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第一章1质点 参考系
一、物体和质点
1.质点的定义:忽略物体的大小和形状,把物体简化为一个具有质量的点,这样的点称为质点。
2.把物体看作质点的条件:物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略。
3.理想化模型:在物理学中,突出问题的主要因素,忽略次要因素,建立理想化的物理模型,是经常采用的一种科学研究方法.质点就是一种理想化模型。
二、参考系
1.定义:在描述一个物体的运动时,首先要选定某个其他物体作为参考,这种用来作为参考的物体叫作参考系。
2.参考系的选取
(1)参考系的选取是任意的,但选取的参考系不同,结论往往不同,通常选地面为参考系。
(2)参考系既可以是静止的物体,也可以是运动的物体。
注意:物体被选作参考系后,就认为该物体是静止的。
1.B 研究蚂蚁的走路姿态时,不能把蚂蚁看作质点,故A、C错误;研究蚂蚁走过的轨迹,不考虑蚂蚁的形状,可以把蚂蚁看成质点,故B正确;能否看作质点,与蚂蚁的大小无关,只取决于蚂蚁的大小和形状对研究内容是否有影响,故D错误。
2.ACD 我们说“旭日东升,日落西山”选取的参考系是地球,选项A正确;诗句“惟有长江水,无语东流”选取的参考系是地面,选项B错误;“抬头望明月,月在云中行”选取的参考系是云,选项C正确;诗句“轻舟已过万重山”选取的参考系是万重山,选项D正确。
第一章2.时间 位移
一、时刻和时间间隔
1.时刻:表示某一瞬间,在时间轴上用点表示,如第2 s末、第8 s初等均为时刻。
2.时间间隔:表示两个时刻之间的时间。在时间轴上用线段表示,如前4 s内(0至4 s末)、第4 s内(3 s末至4 s末)等均为时间间隔。
二、位置和位移
1.坐标系
(1)建立目的:定量描述物体的位置及位置的变化。 (2)坐标系的三要素:原点、正方向和单位长度。
(3)常见的坐标系的种类:直线坐标系、平面坐标系和空间坐标系。
2.路程:物体运动轨迹的长度。
3.位移
(1)物理意义:表示物体(质点)位置变化的物理量。 (2)定义:从初位置到末位置的一条有向线段。
(3)大小:初、末位置间有向线段的长度。 (4)方向:由初位置指向末位置。
4.矢量和标量
(1)矢量:既有大小又有方向的物理量,如位移等。 (2)标量:只有大小、没有方向的物理量,如质量、时间、路程等。
三、直线运动的位移
1.物体的初、末位置:可用位置坐标x1、x2表示。
2.物体的位移:Δx=x2-x1,方向由A指向B。
注意:(1)计算位移时,位置坐标要带符号运算。
(2)此方法只适用于物体做直线运动的情况。
四、位移—时间图像
从xt图像可以直观地看出物体在不同时间内的位移。
五、位移和时间的测量
1.记录物体的位置和时间的方法
可以用照相的方法记录物体的位置,用钟表记录物体运动的时刻,也可以用频闪照相的方法同时记录物体运动的时刻和位置。学校实验中常用打点计时器来记录时间和位移。
2.电磁打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器,当电源频率是50 Hz时,每隔0.02 s打一次点。
1.BCD 8点整指的是某一瞬间,是时刻,A错误;第n s指的是(n-1) s末到n s末这段时间间隔,B正确;停站15分钟,指一段时间,是时间间隔,C正确;前5 s指0到5 s的时间间隔,第5 s指的是第5 s初至第5 s末这1 s的时间间隔,都是指时间间隔,D正确。故选B、C、D。
2.BC 由位置坐标的意义可知,A点在原点的正方向5 m处,即在广场中心北边5 m处,故A错误,B正确;同理,B点在原点的负方向3 m处,即在广场中心南边3 m处,故C正确,D错误。
第一章3.位置变化快慢的描述——速度
一、速度
1.定义:位移与发生这段位移所用时间之比,叫作速度。 2.表达式:v=Δt(Δx)。
3.单位:米每秒,符号是m/s或m·s-1.1 m/s=3.6 km/h。 4.矢量性:速度是矢量,速度的方向就是物体运动的方向。
5.物理意义:表示物体运动快慢的物理量。
注意:速度公式与初中所学有何不同
初中时用路程和时间的比值来计算速度,我们这里的速度是用位移和时间的比值来定义的,这里的速度和初中所学的速度是不完全一样的。
二、平均速度和瞬时速度
1.平均速度 (1)定义:在变速直线运动中,位移Δx跟发生这段位移所用时间Δt的比值叫作变速直线运动的平均速度.
(2)公式:=Δt(Δx)。
(3)物理意义:粗略地描述物体运动的快慢。
(4)矢量性:平均速度既有大小又有方向,是矢量,其方向与一段时间Δt内发生的位移的方向相同。
2.瞬时速度
(1)定义:物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度叫作瞬时速度。
(2)物理意义:精确地描述物体运动的快慢。
3.速率:瞬时速度的大小叫作速率。
4.汽车速度计的示数是汽车的速率。
注意:平均速度≠速度的平均值
求平均速度,排除一切干扰因素,只需要抓住位移及对应时间,注意平均速度不是速度的平均值n(v1+v2+…+vn)。
三、测量纸带的平均速度和瞬时速度
1.测量平均速度 根据v=Δt(Δx),只需测出运动纸带上任意两点间的位移Δx和所用的时间Δt,就可以算出平均速度。
2.测量瞬时速度
如果要求不是很精确,可以用某两点间的平均速度粗略代表该两点间某点的瞬时速度,且这两点距离所研究的那一点越近,算出的平均速度越接近那点的瞬时速度。
四、速度—时间图像
物体运动的速度随时间变化的情况可以用图像来直观表示。以时间t为横轴,速度v为纵轴,坐标中的图像即为速度—时间图像或v t图像。
1.ACD 速度是矢量,其正、负表示质点的运动方向,故A、C正确,B错误;甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动,10 s内甲向右运动了20 m,乙向左运动了40 m,若两质点同时由同一点出发,则10 s后甲、乙两质点相距60 m,D正确。]
2.D 由题图知,甲物体开始运动时的速度不为零,故A错误;甲、乙物体均有一段时间速度保持不变,故B错误;由题图知,甲、乙物体运动方向均与规定的正方向相同,故C错误,D正确。
第一章4.速度变化快慢的描述——加速度
一、加速度
1.定义:速度的变化量与发生这一变化所用时间之比叫作加速度,通常用a代表。
2.表达式:a=Δt(Δv)=Δt(v-v0)。(v0:初速度;v:末速度)
3.单位:在国际单位制中,加速度的单位是m/s2。
4.物理意义:描述物体运动速度变化快慢的物理量。
注意:由公式a=Δt(Δv)计算出的加速度是平均加速度,是过程量,与一段时间(一段位移)相对应,粗略地反映了物体速度变化的快慢。当Δt→0时,平均加速度可视为瞬时加速度,瞬时加速度为状态量。
二、加速度的方向
1.加速度的方向
(1)加速度是矢量,既有大小,也有方向.
(2)加速度的方向与速度变化量的方向相同.
三、从vt图像看加速度
对vt图像的认识:
1.vt图像反映了物体的速度随时间变化的规律。
2.在vt图像中,从图线的倾斜程度(斜率大小)就能判断加速度的大小。倾角(图线与横坐标轴的夹角)越大,加速度越大。
3.匀变速直线运动的vt图像是一条倾斜的直线,直线的斜率表示加速度。比值Δt(Δv)就是加速度的大小(如图所示)。
1.B 加速度a=t(vt-v0),用于描述速度变化的快慢,B正确。
2.C 加速度的方向与速度变化量的方向相同,与物体的速度或位移的方向无关,A、B错;当物体做加速直线运动时,加速度与速度方向相同,做减速直线运动时,加速度与速度方向相反,C对,D错。
第一部分 运动的描述自主检测
1.A 研究“玉兔二号”在月球上的运动轨迹时是以月球表面为参考系的,故A正确。
2.C 11.4 min是时间间隔,A项错误;路程只有大小没有方向,是标量,B项错误;v=t甲乙(x甲乙)=60(11.4) km/h≈3 650 km/h,故C项正确;研究列车过某一路标所用时间时,列车的大小不可忽略,列车不能看成质点,D项错误。
3.D 平均速度等于位移与时间的比值,=()t(2R+r),其方向就是这段位移的方向,由A→C,即向东;平均速率等于路程与时间的比值,v′=t(s)=t(πR+πr)=()t(πR+r),是标量,无方向,故D正确。
4.C 由xt图像的斜率表示速度知t1时刻vB>vA,A项错误;t2时刻xt图像的斜率kA>0,kB<0,表示A、B运动方向相反,B项错误;平均速率=时间(路程),可知vA<vB,C项正确;平均速度=时间(位移),t1~t2这段时间A、B的位移相同,时间相等,故D项错误。]
5.CD 昆虫从A爬到G的位移大小就是立方体的对角线AG的长度,大小为10cm,故B错误,D正确;A到G的路程有无数种,由于昆虫只能在实心立方体表面运动,我们可以将表面“展开”,在同一平面内连接A、G两点,如图所示,路径为AIG时,路程最短,此时路程为10cm,故A错误,C正确。
第二章 1匀变速直线运动的速度与时间的关系部分
一、匀变速直线运动
1.定义:沿着一条直线,且加速度不变的运动。
注意:常见的变速运动并不是严格意义上的匀变速直线运动。例如,火车在加速启动的一段时间内的运动可以近似看成是匀变速直线运动。匀变速直线运动是一种理想化模型。
2.分类
(1)匀加速直线运动:速度随时间均匀增加的直线运动。
(2)匀减速直线运动:速度随时间均匀减小的直线运动。
3.图像:匀变速直线运动的vt图像是一条倾斜的直线。
二、速度与时间的关系
1.速度公式:v=v0+at。
2.对公式的理解:做匀变速直线运动的物体,在t时刻的速度v等于物体在开始时刻的速度v0加上在整个过程中速度的变化量at。
1.A 匀变速直线运动是速度均匀变化,而加速度不变的直线运动,所以只有A正确。
2.AD 匀加速直线运动的vt图像是一条远离时间轴的倾斜直线,选项A中速度为负值代表速度方向与规定正方向相反,但速度在均匀增大,选项D中速度为正值,代表速度方向与规定正方向相同,速度不断均匀增大,故A、D正确。
第三章2.匀变速直线运动的位移与时间的关系部分
一、匀变速直线运动的位移
1.位移在vt图像中的表示
做匀变速直线运动的物体的位移对应着vt图像中的图线和时间轴包围的“面积”。如图所示,物体在0~t时间内的位移大小等于梯形的面积。
2.位移与时间关系式:x=v0t+2(1)at2。当初速度为0时,x=2(1)at2。
注意:对于所有的直线运动,vt图像中图线与时间轴所围图形的面积都等于该段时间内物体的位移大小。
二、速度与位移的关系
1.公式v2-v0(2)=2ax。
2.推导速度公式:v=v0+at。 位移公式:x=v0t+2(1)at2。
由以上两式消去t得:v2-v0(2)=2ax。
注意:该式是由匀变速直线运动的两个基本公式推导出来的,因为不含时间,所以当所研究问题中不涉及时间这个物理量时利用该公式往往会更简便。
1.A 物体初速度v0=0,a=2 m/s2,t=2 s,则v=v0+at=0+2×2 m/s=4 m/s,x=v0t+2(1)at2=0+2(1)×2×22 m=4 m,故A正确。
2.C 由v2-v0(2)=2ax和v0=8 m/s,a=1 m/s2,x=18 m可得v=10 m/s,故C正确。
第二章3.自由落体运动
一、自由落体运动
1.亚里士多德的观点:物体下落的快慢跟它的轻重有关,重的物体下落得快。
2.伽利略的研究
(1)归谬:伽利略从亚里士多德的论断出发,通过逻辑推理,否定了他的论断。
(2)猜想:重的物体与轻的物体应该下落得同样快。
注意:“自由”的含义:物体的初速度为零且只受重力作用。
3.自由落体运动
(1)定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
(2)条件仅受重力。(初速度v0=0)仅受重力。(初速度v0=0)
(3)实际运动:物体下落时由于受空气阻力的作用,物体的下落不是自由落体运动;只有当空气阻力比较小,可以忽略时,物体的下落可以近似看作自由落体运动。
二、自由落体加速度
1.定义:在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同,这个加速度叫作自由落体加速度,也叫作重力加速度,通常用g表示。
2.方向总是竖直向下。
3.大小:在地球上不同的地方,g的大小是不同的。一般的计算中,g取9.8 m/s2,近似计算时,g取10 m/s2。
三、自由落体运动的规律
1.自由落体运动的性质:自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。
2.匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动。
3.自由落体的速度、位移与时间的关系式:v=gt,x=2(1)gt2。
1.CD 在忽略空气阻力的情况下,只在重力作用下由静止释放的物体的运动可以看作自由落体运动,快慢程度与质量无关,运动情况是一样的,同时落地,A、B错误,C正确;由平均速度的定义可知,D正确。
2.BC 由自由落体运动的位移公式h=2(1)gt2得h甲=2(1)gt2,h乙=2(1)g(t-1 s)2,两球的位移差Δh=h甲-h乙=2(1)gt2-2(1)g(t-1 s)2=gt·1 s-2(1)g·(1 s)2,故两球的距离在下落的过程中越来越大,A错误,B正确;由v=gt得v甲=gt,v乙=g(t-1 s),则Δv=v甲-v乙=gt-g(t-1 s)=g·1 s,故两球的速度差始终不变,C正确,D错误。
第二部分 匀变速直线运动的研究自主检测
1.C 伽利略对自由落体运动的研究采用了一套科学研究方法,要符合逻辑顺序,即通过观察现象,提出假设,根据假设进行逻辑推理,然后对自己的逻辑推理进行实验检验,紧接着对实验结论进行修正推广,选项C正确。
2.C 根据匀变速直线运动的规律可知,第一个3 s内的平均速度为第1.5 s末的速度;第一个7 s内的平均速度为第3.5 s末的速度;则有a=Δt(Δv)=2(6) m/s2=3 m/s2,故C正确。
3.D 质点做匀加速直线运动,设t=0时质点的速度为v0,加速度为a,由题图知t1=1 s时,x1=2 m,t2=2 s时,x2=8 m,利用公式x=v0t+2(1)at2得x1=v0t1+2(1)at1(2),x2=v0t2+2(1)at2(2),代入数据解得a=4 m/s2,v0=0,t=1 s时的速度大小为4 m/s,故D正确。
4.C 汽车做匀加速直线运动,经过两根电线杆的平均速度为=t(x)=8(80) m/s=10 m/s,有=2(v1+v2),且v2=12 m/s,得v1=8 m/s,即汽车经过第一根电线杆时的速度为8 m/s,选项C正确。
5.D 由所给甲、乙两车的速度—时间图像的斜率知,甲车的加速度小于乙车的加速度,A、B错误;t1时刻甲、乙两车速度相等,由于之前甲车的速度一直大于乙车的速度,故此时甲车位于乙车的前方,C错误;由甲、乙两车的速度—时间图像与时间轴所围图形的面积知,0~t1时间内,甲车比乙车的位移大,故该段时间内甲车的平均速度大于乙车的平均速度,D正确。]
6.C 甲、乙两车同时刹车、同时停下,则运动的时间相等,设为t,则对甲车有2(v0甲)t=x甲,解得t=4 s;对乙车,对其逆过程进行分析,可知x乙=2(1)a乙t2,解得a乙=t2(2x乙)=42(2×36) m/s2=4.5 m/s2,选项C正确。
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2022-07-13 4573