【知识点详解】
1. **质点概念**:在物理学中,质点是一个理想化的模型,当研究物体的运动时,如果物体的形状和大小对所研究的问题影响不大,可以忽略不计,就把物体简化为一个有质量的点,称为质点。在题目中的选项A、B、D中,物体的形状和旋转对运动分析有显著影响,不能视为质点,而选项C火车从北京到上海,主要关注的是火车整体的移动,忽略火车的形状和大小是合理的,可以视为质点。
2. **参考系选择**:参考系是用于描述物体运动的基础,它可以是任何选定的静止或运动的物体。正确的理解是任何物体都可以作为参考系,不一定要静止或与地面连在一起,因此选项B正确。
3. **时刻与时间间隔**:时刻指的是时间轴上的一个点,而时间间隔是两个时刻之间的长度。选项A中的"晚8点"是一个具体的时刻,而B、C、D描述的都是时间间隔。
4. **路程与位移**:路程是物体实际运动轨迹的长度,而位移是从起点到终点的直线距离。题中小球的位移是从起点到地面的垂直距离,即3米,方向向下,故C正确。
5. **平均速度**:平均速度是总位移除以总时间,它不一定是各段速度的平均值。例如,选项B中的全程速度是指整个过程的平均速度。
6. **平均速度比较**:甲车在不同阶段有不同的速度,而乙车在相同时间内的速度不同。由于两车的平均速度定义相同,但乙车在整个过程中速度变化更均匀,因此乙车的平均速度更接近于两速度的算术平均值,通常会大于甲车的平均速度,所以B正确。
7. **直线运动的理解**:变速直线运动中速度是变化的,瞬时速度对应特定时刻的速度,平均速度是一段时间内速度的平均。选项B错误,因为平均速度并不总是初末速度的平均值,而是在一定时间内的位移与时间的比值。
8. **判断匀速运动**:匀速运动意味着速度恒定,打点计时器的纸带上,相邻两点间的距离相等代表匀速。根据给出的纸带图形,只有B选项中相邻点的距离相等,表明物体做匀速直线运动。
9. **速度与加速度的关系**:加速度是速度变化率,A正确;B和C错误,速度为零时加速度不一定为零,且速度变化量大并不意味着加速度大;D错误,因为加速度描述的是速度变化快慢,不是变化时间的大小。
10. **匀加速直线运动**:加速度为2 m/s²表示每秒速度增加2 m/s,C正确。A和B错误,加速度不等于速度的倍数,也不是前后时间间隔的速度差;D错误,因为"前1秒的初速度"实际上指的是当前时刻的前2秒的末速度,所以物体的末速度比前1秒的初速度大4 m/s。
11. **匀变速直线运动**:物体初速度为10 m/s,2秒后速度反向也为10 m/s,说明速度变化量为20 m/s,加速度a = Δv/Δt = 20 m/s / 2 s = 10 m/s²,与初速度方向相反。平均速度是初末速度的矢量平均,为零。所以B正确。
12. **自由落体运动**:物体下落1秒末速度为9 m/s,由v=gt可得加速度a=g=9 m/s²,下落高度h=1/2 * g * t² = 1/2 * 9.8 m/s² * (1 s)² ≈ 4.9 m。因此,B正确,D接近但不准确,因为g取9.8 m/s²。
13. **自由落体运动的性质**:小球从静止释放,其加速度是重力加速度g,即10 m/s²。经过时间t=1s,落地速度v=gt=10 m/s² * 1 s = 10 m/s,故A正确。
这些知识点涵盖了高中物理中的基本概念,包括质点、参考系、时刻与时间间隔、路程与位移、平均速度、匀速直线运动、速度与加速度的关系、自由落体运动等,这些都是高中物理学习的重要基础。