 ‎③四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 ‎④四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度 A．①③　　 B．②③　　 C．①④　　 D．②④‎ 【答案】 D 【例1】 天文观测表明，大多数远处的恒星(或星系)都以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大；也就是说，宇宙在膨胀。不同星体的退行速度和它们离我们的距离成正比，即，式中为一常量，已由天文观察测定。为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的。假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远。这一结果与上述天文观测一致。由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄，其计算式为 。根据过去观测哈勃常数，其中（光年）是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为 年。‎ 【解析】 ‎；把各数代入，可计算出宇宙年龄约为年。‎ 【答案】 ‎ ‎ ‎ ‎ 教师版说明：这里再补充一道涉及估算的问题，此题情景不难，但是读懂题中的算法有一定难度。如果老师需要可以选用，此题学生版中没有。‎ 一人看到闪电后又听到雷声。已知空气中的声速约为，光速为，于是他用12.3除以3很快估算出闪电发生位置到他的距离为。 根据你所学的物理知识可以判断 A．这种估算方法是错误的，不可以采用 B．这种估算方法可以比较准确地估算出闪电发生位置与观察者间的距离 C．这种估算方法没有考虑光的传播时间，结果误差很大 D．即使声速增大2倍以上，本题的估算结果依然正确 【答案】 B ‎ ‎ 挑战极限 例题说明：这两道题难度较大。例11只有文字叙述，需要学生根据题意，自己建立物理模型，正确画出示意图，才能求解。例12需要学生能读懂题意，充分从图中提取挖掘有用信息，才能求解，此题图中包含的信息量较大，需要对图片进行综合分析，因此有一定难度。‎ 【例1】 天空有近似等高的浓云层。为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和云层反射来的爆炸声时间上相差。试估算云层下表面的高度。已知空气中的声速。‎ 【解析】 如图所示，表示爆炸处，表示观测者所在处，表示云层下表面的高度。用表示爆炸声直接传到处所经时间，则有①‎ 用表示爆炸声经云层反射到达处所经时间，因为入射角等于反射角，‎ 故有②‎ 已知③ 学 ]‎ 联立①②③式，可得④‎ 代入数值得．‎ 【答案】 【例2】 如图所示为高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号。根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。下图中是测速仪发出的超声波信号，、分别是、由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，、之间的时间间隔，超声波在空气中传播的速度是，若汽车匀速运动，则根据图可知，汽车在接收到、两个信号之间的时间内前进的距离是 ，汽车的速度是 。‎ ‎ ‎ 【解析】 ‎ 和之间表示的是时间间隔 。则 和之间时间间隔，和之间时间间隔。汽车反射第1个信号时，与测速仪间的距离，汽车反射第2个信号时，与测速仪间的距离，因此可以直接算出汽车在接收到、两个信号之间的时间内前进的距离是。‎ 汽车走过这段距离的时间是，可以得到汽车的速度是。‎ 【答案】 ‎17 ‎