第1章 第1讲 描述运动的基本概念(Word教师用书)-【新高考方案】2025年高考物理一轮总复习（福建专版）

第一章 运动的描述匀 变速直线运动的研究 大单元分层教学设计 基础落实课 第1讲　描述运动的基本概念 第2讲　匀变速直线运动的规律 第3讲　自由落体运动和竖直上抛运动 综合融通课 第4讲　微专题——运动图像问题 第5讲　微专题——追及、相遇问题 实验探究课 第6讲　实验：探究小车速度随时间变化的规律 第1讲　描述运动的基本概念(基础落实课) 一、质点、参考系 1．质点 (1)定义：用来代替物体的有质量的点。 (2)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。 2．参考系 (1)定义：在描述物体运动时，用来作为参考的物体。 (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，运动的描述可能会不同，通常以地面为参考系。 二、位移和路程 定义 位移 描述物体位置的变化，用由初位置指向末位置的有向线段表示 路程 物体运动轨迹的长度 区别 (1)位移是矢量，方向由初位置指向末位置 (2)路程是标量，没有方向 联系 (1)单向直线运动中，位移的大小等于路程 (2)其他情况下，位移的大小小于路程 三、速度与速率 平均速度 物体的位移与发生这段位移所用时间之比，即＝，是矢量，其方向与位移的方向相同 瞬时速度 运动物体在某时刻或某位置的速度，是矢量，方向为该时刻运动方向或沿轨迹的切线方向 速率 瞬时速度的大小，是标量 平均速率 物体运动的路程与通过这段路程所用时间的比值 四、加速度 定义 物体速度的变化跟发生这一变化所用时间之比 定义式 a＝，单位：m/s2 方向 与速度变化的方向相同，由合力的方向决定 物理意义 描述物体速度变化快慢的物理量 情境创设　 福建平潭海峡公铁两用大桥是双层跨海大桥，大桥的上层为双向6车道，设计速度为100 km/h，下层为双线铁路，设计速度为200 km/h，全长16.323 km。该大桥所处的平潭海峡是世界三大风口海域之一，以“风大、浪高、水深、涌急”著称。一辆轿车在17：30进入该大桥，17：40离开大桥。 理解判断　 (1)研究该轿车通过平潭海峡公铁大桥的时间时，可以将该轿车视为质点。(√) (2)以该轿车为参考系，平潭海峡公铁大桥是运动的。(√) (3)该轿车在17：30进入平潭海峡公铁大桥，17：40离开大桥，这里的“17：30”和“17：40”实际上指的是时刻。(√) (4)该轿车经过平潭海峡公铁大桥的位移是16.323 km。　(×) (5)“设计速度为100 km/h”，该速度为平均速度。(×) (6)该轿车通过平潭海峡公铁大桥的平均速度约为97.938 km/h。(×) (7)该轿车瞬时速度的方向就是轿车在该时刻或该位置的运动方向。(√) (8)该轿车在某位置的速度很大，其加速度一定不为零。(×) 逐点清(一)　质点、参考系、位移 |题|点|全|练|　 1．[物体看作质点的条件] 龙舟竞渡，奋楫争先，2023年中华龙舟大赛在福州举行，如图所示为直道上某龙舟前进过程中队员奋力划水的场景，则(　 ) A．观看队员的划水动作时，队员可被视为质点 B．描绘龙舟的运动轨迹时，龙舟可以看作质点 C．龙舟体积较大，不能视为质点 D．分析划龙舟转弯时的技巧动作时，龙舟可视为质点 解析：选B　观看队员的划水动作时，不能忽略队员的形状和大小，队员不可被视为质点，故A错误；描绘龙舟的运动轨迹时，可以忽略龙舟的形状和大小，龙舟能看作质点，分析划龙舟转弯时的技巧动作时，龙舟不能视为质点，故B正确，C、D错误。 2．[参考系的选取] (2023·浙江1月选考)“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，在轨运行如图所示，则(　 ) A．选地球为参考系，“天和”是静止的 B．选地球为参考系，“神舟十五号”是静止的 C．选“天和”为参考系，“神舟十五号”是静止的 D．选“神舟十五号”为参考系，“天和”是运动的 解析：选C　以地球为参考系，“天和”和“神舟十五号”都是运动的，故A、B错误；由于“神舟十五号”和“天和”核心舱成功对接，二者是相对静止的，因此选“天和”为参考系，“神舟十五号”是静止的，同理选“神舟十五号”为参考系，“天和”也是静止的，故C正确，D错误。 3．[位移与路程] (1)(2022·辽宁高考)如图所示，桥式起重机主要由可移动“桥架”“小车”和固定“轨道”三部分组成。在某次作业中桥架沿轨道单向移动了8 m，小车在桥架上单向移动了6 m。该次作业中小车相对地面的位移大小为(　 ) A．6 m　　 B．8 m　　 C．10 m　　 D．14 m 解析：选C　根据题意，桥架移动方向与小车在桥架上移动方向相互垂直。根据平行四边形定则，小车相对地面的位移大小为10 m。 (2)如图所示，在距墙壁1 m的A点处的小球以某一速度冲向一端固定在墙壁上的弹簧，将弹簧压缩到最短时 到达距离墙壁0.2 m的B点，然后又被反方向弹回至距墙壁1.5 m的C点静止，则从A点到C点的过程中，小球的位移大小和路程分别是(　 ) A．0.5 m、1.3 m B．0.8 m、1.3 m C．0.8 m、1.5 m D．0.5 m、2.1 m 解析：选D　位移的大小等于始、末位置的距离，可知位移的大小等于AC的距离，即为1.5 m－1 m＝0.5 m。路程等于运动轨迹的长度，可知l＝1 m＋1.5 m－2×0.2 m＝2.1 m，故D正确。 |精|要|点|拨|　 1．确定质点的四个步骤 2．对参考系的三点提醒 (1)由于运动描述的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对哪个参考系而言的，在没有特殊说明的情况下，一般选地面作为参考系。 (2)在同一个问题中，若要研究多个物体的运动情况或同一物体在不同阶段的运动情况，则必须选取同一个参考系。 (3)对于复杂运动的物体，应选取能最简单描述物体运动情况的物体为参考系。 3．位移与路程的两点区别 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 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法则运算 逐点清(二)　平均速度与瞬时速度 |题|点|全|练|　 1．[平均速度的计算] (2024年1月·吉林、黑龙江高考适应性演练)如图，齐齐哈尔到长春的直线距离约为400 km。某旅客乘高铁从齐齐哈尔出发经哈尔滨到达长春，总里程约为525 km，用时为2.5 h。则在整个行程中该旅客(　 ) A．位移大小约为525 km，平均速度大小约为160 km/h B．位移大小约为400 km，平均速度大小约为160 km/h　 C．位移大小约为525 km，平均速度大小约为210 km/h　 D．位移大小约为400 km，平均速度大小约为210 km/h　 解析：选B　位移是起点到终点的有向线段，则在整个行程中该旅客位移大小约为400 km，平均速度大小约为v＝＝ km/h＝160 km/h，故选B。 2．[瞬时速度的计算] 为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为d＝3.0 mm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下加速先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过光电门1的时间为Δt1＝0.03 s，通过光电门2的时间为Δt2＝0.01 s，则遮光板前端通过光电门1和光电门2的瞬时速度分别为(　 ) A．0.10 m/s　0.30 m/s B．0.20 m/s　0.30 m/s C．0.10 m/s　0.20 m/s D．不能计算出 解析：选A　遮光板通过光电门1时的速度v1＝＝0.10 m/s，遮光板通过光电门2时的速度v2＝＝0.30 m/s，由于遮光板通过光电门1和光电门2的时间很短，故可以将v1和v2视为所求的瞬时速度，A正确。 3．[平均速度与平均速率的比较] (2024·宁德高三月考)一架无人机在水平面内运动，初始时悬停于空中，开始运动后在5 s内向西沿直线飞行了40 m，之后经过5 s向北沿直线飞行30 m后再次悬停。无人机的运动轨迹俯视图如图所示，则无人机在整个运动过程中(　 ) A．平均速度大小为5 m/s B．平均速度大小为7 m/s C．平均速率为5 m/s D．平均速率为8 m/s 解析：选A　无人机的位移如图所示，可得无人机位移大小为s＝ m＝50 m，则平均速度大小为v1＝＝5 m/s，路程为l＝30 m＋40 m＝70 m，则平均速率为v2＝＝7 m/s，故选A。 |精|要|点|拨|　 1．平均速度与瞬时速度的区别与联系 区别 (1)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 (2)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 联系 (1)瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度 (2)对于匀速直线运动，瞬时速度与平均速度相等 2．平均速度与平均速率的比较 (1)平均速度是位移与时间之比，平均速率是路程与时间之比。 (2)一般情况下，平均速率大于平均速度的大小。 (3)在单向直线运动中，平均速率等于平均速度的大小。 逐点清(三)　加速度 细作1　速度、速度变化量与加速度的关系　 1．(双选)礼花弹从专用炮筒中射出后，在4 s末到达离地面100 m的最高点时炸开，构成各种美丽的图案，如图所示。有关礼花弹腾空的过程，以下说法正确的是(　 ) A．礼花弹的速度越大，加速度不一定越大 B．礼花弹的速度变化越快，加速度一定越大 C．礼花弹的速度变化量越大，加速度一定越大 D．某时刻礼花弹速度为零，其加速度一定为零 解析：选AB　速度大指运动的快，不能说明速度变化快，即加速度不一定越大，故A正确；根据加速度表示物体速度变化的快慢，可知礼花弹的速度变化越快，加速度一定越大，故B正确；加速度等于速度变化量与对应时间的比值，速度变化量大，不能说明加速度大，故C错误；礼花弹在最高点时速度为零，但由于礼花弹受到重力的作用，所以其加速度不为零，故D错误。 一点一过　速度、速度变化量和加速度的比较 物理量 速度 速度变化量 加速度 物理意义 描述物体运动的快慢 描述物体速度的变化 描述物体速度变化的快慢 定义式 v＝ Δv＝vt－v0 a＝＝ 方向 与位移Δx同向，即物体运动的方向 由vt－v0或a的方向决定 与Δv的方向一致，由合力F的方向决定，而与v0、vt的方向无关 细作2　物体速度变化规律分析　 2．(双选)一个物体做变速直线运动，物体的加速度方向不变，大小从某一值逐渐减小到零，则在此过程中，关于该物体的运动情况的说法可能正确的是(　 ) A．物体速度不断增大，加速度减小到零时，物体速度最大 B．物体速度不断减小，且速度随时间变化越来越快 C．物体速度减小到零后，反向加速再匀速 D．物体速度不断增大，然后逐渐减小 解析：选AC　物体做变速直线运动，若速度方向与加速度方向相同，加速度逐渐减小，速度不断增大，当加速度减小到零时，速度达到最大，而后做匀速直线运动，A正确，D错误；若速度方向与加速度方向相反，速度不断减小，加速度减小，速度变化越来越慢，B错误；当加速度减小到零时，物体速度可能恰好为零，也可能当速度减为零时，加速度不为零，然后物体反向做加速直线运动，加速度等于零后，物体做匀速运动，C正确。 一点一过　根据a与v的方向关系判断速度变化 细作3　加速度的计算　 3．在第19届杭州亚运会蹦床比赛中，运动员从高处自由落下，以大小为8 m/s的竖直速度着网，与网作用后，沿着竖直方向以大小为10 m/s的速度弹回，已知运动员与网接触的时间Δt＝1.0 s，那么运动员在与网接触的这段时间内加速度的大小和方向分别为(　 ) A．2 m/s2，竖直向下 B．8 m/s2，竖直向上 C．10 m/s2，竖直向下 D．18 m/s2，竖直向上 解析：选D　规定竖直向下为正方向，v1方向与正方向相同，v2方向与正方向相反，根据加速度定义式得a＝ m/s2＝－18 m/s2，负号表示与正方向相反，即加速度大小为18 m/s2，方向竖直向上。 一点一过　计算加速度的步骤及方法 [课时跟踪检测] 一、立足基础，体现综合 1.2023年8月27日，福州地铁4号线一期工程首通段开通运营，极大地方便了市民的出行，促进城市经济发展。下列说法正确的是(　 ) A．研究某乘客上车动作时，可以将该乘客视为质点 B．研究列车通过某一道闸所用的时间，可以将该列车视为质点 C．选进站时运动的列车为参考系，坐在列车中的乘客是静止的 D．选进站时运动的列车为参考系，站台上等候的乘客是静止的 解析：选C　研究某乘客上车动作时，不能忽略乘客的形状和大小，不能将该乘客视为质点，故A错误；研究列车通过某一道闸所用的时间，不能忽略列车的形状和大小，不能将该列车视为质点，故B错误；选进站时运动的列车为参考系，坐在列车中的乘客位置没有变化，是静止的，故C正确；选进站时运动的列车为参考系，站台上等候的乘客位置发生变化，是运动的，故D错误。 2．(2024·厦门高三模拟)2024年1月7日，厦门马拉松在厦门国际会展中心鸣枪开跑。某运动员以2小时10分38秒跑完42.195公里的全马，在该次比赛中(　 ) A．该运动员不能看成质点 B．2小时10分38秒指的是时刻 C．该运动员的位移是42.195公里 D．可以求出该运动员的平均速率 解析：选D　相对于全场马拉松比赛，运动员的形状和大小可以忽略不计，可以看成质点，A错误；2小时10分38秒指的是时间，B错误；42.195公里为运动员的运动轨迹的长度，是路程，C错误；知道运动员的运动路程和时间，可以求出该运动员的平均速率，D正确。 3．一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流，途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点，如图所示。已知该游客从M点漂流到N点的路程为5.4 km，用时1 h，M、N间的直线距离为1.8 km，则从M点漂流到N点的过程中(　 ) A．该游客的位移大小为5.4 km B．该游客的平均速率为5.4 m/s C．该游客的平均速度大小为0.5 m/s D．若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度为0 解析：选C　位移指的是从M点到N点的有向线段，故位移大小为1.8 km，故A错误；从M点漂流到N点的路程为5.4 km，用时1 h，则平均速率为率＝＝5.4 km/h＝1.5 m/s，故B错误；该游客的平均速度大小为＝＝1.8 km/h＝0.5 m/s，故C正确；以玉女峰为参考系，所乘竹筏的平均速度大小为0.5 m/s，若以所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度大小也为0.5 m/s，故D错误。 4．厦门北站到福州南站的G1632次高铁列车的时刻表如下表所示，已知厦门北站到福州南站的直线距离约为199 km，下列说法正确的是(　 ) 站名 到时 发时 停留 厦门北 06：25 06：25 …… 泉州南 06：42 06：44 2分 莆田 07：08 07：10 2分 福州南 07：34 07：36 2分 A.06：25是指时间 B．研究列车驶出厦门北站的平均速度时，列车可视为质点 C．以G1632次列车为参考系，坐在车上的乘客在运动 D．列车全程的平均速度大小约为173 km/h 解析：选D　06：25是指时刻，故A错误；研究列车驶出厦门北站的平均速度时，列车的长度不可忽略，故列车不可视为质点，故B错误；坐在列车中的乘客随列车一起运动，所以选择列车为参考系，乘客是静止的，故C错误；平均速度是指位移与时间之比，列车全程行驶69分钟，所以平均速度的大小约为173 km/h，故D正确。 5．(2023·福建高考)“祝融号”火星车沿如图所示路线行驶，在此过程中揭秘了火星乌托邦平原浅表分层结构，该研究成果被列为“2022年度中国科学十大进展”之首。“祝融号”从着陆点O处出发，经过61天到达M处，行驶路程为585米；又经过23天，到达N处，行驶路程为304米。已知O、M间和M、N间的直线距离分别约为463米和234米，则火星车(　 ) A．从O处行驶到N处的路程为697米 B．从O处行驶到N处的位移大小为889米 C．从O处行驶到M处的平均速率约为20米/天 D．从M处行驶到N处的平均速度大小约为10米/天 解析：选D　由题意可知从O到N处的路程为lON＝lOM＋lMN＝585 m＋304 m＝889 m，故A错误；位移的大小为两点之间的直线距离，因“祝融号”行驶路径是一条曲线，则位移大小一定小于路程，故B错误；平均速率为路程与时间的比值，故从O行驶到M处的平均速率为OM＝＝米/天≈9.59米/天，故C错误；平均速度大小为位移与时间的比值，则从M行驶到N处的平均速度大小为MN＝＝米/天≈10米/天，故D正确。 6．华南师大附中知识城校区位于广州市黄埔区，为一所新建学校。李老师打算驾车从华附天河校本部到知识城校区。她用手机导航，导航推荐了三种方案，其中方案一是高速多，用时少；方案二是走免费公路；方案三是走普通国道。李老师按照方案一驾驶小汽车从华附天河校本部出发，行驶了37 km，共用了36分钟到达了知识城校区。则(　 ) A．汽车可能做匀变速运动 B．汽车运动的平均速度约为61.67 km/h C．研究汽车的运动轨迹时，可以将汽车视为质点 D．手机导航推荐的三种方案位移大小相等，方向不同 解析：选C　汽车运动过程中肯定经历了加速和减速阶段，所以加速度不可能不变，故不可能做匀变速运动，A错误；题干中没有给出两地的直线距离，也就是位移不确定，所以无法计算平均速度，若根据题干中的路程和时间，则只能求出汽车的平均速率，B错误；当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响或者影响很小时，可以将物体看作质点，所以研究汽车的运动轨迹时，汽车的形状、大小均可忽略，故可以将汽车视为质点，C正确；位移是指从初位置到末位置的有向线段，手机导航推荐的三种方案位移大小都相等，方向也相同，D错误。 7．(2024·泉州高三调研)在现代的国防军工领域，无人机被广泛运用于侦测、预警和通信等各个方面。在某军区举行的一次军事演习中，甲、乙两架无人机以相同的速度沿同一条水平直线匀速前进，甲在前，乙在后，发现对方后，两架无人机的自动发射系统瞄准对方，同时相对自身以大小为v的速度水平射击对方，忽略发射子弹过程无人机速度的变化，不计空气阻力和子弹的竖直下落，则(两子弹不会相撞)(　 ) A．甲先被击中 B．乙先被击中 C．甲不会被击中 D．甲、乙同时被击中 解析：选D　若选择其中一架无人机为参考系，则另一架无人机为静止状态，则两颗子弹相对甲、乙两架无人机速度都是v，则甲、乙同时被击中。故选D。 二、注重应用，强调创新 8．(双选)2023年9月30日，杭州亚运会田径项目男子100米决赛在杭州奥体中心体育场举行，中国选手谢震业夺得金牌。若一身高为H的田径运动员在百米比赛冲线时被一位站在跑道终点旁的摄影记者用照相机拍摄到了冲线过程，摄影记者使用的照相机的光圈(控制进光量的多少)是16，快门(曝光时间)是 s，得到照片后测得照片中运动员的高度为h，胸前号码布上模糊部分宽度是ΔL。由以上数据可以估算运动员的(　 ) A．百米成绩 B．冲线速度 C．百米内的平均速度 D．冲线时 s内的位移 解析：选BD　由于无法知道运动员跑100 m经历的时间，故无法确定其平均速度和成绩，A、C错误；由题意可求出冲线时 s内运动员跑过的距离Δs＝ΔL，进一步求得 s内的平均速度＝，由于时间极短，可把这段时间内的平均速度近似看成是冲线时的瞬时速度，B、D正确。 9.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Δs，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使更接近瞬时速度，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 解析：选A　表示的是Δt时间内的平均速度，遮光条的宽度Δs越窄，则记录遮光时间Δt越小，越接近滑块通过光电门时的瞬时速度，A正确。 10.核潜艇是战略核威慑手段之一，我国自主研制的“094A”核潜艇在世界上处于比较领先的地位。如图所示，在某次实战训练中潜艇遇到情况需要紧急下潜，假设在某段时间内可视为匀减速下潜，若在这段时间内5 s末的速度比2 s末的速度小3 m/s，则“094A”潜艇在该段时间内的加速度大小为(　 ) A．1 m/s2 B．1.5 m/s2 C．2 m/s2 D．3 m/s2 解析：选A　设5 s末的速度为v5,2 s末的速度v2＝v5＋3 m/s，时间Δt＝3 s，潜艇在该段时间内的加速度a＝＝＝－1 m/s2，故B、C、D错误，A正确。 11.排球在我国是广受欢迎的比赛项目，女排精神更是体现了顽强拼搏、永不放弃的中国精神。在排球比赛中，扣球手运动员抓住机会打了一个“探头球”，已知来球速度大小v1＝6 m/s，反向击回的球速度大小v2＝8 m/s，击球时间为0.2 s。关于击球过程中的平均加速度，下列说法正确的是(　 ) A．平均加速度大小为70 m/s2，方向与v1相同 B．平均加速度大小为10 m/s2，方向与v1相同 C．平均加速度大小为70 m/s2，方向与v2相同 D．平均加速度大小为10 m/s2，方向与v2相同 解析：选C　选取初速度v1的方向为正方向，则v1＝6 m/s，v2＝－8 m/s，所以排球的平均加速度为a＝＝＝ m/s2＝－70 m/s2，负号表示平均加速度方向与v1的方向相反，与v2的方向相同，C正确，A、B、D错误。 12．(2024·福州高三模拟)厦门的鼓浪屿是集观光、度假、旅游、购物、休闲、娱乐为一体的综合性海岛风景文化旅游区。“鼓浪屿：国际历史社区”已被列入世界遗产名录。如图为小闵同学在游玩鼓浪屿某段时间内的s-t图像。随后小闵沿半径为R的圆进行取景，在t1内绕行1.5圈。由图可知(　 ) A．在0～t0时间内，小闵的行走轨迹为一条曲线 B．在0～t0时间内，小闵的加速度越来越小，行走的平均速度小于 C．取景过程，小闵绕行的平均速率为 D．取景过程中，为实时监测相机的大致位置，可以将小闵与相机视为一个质点 解析：选D　从s-t图像可知，在0～t0时间内，小闵一直向着规定的正方向运动，所以其运动轨迹为一条直线，A错误；s-t图像的斜率表示物体运动的速度大小，从图像可得，在0～t0时间内，小闵运动的速度越来越小，但无法判断其加速度的变化情况；在0～t0时间内，小闵的平均速度＝，故B错误；小闵做圆周运动的平均速率v′]＝＝＝，故C错误；取景过程中，小闵做圆周运动，为实时监测相机的大致位置，可以将小闵与相机视为一个质点，故D正确。 13．(双选)如图甲所示为速度传感器的工作示意图，P为发射超声波的固定小盒子，工作时P向被测物体发出短暂的超声波脉冲，脉冲被运动的物体反射后又被P接收。从P发射超声波开始计时，经过时间Δt再次发射超声波脉冲。图乙是两次发射的超声波的位移—时间图像，则下列说法正确的是(　 ) A．物体到小盒子P的距离越来越远 B．在两次发射超声波脉冲的时间间隔Δt内，物体通过的位移为s2－s1 C．超声波的速度为 D．物体在t2－t1时间内的平均速度为 解析：选AD　由题图乙可知，第二次超声波传播的最远距离比第一次的大，可知物体到小盒子P的距离越来越远，故A正确；由题图乙可知，物体在t2－t1时间内的位移为s2－s1，该时间内物体的平均速度为＝，在Δt时间内物体通过的位移不等于s2－s1，故B错误，D正确；由题图乙可知，超声波的速度为v＝＝，故C错误。 35 / 73 学科网（北京）股份有限公司 $$