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2023-2024學年高一新生暑期物理作業

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發表時間:2023-07-26 20:47

質點 參考系和坐標系


知識點一、 質點

[提出問題]

1.“嫦娥一號”衛星為立方體,兩側太陽能電池帆板最大跨度達18.1m,重2350 kg,近觀相當龐大,但相對蒼茫宇宙空間又是如此渺小,出現在指揮熒光屏上也僅是一個光點,科學工作者在研究其運行位置、飛行速度和軌道等問題時,有沒有必要考慮其大小和形狀?


2.研究一列火車從北京到上海的路程,火車能否看做一個點?研究火車經過一座橋梁所需要的時間,火車能否看做一個點?研究火車發動機、傳動機構及車輪的轉動時,火車能否看做一個點?


[要點提煉]

1、質點定義:在某些情況下,我們可以忽略物體的          ,而突出“物體具有    ”這個要素,把它簡化成一個有      的物質點,這樣的點稱為質點.

2、質點是用來代替物體的有質量的點,它忽略了物體的          等次要因素,而突出了物體具有     這個主要因素.它與幾何中的“點”有本質區別.

3、質點是一種科學抽象,是一種理想化的物理模型,實際上     (填“存在”或“不存在”).

4、物體可以看成質點的條件:物體的         對研究問題的影響可以忽略不計.


[延伸思考]

問題1:地球很大,但地球繞太陽公轉時,地球的大小就變成次要因素,我們完全    把地球當作質點看待.當然,在研究地球自轉時,就      把地球看成質點了.

問題2:研究火車從北京到上海的運動時        把火車視為質點,但研究火車過橋的時間時就      把火車看成質點了。物體的大小       判斷物體能否作為質點的依據.

問題3::實際存在的物體都有一定的形狀和大小,有質量而無大小的點是不存在的,那么定義和研究質點的意義何在?

質點是一個      的物理模型,盡管不是實際存在的物體,但它是實際物體的一種近似,是為了研究問題的方便而進行的       ,它突出了事物的主要特征,抓住了主要因素,忽略了次要因素,使所研究的復雜問題得到了簡化.


[經典例題]

1.以下情景中,哪些帶下劃線的物體可看成質點,哪些不能看成質點?將結果填入括號內。

(1)小敏觀察螞蟻拖動飯粒時,螞蟻的肢體是如何分工的。    (______)

(2)小英測算螞蟻拖動飯粒時,螞蟻1爬行的路程。    (______)

(3)在跳水比賽中,裁判員給跳水運動員評分。    (______)

(4)教練在訓練中觀察跳高運動員的跳高過程。    (______)


2.(多選)下列關于質點的說法,正確的是( ?。?/span>

A.運轉中的地球不能看作質點,而原子核可以看作質點

B.研究火車通過路旁一根電線桿時,火車可以看作質點

C.研究奧運會乒乓球運動員打出的弧圈球時不能把乒乓球看作質點

D.研究奧運會跳水運動員跳水動作時,不能將運動員看作質點


3.(多選)在下列各種運動的物體中,能被看做質點的是( ?。?/span>

A.研究從北京開往廣州的火車的運行

B.研究火車通過南京長江大橋的運動

C.研究人造地球衛星繞地球的運行情況

D.欣賞芭蕾舞演員的精彩表演





[變式訓練]

1.在物理學中,突出問題的主要方面,忽略次要因素,建立理想化的物理模型,是經常采用的一種科學研究方法.質點就是這種物理模型之一.關于地球能否看作質點,下列說法正確的是(   )

A.地球的質量太大,不能把地球看作質點

B.地球的體積太大,不能把地球看作質點

C.研究地球的自轉時可以把地球看作質點

D.研究地球繞太陽公轉時可以把地球看作質點


2.下列有關質點的說法中正確的是(  )

A.在乒乓球比賽運動中,雙方運動員將乒乓球看做質點

B.在研究子彈穿過一張薄紙所需的時間時,可以把子彈看做質點

C.研究自行車的運動時,因為車輪在不停地轉動,故在任何情況下都不能把自行車看做質點

D.用GPS定位系統研究汽車的位置時,可以把汽車看做質點


3.下面關于質點的正確說法有( ?。?/span>

A.計算火車通過站臺的時間可把火車看成質點

B.研究沿地面翻滾前進的體操運動員的動作可把運動員看成質點

C.螞蟻很小,可把螞蟻看成質點

D.地球繞太陽轉動時,可以把地球看成質點

知識點二、機械運動

[要點提煉]

1、定義:一個物體相對于另一個物體    的改變。

2、運動是     的,靜止是     的,當一個物體相對于另一個物體沒有發生位置變化,我們說這個物體是     的。

[經典例題]

1.下列不屬于機械運動的是( ?。?/span>

A.流星劃過夜空

B.煤燃燒的過程

C.鐘表指針的運動

D.秋天樹葉紛紛飄落


2.下列哪些現象不是機械運動()

A.天宮1號飛船繞著地球運轉

B.西昌衛星中心發射的運載火箭在上升過程中

C.鐘表各指針的運動

D.煤燃燒的過程


[變式訓練]

1.下列各種現象中不屬于機械運動的是( ?。?/span>

A.飛機在天空中飛行

B.月球繞地球公轉

C.樹上蘋果由綠變紅

D.河水在河中流


2.下列哪些現象不是機械運動( ?。?/span>

A.月亮繞著地球轉 B.魚在水中游

C.煤燃燒的過程 D.“神舟十號”飛船繞著地球運轉


3.下列情況不屬于機械運動的是( ?。?/span>

A.小鳥在空中飛行   B.河水流動 C.水凝固成冰 D.雨滴下落




知識點三、參考系


[提出問題]

1.坐船在河中旅行的人觀看兩岸的風景時,常有“看山恰似走來迎”的感覺,而變換一下目光,又感到“仔細看山山不動”,同是那一座山,為什么有時感覺它是動的而有時卻感覺它是靜止不動的呢?平常我們認為坐在屋子里的人是不動的,而毛澤東卻有詩日:“坐地日行八萬里”,這又是怎么回事呢?



[要點提煉]

1、參考系定義:在描述一個物體的運動時,選來作為標準的另外的某個物體叫參考系.

2、物體的運動都是相對參考系而言的,這是運動的     。

3、一個物體是否運動,怎樣運動,決定于它相對于所選的參考系的     是否變化、怎樣變化.同一物體,選取不同的參考系,其運動情況      。

4、參考系的選擇是       的,但應以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為原則.研究地面上物體的運動時,常選       為參考系.


[經典例題]

1.2017年11月,第十二屆中國國際航空航天博覽會在廣東珠海如期舉行,博覽會還迎來了英國皇家空軍“紅箭”特技飛行表演隊的中國航展首秀.如圖所示,9架表演機保持隊形不變飛過觀禮臺.下列關于“紅箭”特技飛行表演的說法正確的是(   )


A.地面上的人看到飛機飛過,是以飛機為參考系

B.飛行員看到觀禮臺向后掠過,是以地面為參考系

C.以編隊中某一飛機為參考系,其他飛機是靜止的

D.以編隊中某一飛機為參考系,其他飛機是運動的


2.甲乙兩人分別在并列的兩個升降機中,各自以自己為參照物,甲看見乙在上升,樓房也在上升,乙看見樓房在上升,如果以地面為參照物,則他們運動的狀態是(   )

A.甲在上升,乙在下降

B.甲在下降,乙在上升

C.甲乙都在下降,但甲比乙快

D.甲乙都在下降,但乙比甲快


3.如圖所示為A、B、C三列火車在一個車站的情景,A車上的乘客看到B車向東運動,B車上的乘客看到C車和站臺都向東運動,C車上的乘客看到A車向西運動.站臺上的人看A、B、C三列火車的運動正確的是(  )


A.A車向西運動

B.B車向東運動

C.C車一定是靜止的

D.C車一定向西運動



[變式訓練]

1.(多選)觀察圖中的煙和小旗,關于甲、乙兩車相對于房子的運動情況,下列說法正確是()


A.甲乙兩車一定向左運動

B.甲乙兩車一定向右運動

C.甲車可能向右運動,乙車向左運動

D.甲車可能靜止,乙車向左運動

2.下列與參考系有關的成語是(   )

A.三足鼎立 B.刻舟求劍 C.滴水穿石 D.立竿見影


3.我們描述某個物體的運動時,總是相對一定的參考系.下列說法中正確的是( ?。?/span>

A.參考系必須選取地面或相對與地面不動的其它物體

B.我們說“日落西山”,是以太陽為參考系的

C.我們說“地球圍繞太陽轉”,是以地球為參考系的

D.坐在火車上的乘客看到鐵路旁的樹木迎面向他飛奔而來,乘客是以自己為參考系的


4.在一段網絡視頻中,一枚硬幣穩穩地立在飛馳高鐵的窗臺上,保持一段時間不倒,認為視頻中硬幣處于靜止狀態所選擇的參考系是(  )

A.遠處的高山 B.經過的站臺 C.車窗外的樹木 D.立硬幣的窗臺


知識點四、坐標系


[提出問題]

1.對于在平面上運動的物體,例如在做花樣滑冰的運動員,要描述他的位置,你認為應該怎樣做呢?



[要點提煉]

1、 坐標系:要準確地描述物體的位置及位置變化需要建立坐標系.

2、如果物體沿直線運動,可以以這條直線為x軸,在直線上規定原點、正方向和單位長度,就建立了      坐標系.

3、物體在平面內運動時,可以建立二維      坐標系.

4、空間內物體的運動,可建立三維的       坐標系.




[經典例題]

1:描述高空中飛行的飛機時可建立三維的空間坐標系.如圖所示為三種不同的坐標系,其中:(A)中M點位置坐標為       ;(B)中N點位置坐標為          ;(C)中P點位置坐標為                 


2.一個小球從距地面4 m高處落下,被地面彈回,在距地面1 m高處被接住.坐標原點定在拋出點正下方2 m處,向下為坐標軸的正方向.則小球的拋出點、落地點、接住點的位置坐標分別是________m、_______m和__________m;小球從落下到被接住,位置變化了__________m.


3.一個小球從距地面5m高處落下,被地面彈回,在距地面1m高處被接住,坐標原點定在釋放點正下方2m處,豎直向下為坐標軸正方向.則小球的釋放點、落地點、接住點的位置坐標分別是(    )

A.–2m,3,2m B.–2m,2m,1m

C.–2m,–2m,–1m D.4m,0,1m


[變式訓練]

1.桌面離地面的高度是0.9 m,坐標系的原點定在桌面上,向上方向為坐標軸的正方向,有A、B兩點離地面的距離分別為1.9 m和0.4 m.那么A、B的坐標分別是(  )

A.1 m 0.5 m

B.1.9 m 0.4 m

C.1 m?。?.5 m

D.0.9 m?。?.5 m



2.要描述在水平地面上爬行的螞蟻的位置時,應選用的坐標系是(  )

A.直線坐標系 B.二維坐標系

C.三維坐標系 D.以上坐標系無法描述


3.一個小球從距地面4m高處落下,被地面彈回,在距地面1m高處被接住,坐標原點定在拋出點正下方2m處,向下方向為坐標軸的正方向,則小球接住點的位置坐標和從拋出到接住的過程中坐標的變化量分別是(   )


A.-1m,+3m                               B.1m,-1m

C.1m,2m                                    D.1m,3m
















第二講 時間和位移


知識點一、標量和矢量


[要點提煉]

標量:只有大小      方向的量。如:                                    等。

矢量:有    也有     ,求和運算遵循             定則的量。如:                等.

3.對矢量概念的理解:

①矢量可用帶箭頭的線段表示,線段的長短表示矢量的     ,箭頭的指向表示矢量的   

②同一直線上的矢量,可在數值前加上正、負號表示矢量的        ,正號表示矢量方向與規定正方向         ,負號表示矢量方向與規定正方向         

③矢量前的正、負號只表示       ,不表示     ,矢量大小的比較實際上是矢量       的比較.如前一段時間位移為2m,后一段時間位移為-3m,則后一段時間物體的位移大.


[經典例題]

1.以下物理量中是矢量的有(    )

①位移;②路程;③瞬時速度;④平均速度;⑤時間;⑥加速度;⑦速率.

A.只有①③④⑥

B.只有①③⑥

C.只有①⑥⑦

D.只有①⑥

2.(多選)關于矢量和標量,下列說法中正確的是( ?。?/span>

A.矢量是既有大小又有方向的物理量

B.標量是既有大小又有方向的物理量

C.-8 m的位移比6 m的位移小

D.-8 ℃比6 ℃的溫度低

[變式訓練]

1.(2020·湖北省第一高級中學高一期中)下列各組物理量中,全部是矢量的是( )

A.位移、時間、速度、加速度、重力

B.質量、路程、速率、時間 、彈力

C.速度、平均速度、位移、加速度、摩擦力

D.位移、路程、時間、加速度、平均速率

2.下列物理量中,屬于標量的是( ?。?/span>

A.位移 B.動能 C.力 D.加速度

3.(多選)關于矢量和標量,下列說法中正確的是

A.矢量是既有大小又有方向的物理量

B.標量是既有大小又有方向的物理量

C.–10m的位移比5m的位移小

D.–10℃比5℃的溫度低

4.(多選)關于矢量和標量,下列說法正確的是(    )

A.標量只有正值,矢量可以取負值

B.標量和矢量無根本區別

C.標量和矢量,一個有大小無方向,一個有大小也有方向

D.標量和矢量的運算方法不同


知識點二、時間間隔和時刻


[提出問題]

    生活中經常用到“時間”一詞,如:火車到站時間是12時45分,開出時間是12時50分,在本站停留時間是5分鐘,前兩句話中的“時間”與第三句話中的“時間”的含義是否相同,如何區分?





[要點提煉]

1、時刻:指      在時間軸上,時刻用       來表示.

2、時間間隔:指某兩個時刻之間的       在時間軸上,時間間隔用       來表示.

3、在時間軸上,時刻表示       ,時間表示        如圖所示,0~3表示3s的時間,即前3s;2~3表示第3s,是1s的時間.不管是前3s,還是第3s,都是指時間.“7”所對應的刻度線記為7s末,也為8s初,是時刻.


4.時刻與時間的區別與聯系


時刻

時間

區別

①時刻指      ,對應于物體所處的     

②在時間軸上用        表示

③只有先與后、早與遲的區分,沒有長短之分

①時間指              ,對應于物體

               

②在時間軸上,用        表示

③只有長短之分,無先后、遲早的區別

聯系

①時間軸上的兩個點無限靠近時,它們間的時間間隔就會趨近于零,時間間隔就趨近于時刻了

②時間間隔能夠展示物體運動的一個過程,好比是一段錄像;時刻可以顯示物體運動的一個瞬間,好比是一張照片,即由一個一個連續的照片可以組成錄像,一系列連續時刻的積累便構成時間


[延伸思考]

如圖所示,結合所給時間軸,請分析以下幾個表述指的是時刻還是時間間隔:第2s末,2s末,2s內,第2s內.





[經典例題]

例1.第內指的是_____;第末指的是_____;今天上午9點半指的是_____。(選填“時間”、“時刻”)

例2.(2020·嘉祥縣第一中學)以下數據指時間間隔的是(?。?/span>

A.每晚新聞聯播的開播時間為19:00

B.校運會上某同學獲得高一女子800m冠軍,成績是2′30″

C.中午11:40是下課吃中飯的時間

D.G7581次列車到達杭州站的時間是10:32

例3.(多選)下列說法正確的是( ?。?/span>

A.在第5秒末時,指的是時刻

B.在5秒內指的是在4秒末到5秒末這1秒的時間

C.在第5秒內指的是在第4秒末到第5秒末這1秒的時間

D.第4秒末就是第5秒初,指的是時刻


[變式訓練]

1.(2020·西藏昌都市第四高級中學高一期中)南京到南通的D5506次動車,9點54分到達海安站,停車2分鐘,則( ?。?/span>

A.“9點54分”是指時刻,“停車2分鐘”是指時間間隔

B.“9點54分”是指時間間隔,“停車2分鐘”是指時刻

C.“9點54分”與“停車2分鐘”均指時刻

D.“9點54分”與“停車2分鐘”均指時間間隔

2.(2020·江門市第二中學高一月考)下列高鐵從銅仁開往貴陽,下列敘述中指“時間”的是( ?。?/span>

A.早上9時10分,高鐵從銅仁站出發

B.高鐵在10時整車頭到達某信號燈標

C.高鐵在10時22分到達貴陽站

D.高鐵在凱里站停車3分鐘


知識點三、路程和位移


[提出問題]

1、登泰山時從山門處到中天門,可以坐車沿盤山公路上去,也可以通過索道坐纜車上去,還可以沿山間小路爬上去,三種登山的的路程是否相同?位置的變化是否相同?位移是否相同?






2.分析下列兩種情況下的位移和路程,并說明,位移的大小總等于路程嗎?什么情況下相等?

(1)百米比賽中;(2)沿著400m的跑道跑一圈.







3、如圖所示,一輛轎車從超市出發,向東行駛了300m到達電影院,繼續行駛了150m到達度假村,又向西行駛了950m到達博物館,最后回到超市.


(1)以超市所在的位置為原點,以向東的方向為正方向,用1個單位長度表示100m,請用直線坐標系表示出超市、電影院、度假村和博物館的位置;

(2)求轎車從電影院經度假村到博物館的位移與路程分別為多少?





[要點提煉]

1.位置和         相對應,位移和          相對應.

2.路程表示物體運動             ,只有大小,沒有方向,是標量.

3.位移表示物體               ,大小等于從初位置到末位置             的長度.方向由       指向         

4.在一維直線坐標系中,坐標軸上的一個點對應一個         ,線段長對應一段位移,用兩個坐標的差值表示,即Δxx2x1,Δx的數值表示位移         ,Δx為正表示位移方向與正方向          ,Δx為負表示位移方向與正方向           

5. 同一運動過程的路程不小于位移的大??;在             中,位移的大小等于路程.

6.位移與路程的區別和聯系

項目

位移

路程

區別

定義

物體空間位置變化的大小和方向

物體運動軌跡的長度

方向性

(1)是矢量,有大小和方向

(2)由起始位置到末位置的方向為位移的方向

(3)這一矢量線段的長為位移的大小

(24)遵循平行四邊形定則(第三章學習)

(1)是標量,只有大小,沒有方向

(2)物體運動軌跡的長度,即為路程的大小

(3)遵從算術法則

圖示(曲線運動)

物體由A點到B點有向線段的大小和方向表示質點的位移


物體由A點運動到B點,弧AB軌跡的長度即為質點的路程


聯系

都是長度單位,國際單位都是米(m)

都是描述質點運動的物理量

對于單向直線運動來講,位移的大小與路程相等







[經典例題]

例1.(2020·全國)關于同一質點的位移和路程下列說法中正確的是( ?。?/span>

A.位移是矢量,位移的方向即質點運動的方向

B.路程是標量,即位移的大小

C.位移的值,不會比路程大

D.質點做直線運動時,路程等于位移的大小

例2.如圖所示,是一個半徑為R的中國古代八卦圖,中央S部分是兩個半圓,練功人從A點出發沿實線進行(不能重復),在最后又到達A點。求在整個過程中,此人所經過的最小路程和最大位移分別為( ?。?/span>


A.0;0 B.2R;2R

C.(3π+2)R;2R D.(π+2)R;2R

例3.—個皮球從5m高的地方落下,在與地面相碰后彈起,上升到高為2m處被接住,則這段過程中( ?。?/span>



A.小球的位移為3m,方向豎直向下,路程為7m

B.小球的位移為7m,方向豎直向上,路程為7m

C.小球的位移為3m,方向豎直向下,路程為3m

D.小球的位移為7m,方向豎直向上,路程為3m





[變式訓練]

1.(2020·全國)若規定向東方向為位移的正方向,今有一個皮球停在水平面上某處,輕輕踢它一腳,使它向東做直線運動,經5 m時與墻相碰后又向西做直線運動,經7 m后停下。上述過程中皮球通過的路程和位移分別是(  )

A.12 m,2 m B.12 m,-2 m

C.-2 m,2 m D.2 m,2 m

2.(多選)關于位移和路程,下列說法中正確的是( ?。?/span>

A.位移是用來描述直線運動的,路程是用來描述曲線運動的

B.位移大小取決于初末位置間的距離,路程取決于路徑的長度

C.運動質點的位移可能為零,但路程必不為零

D.位移一定隨時間的增大而增大

3.一小球沿斜面向上運動了5m,接著沿斜面向下運動了8m。若以沿斜面向上為正方向建立一維坐標系,請分別畫出小球向上運動和運動全過程發生的位移,并求出位移的大小和方向。





  運動快慢的描述——速度


知識點一、速度

[提出問題]

自行車和汽車都在平直公路上沿同一方向單向行駛,自行車在30min內行駛了8km;汽車在30min內行駛了50km;百米比賽中,運動員甲用時10s,運動員乙用時13.5s.

(1)自行車和汽車哪個運動得快?你是如何進行比較的?

(2)運動員甲和運動員乙哪個跑得快?你是如何進行比較的?

(3)汽車和運動員甲哪個運動得快?你又是 如何進行比較的呢?






[要點提煉]

1、定義:      與發生這個位移所用時間的比值.速度是表示物體            的物理量.

2、公式:v=.其中Δx是位移,不是路程.

說明 速度的定義方法是比值定義法.比值定義法是高中常見的一種定義物理量的方法,被定義的物理量不是由其它兩個量決定,即不能說v與Δx成正比,與Δt成反比.初中曾學習過ρ=、R=也是用比值定義法定義的.

3、方向:速度是      ,速度的方向就是物體             

注意 (1)當比較兩個速度是否相同時,既要比較大小是否相等又要比較其方向是否相同.

      (2)分析物體的運動速度時不可只關注速度的大小,也要注意確定速度的方向.


[經典例題]

1.(多選)關于速度的定義式,以下敘述正確的是(    )

A.物體做勻速直線運動時,速度v與物體運動的位移成正比,與運動時間成反比

B.速度v的大小與物體運動的位移和時間都無關

C.此速度定義式適用于任何運動

D.速度是表示物體運動快慢的物理量


2.(2020·全國)某運動員的最快速度可以達到10m/s,某人騎助力車的速度為35km/h。

(1)某同學僅憑所給兩個速度的數值能否判斷運動員的最快速度與助力車的速度的大小關系?

(2)以上兩個速度哪個大?





[變式訓練]

1.(2021·天水市田家炳中學高一月考)關于速度的定義式,以下敘述正確的是(  )

A.物體做勻速直線運動時,速度v與運動的位移Δx成正比,與運動時間Δt成反比

B.速度v的大小與運動的位移Δx和時間Δt都無關

C.速度大小不變的運動是勻速直線運動

D.v1=2 m/s、v2=-3 m/s,因為2>-3,所以v1>v2


2.(多選)甲、乙兩質點在同一直線上勻速運動,設向右為正,甲質點的速度為2 m/s,乙質點的速度為-4 m/s,則(    )

A.乙質點的速率大于甲質點的速率

B.因為+2>-4,所以甲質點的速度大于乙質點的速度

C.這里的正、負號的物理意義是表示運動的方向

D.若甲、乙兩質點同時由同一點出發,則10 s后甲、乙兩質點相距60 m


知識點二、平均速度和瞬時速度


[提出問題]

   某同學百米比賽用時12s,前2s內的位移為12m,第2個2s內位移為14m,第3個2s內位移為16m,第4個2s內位移為19m,第5個2s內位移為20m,第6個2s內位移為19m.

(1)計算上述6個時間間隔內的平均速度,并說明哪段時間運動得最快?8s末的速度一定等于12s末的速度嗎?

(2)通過以上數據,你能知道這個同學的“起跑速度”、“沖刺速度”以及“最大速度”嗎?





[要點提煉]

1.平均速度

(1)定義:在       內物體的位移Δx與發生           所用時間Δt的比值,公式=.

(2)意義:表示物體在某段時間或             內運動的平均快慢程度.

(3)矢量性:平均速度的方向與Δt時間內發生的              相同.

(4)平均速度只能粗略地反映物體運動的快慢.

2.瞬時速度

(1)定義:當Δt        時,物體在從tt+Δt的時間間隔內,運動快慢的差異也就非常小,就可以用v=表示物體在t時刻的          速度.

(2)意義:表示運動物體在                        的速度.

(3)瞬時速度的方向就是該時刻物體             瞬時速度的大小叫           

(4)瞬時速度可以          描述物體在某一時刻(或某一位置)的運動快慢.

3.平均速度和瞬時速度的聯系

(1)在變速直線運動中,為了精確地描述做變速直線運動的質點運動的快慢和運動的方向,我們采用                的方法

(2)質點經過某點起在后面取一小段位移,求出質點在該段位移上的              ,從該點起所取的位移越小,質點在該段時間內的速度變化就越小,即質點在該段時間內的運動越趨于勻速直線運動.

(3)當        足夠小(或         足夠短)時,質點在這段時間內的運動可以認為是勻速的,求得的平均速度就等于質點通過該點時的速度.

(4)對變速直線運動,各點的瞬時速度是           的.

(5)勻速直線運動,各點的瞬時速度都相等,所以任一段時間內的平均速度       任一時刻的瞬時速度.

4.平均速度和瞬時速度的比較


平均速度

瞬時速度

區別

對應關系

與某一過程中的一段位移、一段時間對應

與運動過程中的某一時刻、某一位置對應

物理意義

粗略描述質點在一段位移或時間上的運動快慢和方向

精確描述質點在某一位置或某一時刻運動的快慢和方向

矢量性

與對應時間內物體的位移方向相同

與質點所在位置的運動方向相同

聯系

(1)在公式中,△t→0,平均速度即為瞬時速度

(2)在勻速直線運動中,各點的瞬時速度都相等,所以任意一段時間內的平均速度等于任一時刻的瞬時速度


[經典例題]

1.(2020·廣東揭陽三中)如圖所示,一個質點沿兩個半徑為1m的半圓弧從A點沿圓弧軌跡運動到C點,用時5s,求整個過程中:


(1)質點的位移和路程

(2)質點的平均速度和平均速率.





2.(2019·上海實驗學校高三月考)汽車從立交橋頂上向下做變速直線運動.已知第1s內通過2m、第2s內通過4m、第3s內通過6m,則下列說法中正確的是( ?。?/span>

A.第2s內的平均速度是4m/s

B.第2s內的平均速度是2m/s

C.第2s末的瞬時速度是2m/s

D.第2s末的瞬時速度是4m/s


3.(2020·福建省羅源第一中學高一月考)一輛汽車在平直的公路上運動,全程前的時間以18m/s的速度運動,全程后的時間接著以12m/s的速度運動,則全程的平均速度為(    )

A.17m/s B.16m/s C.15m/s D.14m/s




[變式訓練]

1.(2020·高一專題練習)運動員在百米比賽中,測得在70米處的速度是9 m/s,10s末到終點時的速度是10.2 m/s,則運動員在全程的平均速度是( ?。?/span>

A.10 m/s B.9.6 m/s C.9 m/s D.5.1 m/s


2.(2020·山西省靜樂縣第一中學校)智能手機上裝載的眾多app軟件改變著我們的生活.如圖所示為百度地圖app軟件的一張截圖,表示了某次導航的具體路徑,其推薦路線中有兩個數據,10分鐘,5.4公里,關于這兩個數據,下列說法正確的是(    )


A.研究汽車在導航圖中的位置時,可以把汽車看作質點

B.10分鐘表示的是某個時刻

C.5.4公里表示了此次行程的位移的大小

D.根據這兩個數據,我們可以算出此次行程的平均速度的大小


3.一輛摩托車沿平直公路做直線運動,前半段位移的平均速度大小為20m/s,后半段位移的平均速度大小為30m/s。求摩托車全程的平均速度大小。





4.一輛汽車沿平直的公路單向行駛,從A處行駛到B處用了60s,A、B兩地相距900m;在B處停留30s后沿原路返回,用了45s到達A、B的中點C處.問:

(1)這輛汽車前60s內的平均速度是多少?

(2)這輛汽車從A處到C處的平均速率是多少?






5.某同學和父母周末自駕旅游,他們計劃以50km/h的平均速率行駛到達目的地。若在實際行駛中,行駛前一半路程的平均速率為40km/h,那么在后一半路程中,汽車需要以多大的平均速率行駛才能按時到達目的地?這樣做合理嗎?請作出解釋。





知識點三、平均速度、平均速率和速率


[提出問題]

物體在某段時間內一直運動,它的平均速度可能等于零嗎?平均速率呢?請舉例說明.



[要點提煉]

1.平均速度:在某段時間內的   與發生這段位移所用時間的比值,其表達式為平均速度=.

2.平均速率:        與時間的比值,即平均速率=.

3.速率:瞬時速度的         

4.三組物理量的對比辨析

速度和速率

速度:物體的位移與發生這個位移所用時間的比值,是矢量

速率:瞬時速度的大小叫速率,是標量

平均速度和瞬時速度

平均速度:=,與一段時間或一段位移相對應,平均速度的方向與這段時間內的位移方向相同;平均速度只能粗略地描述運動的快慢

瞬時速度:質點在某一時刻或某一位置的速度,與時刻或位置相對應;瞬時速度的方向即那一時刻質點運動的方向;它能精確地描述運動的快慢

平均速度的大小和平均速率

平均速度=

平均速率=

注意:因為位移大小與路程一般不相等,故平均速度的大小一般不等于平均速率


[延伸思考]

運動物體平均速度的大小等于平均速率嗎?






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