高一物理第一章 直線運(yùn)動(dòng) 第Ⅰ單元（通用）

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1、第一章 直線運(yùn)動(dòng) 第Ⅰ單元 描述運(yùn)動(dòng)的基本概念 運(yùn)動(dòng)圖象 鞏固:夯實(shí)基礎(chǔ) 一、描述運(yùn)動(dòng)的基本概念 1.機(jī)械運(yùn)動(dòng)：一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體位置的改變叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱運(yùn)動(dòng).它包括平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)等運(yùn)動(dòng)形式. 2.參考系：為了研究物體的運(yùn)動(dòng)而假定為不動(dòng)的物體，叫做參考系. 對(duì)同一物體的運(yùn)動(dòng)，所選擇的參考系不同，對(duì)它的運(yùn)動(dòng)的描述就會(huì)不同.通常以地面為參考系來研究物體的運(yùn)動(dòng). 3.質(zhì)點(diǎn)：研究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果物體的形狀和大小屬于無關(guān)因素或次要因素，為使問題簡(jiǎn)化，可用一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來代替物體.用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn).叫做質(zhì)點(diǎn).質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型. 4.時(shí)刻和時(shí)間：時(shí)刻指的是某

2、一瞬時(shí),在時(shí)間軸上用一個(gè)點(diǎn)來表示,對(duì)應(yīng)的是位置、速度、動(dòng)量、動(dòng)能等狀態(tài)量.時(shí)間是兩個(gè)時(shí)刻間的間隔.在時(shí)間軸上用一段線段來表示,對(duì)應(yīng)的是位移、路程、沖量、功等過程量. 5.位移和路程：位移描述物體位置的變化，是從物體運(yùn)動(dòng)的初位置指向末位置的有向線段，是矢量.路程是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度，是標(biāo)量. 6.速度：描述物體運(yùn)動(dòng)的方向和快慢的物理量. (1)平均速度：在變速運(yùn)動(dòng)中，物體在某段時(shí)間內(nèi)的位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值叫做這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，即=，單位：m/s，其方向與位移的方向相同.對(duì)于一般的變速直線運(yùn)動(dòng)，只能根據(jù)定義式=求平均速度.對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)可根據(jù)=vt/2=求平均速度. (

3、2)瞬時(shí)速度：運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度，方向沿軌跡上質(zhì)點(diǎn)所在點(diǎn)的切線方向指向前進(jìn)的一側(cè).瞬時(shí)速度的大小叫速率，是標(biāo)量. 7.加速度：描述速度變化的快慢的物理量，是速度的變化和所用時(shí)間的比值（速度的變化率）；a＝，單位：m/s2.加速度是矢量，它的方向與速度變化(Δv)的方向相同. 二、運(yùn)動(dòng)圖象 在物理學(xué)中表示函數(shù)關(guān)系不僅可以用公式，也可以用圖象.圖象也是描述物理規(guī)律的重要方法.圖象的優(yōu)點(diǎn)是能夠形象、直觀地反映出函數(shù)關(guān)系. 位移和速度都是時(shí)間的函數(shù)，因此描述物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律常用位移—時(shí)間圖象（s-t圖）和速度—時(shí)間圖象（v-t圖）. 對(duì)于圖象要注意理解它的物理意義，即對(duì)圖象

4、的縱、橫軸表示的是什么物理量，圖線的斜率、截距、面積、正負(fù)號(hào)等表示什么物理意義要明確.形狀完全相同的圖線，在不同的圖象(坐標(biāo)軸表示的物理量不同)中意義會(huì)完全不同.試比較下面的s-t圖和v-t圖(圖2-1-1)的意義，見下表. 圖2-1-1 s-t圖 v-t圖 ①表示物體靜止 ②表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)(斜率表示速度v) ③表示物體向反方向做勻速直線運(yùn)動(dòng) ④交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)相遇時(shí)的位移 ⑤t1時(shí)刻物體位移為s1 ①表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng) ②表示物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)(斜率表示加速度a) ③表示物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng) ④交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示三個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的共同速度

5、 ⑤t1時(shí)刻物體速度為v1(圖中陰影部分面積表示質(zhì)點(diǎn)在0～t1時(shí)間內(nèi)的位移) 理解:要點(diǎn)詮釋 考點(diǎn)一 時(shí)間和時(shí)刻的區(qū)別 對(duì)于課本和資料中提到的一些關(guān)于時(shí)間和時(shí)刻的表述要能正確地理解.如：第2 s末、2 s時(shí)、第3 s初（也就是第2 s末）等均為時(shí)刻；2 s內(nèi)、第2 s、第2 s至第5 s內(nèi)等均為時(shí)間. 考點(diǎn)二 位移和路程的區(qū)別與聯(lián)系 位移是矢量，是由初始位置指向末了位置的有向線段；路程是標(biāo)量，是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的總長(zhǎng)度.利用v-t圖象求位移和路程l時(shí)應(yīng)注意：若物體做的是單向直線運(yùn)動(dòng)，則位移大小等于路程；若物體做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即v-t圖線部分在t軸上方，部分在t軸下方，則位移s等于上、下兩部分

6、面積之差，而路程等于上、下兩部分面積之和. 考點(diǎn)三 速度和加速度的區(qū)別 速度是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢和方向的物理量，是位移和時(shí)間的比值；加速度是描述物體速度變化快慢的物理量，是速度變化和時(shí)間的比值.它們都是矢量.速度和加速度沒有直接的關(guān)系.速度的方向是物體運(yùn)動(dòng)的方向，而加速度的方向不是速度的方向，而是速度變化的方向.當(dāng)物體有速度時(shí)，僅說明物體在運(yùn)動(dòng)；當(dāng)物體有加速度時(shí)，僅說明物體的速度在改變.由此可以出現(xiàn)速度為零加速度不為零的情況（如豎直上拋運(yùn)動(dòng)物體到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)）；也可以出現(xiàn)速度不為零而加速度為零的情況（如勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體）.另外在變加速運(yùn)動(dòng)中有可能加速度在減小而速度卻在增大，以及加速度不為零而

7、物體的速度大小卻不變（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）等情況.通過結(jié)合各種不同實(shí)例進(jìn)行分析，可以進(jìn)一步認(rèn)識(shí)速度和加速度這兩個(gè)重要概念的區(qū)別. 鏈接·提示 （1）研究物體的運(yùn)動(dòng)，必須選擇適當(dāng)?shù)膮⒖枷?在力學(xué)中，涉及運(yùn)動(dòng)的物理量，如位移、速度、加速度、動(dòng)量、動(dòng)能等，如不加說明，往往是以地面為參考系的. （2）在s-t圖和v-t圖中，要明確運(yùn)動(dòng)圖象并非運(yùn)動(dòng)軌跡. （3）凡是涉及變化快慢的問題須研究某個(gè)物理量的變化量與時(shí)間的比值，也稱為變化率.如a=,E=等. 考點(diǎn)四 加速度概念的深刻理解 加速度是表示速度（大小和方向）改變快慢的物理量.物體做變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向在同一直線上.若加速度方向跟

8、速度方向相同，物體做加速運(yùn)動(dòng).若加速度方向跟速度方向相反，物體做減速運(yùn)動(dòng).這時(shí)加速度表示速度大小改變的快慢.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向跟速度方向垂直，這時(shí)加速度表示速度方向改變的快慢.若加速度方向跟速度方向既不共線又不垂直，則物體速度的大小和方向均變化，加速度表示了速度（大小和方向）改變的快慢（例如平拋運(yùn)動(dòng)）. 另外，a=是加速度的定義式，在該式中，加速度并不是由速度變化量Δv和時(shí)間Δt決定的，不能得出a與Δv成正比、與時(shí)間Δt成反比的結(jié)論.而a=是加速度的決定式，即物體的加速度由合外力和物體的質(zhì)量決定，加速度跟合外力成正比，跟質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同. 疑難突

9、破 1.注意時(shí)間和時(shí)刻的區(qū)別.在課本和資料中常見到一些關(guān)于時(shí)間和時(shí)刻的表述，對(duì)這些表述要能正確理解.如：第4 s末、4 s時(shí)（即第4 s末）、第5 s初（也為第4 s末）等均為時(shí)刻；4 s內(nèi)（0至第4 s末）、第4 s（第3 s末至4 s末）、第2 s至第4 s內(nèi)（第2 s末至4 s末）等均為時(shí)間. 2.注意位移和路程的區(qū)別與聯(lián)系.位移是矢量，是由初始位置指向末位置的有向線段；路程是標(biāo)量，是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的總長(zhǎng)度.一般情況下位移大小不等于路程，只有當(dāng)物體做單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)路程才等于位移的大小. 3.注意速度和加速度兩個(gè)概念的區(qū)別.速度是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢和方向的物理量，是位移和時(shí)間的比值；加速

10、度是描述物體速度變化快慢和方向的物理量，是速度變化和時(shí)間的比值.速度和加速度都是矢量，速度的方向就是物體運(yùn)動(dòng)的方向，而加速度的方向不是速度的方向，而是速度變化的方向，所以加速度方向和速度方向沒有必然的聯(lián)系.只有在直線運(yùn)動(dòng)中，加速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度與速度方向一致；減速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度與速度方向相反.另外，物體的速度大，加速度不一定大，例如空中勻速飛行的飛機(jī)，速度很大，加速度為零；物體的速度小，加速度不一定小，例如彈簧振子在最大位移處速度為零，但加速度卻是最大.還有在變加速運(yùn)動(dòng)中加速度在減小而速度卻在增大，以及加速度不為零而物體的速度大小卻不變（勻速圓周運(yùn)動(dòng)）等情況.通過結(jié)合這些實(shí)例進(jìn)行分析，可進(jìn)一步認(rèn)識(shí)速

11、度和加速度這兩個(gè)基本概念的區(qū)別. 特別提示 無論方向還是大小，加速度與速度都沒有必然聯(lián)系，不能根據(jù)加速度大小判斷速度大小，也不能根據(jù)速度大小判斷加速度大小.同樣，不能僅根據(jù)加速度方向判斷速度方向，也不能僅根據(jù)速度方向判斷加速度方向. 4.加速度是表示速度（大小和方向）改變快慢的物理量.物體做變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度方向與速度方向在同一直線上，該加速度表示速度大小改變的快慢；物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向跟速度方向垂直，該加速度表示速度方向改變的快慢.當(dāng)然，若加速度方向跟速度方向既不共線又不垂直，則物體速度的大小和方向均變化，加速度表示了速度（大小和方向）改變的快慢（例如平拋運(yùn)動(dòng)）.

12、5.加速度的定義式a=不是加速度的決定式，在該式中，加速度并不是由速度變化量Δv和時(shí)間t決定，不能由此得出a與Δv成正比、與時(shí)間t成反比的結(jié)論.加速度的決定式為a=，即物體的加速度由合外力和物體的質(zhì)量決定，加速度跟合外力成正比，跟質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同. 特別提示 物理公式表示了物理量之間的關(guān)系，在根據(jù)公式理解物理量間的關(guān)系時(shí)，不能僅從數(shù)學(xué)的角度，應(yīng)明確公式的物理含義. 6.物體做加速直線運(yùn)動(dòng)還是減速直線運(yùn)動(dòng)，判斷的依據(jù)是加速度的方向和速度方向是相同還是相反.只要加速度方向跟速度方向相同，物體的速度一定增大；只要加速度方向跟速度方向相反，物體的速度一定減小. 典例剖

13、析 【例1】 (經(jīng)典回放)若車輛在行進(jìn)中，要研究車輪的運(yùn)動(dòng)，下列選項(xiàng)中正確的是（ ） A.車輪只做平動(dòng) B.車輪只做轉(zhuǎn)動(dòng) C.車輪的平動(dòng)可以用質(zhì)點(diǎn)模型分析 D.車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)可以用質(zhì)點(diǎn)模型分析 解析：研究車輪的運(yùn)動(dòng)，無需任何條件（平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)均可）.如果車輪做平動(dòng)，車輪上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況相同，則可將車輪當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)處理；如果車輪做轉(zhuǎn)動(dòng)，車輪上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況不同，因此不能將整個(gè)車輪當(dāng)成質(zhì)點(diǎn)處理.C選項(xiàng)正確. 答案：C 點(diǎn)評(píng)：質(zhì)點(diǎn)是處理實(shí)際問題的一種理想化模型.一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)是相對(duì)的，當(dāng)物體的形狀和大小對(duì)運(yùn)動(dòng)無影響（如

14、平動(dòng)物體）或物體的形狀和大小對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)的研究是次要因素（如研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)）時(shí)，可以將物體視為質(zhì)點(diǎn)；反之，不能將物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)處理. 【例2】 下列說法正確的是( ) A.加速度增大，速度一定增大 B.速度變化量Δv越大，加速度就越大 C.物體有加速度，速度就增大 D.物體速度很大，加速度可能為零 解析：加速度描述的是速度變化的快慢，是Δv與Δt的比值，不能只由Δv大小判斷加速度大小，故B錯(cuò).加速度增大，說明速度變化加快，速度可能增大加快，也可能減小加快，或只是方向變化加快，故A、C錯(cuò).加速度大說明速度變化快，加速度為零說明速度

15、不變，但此時(shí)速度可以很大，也可以很小，故D正確. 答案：D 點(diǎn)評(píng)：根據(jù)加速度大小不能判斷物體的速度大小.因?yàn)闊o論方向還是大小，加速度與速度都沒有必然聯(lián)系.對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)，無論物體的加速度大小如何以及如何變化，只要加速度方向跟速度方向相同，物體一定做加速運(yùn)動(dòng)；只要加速度方向跟速度方向相反，物體一定做減速運(yùn)動(dòng). 【例3】 有三個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)同地出發(fā)做直線運(yùn)動(dòng)，它們的s-t圖象如圖2-1-2所示，在0—t0這段時(shí)間內(nèi)： 圖2-1-2 （1）三個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移關(guān)系為（ ） A.sⅠ=sⅡ=sⅢ B.sⅠ＞sⅡ＞sⅢ C.sⅠ＞sⅡ=sⅢ D

16、.sⅠ=sⅡ＞sⅢ （2）三個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平均速率關(guān)系為（ ） A.Ⅰ=Ⅱ=Ⅲ B.Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅲ C.Ⅰ＞Ⅱ=Ⅲ D.Ⅰ=Ⅱ＞Ⅲ 解析：由s-t圖象的物理意義可得Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ始末時(shí)刻縱坐標(biāo)相同，則位移相同.（1）答案為A選項(xiàng).同樣可看Ⅰ的路程大一些，它出現(xiàn)了往返運(yùn)動(dòng)；而Ⅱ、Ⅲ路程相同，所以（2）答案為C選項(xiàng). 答案：（1）A （2）C 點(diǎn)評(píng)：正確理解s-t圖象的物理含義以及平均速率（路程與時(shí)間的比值）的概念是解本題的關(guān)鍵. 【例4】 有兩個(gè)光滑固定斜面AB和BC，A和C兩點(diǎn)在同一水平面上，斜面BC比斜面AB長(zhǎng)，如圖2-1-3所示.一個(gè)滑塊自A點(diǎn)以速度v

17、A上滑，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度減小為零，緊接著沿BC滑下.設(shè)滑塊從A點(diǎn)到C點(diǎn)的總時(shí)間是tC，那么下面四幅圖（圖2-1-4）中，正確表示滑塊速度的大小v隨時(shí)間t變化的規(guī)律的是( ) 圖2-1-3 圖2-1-4 解析：滑塊從A上滑到B過程做勻減速運(yùn)動(dòng)，從B下滑到C過程中做勻加速運(yùn)動(dòng)，其v-t圖分別是斜率一定的兩段直線，D錯(cuò)誤.由于斜面AB較BC更陡一些，上滑過程中的加速度大小比下滑過程中的加速度大，由v-t圖的斜率可知A錯(cuò)誤.根據(jù)A、C兩點(diǎn)在同一水平面上，而滑塊從A—B—C的全過程中只有重力做功，機(jī)械能守恒，即vC=vA,B錯(cuò)誤，所以正確選項(xiàng)是C. 答案：C 點(diǎn)評(píng)：利用圖象分析問題

18、時(shí)要特別關(guān)注它的斜率、截距、面積、正負(fù)號(hào)等所包含的物理意義.不同的圖象，以上量值的含義也不相同.遇到圖象題，首先要認(rèn)清是什么圖象，然后再分析求解. 【例5】（2020全國(guó)高考理綜Ⅱ）如圖2-1-5所示，ad、bd、cd是豎直平面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿，a、b、c、d位于同一圓周上，a點(diǎn)為圓周的最高點(diǎn)，d點(diǎn)為最低點(diǎn).每根桿上都套著一個(gè)小滑環(huán)（圖中未畫出），三個(gè)滑環(huán)分別從a、b、c處釋放（初速為0）.用t1、t2、t3依次表示各滑環(huán)到達(dá)d所用的時(shí)間，則（ ） 圖2-1-5 A.t1＜t2＜t3 B.t1＞t2＞t3 C.t3＞t1＞t2 D.t1=t2=t3 解析：設(shè)圓的半徑

19、為R，取圓周上任一細(xì)桿（相當(dāng)于圓上的弦），設(shè)其與豎直方向夾角為θ，由于小滑環(huán)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=gcosθ，位移s=2Rcosθ.故由s=at2得t==,可見下滑時(shí)間t的大小僅由半徑R決定，與θ角無關(guān).則t1=t2=t3,選項(xiàng)D正確. 答案：D 【拓展1】 在離坡底R(shí)的山坡上豎直地固定一長(zhǎng)為R的細(xì)直桿AO，A端與坡底B間連有一光滑細(xì)鋼繩，繩上套有一個(gè)小滑環(huán)從A點(diǎn)無初速地沿鋼繩滑下，如圖2-1-6所示.求小滑環(huán)在鋼繩上滑行的時(shí)間. 圖2-1-6 解析：以O(shè)點(diǎn)為圓心，R為半徑作出一個(gè)輔助圓，如虛線所示，就可看出本題是例5的變形，具有較強(qiáng)的隱蔽性.根據(jù)題中的特征識(shí)別出

20、它的原形，容易求出t=. 【拓展2】 在斜面上有四條光滑細(xì)桿，如圖2-1-7所示.其中OA桿豎直放置，OB桿與OD桿等長(zhǎng)，OC桿與斜面垂直放置，一個(gè)小滑環(huán)分別沿四條細(xì)桿從頂端O處由靜止開始滑到斜面，試比較套在細(xì)桿上小滑環(huán)分別下滑的時(shí)間大小關(guān)系. 圖2-1-7 解析：抓住題目的特點(diǎn)可判斷出它是原題的變形，添加一個(gè)適當(dāng)?shù)妮o助圓（圖2-1-7中虛線所示），容易分析出：tOD＞tOC=tOA＞tOB. 【拓展3】 如圖2-1-8所示，MN斜面與水平面夾角為α，O點(diǎn)為一定點(diǎn)，由定點(diǎn)O向MN斜面連接光滑斜槽OP，現(xiàn)有一小球從O點(diǎn)由靜止釋放沿OP下滑，為使它所用下滑時(shí)間最短，則OP與豎直方向間夾角β應(yīng)為多大？ 圖2-1-8 解析：由拓展2中結(jié)論要使時(shí)間最短，β角應(yīng)比α角小.由圖2-1-9所示，添加一個(gè)適當(dāng)?shù)妮o助圓可得當(dāng)β=時(shí)，從斜槽O點(diǎn)下滑到斜面上所用時(shí)間最短. 圖2-1-9 總點(diǎn)評(píng)：（1）拓展2與拓展3中所添加的兩個(gè)輔助圓是有區(qū)別的，需要注意識(shí)別.（2）物理學(xué)中有一重要思維方法——抽象建模，解題過程中要注意模型的建立、識(shí)別、遷移以及轉(zhuǎn)換，才能使所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通.