摘要:
**基本信息**
以“工具-概念-应用”逻辑链串联,通过四题型模块化设计,系统提炼坐标系建立四步法、位移计算三步骤等方法,强化运动观念与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|坐标系建立与位置描述|6题(含三维坐标)|四步法(定原点-选方向-标单位-读坐标)|从参考系到坐标系三要素,构建位置定量描述工具|
|位移与路程辨析计算|6题(含曲线/往返运动)|“一看二定三算”(运动形式-初末位置-矢量合成)|通过定义对比与公式推导,明确状态量与过程量区别|
|矢量和标量区分|6题(含正负号意义)|定义法(方向+运算法则)+实例对比|从位移矢量性延伸,建立矢量运算初步认知|
|x-t图像|6题(含多段运动)|三步法(看轴点-看斜率-看方向)|将位置-时间关系转化为图像语言,培养模型建构能力|
内容正文:
1.2 位置 位移
题型01 坐标系的建立与位置描述
题型02 位移与路程的辨析与计算
题型03 矢量和标量的区分
题型04 位移—时间(x-t)图像
▌题型01 坐标系的建立与位置描述
一、坐标系的定义:为了定量描述物体的位置,需要在参考系上建立坐标系。坐标系由原点、正方向和单位长度三要素构成。
位置:物体在坐标系中的坐标值,表示物体所处的某个状态。
坐标系类型
适用情况
位置描述
一维直线坐标系
物体在一条直线上运动
一个坐标值 x 表示位置
二维平面坐标系(直角坐标系)
物体在一个平面内运动
两个坐标值 (x, y) 表示位置
三维空间坐标系
物体在空间运动
三个坐标值 (x, y, z) 表示位置
二、建立坐标系并确定位置的步骤:
①定原点:确定参考系的零点位置
②选正方向:规定坐标轴的正方向(通常向右或向上为正)
③标单位:确定坐标轴上的标度
④读坐标:读取物体所在位置的坐标值
关键注意:
坐标值的正负表示物体在原点正方向或反方向一侧
坐标值的绝对值表示到原点的距离
思维点拨
位置是状态量,对应的是某一时刻。在时间轴上,时刻对应位置,时间间隔对应位移。解题时首先要明确“研究的是哪个时刻的位置”。
1.一个小球从距地面高处落下,被地面弹回,在距地面高处被接住。坐标原点定在抛出点正下方处,向下方向为坐标轴的正方向。则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是( )
A. B.
C. D.
2.做直线运动的物体由A运动到B,下列说法正确的是( )
A.是数轴上的一个点,表示初位移
B.是数轴上的一个点,表示末位移
C.物体由A运动到B,为正,位移的方向指向轴正方向
D.物体由A运动到B,为负,位移的方向指向轴负方向
3.以北京长安街为x轴,向东为正方向,以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O,建立直线坐标系。一辆汽车最初在原点以西3km处,几分钟后行驶到原点以东2km处。这辆汽车最初位置坐标、最终位置坐标及位移分别是( )
A.3km 2km -1km B.-3km 2km 5km
C.3km -2km -5km D.-3km -2km 1km
4.一物体从O点出发,沿东偏北37°的方向运动10m至A点,然后又向正南方向运动10m至B点。
(1)建立适当坐标系,描述出该物体的运动轨迹;
(2)依据建立的坐标系,分别求出A、B两点的坐标。
5.如图甲所示,某同学从家出发步行到学校,先从A处(家)向南走到B处,然后再向东走到C处,在C处休息一下,最后再向北走才能到达D处(学校)。
(1)如图乙所示,选取A点为坐标原点,向东为x轴的正方向,向北为y轴的正方向,建立二维平面直角坐标系,请在图上标出B、C、D各点位置,并写出表示各点位置的坐标。
(2)求该同学的总路程和总位移。(计算结果可用根号表示)
6.央视春晚《儿童节目》――“机器人总动员”中机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置.它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动.它的任务是协助或取代人类的工作,例如:生产业、建筑业或是危险的工作.图a是某公司制作的一个机器人,现要执行一项任务,给它设定了如下动作程序:机器人在平面内,由点(0,0)出发,沿直线运动到点(3,1),然后又由点(3,1)沿直线运动到点(1,4),然后又由点(1,4)沿直线运动到点(5,5),然后又由点 (5,5)沿直线运动到点(2,2).
(1)说明怎样建立坐标系,并在合适的坐标系中,画出机器人的运动轨迹.
(2)计算整个过程中机器人的位移大小.
▌题型02 位移与路程的辨析与计算
一、认识位移和路程:
定义
性质
决定因素
位移
从初位置指向末位置的有向线段
矢量(既有大小又有方向)
只取决于初、末位置,与路径无关
路程
物体运动轨迹的实际长度
标量(只有大小没有方向)
取决于运动路径,与路径有关
核心关系:位移的大小 ≤ 路程,只有当物体做单向直线运动时,位移的大小才等于路程。
二、位移的计算——“一看二定三算”:
①看运动形式:是直线运动还是曲线运动
②定初末位置:明确初位置和末位置
③算位移:
一维直线运动:Δx = x₂ − x₁(末坐标减初坐标),正负表示方向
二维平面运动:根据初末位置的坐标差,用矢量合成或勾股定理求大小和方向
路程:将各段路径长度相加
思维点拨
位移是“效果” ,只看结果(从哪里来到哪里去);路程是“过程” ,看经历(走过多少路)。解题时,遇到“位置变化”“移动距离”等表述时,首先判断要求的是位移还是路程。
深刻理解“位移大小≤路程” :
位移大小等于初末位置间的直线距离
任何实际的路径长度都不会小于两点间的直线距离
仅当物体不回头地沿直线运动时(单向直线运动),两者相等(只相等,不能说相同)。
7.某同学健身时,哑铃被举高后再回到原位置,如图所示。如此重复10次,哑铃的位移大小为( )
A.0 B. C. D.
8.钓鱼岛自古就是我国的领土,它到温州的直线距离为 若某天我国海监船为维护我国对钓鱼岛的主权,早上点分从温州出发去钓鱼岛巡航,航行了,历时时分到达钓鱼岛。下列说法中不正确的是( )
A.点分是指时刻
B. 时分是指时间间隔
C.该海监船位移大小为 ,路程为
D.尽管海监船比较大,但还可以将它看成质点
9.如图所示,“天舟二号”货运飞船与“天和号”空间站在交会对接之前,分别沿半径为r、R的圆形轨道运动。某时刻“天舟二号”货运飞船和“天和号”空间站分别从B、A点开始运动,下列说法正确的是( )
A.空间站运行一周的位移大小为
B.“天舟二号”运行周的路程为2r
C.“天舟二号”运行周的位移大小为
D.二者各自运行一周,其路程相等
10.(多选)中秋节那天,小明全家外出游玩,野餐时小明发现一只蚂蚁在月饼盒上爬。如图所示,已知月饼盒的长、宽、高分别为,,(已知),蚂蚁可视为质点,则下列说法正确的是( )
A.若蚂蚁由A点沿棱AEFG爬到G点,其位移大小为
B.若蚂蚁由A点沿棱AEFG爬到G点,其路程为
C.蚂蚁由A点爬到G点,其运动的最短距离为
D.蚂蚁由A点爬到G点,其运动的最短距离为
11.如图所示,物体沿两个半径为R的圆弧由A运动到C,则分别求:
(1)它的路程;
(2)它的位移。
12.溜冰者在冰面上滑行的路径由两个半圆组成,如图所示.
(1)求整个过程中溜冰者的滑行路程;
(2)求整个过程中溜冰者的位移。
▌题型03 矢量和标量的区分
一、认识标量和矢量:
定义
运算法则
实例
矢量
既有大小又有方向的物理量
遵从平行四边形定则(后期学习)
位移、速度、加速度、力
标量
只有大小没有方向的物理量
遵从算术加减法则
路程、质量、时间、温度、速率
矢量的大小:指矢量的绝对值(数值部分),不包含方向(正负符号表示方向)。比较矢量大小时,只比较其绝对值大小。
二、矢量的表示方法:
图示法:用带箭头的线段表示(线段长短表示大小,箭头指向表示方向)
符号法:如位移记作 x(或 s),其大小记作 |x|
思维点拨
矢量相减的本质是“加负矢量” :位移差 Δx = x₂ − x₁,实际上等于 x₂ + (−x₁),其中−x₁表示与x₁方向相反、大小相同的矢量。判断矢量时不要被其大小为零的情况迷惑——零矢量也是有方向的矢量(方向任意),但通常说零矢量方向不确定。
13.下列关于矢量和标量的说法正确的是( )
A.描述矢量既要说明大小,又要指明方向
B.同一个物理量可以是矢量,也可以是标量
C.矢量和标量的运算遵循法则相同
D.方向是区分矢量和标量的标准,有正、有负的物理量一定是矢量
14.关于位移和路程,下列说法正确的是( )
A.位移是矢量,位移的方向就是物体运动的方向
B.路程是标量,即位移的大小
C.物体做直线运动时,路程一定等于位移的大小
D.物体做曲线运动时,位移的大小一定小于路程
15.如图所示,一个篮球从距离地面高的位置竖直落下,被地面反向弹回,在距离地面高的位置被接住。以距离地面高的位置为坐标原点建立一维坐标系,以竖直向下为正方向。篮球从落下到被接住通过的位移为,路程为,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.位移是标量,路程是矢量
D.位移大小有可能大于路程
16.给出下列物理量:①速度;②质量;③力;④路程;⑤密度;⑥功;⑦温度;⑧热量;⑨时间。其中全部是标量的一组是( )
A.①⑦⑧⑨ B.②③⑥⑦ C.②⑦⑧⑨ D.①②⑥⑦
17.(多选)关于矢量和标量,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两运动物体的位移大小均为50m,这两个物体的位移必定相同
B.描述矢量既要说明大小,又要指明方向
C.做直线运动的甲、乙两物体位移分别为,,则甲的位移大于乙的位移
D.温度计读数的正、负号表示温度高低,不表示方向,温度是标量
18.(多选)关于矢量和标量,下列说法中正确的是( )
A.位移-10 m比5 m小
B.标量是既有大小又有方向的物理量
C.矢量是既有大小又有方向的物理量
D.-10 ℃比5 ℃的温度低
▌题型04 位移—时间(x-t)图像
一、位移—时间(x-t)图像:描述物体位置(位移)随时间变化的关系图像。纵轴为位置x,横轴为时间t.
二、x-t图像分析“三步法”:
①看轴和点:明确横纵轴物理意义,找到关键点(起点、交点、拐点)对应的时刻和位置
②看线(斜率) :判断运动性质——水平→静止;倾斜→匀速;曲线→变速
③看方向:斜率为正→向正方向运动;斜率为负→向负方向运动
特别注意:
x-t图像不是运动轨迹——曲线在x-t图像上不代表物体做曲线运动,只表示位置随时间非线性变化
图像的“陡”和“缓”只反映运动快慢,不反映路程大小
物体来回运动时,x-t图像会“回头”,但图像本身始终随时间向右延伸,不可倒转
思维点拨
x-t图像本质是“位置日记” ——记录了物体在不同时刻的“打卡位置”。读图时注意区分:
“位置高”≠“运动路程长”(可能只是初始位置不同)
“图线弯曲”≠“运动轨迹弯曲”(x-t只反映一维直线上的位置变化)
解题时养成“先看横纵轴,再读点线面”的习惯,将图像信息转化为物体的实际运动过程,反向验证是否符合物理情境。
19.如图所示为A、B两人骑自行车在同一直线上运动的位移图像,由图像知( )
A.A、B两人同向行驶
B.A、B两人在第1s末相遇
C.在4s内,A行驶的路程比B行驶的路程多
D.在5s末,A的位移比B的位移大
20.2026年2月24日,宇树科技发布旗下第四款四足机器人Unitree As2,现将机器人视为质点,下列描述机器人位移或速度随时间变化的图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
21.如图是一辆汽车做直线运动的位移时间x−t图像,对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动,下列说法正确的是( )
A.OA段运动最快
B.AB段静止
C.CD段表示的运动方向与初始运动方向相同
D.4h内,汽车的位移大小为30km
22.某物体运动的图像如图所示,则该物体( )
A.做往复运动 B.做匀速直线运动
C.朝某一方向做直线运动 D.以上说法都不正确
23.(多选)2025年8月26日,为了庆祝深圳经济特区建立45周年,由12000架无人机组成矩阵,进行了长约30分钟大型无人机表演。其中一架无人机(可视为质点)从某一时刻开始做直线运动的位移时间图像如图所示,关于此无人机的运动,下列说法正确的是( )
A.内的位移为
B.内处于静止状态
C.内速度大小为
D.距离出发点的最远距离为
24.(多选)某质点沿x轴运动的位移-时间图像如图所示,则下列判断正确的是( )
A.第末运动方向发生改变 B.第末回到出发点
C.第末物体的速度为零 D.前的总位移为
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12位置位移
题型01坐标系的建立与位置描述
1
2
3
B
C
B
北
个y/m
西一
→东
南
4.(1)
(2)
37
0
x/m
B
(8m,6m)
(8m,-4m)
5.(1)各点坐标如图所示:
◆y/m
400-------D
200
0
200400xm
-200B
C
-400
各点位置坐标:B(0,-200m:C(400m,-200m)5D(400m,400m)。
(2)1200m;400W2m,方向东偏北45°。
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◆y/m
5
6.1)
34
(2)
2
1
0
x/m
2345
22m
☐题型02位移与路程的辨析与计算
7
8
9
10
A
c
c
BD
5
11.R
(2),0R,方向由A指向C
12.(1)16mm;(2)32n,方向由初位置指向末位置
】题型03矢量和标量的区分
13
14
15
16
17
18
A
D
B
c
BD
CD
题型04位移—时间(-)图像
19
20
21
22
23
24
D
B
B
A
AB
AB
2/2
1.2 位置 位移
题型01 坐标系的建立与位置描述
题型02 位移与路程的辨析与计算
题型03 矢量和标量的区分
题型04 位移—时间(x-t)图像
▌题型01 坐标系的建立与位置描述
一、坐标系的定义:为了定量描述物体的位置,需要在参考系上建立坐标系。坐标系由原点、正方向和单位长度三要素构成。
位置:物体在坐标系中的坐标值,表示物体所处的某个状态。
坐标系类型
适用情况
位置描述
一维直线坐标系
物体在一条直线上运动
一个坐标值 x 表示位置
二维平面坐标系(直角坐标系)
物体在一个平面内运动
两个坐标值 (x, y) 表示位置
三维空间坐标系
物体在空间运动
三个坐标值 (x, y, z) 表示位置
二、建立坐标系并确定位置的步骤:
①定原点:确定参考系的零点位置
②选正方向:规定坐标轴的正方向(通常向右或向上为正)
③标单位:确定坐标轴上的标度
④读坐标:读取物体所在位置的坐标值
关键注意:
坐标值的正负表示物体在原点正方向或反方向一侧
坐标值的绝对值表示到原点的距离
思维点拨
位置是状态量,对应的是某一时刻。在时间轴上,时刻对应位置,时间间隔对应位移。解题时首先要明确“研究的是哪个时刻的位置”。
1.一个小球从距地面高处落下,被地面弹回,在距地面高处被接住。坐标原点定在抛出点正下方处,向下方向为坐标轴的正方向。则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】抛出点位于原点上方2m,设定向下为正方向,所以抛出点的坐标为-2m;落地点位于原点下方2m,所以坐标为+2m;接住点位于原点下方1m,所以接住点的坐标为+1m。
故选B。
2.做直线运动的物体由A运动到B,下列说法正确的是( )
A.是数轴上的一个点,表示初位移
B.是数轴上的一个点,表示末位移
C.物体由A运动到B,为正,位移的方向指向轴正方向
D.物体由A运动到B,为负,位移的方向指向轴负方向
【答案】C
【详解】AB.是数轴上的一个点,表示初位置的坐标;是数轴上的一个点,表示末位置的坐标,故AB错误;
CD.位移为初位置指向末位置的有向线段,则物体由A运动到B,为正,位移的方向指向轴正方向,故C正确,D错误。
故选C。
3.以北京长安街为x轴,向东为正方向,以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O,建立直线坐标系。一辆汽车最初在原点以西3km处,几分钟后行驶到原点以东2km处。这辆汽车最初位置坐标、最终位置坐标及位移分别是( )
A.3km 2km -1km B.-3km 2km 5km
C.3km -2km -5km D.-3km -2km 1km
【答案】B
【详解】以向东为正方向,则原点以东位移为正,原点以西位移为负,即初位置坐标为
末位置坐标为
位移为末位置坐标减去初位置坐标,即位移为
故选B。
4.一物体从O点出发,沿东偏北37°的方向运动10m至A点,然后又向正南方向运动10m至B点。
(1)建立适当坐标系,描述出该物体的运动轨迹;
(2)依据建立的坐标系,分别求出A、B两点的坐标。
【答案】(1)
(2),
【详解】(1)坐标系如图,图线O→A→B为运动轨迹。
(2)A点位置:
B点位置:
即A点的坐标为:,B点的坐标为:。
5.如图甲所示,某同学从家出发步行到学校,先从A处(家)向南走到B处,然后再向东走到C处,在C处休息一下,最后再向北走才能到达D处(学校)。
(1)如图乙所示,选取A点为坐标原点,向东为x轴的正方向,向北为y轴的正方向,建立二维平面直角坐标系,请在图上标出B、C、D各点位置,并写出表示各点位置的坐标。
(2)求该同学的总路程和总位移。(计算结果可用根号表示)
【答案】(1)见解析
(2)1200m;,方向东偏北。
【详解】(1)各点坐标如图所示:
各点位置坐标:。
(2)该同学的总路程
总位移
方向东偏北。
6.央视春晚《儿童节目》――“机器人总动员”中机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置.它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动.它的任务是协助或取代人类的工作,例如:生产业、建筑业或是危险的工作.图a是某公司制作的一个机器人,现要执行一项任务,给它设定了如下动作程序:机器人在平面内,由点(0,0)出发,沿直线运动到点(3,1),然后又由点(3,1)沿直线运动到点(1,4),然后又由点(1,4)沿直线运动到点(5,5),然后又由点 (5,5)沿直线运动到点(2,2).
(1)说明怎样建立坐标系,并在合适的坐标系中,画出机器人的运动轨迹.
(2)计算整个过程中机器人的位移大小.
【答案】 (1) (2)
【分析】建立直角坐标系,根据动作程序画出运动轨迹;位移的大小等于首末位置的距离,方向由初位置指向末位置.
【详解】(1)根据动作程序画出运动轨迹,如图所示:
(2)由题意知机器人初位置坐标为(0,0),末位置坐标为(2.2),故位移为
▌题型02 位移与路程的辨析与计算
一、认识位移和路程:
定义
性质
决定因素
位移
从初位置指向末位置的有向线段
矢量(既有大小又有方向)
只取决于初、末位置,与路径无关
路程
物体运动轨迹的实际长度
标量(只有大小没有方向)
取决于运动路径,与路径有关
核心关系:位移的大小 ≤ 路程,只有当物体做单向直线运动时,位移的大小才等于路程。
二、位移的计算——“一看二定三算”:
①看运动形式:是直线运动还是曲线运动
②定初末位置:明确初位置和末位置
③算位移:
一维直线运动:Δx = x₂ − x₁(末坐标减初坐标),正负表示方向
二维平面运动:根据初末位置的坐标差,用矢量合成或勾股定理求大小和方向
路程:将各段路径长度相加
思维点拨
位移是“效果” ,只看结果(从哪里来到哪里去);路程是“过程” ,看经历(走过多少路)。解题时,遇到“位置变化”“移动距离”等表述时,首先判断要求的是位移还是路程。
深刻理解“位移大小≤路程” :
位移大小等于初末位置间的直线距离
任何实际的路径长度都不会小于两点间的直线距离
仅当物体不回头地沿直线运动时(单向直线运动),两者相等(只相等,不能说相同)。
7.某同学健身时,哑铃被举高后再回到原位置,如图所示。如此重复10次,哑铃的位移大小为( )
A.0 B. C. D.
【答案】A
【详解】位移是描述物体位置变化的物理量,位移的大小等于初位置到末位置的有向线段长度,和运动过程的路径无关。
本题中,哑铃每次运动都从原位置出发,举高后回到原位置,重复10次后,哑铃的末位置与初始位置重合,初末位置的距离为0,因此位移大小为0。
故选A。
8.钓鱼岛自古就是我国的领土,它到温州的直线距离为 若某天我国海监船为维护我国对钓鱼岛的主权,早上点分从温州出发去钓鱼岛巡航,航行了,历时时分到达钓鱼岛。下列说法中不正确的是( )
A.点分是指时刻
B. 时分是指时间间隔
C.该海监船位移大小为 ,路程为
D.尽管海监船比较大,但还可以将它看成质点
【答案】C
【详解】A.早上点分从温州出发,其中点分指的是一个时间点,因此为时刻,故A正确;
B.历时时分,用了一段时间,为时间间隔,故B正确;
C.位移是从初位置到末位置的有向线段,位移大小为 ;路程为轨迹的实际长度,为,故C错误;
D.该海监船在海上航行时,确定位置时其大小可以忽略不计,故可以将该海监船看成质点,故D正确。
选不正确的,故选C。
9.如图所示,“天舟二号”货运飞船与“天和号”空间站在交会对接之前,分别沿半径为r、R的圆形轨道运动。某时刻“天舟二号”货运飞船和“天和号”空间站分别从B、A点开始运动,下列说法正确的是( )
A.空间站运行一周的位移大小为
B.“天舟二号”运行周的路程为2r
C.“天舟二号”运行周的位移大小为
D.二者各自运行一周,其路程相等
【答案】C
【详解】A.空间站运行一周的位移大小为0,故A错误;
B.“天舟二号”运行周的路程为,故B错误;
C.“天舟二号”运行周的位移大小为,故C正确;
D.“天舟二号”和空间站各自运行一周,其路程分别为和,路程不相等,故D错误。
故选C。
10.(多选)中秋节那天,小明全家外出游玩,野餐时小明发现一只蚂蚁在月饼盒上爬。如图所示,已知月饼盒的长、宽、高分别为,,(已知),蚂蚁可视为质点,则下列说法正确的是( )
A.若蚂蚁由A点沿棱AEFG爬到G点,其位移大小为
B.若蚂蚁由A点沿棱AEFG爬到G点,其路程为
C.蚂蚁由A点爬到G点,其运动的最短距离为
D.蚂蚁由A点爬到G点,其运动的最短距离为
【答案】BD
【详解】AB.若蚂蚁由A点沿棱AEFG爬到G点,其位移大小为AG线段长度,路程为,故A错误,B正确;
CD.若蚂蚁由A点爬到G点,其运动的最短距离为将ABFGHE展开成一平面,连接A、G,A、G连线的长度为运动的最短距离,为,故C错误,D正确。
故选BD。
11.如图所示,物体沿两个半径为R的圆弧由A运动到C,则分别求:
(1)它的路程;
(2)它的位移。
【答案】(1)
(2),方向由A指向C
【详解】(1)路程是质点运动轨迹的长度,所以路程为
(2)位移是从起点到终点的有向线段,所以从A运动到C的位移大小为
方向由A指向C。
12.溜冰者在冰面上滑行的路径由两个半圆组成,如图所示.
(1)求整个过程中溜冰者的滑行路程;
(2)求整个过程中溜冰者的位移。
【答案】(1)16πm;(2)32m,方向由初位置指向末位置
【详解】(1)路程为实际路径的长度,故整个过程中溜冰者的滑行路程为
s=πR1+πR2=16πm
(2)位移为初末位置的直线距离,方向由初位置指向末位置,故整个过程中溜冰者的位移为
x=2R1+2R2=32m
▌题型03 矢量和标量的区分
一、认识标量和矢量:
定义
运算法则
实例
矢量
既有大小又有方向的物理量
遵从平行四边形定则(后期学习)
位移、速度、加速度、力
标量
只有大小没有方向的物理量
遵从算术加减法则
路程、质量、时间、温度、速率
矢量的大小:指矢量的绝对值(数值部分),不包含方向(正负符号表示方向)。比较矢量大小时,只比较其绝对值大小。
二、矢量的表示方法:
图示法:用带箭头的线段表示(线段长短表示大小,箭头指向表示方向)
符号法:如位移记作 x(或 s),其大小记作 |x|
思维点拨
矢量相减的本质是“加负矢量” :位移差 Δx = x₂ − x₁,实际上等于 x₂ + (−x₁),其中−x₁表示与x₁方向相反、大小相同的矢量。判断矢量时不要被其大小为零的情况迷惑——零矢量也是有方向的矢量(方向任意),但通常说零矢量方向不确定。
13.下列关于矢量和标量的说法正确的是( )
A.描述矢量既要说明大小,又要指明方向
B.同一个物理量可以是矢量,也可以是标量
C.矢量和标量的运算遵循法则相同
D.方向是区分矢量和标量的标准,有正、有负的物理量一定是矢量
【答案】A
【详解】A.矢量既有大小又有方向,描述矢量既要说明大小,又要指明方向,故A正确;
B.物理量属于矢量还是标量是其固有属性,同一个物理量只能属于其中一类,不存在既是矢量又是标量的物理量,故B错误;
C.标量的运算遵循算术运算法则,矢量的运算遵循平行四边形定则,二者遵循不同的运算规则,故C错误;
D.有正有负的物理量不一定是矢量,例如温度有正有负,但其正负仅表示相对0℃的高低,不代表方向,温度属于标量,故D错误。
故选A。
14.关于位移和路程,下列说法正确的是( )
A.位移是矢量,位移的方向就是物体运动的方向
B.路程是标量,即位移的大小
C.物体做直线运动时,路程一定等于位移的大小
D.物体做曲线运动时,位移的大小一定小于路程
【答案】D
【详解】A.位移是矢量,其方向由初位置指向末位置,而物体运动的方向是瞬时速度方向,二者不一定相同,故A错误;
B.路程是标量,表示物体运动路径的总长度,而位移的大小是初位置到末位置的直线距离,二者仅在单向直线运动中相等,故B错误;
C.物体做直线运动时,若存在往返,则位移大小为零,但路程不为零,因此路程不一定等于位移大小,故C错误;
D.物体做曲线运动时,路程为曲线路径长度,位移大小为初末位置的直线距离;根据几何关系,曲线长度恒大于直线距离,故位移的大小一定小于路程,故D正确。
故选D。
15.如图所示,一个篮球从距离地面高的位置竖直落下,被地面反向弹回,在距离地面高的位置被接住。以距离地面高的位置为坐标原点建立一维坐标系,以竖直向下为正方向。篮球从落下到被接住通过的位移为,路程为,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.位移是标量,路程是矢量
D.位移大小有可能大于路程
【答案】B
【详解】A.位移,A错误;
B.路程为,B正确;
C.位移是矢量,路程是标量,C错误;
D.路程是轨迹的长度,而位移是从起点指向终点的有向线段的长度,可知位移大小不可能大于路程,D错误。
故选B。
16.给出下列物理量:①速度;②质量;③力;④路程;⑤密度;⑥功;⑦温度;⑧热量;⑨时间。其中全部是标量的一组是( )
A.①⑦⑧⑨ B.②③⑥⑦ C.②⑦⑧⑨ D.①②⑥⑦
【答案】C
【详解】速度和力既有大小,又有方向,均属于矢量;质量、路程、密度、功、温度、热量和时间均只有大小,没有方向,均属于标量。
故选C。
17.(多选)关于矢量和标量,下列说法正确的是( )
A.甲、乙两运动物体的位移大小均为50m,这两个物体的位移必定相同
B.描述矢量既要说明大小,又要指明方向
C.做直线运动的甲、乙两物体位移分别为,,则甲的位移大于乙的位移
D.温度计读数的正、负号表示温度高低,不表示方向,温度是标量
【答案】BD
【详解】A.因为位移是矢量,所以甲、乙两运动物体的位移大小均为50m,但方向未知,则这两个物体的位移不一定相同,故A错误;
B.描述矢量既要说明大小,又要指明方向,故B正确;
C.位移是矢量,正、负号代表方向,甲的位移大小为3m,乙的位移大小为5m,甲的位移大小小于乙的位移大小,故C错误;
D.温度计读数的正、负号表示温度高低,不表示方向,温度是标量,故D正确。
故选BD。
18.(多选)关于矢量和标量,下列说法中正确的是( )
A.位移-10 m比5 m小
B.标量是既有大小又有方向的物理量
C.矢量是既有大小又有方向的物理量
D.-10 ℃比5 ℃的温度低
【答案】CD
【详解】矢量既有大小又有方向,正负号表示方向,不参与大小的比较,所以位移-10m比5m大,而标量只有大小没有方向,负号参与大小的比较,所以-10℃比5℃的温度低,故CD正确.
▌题型04 位移—时间(x-t)图像
一、位移—时间(x-t)图像:描述物体位置(位移)随时间变化的关系图像。纵轴为位置x,横轴为时间t.
二、x-t图像分析“三步法”:
①看轴和点:明确横纵轴物理意义,找到关键点(起点、交点、拐点)对应的时刻和位置
②看线(斜率) :判断运动性质——水平→静止;倾斜→匀速;曲线→变速
③看方向:斜率为正→向正方向运动;斜率为负→向负方向运动
特别注意:
x-t图像不是运动轨迹——曲线在x-t图像上不代表物体做曲线运动,只表示位置随时间非线性变化
图像的“陡”和“缓”只反映运动快慢,不反映路程大小
物体来回运动时,x-t图像会“回头”,但图像本身始终随时间向右延伸,不可倒转
思维点拨
x-t图像本质是“位置日记” ——记录了物体在不同时刻的“打卡位置”。读图时注意区分:
“位置高”≠“运动路程长”(可能只是初始位置不同)
“图线弯曲”≠“运动轨迹弯曲”(x-t只反映一维直线上的位置变化)
解题时养成“先看横纵轴,再读点线面”的习惯,将图像信息转化为物体的实际运动过程,反向验证是否符合物理情境。
19.如图所示为A、B两人骑自行车在同一直线上运动的位移图像,由图像知( )
A.A、B两人同向行驶
B.A、B两人在第1s末相遇
C.在4s内,A行驶的路程比B行驶的路程多
D.在5s末,A的位移比B的位移大
【答案】D
【详解】A.图像表示物体的位置随时间的变化,图像上的任意一点表示该时刻的位置。在0~2s内,A沿着x轴负方向运动,B沿着x轴正方向运动,两人运动方向相反,故A错误;
B.由图像可知A、B两人在第1s末位置不相同,因此两人在该时刻没有相遇,故B错误;
C.在4s内,A从30m位置走到6m处,走的路程为24m;B先从零位置到达25m位置,然后静止2s,即此时B的路程为25m,则在4s内,A的路程小于B的路程,故C错误;
D.在5s内,A从30m位置走到零位置,位移大小为30m;B先从零位置到达25m位置,然后静止2s,再向负方向运动12.5m,则B的位移大小为12.5m。因此在5s末,A的位移比B的位移大,故D正确。
故选D。
20.2026年2月24日,宇树科技发布旗下第四款四足机器人Unitree As2,现将机器人视为质点,下列描述机器人位移或速度随时间变化的图像中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】AC.横轴表示时间,图像弯曲后,同一个时刻对应了2个不同的位移,一个质点不可能同一时刻在两个位置,违背物理规律,故AC错误;
B.是图像,任意一个仅对应一个速度,速度先增大、再减小、再增大,是符合运动规律的,故B正确;
D.是图像,图像回弯后,同一个时刻对应了2个不同的速度,一个质点不可能同一时刻有两个速度,违背物理规律,故D错误。
故选B。
21.如图是一辆汽车做直线运动的位移时间x−t图像,对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动,下列说法正确的是( )
A.OA段运动最快
B.AB段静止
C.CD段表示的运动方向与初始运动方向相同
D.4h内,汽车的位移大小为30km
【答案】B
【详解】A.在x−t图像中直线的斜率表示速度,OA段图线的斜率与BC段图线斜率相同,则速度相同,CD段图线斜率的绝对值最大,知CD段运动最快,故A错误;
B.AB段位移不随时间变化,则汽车处于静止。故B正确;
C.CD段图线斜率为负值,初始阶段斜率为正值,CD段表示的运动方向与初始运动方向相反,故C错误;
D.x−t图像的纵坐标之差表示对应时间内的位移,故4h内,汽车的位移大小为0,故D错误。
故选B。
22.某物体运动的图像如图所示,则该物体( )
A.做往复运动 B.做匀速直线运动
C.朝某一方向做直线运动 D.以上说法都不正确
【答案】A
【详解】物体运动的图像如图所示,可知物体运动一段时间后反向运动回到原点,可知做往复运动。
故选A。
23.(多选)2025年8月26日,为了庆祝深圳经济特区建立45周年,由12000架无人机组成矩阵,进行了长约30分钟大型无人机表演。其中一架无人机(可视为质点)从某一时刻开始做直线运动的位移时间图像如图所示,关于此无人机的运动,下列说法正确的是( )
A.内的位移为
B.内处于静止状态
C.内速度大小为
D.距离出发点的最远距离为
【答案】AB
【详解】A.无人机在内的位移等于末位移减初位移,由题图可知该时间段内无人机的位移为,故A正确;
B.由题图可知无人机内的位移恒为,因此该时间段内无人机处于静止状态,故B正确;
C.内速度为,故C错误;
D.由图可知,无人机出发点的位移为,离出发点最远的位移为,距离为,故D错误。
故选AB。
24.(多选)某质点沿x轴运动的位移-时间图像如图所示,则下列判断正确的是( )
A.第末运动方向发生改变 B.第末回到出发点
C.第末物体的速度为零 D.前的总位移为
【答案】AB
【详解】A.质点第1s内向正方向运动,1s~3s内向负方向运动,故第末运动方向发生改变,故A正确;
B.质点第2s末的位置坐标为0,与出发点的位置坐标相同,故第2s末回到出发点,故B正确;
C.质点1s~3s内向负方向匀速直线运动,第末物体的速度不为零,故C错误;
D.前的总位移为,故D错误。
故选AB。
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