第1节 运动的描述
第一章 运动的描述 匀变速
直线运动
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第一章 运动的描述 匀变速
直线运动
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链接教材·夯基固本
梳理·必备知识
01
激活·基本技能
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一、质点、参考系
1.质点
(1)定义:用来代替物体的有____的点。
(2)物体看作质点的条件:物体的____和____对研究问题的影响
可以忽略。
质量
大小 形状
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2.参考系
(1)定义:在描述物体运动时,用来作为____的物体。
(2)选取:可任意选取,但对同一物体的运动,所选的参考系不
同,运动的描述可能会____,通常以____为参考系。
参考
不同 地面
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二、位移和路程
1.定义
(1)位移:表示物体的位置变动,它是由______指 向______的 有
向线段。
(2)路程:物体运动轨迹的长度。
初位置 末位置
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2.区别和联系
(1)区别:①位移是____,方向由初位置指向末位置;
②路程是标量,没有____。
(2)联系:①单向直线运动中,位移大小____路程;
②其他情况下,位移大小____路程。
矢量
方向
等于
小于
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三、速度
1.平均速度:物体的____与发生这段位移所用____之比,即 v
=
Δx
Δt
,是矢量,其方向与____的方向相同。
2.瞬时速度:运动物体在________或________的速度,是矢量,
方向沿轨迹的____方向。
3.速率:________的大小,是标量。
位移 时间
位移
某一时刻 某一位置
切线
瞬时速度
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四、加速度
1.定义:物体速度的______与发生这一变化所用时间之比。
2.定义式:a=
Δv
Δt
。
3.单位:m/s2。
4.方向:与 Δv 的方向一致,由____的方向决定,而与 v0、v
的方向无关。
5.物理意义:描述物体速度变化快慢的物理量。
变化量
合力
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一、易错易混辨析(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)只有质量和体积都很小的物体才能看成质点。 ( )
(2)研究火星探测器“天问一号”在地火转移轨道飞行的轨迹
时,可以把“天问一号”看成质点。 ( )
(3)参考系可以任意选取,但一般遵循描述运动方便的原则。
( )
×
√
√
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(4)当一个物体做竖直上抛运动返回原抛出点时,位移的大小等
于上升高度的两倍。 ( )
(5)加速度为正值,表示速度的大小一定越来越大。 ( )
(6)甲的加速度 a 甲=2 m/s2,乙的加速度 a 乙=-3 m/s2,甲的加
速度大于乙的加速度。 ( )
×
×
×
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二、教材习题衍生 1.(鲁科版必修第一册改编)(多选)2020
年 12 月 1 日 23 时 11 分, “嫦娥五号”探测器成功着陆月球正面,下列说法正确的是( )
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3 A.研究“嫦娥五号”飞往月球的运行轨道时,可以将其看成质点 B.研究“嫦娥五号”在月球表面运动的姿态时,可以将其看成质点 C.以月球为参考系,地球是运动的 D.“嫦娥五号”静止在月球表面时,其相对于地球也是静止的 [答案] AC
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3 2.(鲁科版必修第一册改编)下列所说的速度中,指平均速度的
是( ) A.百米赛跑的运动员以 9.5 m/s 的速度冲过终点线 B.子弹以 800 m/s 的速度撞击到墙上 C.由于堵车,汽车的车速仅为 1.2 m/s D.返回地面的太空舱以 8 m/s 的速度落入太平洋中 [答案] C
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3 3.(人教版必修第一册改编)小球以 v1=3 m/s 的速度水平向右运
动,碰到墙壁经 t=0.01 s 后以 v2=2 m/s 的速率沿同一直线反弹。
小球在这 0.01 s 内的平均加速度为( ) A.100 m/s2,方向向右 B.100 m/s2,方向向左 C.500 m/s2,方向向左 D.500 m/s2,方向向右
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3 C [规定水平向右为正方向。根据加速度的定义式 a=ΔvΔt
,得 a =-2-3
0.01 m/s2=-500 m/s2,负号表示加速度方向与正方向相反,即
方向水平向左,故 C 正确。]
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3 4.(人教版必修第一册改编)(多选)如图为 400 m 的标准跑道,直
道部分 AB、CD 的长度均为 100 m,弯道部分 BC、DA 是半圆弧,
其长度也为 100 m。B 点为 200 m 赛跑的起点,经 C 点到终点 D,
下列说法正确的是( )
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3 A.运动员由 B 点运动到 D 点的位移大小为 200 m B.运动员由 B 点运动到 D 点的路程为 200 m C.运动员由 C 到 D 的直线运动阶段,位移就是路程 D.由 P 到 D 的路程为 150 m
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BD [在 200 m 赛跑中,200 m 指路径的长度,即路程是 200 m,故 A 错误,B 正确;位移是矢量,路程是标量,由 C 到 D 位移的大
小和路程相等,但位移不是路程,故 C 错误;由 P 到 D 的路程是 s =︵PC+CD=50 m+100 m=150 m,故 D 正确。]
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细研考点·突破题型
02
考点1
考点2
考点3
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质点 参考系和位移 1.物体可看作质点的常见三种情况
(1)多数情况下,平动的物体可看作质点。
(2)当问题所涉及的物体位移远大于物体本身的大小时,可以把
物体看作质点。
(3)转动的物体一般不可看作质点,但忽略转动时,可把物体看
作质点。
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3 2.选取参考系的“两注意”
(1)对同一物体的运动,所选的参考系不同,对其运动的描述可
能会不同。
(2)在同一个问题中,若要研究多个物体的运动或同一个物体在
不同阶段的运动,一般选取同一个参考系。
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3 3.位移和路程的“两点”区别
(1)决定因素不同:位移由始、末位置决定,路程由实际的运动
路径决定。
(2)运算法则不同:位移应用矢量的平行四边形定则运算,路 程
应用标量的代数运算。
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3 [题组突破] 1.(质点模型的理解与判断)2022 年北京冬奥会中国队以 9 金 4 银 2 铜的好成绩圆满收官!中国队用他们的拼搏和汗水带给大家一次次难
忘的回忆。关于下列冬奥比赛项目的说法正确的是( ) A.研究冰球运动员击球动作时,运动员可以看成质点 B.研究大跳台运动员空中转体动作时,运动员身体各部分的速度
可视为相同 C.研究 15 公里越野滑雪运动员比赛成绩时,运动员可视为质点 D.研究花样滑冰运动员的动作时,运动员可视为质点
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3 C [运动员击球动作对运动员本身有影响,故运动员不可以看
成质点,A 错误;速度是矢量,运动员身体各部分的速度方向不同,
故运动员身体各部分的速度不相同,B 错误;运动员的成绩对运动员
本身没有影响,故运动员可视为质点,C 正确;研究花样滑冰运动
员的动作时,运动员的动作对运动员本身有影响,故运动员不可视
为质点,D 错误。]
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3 2.(参考系的理解及应用)中国是掌握空中加油技术的少数国家
之 一。如图所示是我国自行研制的第五代战斗机“歼 -20”在空中
加油的情景。以下列的哪个物体为参考系,可以认为加油机是运动的( ) A.“歼-20”战斗机 B.地面上的房屋 C.加油机中的飞行员 D.“歼-20”战斗机里的飞行员
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3 B [加油机相对于“歼 -20”战斗机位置不变,以“歼 -20”
战斗机为参考系,加油机是静止的,故 A 错误;加油机相对于地面
上的房屋位置不断变化,以地面上的房屋为参考系,加油机是运动
的,故 B 正确;加油机相对于加油机中的飞行员位置不变,以加油
机中的飞行员为参考系,加油机是静止的,故 C 错误;加油机相对于“歼 -20”战斗机里的飞行员位置不变,以“歼 -20”战斗机里
的飞行员为参考系,加油机是静止的,故 D 错误。]
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3 3.(位移和路程的比较)2022 年 11 月 12 日 10 时 03 分,我国天舟
五号货运飞船携带着物资与运行在固定轨道上的空间站“天和核心舱”交会对接,成功运送了太空“快递”。二者对接之前,分别在各自
的轨道上做匀速圆周运动,如图所示,下列说法正确的是( ) A.空间站再次回到 A 点,位移为 2R B.它们各自转一圈,其路程相等 C.天舟五号再次回到 B 点,位移为 0 D.运动过程中,空间站的最大位移小于天舟五号的最大位移
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3 C [空间站再次回到 A 点,位移为 0,故 A 错误;由于它们的
轨道半径不相同,故它们各自转一圈,其路程不相等,故 B 错误;
天舟五号再次回到 B 点,位移为 0,故 C 正确;两者的最大位移都
等于各自轨道的直径,由于空间站的半径较大,故运动过程中,空
间站的最大位移大于天舟五号的最大位移,故 D 错误。]
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平均速度和瞬时速度 1.区别与联系
(1)区别:平均速度是过程量,表示物体在某段位移或某段时间
内的平均运动快慢程度;瞬时速度是状态量,表示物体在某一位置
或某一时刻的运动快慢程度。
(2)联系:瞬时速度是运动时间 Δt→0 时的平均速度。
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3 2.方法和技巧
(1)判断某速度是否为瞬时速度,关键是看该速度是否对应“位
置”或“时刻”。
(2)求平均速度要找准对应的“位 移”和发生这段位移所需的“时间”。
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3 3.计算平均速度的两点注意
(1)平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关,求解平均速度
必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度。
(2) v=ΔxΔt
是平均速度的定义式,适用于所有的运动。
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3 [典例 1] (多选)如图所示,物体沿曲线轨迹的箭头方向运动,沿 AB、ABC、ABCD、ABCDE 四段轨迹运动所用的时间分别是 1 s、
2 s、3 s、4 s。图中方格的边长均为 1 m。下列说法正确的是( )
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3 A.物体在 AB 段的平均速度大小为 1 m/s B.物体在 ABC 段的平均速度大小为 52
m/s C.AB 段的平均速度比 ABC 段的平均速度更能反映物体处于 A 点
时的瞬时速度 D.物体在 B 点时的速度大小等于物体在 ABC 段的平均速度大小
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思路点拨:(1)明确平均速度的计算公式v=xt。
(2)明确时间 t 越小,这段时间内平均速度越接近瞬时速度。
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ABC [物体在 AB 段的位移为 1 m,因此平均速度为v 1=x1t1=11
m/s=1 m/s,选项 A 正确;物体在 ABC 段的位移大小为:x2= 12+22 m= 5 m,所以有v 2=x2t2= 52
m/s,选项 B 正确;当物体位移无限
小,时间无限短时,物体的平均速度可以代替某点的瞬时速度,位
移越小,平均速度越能代表某点的瞬时速度,选项 C 正确;物体做
曲线运动,物体在 B 点的速度不一定等于在 ABC 段的平均速度,选项 D 错误。]
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3 [跟进训练] 1.(平均速度和瞬时速度的理解)下列说法中正确的是( ) A.电动车限速 20 km/h,指的是平均速度大小 B.子弹射出枪口时的速度大小为 500 m/s,指的是平均速度大小 C.苏炳添在东京奥运会百米半决赛的成绩是 9.83 s,则他冲刺时
的速度大小一定为 10.17 m/s D.某列车在通沪铁路跑出的最高时速为 220 km/h,指的是瞬时速
度大小
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3 D [电动车限速 20 km/h,指的是瞬时速度大小不能超过 20
km/h,故 A 错误;子弹射出枪口时的速度大小为 500 m/s,指的是瞬
时速度大小,故 B 错误;苏炳添在东京奥运会百米半决赛的成绩是 9.83 s,10.17 m/s 是他的平均速度大小,他冲刺时的速度大小未知,故 C 错误;某列车在通沪铁路跑出的最高时速为 220 km/h,此时为
瞬时速度大小,故 D 正确。]
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3 2.(运用极限思想分析瞬时速度)如图所示,气垫导轨上滑块经
过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时器可自动记录遮光
时间 Δt。测得遮光条的宽度为 Δx,用 ΔxΔt
近似代表滑块通过光电门
时的瞬时速度。为使 ΔxΔt
更接近瞬时速度,正确的措施是( ) A.换用宽度更窄的遮光条 B.提高测量遮光条宽度的精确度 C.使滑块的释放点更靠近光电门 D.增大气垫导轨与水平面的夹角
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3 A [ΔxΔt
表示的是 Δt 时间内滑块的平均速度,遮光条的宽度 Δx
越小,则记录遮光时间 Δt 越小,ΔxΔt
越接近滑块通过光电门时的瞬
时速度,选项 A 正确。]
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速度、速度变化量和加速度的关系 1.速度、速度的变化量和加速度的对比
比较项目 速度 速度的变化量 加速度
物理
意义
描述物体运动的
快慢和方向
描述物体速度的
改变的大小和方向
描述物体速度变
化的快慢
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比较项目 速度 速度的变化量 加速度
公式 v=ΔxΔt Δv=v-v0 a=ΔvΔt=v-v0 Δt
决定
因素
匀变速直线运动中,由 v=v0+at知 v 的大小由 v0、a、t 决定由 Δv=aΔt 知 Δv由 a 与 Δt 决定由 a=Fm知,a 由 F、m 决定,与 v、 Δv、t 无关
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3 2.直线运动中的“加速”或“减速”判断方法
判断物体做加速运动还是减速运动,关键是看物体的加速度与
速度的方向关系。
(1)a 和 v 同向→a不变,v随时间均匀增加 a增大,v增加得越来越快 a减小,v增加得越来越慢
(2)a和v
反向→a不变,v随时间均匀减小 a增大,v减小得越来越快 a减小,v减小得越来越慢
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3 加速度的理解及“加速”“减速”的判断 [典例 2] (2023·河北省衡水市高三模拟)在下列几种情景中,对
情景的分析和判断正确的是( ) A.点火后即将升空的火箭,因火箭还没运动,所以加速度一定为零 B.高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车,因轿
车紧急刹车时速度变化很快,所以加速度很大 C.高速行驶的磁悬浮列车,因速度很大,所以加速度也一定很大 D.太空中的“天宫一号”绕地球匀速转动,其加速度为零
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3 B [点火后即将升空的火箭的速度为零,但是加速度不为零,
故 A 错误;轿车紧急刹车,速度变化很快,即加速度很大,故 B 正
确;磁悬浮列车高速行驶,速度很大,若做匀速直线运动,加速度
为零,故 C 错误;太空中的“天宫一号”绕地球匀速转动,有向心
加速度,其加速度不为零,故 D 错误。]
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3 加速度的计算 [典例 3] 如图所示,物体以 5 m/s 的初速度沿光滑的斜面向上做
减速运动,经过 2 s 速度大小变为 3 m/s,则物体的加速度可能是( ) A.大小为 1 m/s2,方向沿斜面向上 B.大小为 1 m/s2,方向沿斜面向下 C.大小为 4 m/s2,方向沿斜面向上 D.大小为 8 m/s2,方向沿斜面向下
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3 B [取初速度方向为正方向,则 v0=5 m/s,若 2 s 后的速度方
向沿斜面向上,则 v=3 m/s,则 a=v-v0 t =-1 m/s2,即加速度大小为 1 m/s2,方向沿斜面向下。若 2 s 后的速度方向沿斜面向下,则 v′
=-3 m/s,则 a′=v′-v0 t =-4 m/s2,即加速度大小为 4 m/s2,方向
沿斜面向下,故选项 B 正确。]
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3 [跟进训练] 1.(加速度的理解)质点以加速度 a 做匀变速直线运动,经过一
段时间 t,质点的速度为 v,速度的变化量为 Δv,则( ) A.a 越大,v 也越大 B.a 越大,Δv 可能越小 C.a 与 Δv 方向一定相同 D.a 与 Δv 方向一定相反
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3 C [根据 a=ΔvΔt
知,加速度越大,速度变化越快,但是末速度
不一定大,故 A 项错误;根据 a=ΔvΔt
知,时间一定时,加速度越大,
速度变化量越大,故 B 项错误;加速度的方向与速度变化量的方向
相同,故 C 项正确,D 项错误。]
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3 2.(加速度与速度、速度变化量的关系)(2022·甘肃省威武六中
高三第二次检测)某物体做变速直线运动,关于此运动下列论述正确
的是( ) A.速度较小,其加速度一定较小 B.运动的加速度减小,其速度变化一定减慢 C.运动的加速度较小,其速度变化一定较小 D.运动的速度减小,其位移一定减小
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3 B [加速度与速度没有必然联系,速度小,但ΔvΔt
可能很大,其
加速度就很大,故 A 错误;加速度是表示物体速度变化快慢的物理
量,加速度减小,其速度变化一定减慢,故 B 正确;运动的加速度
较小,说明速度变化较慢,但速度变化不一定小,也可能是时间较
长,故 C 错误;当物体做单向直线运动时,速度虽然减小,但位移
增大,故 D 错误。]