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1、(通用版)2022-2023版高考物理總復習 主題一 機械運動與物理模型單元總結(jié)學案 新人教版
一、平均速度和瞬時速度
平均速度
瞬時速度
實際應用
定義
物體在某一段時間內(nèi)完成的位移與所用時間的比值
物體在某一時刻或經(jīng)過某一位置時的速度
物理實驗中通過光電門測速,如圖所示
把遮光條通過光電門時間內(nèi)的平均速度視為瞬時速度
定義式
=(x為位移)
v=(Δt趨于零)
矢量性
矢量,平均速度方向與物體位移方向相同
矢量,瞬時速度方向與物體運動方向相同,沿其運動軌跡切線方向
[例1] 三個質(zhì)點A、B、C的運動軌跡如圖1所示,三個質(zhì)點同時從N
2、點出發(fā),同時到達M點,設無往返運動,下列說法正確的是( )
圖1
A.三個質(zhì)點從N到M的平均速度相同
B.三個質(zhì)點在任意時刻的速度方向都相同
C.三個質(zhì)點從N點出發(fā)到任意時刻的平均速度都相同
D.三個質(zhì)點從N到M的平均速率相同
解析 位移與通過該段位移所用時間的比值叫平均速度,本題中A、B、C三個質(zhì)點在相同時間內(nèi)的位移相同,大小都等于MN的長度,方向由N指向M,所以它們的平均速度相同,A正確;瞬時速度是表征質(zhì)點在某時刻運動快慢和方向的物理量,本題中B質(zhì)點做單向直線運動,速度方向恒定,A、C兩質(zhì)點做曲線運動,速度方向時刻在變,B錯誤;三個質(zhì)點從N點出發(fā)到任意時刻(未達到M點),
3、平均速度的方向不同,C錯誤;由平均速率的定義可知,由N到M,A、C兩質(zhì)點的平均速率相等,且大于B質(zhì)點的平均速率,D錯誤。
答案 A
二、速度、速度變化量和加速度
速度
速度變化量
加速度
定義式
v=
Δv=v-v0
a==
決定因素
v的大小由v0、a、Δt決定
Δv由v與v0進行矢量運算得到,由Δv=aΔt知,Δv由a與Δt決定
a不是由v、Δt、Δv來決定,而是由來決定
方向
即物體運動的方向
由a的方向決定
與Δv的方向一致,而與v0、v的方向無關
[例2] (多選)關于速度、速度變化、加速度,下列說法正確的是( )
A.速度變化越大,加速度
4、越大
B.速度變化越快,加速度越大
C.加速度方向保持不變,速度方向也一定保持不變
D.加速度不斷減小,速度可能不斷減小
解析 由加速度的定義式a=,可知加速度的大小是由速度的變化量和發(fā)生這一變化所用的時間共同確定的。速度變化量大,所用時間不確定,加速度不一定越大,故選項A錯誤;加速度是描述速度變化快慢的物理量,速度變化越快,加速度一定越大,故選項B正確;加速度的方向與速度的變化量Δv的方向相同,與速度方向沒有必然的聯(lián)系,故選項C錯誤;速度是增大還是減小,與加速度和速度方向關系有關,同向則速度增大,反向則速度減小,選項D正確。
答案 BD
[針對訓練1] 某汽車做勻變速直線運動,1
5、0 s內(nèi)速度從5 m/s 增加到25 m/s,求加速度的大小和方向。如遇緊急情況剎車,2 s內(nèi)速度減為零,求此過程中加速度的大小和方向(設加速度恒定)。
解析 a1== m/s2=2 m/s2,方向與初速度(運動方向)相同,a2== m/s2=-12.5 m/s2,方向運動方向方向相反。
答案 2 m/s2 方向與初速度相同
-12.5 m/s2 方向與運動方向相反
三、運動圖象的意義及應用
識圖六看:
一看“軸”:縱、橫軸所表示的物理量,特別要注意縱軸是位移x,還是速度v。
二看“線”:圖線反映運動性質(zhì),如x-t 圖象為傾斜直線表示勻速運動,v-t圖象為傾斜直線表示勻變速運動
6、。
三看“斜率”:“斜率”往往代表一個物理量。x-t圖象斜率表示速度;v-t圖象斜率表示加速度。
四看“面積”:主要看縱、橫軸物理量的乘積有無意義。如x-t 圖象面積無意義,v-t圖象與t軸所圍面積表示位移。
五看“截距”:初始條件、初始位置x0或初速度v0。
六看“特殊值”:如交點,x-t圖象交點表示相遇,v-t圖象交點表示速度相等(不表示相遇)。
[例3] (2018·鄭州高一檢測)(多選)如圖2所示是某質(zhì)點做直線運動的v-t圖象,由圖可知這個質(zhì)點的運動情況是( )
圖2
A.前5 s做的是勻速運動
B.5~15 s內(nèi)做勻加速運動,加速度大小為1 m/s2
C.15
7、~20 s內(nèi)做勻減速運動,加速度大小為3.2 m/s2
D.質(zhì)點15 s末離出發(fā)點最遠,20 s末回到出發(fā)點
解析 由圖象可知前5 s做的是勻速運動,選項A正確;5~15 s內(nèi)做勻加速運動,加速度大小為0.8 m/s2,選項B錯誤;15~20 s內(nèi)做勻減速運動,加速度大小為3.2 m/s2,選項C正確;質(zhì)點一直做單方向的直線運動,在20 s末離出發(fā)點最遠,選項D錯誤。
答案 AC
誤區(qū)警示
物體是否做勻變速直線運動,關鍵看該過程的加速度是不是有變化。
[針對訓練2] (2018·鄭州高一檢測)如圖3所示是甲、乙兩物體從同一點出發(fā)的位移—時間(x-t)圖象,由圖象可以看出在0~4 s
8、這段時間內(nèi)( )
圖3
A.甲、乙兩物體始終同向運動
B.4 s時甲、乙兩物體之間的距離最大
C.甲的平均速度大于乙的平均速度
D.甲、乙兩物體之間的最大距離為3 m
解析 x-t圖象的斜率表示速度的大小和方向,甲在2 s時速度反向,乙一直沿著正方向運動,故A錯誤;2 s時,甲、乙位移之差最大,最大距離為3 m,故B錯誤,D正確;甲、乙在前4 s 內(nèi)的位移均為2 m,平均速度為0.5 m/s,故C錯誤。
答案 D
四、勻變速直線運動中的實驗問題
1.判斷物體是否做勻變速直線運動
(1)求速度,畫圖象,若此圖象為傾斜直線,則為勻變速直線運動。
(2)看位移,若相鄰相等
9、時間內(nèi)各段位移均勻變化,則為勻變速直線運動。
2.求加速度
(1)求各點速度,在圖象中求斜率。
(2)逐差法,(s4+s5+s6)-(s3+s2+s1)=a(3T)2。
[例4] 如圖4所示是某同學測量勻變速直線運動的加速度時,從若干紙帶中選中的一條紙帶的一部分,他每隔4個點取一個計數(shù)點,圖上注明了他對各個計數(shù)點間距離的測量結(jié)果。(單位:cm)
圖4
(1)為了驗證小車的運動是勻變速直線運動,請進行下列計算,填入表內(nèi)(單位:cm)。
x2-x1
x3-x2
x4-x3
x5-x4
x6-x5
Δx平均值
各位移差與平均值最多相差______
10、__cm,由此可得出結(jié)論:在________范圍內(nèi)小車在________的位移之差相等,所以小車的運動是________。
(2)小車的加速度為________m/s2。
解析 (1)由題中數(shù)據(jù)可求各位移差依次為1.60 cm、1.55 cm、1.62 cm、1.53 cm、1.61 cm,其平均值Δx≈1.58 cm,各位移與平均值最多相差0.05 cm,所以在誤差允許范圍內(nèi),小車在相鄰相等時間內(nèi)位移之差相等,因此小車做勻加速直線運動。
(2)由“逐差法”求加速度:
a=
=×10-2 m/s2
≈1.58 m/s2。
答案 (1)1.60 1.55 1.62 1.53 1.61 1.58 0.05 誤差允許 相鄰相等的時間內(nèi) 勻加速直線運動
(2)1.58