高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題1.1 運(yùn)動(dòng)的描述 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律（原卷版）

專題1.1運(yùn)動(dòng)的描述勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律【講】【講核心素養(yǎng)】1.物理觀念：參考系、質(zhì)點(diǎn)、位移、速度、加速度、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)。(1)要知道參考系、質(zhì)點(diǎn)、位移、速度、加速度是用來描述物體運(yùn)動(dòng)的基本物理量，能闡述它們的物理意義以及概念的建立過程。(2)能結(jié)合真實(shí)情景建構(gòu)勻變速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)等基本運(yùn)動(dòng)模型樹立運(yùn)動(dòng)觀。2.科學(xué)思維：在特定情境中運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)模型、公式、推論解決問題。(1).能將問題情景抽象為勻變速直線運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)而運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行求解-----建模思維(2).能運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解決“剎車”及“折返”問題-------逆向思維、拆分思維(3)能結(jié)合具體情景合理選擇勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律尋求最優(yōu)解------分析問題解決問題3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：以生產(chǎn)、生活實(shí)際為背景的勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用。能將以生產(chǎn)、生活，交通運(yùn)輸實(shí)際為背景的情景試題運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)去情境化建立物理模型并用相關(guān)規(guī)律求解，以此體會(huì)物理學(xué)科分析問題的科學(xué)方法同時(shí)感悟物理知識(shí)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用?！局v考點(diǎn)題型】【知識(shí)點(diǎn)一】對(duì)質(zhì)點(diǎn)、參考系、位移的理解1．對(duì)質(zhì)點(diǎn)的三點(diǎn)說明(1)質(zhì)點(diǎn)是一種理想化物理模型，實(shí)際并不存在．(2)物體能否被看做質(zhì)點(diǎn)是由所研究問題的性質(zhì)決定的，并非依據(jù)物體自身大小和形狀來判斷．(3)質(zhì)點(diǎn)不同于幾何“點(diǎn)”，是忽略了物體的大小和形狀的有質(zhì)量的點(diǎn)，而幾何中的“點(diǎn)”僅僅表示空間中的某一位置．2．對(duì)參考系“兩性”的認(rèn)識(shí)(1)任意性：參考系的選取原則上是任意的，通常選地面為參考系．(2)同一性：比較不同物體的運(yùn)動(dòng)必須選同一參考系．3．位移和路程的“兩點(diǎn)”區(qū)別(1)決定因素不同：位移由始、末位置決定，路程由實(shí)際的運(yùn)動(dòng)路徑?jīng)Q定．(2)運(yùn)算法則不同：位移應(yīng)用矢量的平行四邊形定則運(yùn)算，路程應(yīng)用標(biāo)量的代數(shù)運(yùn)算．【例1】（2021·浙江·高考真題）用高速攝影機(jī)拍攝的四張照片如圖所示，下列說法正確的是（）A．研究甲圖中貓?jiān)诘匕迳闲凶叩乃俣葧r(shí)，貓可視為質(zhì)點(diǎn)B．研究乙圖中水珠形狀形成的原因時(shí)，旋轉(zhuǎn)球可視為質(zhì)點(diǎn)C．研究丙圖中飛翔鳥兒能否停在樹樁上時(shí)，鳥兒可視為質(zhì)點(diǎn)D．研究丁圖中馬術(shù)運(yùn)動(dòng)員和馬能否跨越障礙物時(shí)，馬可視為質(zhì)點(diǎn)【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及建立物理模型的科學(xué)思維。要求考生對(duì)物理概念的建立過程要有清晰的認(rèn)識(shí)?！颈貍渲R(shí)】(1)不能以物體的大小和形狀為標(biāo)準(zhǔn)來判斷物體是否可以看做質(zhì)點(diǎn)，關(guān)鍵要看所研究的問題的性質(zhì)．當(dāng)物體的大小和形狀對(duì)所研究的問題的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，物體可視為質(zhì)點(diǎn)．(2)質(zhì)點(diǎn)并不是質(zhì)量很小的點(diǎn)，要區(qū)別于幾何學(xué)中的“點(diǎn)”．(3)物理學(xué)中理想化的模型還有很多，如“點(diǎn)電荷”、“自由落體運(yùn)動(dòng)”、“純電阻電路”等，都是突出主要因素，忽略次要因素而建立的模型．【例2】（2022·河北衡水中學(xué)高三階段練習(xí)）目前第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)正在我國北京市如火如茶地舉行。在新冠疫情肆虐全球的背景下，北京冬奧會(huì)的如期舉辦，再次彰顯了中國的決心、高效與活力，如圖為四個(gè)冬奧運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)的一些場(chǎng)景，下列有關(guān)說法正確的是（）A．在研究甲圖中的運(yùn)動(dòng)員完成某項(xiàng)技術(shù)動(dòng)作時(shí)，可以把運(yùn)動(dòng)員看成質(zhì)點(diǎn)B．在乙圖中運(yùn)動(dòng)員用冰壺刷刷冰的目的是為了減少冰壺與冰面的摩擦力C．丙圖中的處于空中的運(yùn)動(dòng)員，在上升過程為超重狀態(tài)，下降過程則為失重狀態(tài)D．丁圖中速度滑冰項(xiàng)目比的是運(yùn)動(dòng)員的平均速度大小，第一名則平均速度最大【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生對(duì)基本概念的內(nèi)涵要理解到位，準(zhǔn)確把握相近概念的區(qū)別是關(guān)鍵.【知識(shí)點(diǎn)二】瞬時(shí)速度和平均速度1．平均速度與瞬時(shí)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(shí)間內(nèi)的平均運(yùn)動(dòng)快慢程度；瞬時(shí)速度是狀態(tài)量，表示物體在某一位置或某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)快慢程度．(2)聯(lián)系：瞬時(shí)速度是運(yùn)動(dòng)時(shí)間Δt→0時(shí)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(shí)間的比值，只有當(dāng)路程與位移的大小相等時(shí)，平均速率才等于平均速度的大?。?．計(jì)算平均速度時(shí)應(yīng)注意的兩個(gè)問題(1)平均速度的大小與物體不同的運(yùn)動(dòng)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(shí)間內(nèi)的平均速度．(2)＝eq\f(Δx,Δt)是平均速度的定義式，適用于所有的運(yùn)動(dòng)．【例3】（2022·廣東·華南師大附中三模）小李打算從華景里路口走路到華南師大正門，她通過高德地圖導(dǎo)航得到如下圖所示的信息。若她按照高德地圖提供的方案出行，則（）A．“推薦方案”與“方案二”的平均速度相同B．推薦方案的位移較小C．“方案二”的平均速度約為4.29km/hD．小李運(yùn)動(dòng)過程中的加速度不可能一直為0【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念以及極限思想的科學(xué)思維。要求考生理解物理概念的確切含義及外延能正確區(qū)分平均速度與瞬時(shí)速度兩個(gè)基本概念?！颈貍渲R(shí)】平均速度是位移與一段時(shí)間的比值，反應(yīng)的是物體在一段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況；而瞬時(shí)速度是平均速度在時(shí)間段趨于零時(shí)的極值，反應(yīng)的是運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻（或某一位置）時(shí)的速度【例4】（2022·浙江·模擬預(yù)測(cè)）關(guān)于下列四幅圖，說法正確的是（）A．圖甲中，電動(dòng)車限速20km/h，指的是平均速度大小B．圖乙中，研究子彈前進(jìn)過程中的旋轉(zhuǎn)情況可以把子彈看成質(zhì)點(diǎn)C．圖丙中，某運(yùn)動(dòng)員奧運(yùn)會(huì)百米跑的成績是10s，則他的平均速度大小一定為10m/sD．圖丁中，京滬高速鐵路列車勻速拐彎時(shí)加速度為零【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生在準(zhǔn)確把握平均速度概念的基礎(chǔ)上能應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行科學(xué)推理要注意不要把平均速度與速度的平均值弄混淆，注意按平均速度的定義求解．【知識(shí)點(diǎn)三】加速度1．加速度的定義式和決定式a＝eq\f(Δv,Δt)是加速度的定義式，a＝eq\f(F,m)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．2．加速度和速度的關(guān)系(1)加速度的大小和速度的大小無直接關(guān)系．速度大，加速度不一定大，加速度大，速度也不一定大；加速度為零，速度可以不為零；速度為零，加速度也可以不為零．(2)加速度的方向和速度的方向無直接關(guān)系．加速度與速度的方向可能相同，也可能相反，兩者的方向還可能不在一條直線上．3.判斷直線運(yùn)動(dòng)中“加速”或“減速”的方法【例5】（多選）（2022·全國·高三專題練習(xí)）如圖甲所示，火箭發(fā)射時(shí)，速度能在10s內(nèi)由0增加到100m/s；如圖乙所示，汽車以108km/h的速度行駛，急剎車時(shí)能在2.5s內(nèi)停下來，下列說法中正確的是（）A．10s內(nèi)火箭的速度改變量為10m/sB．2.5s內(nèi)汽車的速度改變量為－30m/sC．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【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生能準(zhǔn)備理解加速度的定義并明確加速度的定義式是一個(gè)矢量式，參與計(jì)算時(shí)應(yīng)該帶著相應(yīng)的符號(hào)。【例6】（2022·江蘇·模擬預(yù)測(cè)）質(zhì)點(diǎn)從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)6s后速度達(dá)到30m/s，然后勻速運(yùn)動(dòng)了10s，接著經(jīng)5s勻減速運(yùn)動(dòng)后靜止。求：(1)質(zhì)點(diǎn)在加速運(yùn)動(dòng)階段和減速階段的加速度的大?。?2)質(zhì)點(diǎn)在整個(gè)過程的平均速度是多少？【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生能準(zhǔn)確理解加速度、速度、速度變化量的物理意義?！颈貍渲R(shí)】加速度是表示速度變化快慢的物理量。但是速度的大小并不會(huì)影響加速度的大小，反之，加速度的大小也不會(huì)決定速度的大小。如速度為零并不代表速度不變化，所以加速度不一定為零?！纠?】（2022·北京西城·高三期末）下表中記錄了三種交通工具在某段時(shí)間中的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知（）交通工具初速度/SKIPIF1<0末速度/SKIPIF1<0經(jīng)過時(shí)間/s自行車下坡262火車出站020100飛機(jī)飛行20020010A．飛機(jī)的速度變化量最大B．自行車的速度變化最快C．火車的速度變化最快D．火車的加速度最大【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念。要求考生在理解加速度的物理意義的基礎(chǔ)上有清晰的運(yùn)動(dòng)觀即建立加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)這一模型?！颈貍渲R(shí)】加速度是表示速度變化快慢的物理量。加速度與速度的關(guān)系：加速度與速度無必然的聯(lián)系。即：速度大的物體加速度不一定大，速度小的物體加速度不一定小，速度為零的物體加速度不一定為零?！局R(shí)點(diǎn)四】勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律及應(yīng)用1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、公式和推論2．基本思路eq\x(\a\al(畫過程,示意圖))→eq\x(\a\al(判斷運(yùn),動(dòng)性質(zhì)))→eq\x(\a\al(選取正,方向))→eq\x(\a\al(選用公式,列方程))→eq\x(\a\al(解方程并,加以討論))3．重要公式的選擇適宜選用公式題目中所涉及的物理量(包括已知量、待求量和為解題設(shè)定的中間量)沒有涉及的物理量v＝v0＋atv0、v、a、txx＝v0t＋eq\f(1,2)at2v0、a、t、xvv2－veq\o\al(2,0)＝2axv0、v、a、xtx＝eq\f(v＋v0,2)tv0、v、t、xa4．運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中正、負(fù)號(hào)的規(guī)定一般情況下，規(guī)定初速度方向?yàn)檎较颍c正方向相同的物理量取正值，相反的取負(fù)值。5．方法與技巧【例8】（2022·湖北·黃岡中學(xué)三模）一質(zhì)量為1kg的質(zhì)點(diǎn)沿SKIPIF1<0軸做直線運(yùn)動(dòng)的位置坐標(biāo)SKIPIF1<0與時(shí)間SKIPIF1<0的關(guān)系為SKIPIF1<0，各物理量均采用國際單位制單位，則該質(zhì)點(diǎn)（）A．第1s內(nèi)的位移大小為5mB．第2s內(nèi)所受合外力的沖量為-2N·sC．前4s內(nèi)動(dòng)能減少了8JD．4s末質(zhì)點(diǎn)回到坐標(biāo)原點(diǎn)【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維。表達(dá)式x＝v0t＋eq\f(1,2)at2比較SKIPIF1<0，體會(huì)待定系數(shù)法的科學(xué)思維。學(xué)有余力的同學(xué)可嘗試用求導(dǎo)解決此類問題。【例9】（2022·海南·嘉積中學(xué)三模）平直公路上一輛轎車以SKIPIF1<0的速度行駛，司機(jī)發(fā)現(xiàn)前方有事故，立即制動(dòng)剎車，汽車剛好沒有撞上。已知?jiǎng)x車的加速度大小為SKIPIF1<0，則從發(fā)現(xiàn)事故到汽車停止的安全距離約為（）A．14m B．26m C．40m D．54m【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)思維。要求考生能建立“剎車”運(yùn)動(dòng)情景觀并能意義勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行科學(xué)的推理?！颈貍渲R(shí)】解勻減速問題應(yīng)注意：（1）書寫格式規(guī)范，如不能寫成v＝v0-at，因a是矢量，代入數(shù)字時(shí)帶有方向“+”或“-”?！?”可以省去．(2)剎車類問題應(yīng)注意停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，一般應(yīng)先判斷多長時(shí)間停下，再來求解．【例10】（2022·遼寧·模擬預(yù)測(cè)）一質(zhì)點(diǎn)沿x軸正方向做直線運(yùn)動(dòng)，通過坐標(biāo)原點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，其SKIPIF1<0的圖象如圖所示，則（）A．質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，速度為SKIPIF1<0m/sB．質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為SKIPIF1<0C．質(zhì)點(diǎn)在第1s內(nèi)的平均速度SKIPIF1<0m/sD．質(zhì)點(diǎn)在1s末速度為SKIPIF1<0m/s【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是物理觀念及科學(xué)思維。通過本題體會(huì)物理規(guī)律與函數(shù)方程的相互轉(zhuǎn)化的科學(xué)思維，強(qiáng)化數(shù)學(xué)知識(shí)在物理中的應(yīng)用?！局R(shí)點(diǎn)五】勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論及應(yīng)用一、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論1．相同時(shí)間內(nèi)的位移差：Δx＝aT2，xm－xn＝(m－n)aT2．2．中間時(shí)刻速度：veq\s\do9(\f(t,2))＝eq\f(v0＋v,2)．二、初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的重要推論1．1T末、2T末、3T末……瞬時(shí)速度的比為v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n．2．1T內(nèi)、2T內(nèi)、3T內(nèi)……位移的比為x1∶x2∶x3∶…∶xn＝12∶22∶32∶…∶n2．3．第一個(gè)T內(nèi)、第二個(gè)T內(nèi)、第三個(gè)T內(nèi)……位移的比為xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xN＝1∶3∶5∶…∶(2N－1)．4．通過連續(xù)相等的位移所用時(shí)間的比為t1∶t2∶t3∶…∶tn＝1∶(eq\r(2)－1)∶(eq\r(3)－eq\r(2))∶…∶(eq\r(n)－eq\r(n－1))．【例11】（2022·全國·高三專題練習(xí)）一個(gè)從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體，從開始運(yùn)動(dòng)起，連續(xù)通過三段位移的時(shí)間分別是1s、2s、3s，這三段位移的長度之比和這三段位移上的平均速度之比分別是（）A．1∶22∶32，1∶2∶3 B．1∶23∶33，1∶22∶32C．1∶2∶3，1∶1∶1 D．1∶3∶5，1∶2∶3【素養(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維?！颈貍渲R(shí)】物體作勻加速直線運(yùn)動(dòng)在前一段SKIPIF1<0所用的時(shí)間為SKIPIF1<0，平均速度為SKIPIF1<0，即為SKIPIF1<0時(shí)刻的瞬時(shí)速度；物體在后一段SKIPIF1<0所用的時(shí)間為SKIPIF1<0，平均速度為SKIPIF1<0，即為SKIPIF1<0時(shí)刻的瞬時(shí)速度。速度由SKIPIF1<0變化到SKIPIF1<0的時(shí)間為SKIPIF1<0，所以加速度SKIPIF1<0【例12】（2022·安徽馬鞍山·三模）如圖所示，在水平面上，一小滑塊在摩擦力作用下由A點(diǎn)以某一速度自左向右做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，依次經(jīng)過B、C點(diǎn)，到達(dá)D點(diǎn)時(shí)速度為零，A、B、C、D間距相等。則（）A．在CD間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為BC間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間的2倍B．在BC間與CD間速度變化的大小相同C．在每相鄰兩點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量相同D．若小滑塊質(zhì)量變大，能滑行的距離會(huì)變遠(yuǎn)【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維。即逆向過程處理(逆向思維法)。【必備知識(shí)】逆向過程處理(逆向思維法)是把運(yùn)動(dòng)過程的“末態(tài)”作為“初態(tài)”的反向研究問題的方法．如把物體的加速運(yùn)動(dòng)看成反向的減速運(yùn)動(dòng)，物體的減速運(yùn)動(dòng)看成反向的加速運(yùn)動(dòng)的處理．該方法一般用在末狀態(tài)已知的情況.【例13】（2022·遼寧沈陽·高三期末）如圖所示，a、b、c、d為光滑斜面上的四個(gè)點(diǎn)。一小滑塊自a點(diǎn)由靜止開始下滑，通過ab、bc、cd各段所用時(shí)間均為T?，F(xiàn)讓該滑塊自b點(diǎn)由靜止開始下滑，則該滑塊（）A．通過bc、cd段的時(shí)間均等于TB．通過c、d點(diǎn)的速度之比為SKIPIF1<0C．通過bc、cd段的時(shí)間之比為SKIPIF1<0D．通過c點(diǎn)的速度大于通過bd段的平均速度【素養(yǎng)升華】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)思維。物體做勻變速運(yùn)動(dòng)的平均速度SKIPIF1<0，在時(shí)間t內(nèi)的位移SKIPIF1<0，相當(dāng)于把一個(gè)變速運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)，會(huì)使求解更簡單方便.【知識(shí)點(diǎn)六】自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng)1．兩種運(yùn)動(dòng)的特性(1)自由落體運(yùn)動(dòng)為初速度為零、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(2)豎直上拋運(yùn)動(dòng)的重要特性①對(duì)稱性如圖所示，物體以初速度v0豎直上拋，A、B為途中的任意兩點(diǎn)，C為最高點(diǎn)，如圖所示，則：②多解性：當(dāng)物體經(jīng)過拋出點(diǎn)上