2024-2025學(xué)年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題01勻變速直線運動的規(guī)律知識點講解含解析

專題1勻變速直線運動的規(guī)律高考風(fēng)向標(biāo)高考風(fēng)向標(biāo)近3年考綱及考情分析考點內(nèi)容等級要求考題統(tǒng)計命題點202420242024參考系、質(zhì)點Ⅰ卷ⅠT225分卷ⅡT226分卷ⅢT2520分卷ⅢTT156分卷ⅡT156分卷ⅠT156分卷ⅡT2515分(1)勻變速直線運動公式的敏捷運用(2)自由落體運動和豎直上拋運動(3)勻變速直線運動規(guī)律在生活中的應(yīng)用位移、速度和加速度Ⅱ勻變速直線運動及其公式、圖象Ⅱ第一部分：考點梳理考點一、運動學(xué)各參數(shù)的理解與辨析考點二、解決運動學(xué)問題的基本思路及留意細(xì)微環(huán)節(jié)考點三、解決勻變速直線運動問題常用的六種方法考點四、自由落體運動和豎直上拋運動考點一、運動參數(shù)的精確理解與辨識1．參考系(1)定義：在描述物體運動時，用來作參考的物體。(2)選取：可隨意選取，但對同一物體的運動，所選的參考系不同，運動的描述可能會不同，通常以地面為參考系。2．質(zhì)點(1)定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點。(2)把物體看作質(zhì)點的條件：物體的大小和形態(tài)對探討問題的影響可以忽視不計。典例1下列關(guān)于物體是否可以被看作質(zhì)點的說法正確的有()A．探討奧運游泳名將傅園慧的游泳技術(shù)時，傅園慧可以被看成質(zhì)點B．探討飛行中直升機(jī)上的螺旋槳的轉(zhuǎn)動狀況時，直升機(jī)可以被看作質(zhì)點C．視察航空母艦上的艦載飛機(jī)起飛時，可以把航空母艦看作質(zhì)點D．在作戰(zhàn)地圖上確定航空母艦的精確位置時，可以把航空母艦看作質(zhì)點【解析】：探討奧運游泳名將傅園慧的游泳技術(shù)時，是有不同的動作的，所以此時的傅園慧不能被看作是質(zhì)點，故A錯誤；探討直升機(jī)螺旋槳的轉(zhuǎn)動狀況時，不行以把直升機(jī)看作質(zhì)點，否則就無轉(zhuǎn)動可言，故B錯誤；飛機(jī)在航空母艦上起飛時，航空母艦的大小不能被忽視，不能被看作質(zhì)點，故C錯誤；在作戰(zhàn)地圖上確定航空母艦的精確位置時，航空母艦的大小和形態(tài)可以忽視不計，航空母艦可以被看作質(zhì)點，故D正確?！敬鸢浮浚篋3.位移和路程辨析位移路程物理意義描述物體位置的變更描述物體運動軌跡的長度確定因素由物體的初、末位置確定由物體的運動路徑確定矢量標(biāo)量矢量，既有大小又有方向標(biāo)量，只有大小沒有方向聯(lián)系在單向直線運動中，位移的大小等于路程；其他狀況下，位移的大小小于路程。典例22024年杭州G20峰會于9月4－5日在杭州奧體博覽城召開，每天都有多個議程。從蕭山國際機(jī)場到博覽城打車約23.5km，下列說法正確的是()A．9月4－5日指時刻，23.5km指路程B．9月4－5日指時間，23.5km指路程C．9月4－5日指時間，23.5km是位移大小D．9月4－5日指時刻，23.5km是位移大小【解析】：9月4－5日對應(yīng)的是時間軸上的兩天的時間，所以是時間；23.5km是運動軌跡的長度，是路程，故選項B正確，A、C、D錯誤?！敬鸢浮浚築典例3物體沿兩個半徑為R的圓弧由A到C，則它的位移和路程分別為()A.R，A指向C；R B.R，A指向C；RC.R，A指向C；R D.R，A指向C；R【解析】：物體的位移大小為AC的長度，依據(jù)幾何關(guān)系可知：xAC＝＝R，方向由A指向C，路程為一個半圓周長和一個四分之三圓周長之和，即s＝＋×2πR＝R，故C正確?！敬鸢浮浚篊4.平均速度和瞬時速度典例4(多選)如圖所示，某賽車手在一次野外訓(xùn)練中，先用地圖計算出動身地A和目的地B的直線距離為9km，實際從A運動到B用時5min，賽車上的里程表指示的里程數(shù)增加了15km。當(dāng)他經(jīng)過某路標(biāo)C時，車內(nèi)速度計指示的示數(shù)為150km/h，那么可以確定的是()A．整個過程中賽車的平均速度為180km/hB．整個過程中賽車的平均速度為108km/hC．賽車經(jīng)過路標(biāo)C時的瞬時速度為150km/hD．賽車經(jīng)過路標(biāo)C時速度方向為由A指向B【解析】：從A到B位移為9km，用時h，由平均速度定義式可得整個過程的平均速度為108km/h，故A錯，B對；速度計顯示的是瞬時速度大小，故C對；經(jīng)過C時速度的方向沿C點切線指向運動方向，故D錯?！敬鸢浮浚築C5.速度、速度變更量和加速度典例5(多選)若汽車的加速度方向與速度方向一樣，當(dāng)加速度減小時，則()A．汽車的速度也減小B．汽車的速度仍在增大C．當(dāng)加速度減小到零時，汽車靜止D．當(dāng)加速度減小到零時，汽車的速度達(dá)到最大【解析】：汽車的加速度方向與速度方向一樣，汽車在做加速運動，故A錯誤，B正確。加速度減小，汽車速度的增加由快變慢，但速度仍在增加，當(dāng)加速度為零時，汽車做勻速運動，速度達(dá)到最大，故C錯誤，D正確?！敬鸢浮浚築D考點二、解決運動學(xué)問題的基本思路及留意細(xì)微環(huán)節(jié)1.勻變速直線運動的規(guī)律、公式和推論1．解決運動學(xué)問題的基本思路化過程示意圖→推斷運動性質(zhì)→選取正方向→選公式列方程→解方程并探討2.留意運動學(xué)公式中正方向的規(guī)定一般規(guī)定初速度的方向為正方向，與初速度同向的物理量取正值，反向的物理量取負(fù)值。若v0＝0，一般以a的方向為正方向。典例1如圖所示，光滑斜面AE被分成四個相等的部分，一物體從A點由靜止釋放，下列結(jié)論中正確的是()A．物體到達(dá)各點的速率:B．物體到達(dá)各點所經(jīng)驗的時間比為:C．物體從A到E的平均速度:物體通過每一部分時，其速度增量是相等的。E.物體通過每一部分時，其速度增量是相等的?！敬鸢浮浚篈BC【解析】：假設(shè)物體運動的加速度大小為，AB=BC=CD=DE=，A選項，分別選擇AB、AC、AD、AE作為探討過程，結(jié)合速位公式求物體經(jīng)過各點的速度大小。AB過程：AC過程：AD過程：AE過程:故：，A選項正確，D選項錯誤。B選項，分別選擇AB、AC、AD、AE作為探討過程，假設(shè)物體從A運動到B、C、D、E的時間分別為,選擇位移公式求的時間的大小關(guān)系。AB過程：AC過程：AD過程：AE過程：所以B選項正確。C選項：通過B選項的分析,可知B為AE段位移的中間時刻，中間時刻的瞬時速度等于物體的平均速度。方法總結(jié)：1、處理勻變速直線運動的相關(guān)問題一般要依據(jù)先選擇合理的探討過程，再選擇合適的運動學(xué)公式，兩步走的基本原則完成；2、在探討過程的選擇上要留意，假如物體做的是初速度為0的勻加速直線運動探討過程的選擇要充分利用物體初速度為0的這個特點進(jìn)行選擇；因此探討過程的選擇一般依據(jù)如圖所示的形式進(jìn)行選擇：即每一個探討過程要以初始點作為起點，這樣能簡化數(shù)學(xué)運算過程；例2、某物塊由靜止起先以大小為a1的加速度做勻加速直線運動，經(jīng)過一段時間t0后，其加速度突然反向，且大小變?yōu)閍2；再經(jīng)過相同的時間t0,物塊恰好回到動身點,且速度大小v2＝5m/s。求：(1)物塊的加速度變更時，其速度大小v1；(2)的大??；【答案】：2.51/3【解析】：如圖所示物體的運動過程如圖所示：將AB作為探討過程結(jié)合平均速度公式得：將BCA作為探討過程結(jié)合平均速度公式得：聯(lián)立1、2式可得：V1=2.5m/s依據(jù)加速度的定義式：方法總結(jié)：當(dāng)物體經(jīng)驗的運動是多個過程，而且每一個運動過程的加速度大小和方向都是不同的；在探討過程的選擇上肯定要以加速度作為探討過程的分隔點進(jìn)行分段；這里講一點，不是以物體的速度作為過程的分割點；過程的選擇如圖所示；處理勻變速直線運動的留意事項：1、解決勻變速直線運動的問題的基本思路是先確定探討過程，再選擇合適的運動學(xué)公式；2、在探討過程的選擇上肯定要留意依據(jù)物體的運動特點不同而選擇合適的探討過程是特別關(guān)鍵的；典例1、2分別介紹兩種分段法是解決運動學(xué)問題常見的分段模式；3、在對運動學(xué)公式進(jìn)行選擇時，留意平均速度公式解題時是優(yōu)于其它的運動學(xué)公式的，所以在條件允許的狀況下，一般優(yōu)先運用平均速度公式；4、在對運動學(xué)公式進(jìn)行應(yīng)用時，尤其是物體做往復(fù)運動時，肯定要留意各物理量的矢量性；這一點在典例2中特別關(guān)鍵；考點三、解決勻變速直線運動問題常用的六種方法典例應(yīng)用物體以肯定的初速度沖上固定的光滑斜面，斜面總長度為4m，到達(dá)斜面最高點C時速度恰好為零，如圖。已知物體運動到距斜面底端3m處的B點時，所用時間為2s，求物體從B滑到C所用的時間?！窘馕觥浚悍椒ㄒ荒嫦蛩季S法物體向上勻減速沖上斜面，相當(dāng)于向下勻加速滑下斜面。設(shè)t＝2s故xBC＝eq\f(at\o\al(2,BC),2)，xAC＝eq\f(at＋tBC2,2)，又xBC＝eq\f(xAC,4)，由以上三式解得tBC＝t＝2s方法二基本公式法因為物體沿斜面對上做勻減速運動，設(shè)物體從B滑到C所用的時間為tBC，由勻變速直線運動的規(guī)律可得veq\o\al(2,0)＝2axAC①veq\o\al(2,B)＝veq\o\al(2,0)－2axAB②xAB＝eq\f(3,4)xAC③由①②③解得vB＝eq\f(v0,2)④又vB＝v0－at⑤vB＝atBC⑥由④⑤⑥解得tBC＝t＝2s方法三位移比例法對于初速度為零的勻加速直線運動，在連續(xù)相等的時間里通過的位移之比為x1∶x2∶x3∶…∶xn＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)。因為xCB∶xBA＝eq\f(xAC,4)∶eq\f(3xAC,4)＝1∶3，而通過xBA的時間為t，所以通過xBC的時間tBC＝t。方法四時間比例法對于初速度為零的勻加速直線運動，通過連續(xù)相等的各段位移所用的時間之比為t1∶t2∶t3∶…∶tn＝1∶(eq\r(2)－1)∶(eq\r(3)－eq\r(2))∶…∶(eq\r(n)－eq\r(n－1))?，F(xiàn)將整個斜面分成相等的四段，如圖所示，設(shè)通過BC段的時間為tx，那么通過BD、DE、EA的時間分別為tBD＝(eq\r(2)－1)tx，tDE＝(eq\r(3)－eq\r(2))tx，tEA＝(2－eq\r(3))tx，又tBD＋tDE＋tEA＝t，解得tx＝t＝2s方法五中間時刻速度法利用推論：中間時刻的瞬時速度等于這段位移的平均速度，eq\x\to(v)AC＝eq\f(v0＋v,2)＝eq\f(v0,2)。又veq\o\al(2,0)＝2axAC，veq\o\al(2,B)＝2axBC，xBC＝eq\f(xAC,4)。由以上三式解得vB＝eq\f(v0,2)?？梢钥闯蓈B正好等于AC段的平均速度，因此B點是這段位移的中間時刻，因此有tBC＝t＝2s。方法六圖象法依據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律，作出v-t圖象，如圖所示。利用相像三角形的規(guī)律，面積之比等于對應(yīng)邊平方比，得eq\f(S△AOC,S△BDC)＝eq\f(CO2,CD2)，且eq\f(S△AOC,S△BDC)＝eq\f(4,1)，OD＝t，OC＝t＋tBC。所以eq\f(4,1)＝eq\f(t＋tBC,t\o\al(2,BC))2，解得tBC＝t＝2s。答案：2s考點四、自由落體運動和豎直上拋運動1.三種常見運動的規(guī)律分析2.豎直上拋運動的兩種處理方法(1)分段法：上升過程的勻減速直線運動和下降過程的自由落體運動。(2)全程法：將全過程看成是初速度為v0，加速度a＝－g的勻變速直線運動。3.豎直上拋運動的三個對稱性(1)速度對稱：上升和下降過程經(jīng)過同一位置時速度等大反向。(2)時間對稱：上升和下降過程經(jīng)過同一段高度的上升時間和下降時間相等。(3)能量的對稱性：豎直上拋運動物體在上升和下降過程中經(jīng)過同一位置時的動能、重力勢能及機(jī)械能分別相等。典例某校一課外活動小組自制一枚火箭，設(shè)火箭從地面放射后，始終在垂直于地面的方向上運動?；鸺c火后可認(rèn)為做勻加速直線運動，經(jīng)過4s到達(dá)離地面40m高處時燃料恰好用完，若不計空氣阻力，取g＝10m/s2，求：(1)燃料恰好用完時火箭的速度；(2)火箭上升離地面的最大高度；(3)火箭從放射到殘骸落回地面過程的總時間。【解析】設(shè)燃料用完時火箭的速度為v1，所用時間為t1?；鸺纳仙\動分為兩個過程，第一個過程為做勻加速直線運動，其次個過程為做豎直上拋運動至最高點。(1)對第一個過程有h1＝eq\f(v1,2)t1，代入數(shù)據(jù)解得v1＝20m/s。(2)對其次個過程有h2＝eq\f(veq\o\al(2,1),2g)，代入數(shù)據(jù)解得h2＝20m所以火箭上升離地面的最大高度h＝h1＋h2＝40m＋20m＝60m。(3)思路一分段法從燃料用完到運動至最高點的過程中，由v1＝gt2，得t2＝eq\f(v1,g)＝eq\f(20,10)s＝2s從最高點落回地面的過程中h＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,3)，而h＝60m，代入得t3＝2eq\r(3)s故總時間t總＝t1＋