第一章 描述运动的基本概念 知识清单 -2026-2027学年高一上学期物理教科版必修的第一册

教科版（2019）·必修第一册·高一上·第一章 描述运动的基本概念 每日必背 · 北京高中物理 【考纲要求/本章地位】 本章是教科版必修第一册的开篇，也是整个力学部分的起点与语言基础。普通高中物理课程标准（2017年版2020年修订）要求：理解质点、参考系、位移、速度、加速度等基本概念，体会建立理想化模型的思想与方法，会用打点计时器测量速度，能用 x-t 图像、v-t 图像描述运动。本章概念是后续匀变速直线运动、牛顿运动定律乃至曲线运动的工具，高考常以选择、实验题及综合题的基础环节考查，属必得分内容，须准确记忆、熟练辨析。 【知识框架】 1. 参考系 时间 质点 （1）参考系：描述运动选作标准的物体，选择具有相对性 （2）时刻与时间间隔：时间轴上的点与线段 （3）质点：忽略大小形状、只保留质量的理想化模型 2. 位置 位移 （1）用坐标系定量描述位置 （2）位移（矢量）与路程（标量）的比较 3. 位置变化的快慢与方向——速度 （1）速度、平均速度、瞬时速度、速率 （2）x-t 图像斜率表示速度 4. 实验：用打点计时器测量小车的速度 （1）打点计时器原理、打点周期与纸带选取 （2）由纸带求计数点瞬时速度、作 v-t 图像 5. 速度变化的快慢与方向——加速度 （1）加速度的定义、方向与单位 （2）v-t 图像斜率表示加速度 【核心概念与规律】 1. 机械运动：物体空间位置随时间的变化，是自然界最简单、最基本的运动形态，力学研究的对象。 2. 质点：用来代替物体的、有质量而没有大小和形状的点，是一种理想化模型。物体能否看成质点，取决于其大小形状对所研究问题的影响是否可以忽略，与物体本身大小无绝对关系。 3. 参考系：描述物体运动时选作标准的另外的物体。参考系可任意选取（一般使描述尽量简单），选择不同参考系对同一运动的描述可能不同；研究地面上物体的运动时，通常取地面或相对地面静止的物体为参考系。 4. 时刻与时间间隔：时刻指某一瞬时，在时间轴上用点表示；时间间隔指两个时刻之间的间隔，在时间轴上用线段表示。 5. 位置与坐标系：为定量描述位置，在参考系上建立坐标系；直线运动用一维直线坐标系，物体位置由坐标 x 表示。 6. 位移：从初位置指向末位置的有向线段，是矢量，单位 m；直线运动中 Δx = x末 - x初。路程是物体运动轨迹的长度，是标量。只有单向直线运动中，位移大小才等于路程。 7. 速度：位移与发生这段位移所用时间之比，v = Δx/Δt，是矢量，方向与位移方向相同，描述位置变化的快慢与方向，单位 m/s。 8. 平均速度：某段位移与所用时间之比，对应一段过程，方向与该段位移方向相同，是矢量；它不是速度的算术平均值。 9. 瞬时速度：当 Δt 趋近于零时平均速度的极限值，对应某一时刻（或某一位置），方向沿轨迹在该点的切线方向；瞬时速度的大小称为速率，是标量。 10. 实验——用打点计时器测量小车的速度。电磁打点计时器接 4～6 V 低压交流电源，靠振针振动通过复写纸在纸带上打点；电火花计时器接 220 V 交流电源。我国市电频率 50 Hz，打点周期 T = 0.02 s。原理：纸带随小车运动，点迹记录小车在不同时刻的位置。关键步骤：固定计时器并接电源→先接通电源再释放小车→选取纸带→舍掉开头密集模糊的点→每 5 个点取 1 个计数点（相邻计数点时间间隔 T = 0.1 s）。数据处理：某计数点瞬时速度 vn = (xn+1 - xn-1)/(2T)，再描点作 v-t 图像分析运动。误差来源：振针与纸带阻力、点迹间距读数误差、交流电频率偏差；使小车拖动平稳、先通电后释放可减小误差。 11. 加速度：速度的变化量与发生这一变化所用时间之比，a = Δv/Δt = (vt - v0)/Δt，是矢量，单位 m/s2，方向与速度变化量 Δv 的方向相同，描述速度变化的快慢与方向。 12. 速度、速度变化量、加速度三者大小无必然联系：速度大加速度不一定大；速度变化量大加速度不一定大（还与时间有关）；加速度大只说明速度变化快。加速度与速度同向则加速，反向则减速。 13. v-t 图像：图线切线的斜率表示加速度，图线与时间轴围成的面积表示位移。速度单位换算：1 m/s = 3.6 km/h。 【必背公式】 公式 物理量含义·单位 适用条件 v = Δx/Δt Δx：位移（m）；Δt：时间间隔（s）；v：速度（m/s） 速度定义式，适用于一切运动 v = lim(Δt→0)(Δx/Δt) 同上，Δt 趋近于零 瞬时速度的极限定义，适用于一切运动 Δx = x2 - x1 位移等于坐标之差（m） 一维直线运动 vn = (xn+1 - xn-1)/(2T) vn：计数点瞬时速度（m/s）；T：相邻计数点时间间隔（s） 打点计时器测速度，用中间时刻瞬时速度近似 a = Δv/Δt = (vt - v0)/Δt Δv：速度变化量（m/s）；a：加速度（m/s2） 加速度定义式，适用于一切运动 x = vt x：位移（m）；v：速度（m/s）；t：时间（s） 仅适用于匀速直线运动 v-t 图线与时间轴围成的面积 = 位移 面积对应位移（m），轴上、下方分别为正、负位移 适用于一切 v-t 图像 x-t 图线切线斜率 = 速度；v-t 图线切线斜率 = 加速度 斜率单位分别为 m/s、m/s2 适用于对应一切图像 1 m/s = 3.6 km/h 速度单位换算 常用换算，注意方向 T = 0.02 s（f = 50 Hz）；每 5 点取 1 计数点则 T = 0.1 s T：打点/计数时间间隔（s） 我国市电打点计时器 【重要模型与结论】 1. 质点理想化模型：抓住主要因素（质量、位置变化），忽略次要因素（大小、形状），是物理学建立模型思想的起点；轻绳、轻弹簧、点电荷等模型均源于此。 2. 中间时刻瞬时速度结论：纸带上某计数点的瞬时速度可用相邻两段位移之和除以总时间求得，即 vn = (xn+1 - xn-1)/(2T)。 3. 「同向加速、反向减速」判据：只要加速度方向与速度方向相同，物体就加速（即使加速度在减小）；相反则减速（即使加速度在增大）。 4. x-t 图像模型：倾斜直线表示匀速直线运动，斜率即速度；两图线交点表示两物体该时刻位置相同（相遇）。 5. v-t 图像模型：平行于时间轴的直线表示匀速；斜率表示加速度；图线与时间轴围成面积表示位移。 6. 参考系相对性结论：同一运动在不同参考系下描述不同，解题时必须先明确所选参考系。 【易错点提醒】 1. 不能仅凭物体大小判断能否视为质点：研究地球公转时可视为质点，研究其自转时则不能。 2. 位移与路程混淆：位移是矢量（初位置指向末位置），路程是标量（轨迹长度）；位移大小 ≤ 路程，只有单向直线运动才相等。 3. 平均速度与平均速率混淆：平均速度 = 位移/时间，平均速率 = 路程/时间；绕操场一圈平均速度为 0，平均速率不为 0。 4. 速度与加速度混淆：速度大 ≠ 加速度大；速度为零 ≠ 加速度为零（竖直上抛到最高点瞬间）；加速度为零 ≠ 速度为零（匀速直线运动）。 5. 打点计时器电源接错：电磁式用 4～6 V 低压交流、电火花式用 220 V 交流，均不能接直流电源。 6. 计数点时间间隔误用：每 5 个点取 1 个计数点时 T = 0.1 s，不是 0.02 s。 7. 时刻与时间间隔混淆：「第 3 s 末」「第 3 s 初」是时刻，「第 3 s 内」是 1 s 间隔，「前 3 s 内」是 3 s 间隔。 8. 图像误读：x-t 图像描述位移随时间的变化，不是物体运动轨迹；v-t 图线斜率表示加速度，图线弯曲不代表轨迹弯曲。 学科网（北京）股份有限公司 $