专题二：直线运动考点例析
直线运动是高中物理的重要章节，是整个物理学的基础内容之一。本章涉及位移、速度、加速度等多个物理量，基本公式也较多，同时还有描述运动规律的s-t图象、V-t图象等知识。从历年高考试题的发展趋势看，本章内容作为一个孤立的知识点单独考查的命题并不多，更多的是体现在综合问题中，甚至与力、电场中带电粒子、磁场中的通电导体、电磁感应现象等结合起来，作为综合试题中的一个知识点加以体现。为适应综合考试的要求，提高综合运用学科知识分析、解决问题的能力。同学们复习本章时要在扎实掌握学科知识的基础上，注意与其他学科的渗透以及在实际生活、科技领域中的应用，经常用物理视角观察自然、社会中的各类问题，善于应用所学知识分析、解决问题，尤其是提高解决综合问题的能力。本章多与公路、铁路、航海、航空等交通方面知识或电磁学知识综合。如：2001年全国物理卷第11题，这是一道以回声测距为背景的题目，是一道直接应用匀速运动规律的非常基本的考题；2001年全国物理卷第15题，本题是一道以“研究匀变速直线运动”为背景的实验题，要求考生通过对纸带的分析求解斜面上小车下滑的加速度及受到的阻力，是一道与牛顿运动定律相结合的半设计性实验题；2002年全国理综卷第26题，这是一道以蹦床运动为背景的考题，要求考生求解运动员与网接触时网对运动员的作用力，是一道与牛顿运动定律相结合的考题；2002年全国物理卷（广东、广西、河南）第13题，这是一道在书本实验“研究匀变速直线运动”的基础上改编的半设计性实验题，要求通过实验求解圆盘转动的角速度，是一道与圆周运动相联系的考题；2003年江苏卷第12题，题目以学生实验“研究匀变速直线运动”为背景，求木块与木板间的动摩擦因数，这是典型的与牛顿运动定律相结合的问题；2003年全国理综卷第34题，题目在常见的传送带模型基础上作了改编，成了一道集运动学、功能关系及能量守恒的综合题；2004年全国物理广西卷第14题考查影子的长度的变化率、2004年全国理综福建卷第25题，考查桌布带动小圆盘的运动及分离问题，是一道典型的联系实际问题的试题等。
一、夯实基础知识 （一）、基本概念
1.质点——用来代替物体的有质量的点。（当物体的大小、形状对所研究的问题的影响可以忽略时，物体可作为质点。）
2.速度——描述运动快慢的物理量，是位移对时间的变化率。
3.加速度——描述速度变化快慢的物理量，是速度对时间的变化率。 4.速率——速度的大小，是标量。只有大小，没有方向。
5.注意匀加速直线运动、匀减速直线运动、匀变速直线运动的区别。 （二）、匀变速直线运动公式
1.常用公式有以下四个：Vt?V0?at,s?V0t?12at,Vt2?V02?2as 2s?
V0?Vtt 21
⑴以上四个公式中共有五个物理量：s、t、a、V0、Vt，这五个物理量中只有三个是独立的，可以任意选定。只要其中三个物理量确定之后，另外两个就唯一确定了。每个公式中只有其中的四个物理量，当已知某三个而要求另一个时，往往选定一个公式就可以了。如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等，那么另外的两个物理量也一定对应相等。
⑵以上五个物理量中，除时间t外，s、V0、Vt、a均为矢量。一般以V0的方向为正方向，以t=0时刻的位移为零，这时s、Vt和a的正负就都有了确定的物理意义。
2.匀变速直线运动中几个常用的结论
22
①Δs=aT ，即任意相邻相等时间内的位移之差相等。可以推广到sm-sn=(m-n)aT ②Vt?V0?Vt，某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。
22V02?Vt2 Vs? ，某段位移的中间位置的即时速度公式（不等于该段位移内的平均
22速度）。
可以证明，无论匀加速还是匀减速，都有Vt?Vs。
223.初速度为零（或末速度为零）的匀变速直线运动
做匀变速直线运动的物体，如果初速度为零，或者末速度为零，那么公式都可简化为： V?gt ， s?12Vat ， V2?2as ， s?t 22以上各式都是单项式，因此可以方便地找到各物理量间的比例关系。
4.初速为零的匀变速直线运动
①前1s、前2s、前3s??内的位移之比为1∶4∶9∶?? ②第1s、第2s、第3s??内的位移之比为1∶3∶5∶?? ③前1m、前2m、前3m??所用的时间之比为1∶2∶3∶?? ④第1m、第2m、第3m??所用的时间之比为1∶
?2?1∶（3?2）∶??
?5、自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，竖直上抛运动是匀减速直线运动，可分向上的匀减速运动和竖直向下匀加速直线运动。
二、解析典型问题
问题1：注意弄清位移和路程的区别和联系。
位移是表示质点位置变化的物理量，它是由质点运动的起始位置指向终止位置的矢量。位移可以用一根带箭头的线段表示，箭头的指向代表位移的方向，线段的长短代表位移的大小。而路程是质点运动路线的长度，是标量。只有做直线运动的质点始终朝着一个方向运动时，位移的大小才与运动路程相等。
例1、一个电子在匀强磁场中沿半径为R的圆周运动。转了3圈回到原位置，运动过程中位移大小的最大值和路程的最大值分别是：
2
A．2R，2R； B．2R，6πR； C．2πR，2R； D．0，6πR。
分析与解：位移的最大值应是2R，而路程的最大值应是6πR。即B选项正确。 问题2.注意弄清瞬时速度和平均速度的区别和联系。
瞬时速度是运动物体在某一时刻或某一位置的速度，而平均速度是指运动物体在某一段时间?t或某段位移?x的平均速度，它们都是矢量。当?t?0时，平均速度的极限，就是该时刻的瞬时速度。
例2、甲、乙两辆汽车沿平直公路从某地同时驶向同一目标，甲车在前一半时间内以速度V1做匀速直线运动，后一半时间内以速度V2做匀速直线运动；乙车在前一半路程中以速度V1做匀速直线运动，后一半路程中以速度V2做匀速直线运动，则（ ）。
A．甲先到达；B.乙先到达； C.甲、乙同时到达； D.不能确定。
分析与解：设甲、乙车从某地到目的地距离为S，则对甲车有t甲?有
2S;对于乙车
V1?V2t乙?t甲(V?V2)S4V1V2SS2，所以，由数学知识知??1?(V?V)?4V1V2,1222V12V22V1V2t乙(V1?V2)故t甲 问题3.注意弄清速度、速度的变化和加速度的区别和联系。 加速度是描述速度变化的快慢和方向的物理量，是速度的变化和所用时间的比值，加速度a的定义式是矢量式。加速度的大小和方向与速度的大小和方向没有必然的联系。只要速度在变化，无论速度多小，都有加速度；只要速度不变化，无论速度多大，加速度总是零；只要速度变化快，无论速度是大、是小或是零，物体的加速度就大。 加速度的与速度的变化ΔV也无直接关系。物体有了加速度，经过一段时间速度有一定的变化，因此速度的变化ΔV是一个过程量，加速度大，速度的变化ΔV不一定大；反过来，ΔV大，加速度也不一定大。 例3、一物体作匀变速直线运动,某时刻速度的大小为4m/s,1s后速度的大小变为10m/s.在这1s内该物体的( ). (A)位移的大小可能小于4m (B)位移的大小可能大于10m 22 (C)加速度的大小可能小于4m/s (D)加速度的大小可能大于10m/s. 分析与解：本题的关键是位移、速度和加速度的矢量性。若规定初速度V0的方向为正方向，则仔细分析“1s后速度的大小变为10m/s”这句话，可知1s后物体速度可能是10m/s，也可能是-10m/s,因而有： 同向时，a1?Vt?V010?4V?Vt?m/s2?6m/s2,S1?0t?7m. t12Vt?V0?10?4V?Vt?m/s2??14m/s2,S2?0t??3m. t123 反向时，a2? 式中负号表示方向与规定正方向相反。因此正确答案为A、D。 问题4.注意弄清匀变速直线运动中各个公式的区别和联系。 加速度a不变的变速直线运动是匀变速直线运动，是中学阶段主要研究的一种运动。但匀变速直线运动的公式较多，不少同学感觉到不易记住。其实只要弄清各个公式的区别和联系，记忆是不困难的。 加速度的定义式是“根”，只要记住“a?Vt?V0”，就记住了“Vt=V0+at”; t_基本公式是“本”，只要记住“Vt=V0+at”和“S?Vt?V0t?“V?_12at”，就记住了2Vt?V0”和Vt2?V02?2as； 2推论公式是“枝叶”，一个特征：?S?aT，物理意义是做匀变速直线运动的物体 2在相邻相等时间间隔内位移差相等；二个中点公式：时间中点V??V0?Vt，位移中点2V中点V02?Vt2；三个等时比例式：对于初速度为零的匀加速直线运动有，S1：S2：?2S3??=1:4:9??，SⅠ：SⅡ：SⅢ??=1:3:5??,V1:V2:V3??=1:2:3??；两个等位移比例式：对于初速度为零的匀加速直线运动有，t1：t2：t3：???1：2：3：??和 ?t1:?t2:?t3???1:(2?1):(3?2) 例4、.一汽车在平直的公路上以V0?20m/s做匀速直线运动，刹车后，汽车以大小为a?4m/s的加速度做匀减速直线运动，那么刹车后经8s汽车通过的位移有多大？ 分析与解：首先必须弄清汽车刹车后究竟能运动多长时间。选V0的方向为正方向， 2则根据公式?a?0?V0V20s?5s ，可得t?0?ta4 这表明，汽车并非在8s内都在运动，实际运动5s后即停止。所以，将5s代入位移公 式，计算汽车在8s内通过的位移。即 s?v0t?121at?(20?5??4?52)m?50m 224 不少学生盲目套用物理公式，“潜在假设”汽车在8s内一直运动，根据匀减速直线运
