1、第 1 页 共 39 页高中物理必修 1第一章 运动的描述专题一：描述物体运动的几个基本本概念 知识梳理1机械运动：一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动，简称运动，它包括平动、转动和振动等形式。2参考系：被假定为不动的物体系。对同一物体的运动，若所选的参考系不同，对其运动的描述就会不同，通常以地球为参考系研究物体的运动。3质点：用来代替物体的有质量的点。它是在研究物体的运动时，为使问题简化，而引入的理想模型。仅凭物体的大小不能视为质点的依据，如：公转的地球可视为质点，而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。 物体可视为质点主要是以下三种情形：(1)物体平动时；(2)物体的位移远远大于物
2、体本身的限度时；(3)只研究物体的平动，而不考虑其转动效果时。4时刻和时间(1)时刻指的是某一瞬时，是时间轴上的一点，对应于位置、瞬时速度、动量、动能等状态量，通常说的“2 秒末” ， “速度达 2m/s 时”都是指时刻。(2)时间是两时刻的间隔，是时间轴上的一段。对应位移、路程、冲量、功等过程量通常说的“几秒内” “第几秒内”均是指时间。5位移和路程 (1)位移表示质点在空间的位置的变化，是矢量。位移用有向线段表示，位移的大小等于有向线段的长度，位移的方向由初位置指向末位置。当物体作直线运动时，可用带有正负号的数值表示位移，取正值时表示其方向与规定正方向一致，反之则相反。(2)路程是质点在空
3、间运动轨迹的长度，是标量。在确定的两位置间，物体的路程不是唯一的，它与质点的具体运动过程有关。第 2 页 共 39 页(3)位移与路程是在一定时间内发生的，是过程量，二者都与参考系的选取有关。一般情况下，位移的大小并不等于路程，只有当质点做单方向直线运动时，二者才相等。6速度（1） 速度：是描述物体运动方向和快慢的物理量。（2） 瞬时速度：运动物体经过某一时刻或某一位置的速度，其大小叫速率。（3） 平均速度：物体在某段时间的位移与所用时间的比值，是粗略描述运动快慢的。平均速度是矢量，方向与位移方向相同。平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关。v= 是平均速度的定义式，适用于所有的运动， ts（
4、4）.平均速率：物体在某段时间的路程与所用时间的比值，是粗略描述运动快慢的。平均速率是标量。v= 是平均速率的定义式，适用于所有的运动。ts平均速度和平均速率往往是不等的，只有物体做无往复的直线运动时二者才相等。 例题评析 【例 1】物体沿直线向同一方向运动，通过两个连续相等的位移的平均速度分别为v1=10m/s 和 v2=15m/s，则物体在这整个运动过程中的平均速度是多少？【分析与解答】设每段位移为 s，由平均速度的定义有 = =12m/sv212121/vsvts点评一个过程的平均速度与它在这个过程中各阶段的平均速度没有直接的关系，因此要根据平均速度的定义计算，不能用公式 =(v0+vt
5、)/2，因它仅适用于匀变速直线运动。v【例 2】 一质点沿直线 ox 方向作加速运动，它离开 o 点的距离 x 随时间变化的关系为x=5+2t3(m)，它的速度随时间变化的关系为 v=6t2(m/s)，求该质点在 t=0 到 t=2s 间的平均速度大小和 t=2s 到 t=3s 间的平均速度的大小。【分析与解答】当 t=0 时，对应 x0=5m，当 t=2s 时，对应 x2=21m，当 t=3s 时，对应第 3 页 共 39 页x3=59m，则:t=0 到 t=2s 间的平均速度大小为 =8m/s201xvt=2s 到 t=3s 间的平均速度大小为 =38m/s32点评只有区分了求的是平均速度
6、还是瞬时速度，才能正确地选择公式。【例 3】一架飞机水平匀速地在某同学头顶飞过，当他听到飞机的发动机声音从头顶正上方传来时，发现飞机在他前上方与地面成 600角的方向上，据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍？【分析与解答】设飞机在头顶上方时距人 h，则人听到声音时飞机走的距离为： h/33对声音：h=v 声 t对飞机： h/3=v 飞 t3解得：v 飞 = v 声 /30.58v 声点评此类题和实际相联系，要画图才能清晰地展示物体的运动过程，挖掘出题中的隐含条件，如本题中声音从正上方传到人处的这段时间内飞机前进的距离，就能很容易地列出方程求解。专题二.加速度 知识梳理1加速度是描述速度变化
7、快慢的物理量。2速度的变化量与所需时间的比值叫加速度。3公式：a= ，单位：m/s 2是速度的变化率。tv04加速度是矢量，其方向与 的方向相同。v5注意 v, 的区别和联系。 大，而 不一定大，反之亦然。tv, tv第 4 页 共 39 页 例题评析 【例 4】 一物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为 v1=4m/s，1S 后速度大小为v2=10m/s，在这 1S 内该物体的加速度的大小为多少？【分析与解答】根据加速度的定义， 题中 v0=4m/s，t=1stva0当 v2与 v1同向时，得 =6m/s2 当 v2与 v1反向时，得 =-14m/s2140a 142a点评必须注意速度与加速
8、度的矢量性，要考虑 v1、v 2的方向。【例 5】某著名品牌的新款跑车拥有极好的驾驶性能，其最高时速可达330km/h，0100km/h 的加速时间只需要 3.6s，0200km/h 的加速时间仅需 9.9s，试计算该跑车在 0100km/h 的加速过程和 0200km/h 的加速过程的平均加速度。【分析与解答】:根据 tva0且 smhkvt /78.2/10 smhkt /56./20故跑车在 0100km/h 的加速过程 2210 /7./.378tva故跑车在 0200km/h 的加速过程 22202 /61.5/9.56smstv专题三.运动的图线 知识梳理1.表示函数关系可以用公式
9、，也可以用图像。图像也是描述物理规律的重要方法，不仅在力学中，在电磁学中、热学中也是经常用到的。图像的优点是能够形象、直观地反映出函数关系。 2.位移和速度都是时间的函数，因此描述物体运动的规律常用位移一时间图像(st 图)和第 5 页 共 39 页速度一时间图像(v 一 t 图)。3. 对于图像要注意理解它的物理意义，即对图像的纵、横轴表示的是什么物理量，图线的斜率、截距代表什么意义都要搞清楚。形状完全相同的图线，在不同的图像(坐标轴的物理量不同)中意义会完全不同。4.下表是对形状一样的 S 一 t 图和 v 一 t 图意义上的比较。S一t图 v一t图表示物体做匀速直线运动(斜率表示速度v)
10、表示物体静止表示物体向反方向做匀速直线运动交点的纵坐标表示三个运动质点相遇时的位移t l时刻物体位移为s 1表示物体做匀加速直线运动(斜率表示加速度a)表示物体做匀速直线运动表示物体做匀减速直线运动交点的纵坐标表示三个运动质点的共同速度t 1时刻物体速度为v 1(图中阴影部分面积表示质点在Ot 1时间内的位移) 例题评析【例 6】右图为某物体做匀变速直线运动的图像，求：（1）该物体 3s 末的速度。（2）该物体的加速度。（3）该物体前 6s 内的位移。第 6 页 共 39 页【分析与解答】: （1）由图可直接读出 3s 末的速度为 6m/s。（2） at 图中图线的斜率表示加速度，故加速度为
11、。22/1/639sma（3） at 图中图线与 t 轴所围面积表示位移，故位移为。mS36)9(621点评这部分内容关键要掌握速度-时间图象及位移时间图象的意义,包括载距,斜率,相交等.第二章 探究匀变速运动的规律近年高考考查的重点是匀变速直线运动的规律及 v-t 图像。 本章知识较多与牛顿运动定律、电场中带电粒子的运动等知识结合起来进行考察。近年试题的内容与现实生活和生产实际的结合逐步密切。专题一:自由落体运动 知识梳理1定义：物体从静止开始下落，并只受重力作用的运动。2规律：初速为 0 的匀加速运动，位移公式： ，速度公式：v=gt21gth3两个重要比值：相等时间内的位移比 1：3：5
12、-，相等位移上的时间比 (:1).2(:)12 例题评析【例 1】 建筑工人安装塔手架进行高空作业，有一名建筑工人由于不慎将抓在手中的一根长 5m 的铁杆在竖直状态下脱落了，使其做自由落体运动，铁杆在下落过程中经过某一楼层面的时间为 0.2s，试求铁杆下落时其下端到该楼层的高度？（g10m/s 2，不计楼层面的厚度）【分析与解答】铁杆下落做自由落体运动，其运动经过下面某一楼面时间 t=0.2s，这个 t 也就是杆的上端到达该楼层下落时间 tA与杆的下端到达该楼层下落时间 tB之差，设所求高度为 h，则由自由落体公式可得到：第 7 页 共 39 页21Bgth25AttA tB t解得 h28.
13、8m【例 2】 在现实生活中，雨滴大约在 1.5km 左右的高空中形成并开始下落。计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达地面时的速度是多少？你遇到过这样快速的雨滴吗？据资料显示，落到地面的雨滴速度一般不超过 8m/s，为什么它们之间有这么大的差别呢？【分析与解答】根据： 21gtsgtvt可推出 smsvt /10732./105.3可见速度太大，不可能出现这种现象。点评实际上雨滴在下落过程所受空气阻力和其速度是有关的,速度越大所受阻力也越大,落到地面之前已做匀速运动.,专题二:匀变速直线运动的规律 知识梳理1.常用的匀变速运动的公式有: vt=v0+at s=v0t+at2/2 vt2=v0
14、2+2as1 2 3S=(v0+vt)t/2 4 2/0ttvv 5 2aTs（1） 说明：上述各式有 V0，V t，a，s，t 五个量，其中每式均含四个量，即缺少一个量，在应用中可根据已知量和待求量选择合适的公式求解。式中 T 表示连续相等时间的时间间隔。（2） 上述各量中除 t 外其余均矢量，在运用时一般选择取 v0的方向为正方向，若该量与v0的方向相同则取为正值，反之为负。对已知量代入公式时要带上正负号，对未知量一般假设为正，若结果是正值，则表示与 v0方向相同，反之则表示与 V0方向相反。另外，在规定 v0方向为正的前提下，若 a 为正值，表示物体作加速运动，若 a 为负值，则表示物体
15、作减速运动；若 v 为正值，表示物体沿正方向运动，若 v 为负值，表示物体沿第 8 页 共 39 页反向运动；若 s 为正值，表示物体位于出发点的前方，若 S 为负值，表示物体位于出发点之后。（3） 注意：以上各式仅适用于匀变速直线运动，包括有往返的情况，对匀变速曲线运动和变加速运动均不成立。 例题评析【例 3】 跳伞运动员作低空跳伞表演，当飞机离地面 224 m 时，运动员离开飞机在竖直方向做自由落体运动.运动一段时间后，立即打开降落伞，展伞后运动员以 12.5 m/s2的平均加速 度 匀 减 速 下 降 .为 了 运 动 员 的 安 全 ， 要 求 运 动 员 落 地 速 度 最 大 不
16、得 超 过 5 m/s.取 g=10 m/s2.求 ：（1）运动员展伞时，离地面的高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下?（2）运动员在空中的最短时间为多少?【分析与解答】：运动员跳伞表演的过程可分为两个阶段，即降落伞打开前和打开后.由于降落伞的作用，在满足最小高度且安全着地的条件下，可认为 vm=5 m/s 的着地速度方向是竖直向下的，因 此 求 解 过 程 中 只 考 虑 其竖 直 方 向 的 运 动 情 况 即 可 .在 竖 直 方 向 上 的 运 动 情 况 如 图 所 示 .（1）由公式 vT2 v022 as 可得第一阶段： v22 gh1 第二阶段： v2 vm22 ah2
17、 又 h1 h2 H 解式可得展伞时离地面的高度至少为 h299 m.设以 5 m/s 的速度着地相当于从高 处自由下落.则 = m1.25 m.gv2105（2）由公式 s=v0t at2可得：1第一阶段： h1 gt12 第二阶段： h2 vt2 at22 第 9 页 共 39 页又 t=t1 t2 解式可得运动员在空中的最短时间为t=8.6 s.说 明 ： 简 要 地 画 出 运 动 过 程 示 意 图 ， 并 且 在 图 上 标 出 相 对 应 的 过 程 量 和 状 态 量 ， 不 仅 能 使 较复 杂 的 物 理 过 程 直 观 化 ， 长 期 坚 持 下 去 ， 更 能 较 快
18、地 提 高 分 析 和 解 决 较 复 杂 物 理 问 题 的 能 力 .【例 4】 以速度为 10 m/s 匀速运动的汽车在第 2 s 末关闭发动机，以后为匀减速运动，第 3 s 内平均速度是 9 m/s，则汽车加速度是_ m/s2，汽车在 10 s 内的位移是_ m.【分析与解答】：第 3 s 初的速度 v010 m/s，第 3.5 s 末的瞬时速度 vt=9 m/s推论（2） 所以汽车的加速度：a= = m/s22 m/s 2tv05.19“”表示 a 的方向与运动方向相反.汽车关闭发动机后速度减到零所经时间：t2 = s=5 s8 sav021则关闭发动机后汽车 8 s 内的位移为：s
19、2 = m25 mav02）（ 102前 2 s 汽车匀速运动：s1 v0t1102 m20 m汽车 10 s 内总位移：s=s1 s220 m25 m45 m.说明：（1）求解刹车问题时，一定要判断清楚汽车实际运动时间.（2）本题求 s2时也可用公式 s= at2计算.也就是说“末速度为零的匀减速运动”可1倒过来看作“初速度为零的匀加速运动”.第 10 页 共 39 页专题三汽车做匀变速运动，追赶及相遇问题 知识梳理在两物体同直线上的追及、相遇或避免碰撞问题中关键的条件是：两物体能否同时到达空间某位置.因此应分别对两物体研究，列出位移方程，然后利用时间关系、速度关系、位移关系解出.（1）追及
20、追和被追的两者的速度相等常是能追上、追不上、二者距离有极值的临界条件.如匀减速运动的物体追从不同地点出发同向的匀速运动的物体时，若二者速度相等了，还没有追上，则永远追不上，此时二者间有最小距离.若二者相遇时（追上了） ，追者速度等于被追者的速度，则恰能追上，也是二者避免碰撞的临界条件；若二者相遇时追者速度仍大于被追者的速度，则被追者还有一次追上追者的机会，其间速度相等时二者的距离有一个较大值.再如初速度为零的匀加速运动的物体追赶同一地点出发同向匀速运动的物体时，当二者速度相等时二者有最大距离，位移相等即追上.（2）相遇同向运动的两物体追及即相遇，分析同（1）.相向运动的物体，当各自发生的位移的
21、绝对值的和等于开始时两物体间的距离时即相遇.【例 5】 在铁轨上有甲、乙两列列车，甲车在前，乙车在后，分别以速度 v1=15m/s),v2=40m/s 做同向匀速运动，当甲、乙间距为 1500m 时，乙车开始刹车做匀减速运动，加速度大小为 O.2m/s2，问：乙车能否追上甲车?【分析与解答】 由于乙车速度大于甲车的速度，因此，尽管乙车刹车后做匀减速直线运动，速度开始减小，但其初始阶段速度还是比甲车的大，两车的距离还是在减小，当乙车的速度减为和甲车的速度相等时，乙车的位移大于甲车相对乙车初始位置的位移，则乙车就一定能追上甲车，设乙车速度减为 v1=15m/s 时，用的时间为 t，则有V1=v2-att=(v2-v1)/a=125s在这段时间里乙车的位移为
