第1章 第1讲 描述运动的基本概念（教师用书）-【名师大课堂】2025年新高考物理艺术生总复习必备

第1讲 描述运动的基本概念 一、质点和参考系 1.质点:用来代替物体的有 质量 的点.它是一 种理想化模型. 2.参考系:为了研究物体的运动而选定用来作为参 考的物体.参考系可以任意选取.通常以 地面 或相对于地面不动的物体为参考系. 理想化模型是研究物理问题常用的方法, 主要目的是突出主要因素,忽略次要因素. 二、位移和速度 1.位移和路程 (1)位移:描述物体(质点)的 位置 的变化,用 从 初位置 指向 末位置 的有向线段表示, 是矢量. (2)路程是物体运动 轨迹 的长度,是标量. 2.速度 (1)平均速度:在变速运动中,物体在某段时间内 的位移与 发生这段位移 所用时间的比值,即 􀭵v= ΔxΔt ,是矢量. (2)瞬时速度:运动物体在 某一时刻 (或某一 位置)的速度,是矢量. 3.速率和平均速率 (1)速率: 瞬时速度 的大小,是标量. (2)平均速率: 路程 与 时间 的比值,不一 定等于平均速度的大小. 三、加速度 1.定义式:a= ΔvΔt ,单位是m/s2. 2.物理意义:描述速度变化的 快慢 . 3.方向:与速度变化的方向相同. 位移与速度、加速度都是矢量,我们在研 究相关问题时要注意正方向的选取. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 对质点、参考系和位移的理解 1.对质点的说明 (1)模型分析:质点是一种理想化物理模型,实际 并不存在. (2)判断物体能否被看作质点,一是要明确题目 中需要研究的问题,二是看所研究物体的形状和 大小对所研究问题是否有影响,并非依据物体自 身大小和形状来判断. 2.参考系选取的“五性” 标准性 不管物体是运动还是静止的,一旦被选 为参考系,物体就被看作是静止的 相对性 被研究的物体是运动还是静止的,都是 相对于参考系而言的 续表 任意性 参考系的选取是任意的,一般以地面为 参考系 差异性 同一物体的运动,相对于不同的参考系 一般是不同的 同一性 比较多个物体的运动或同一个物体在不 同阶段的运动时,必须选择同一参考系 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. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 100 (2024·浙江卷)杭州亚运会顺利举行,如 图所示为运动会中的四个比赛场景.下列研究可 将运动员视为质点的是 ( C ) A.研究甲图运动员的入水动作 B.研究乙图运动员的空中转体姿态 C.研究丙图运动员在百米比赛中的平均速度 D.研究丁图运动员通过某个攀岩支点的动作 解析:在研究的问题中物体的大小和形状可以忽 略不计时,可将物体视为质点. 选项 分析 结论 A 研究运动员入水动作,运动员的 大小和形状不能忽略,不能将运 动员视为质点 × B 研究运动员的空中转体姿态,运 动员的大小和形状不能忽略,不 能将运动员视为质点 × C 研究运动员在百米比赛中的平均 速度,其大小和形状可忽略,故能 将运动员视为质点 √ D 研究运动员通过某个攀岩支点的 动作,运动员的大小和形状不能 忽略,不能将运动员视为质点 × 平均速度和瞬时速度 平均速度、平均速率、瞬时速度的比较 项目 平均速度 平均速率 瞬时速度 物 理 意 义 描述物体在一 段时间(或一 段位移)内位 置改变的快慢 及方向 描述物体沿 轨迹运动的 平均快慢 描述物体在某 一 时 刻 (或 某 一 位 置)运 动 的快慢及方向 标 矢 性 矢量 标量 矢量 续表 大 小 与 方 向 对应一段位移 或一段时间 (1)平均速度 = 位移 时间 (2)方向与位 移的方向相同 (1)平均速 率 = 路程 时间 , 注 意:不 一 定等于平均 速度的大小 (2)无方向 (1)v=ΔxΔt ,当 Δt很 小 时,物 体在t时刻的 速度大小叫作 瞬 时 速 率.通 常可用其他运 动学公式计算 (2)方 向 就 是 物 体 运 动 的 方向 (2023·福建卷)“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 ( D ) 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:由题意可知从O 到N 处的路程为SON = SOM +SMN =585m+304m=889m 故A错误; 位移的大小为两点之间的直线距离,O、M、N 三 点大致在一条直线上,则从O 到N 处的位移大 小为xON =xOM +xMN =463m+234m=697m 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􀭵vOM = SOM tOM =58561 米/天≈ 9.60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 处的平均速度为􀭵vMN = xMN tMN =23423 米/天 ≈10米/天. 故D正确. 故选D. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 200 加速度 1.速度v、速度变化量Δv、加速度a的比较 项 目 速度v 速度变化量Δv 加速度a 意 义 描述物体运 动快慢和方 向 的 物 理 量,是 状 态 量 描述物体速度 改 变 的 物 理 量,是过程量 描述物体速度变 化快慢和方向的 物 理 量,是 状 态量 定 义 式 v=ΔxΔt Δv=v-v0 a= Δv Δt 方 向 物体运动的 方向 由Δv=v-v0 或 a 的 方 向 决定 与Δv 的方向一 致,由F 的方向 决定,而与v0、v 的方向无关 提醒:加速度的大小与速度的大小无关,与速度变 化量的大小也无关. 2.加速度的定义式和决定式 a=ΔvΔt 是加速度的定义式,a=Fm 是加速度的决 定式,即加速度的大小由物体受到的合力F和物 体的质量m 共同决定,加速度的方向由合力的 方向决定. (多选)甲、乙两个物体沿同一直线向同一 方向运动时,取物体的初速度方向为正,甲的加 速度恒为2m/s2,乙的加速度恒为-3m/s2,则 下列说法中正确的是 ( BC ) A.两物体都做加速直线运动,乙的速度变化快 B.每经过1s,甲的速度增加2m/s C.乙做减速直线运动,它的速度变化率大 D.甲的加速度比乙的加速度大 解析:加速度的正负表示与规定的正方向相同还 是相反,不表示大小,所以a乙>a甲 .甲的加速度 方向与初速度方向相同,做加速直线运动,每秒 速度大小增加2m/s,乙的加速度与初速度方向 相反,做减速直线运动.因a乙>a甲,所以乙的速 度变化率大.故B、C正确,A、D错误. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 第2讲 匀变速直线运动规律 一、匀变速直线运动的基本规律 1.速度与时间的关系式: v=v0+at . 2.位移与时间的关系式: x=v0t+ 1 2at 2 . 3.位移与速度的关系式: v2-v20=2ax . 把速度公式v=v0+at和位移公式x= v0t+ 1 2at 2 两公式中的时间t消去,就可以得 出匀变速直线运动的位移与速度的关系式v2- v20=2ax. 二、匀变速直线运动的推论 1.平均速度公式:􀭵v=vt2= v0+v 2 . 2.位移差公式:Δx=x2-x1=x3-x2=…=xn- xn-1= aT2 .可以推广到xm -xn=(m- n)aT2. 3.初速度为零的匀加速直线运动比例式 (1)1T 末、2T 末、3T 末……瞬时速度之比为: v1∶v2∶v3∶…= 1∶2∶3∶… . (2)1T 内、2T 内、3T 内……位移之比为: x1∶x2∶x3∶…= 1∶22∶32∶… . (3)第一个T 内、第二个T 内、第三个T 内…… 位移之比为: xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…= 1∶3∶5∶… . (4)通过连续相等的位移所用时间之比为: t1∶t2∶t3∶ … = 1∶ (2-1)∶ (3- 2)∶… . 三、自由落体运动和竖直上抛运动的规律 1.自由落体运动规律 (1)速度公式:v= gt . (2)位移公式:h= 12gt 2 . (3)速度与位移关系式:v2= 2gh . 2.竖直上抛运动规律 (1)速度公式:v= v0-gt . (2)位移公式:h= v0t- 1 2gt 2 . (3)速度与位移关系式: v2-v20 =-2gh. (4)上升的最大高度:h= v20 2g . (5)上升到最大高度用时:t= v0 g . 竖直上抛运动可以看作初速度不为零的 匀变速直线运动. 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 300