高中物理 运动的描述-必考知识点+例题详解

【下载后获高清版】高中物理：运动的描述-必考知识点+例题详解物理学认为任何事物都是运动的，我们描述运动需要首先了解三个基本概念：参考系、位移和速度。参考系是指用来描述物体运动的参照物，没有参照物也就无所谓运动与静止。参考系的选择是任意的，一般以便于研究为原则，但不管如何选择参考系，最终的研究结果应该是一致的。在后续的学习中，我们将会看到，选择不同的参考系对问题解决的难易程度会有很大的影响。参考系分为惯性参考系和非惯性参考系两类：惯性参考系就是参照物做匀速直线运动或静止的参考系，这实际上是一种理想模型或者近似模型，因为绝对的匀速直线运动是不存在的，高中物理基本都是在惯性参考系下讨论问题；非惯性参考系就是参照物做变速运动的参考系，比如加速运动的火车、自转的地球等都是常见的非惯性参考系，非惯性参考系高考不做要求，但如果准备参加高中物理竞赛，这方面的知识也是需要了解的。实际上，我们的很多日常表述，都已经默认了参考系的存在，比如，我们说太阳东升西落，实际上是默认我们自己或相对我们静止的参照物为参考系。那我们可能看到太阳从西边升起吗？可能，只要我们乘坐飞行器的速度超过地球的自转速度，就有可能看到，这时我们默认的参考系也是我们自己。参考系是学习物理最基本的一个概念，必须深刻理解。位移是描述物体在某一指定参考系下位置变化的物理量，它的大小等于两个位置点之间的直线距离，它的方向是从初位置指向末位置。这种既有大小、又有方向的量称为矢量。显然，选择不同的参考系，位移是不一定相同的，比如坐在火车上的人如果以火车为参考系，他的位移为零，但如果以地面为参考系，他的位移就不是零。速度是描述物体在某一指定参考系下运动状态的物理量。速度是位移与经历这段位移所花时间的比值，即ν=s/t，速度是矢量，方向与位移方向相同，位移与参考系紧密相关，速度自然也就与参考系紧密相关，没有参考系也就无所谓速度。如果以高山为参照物，地球是静止不动的，即速度为零，但如果以太阳为参照物，地球的运动速度则大约是30公里每秒，所以讨论速度不能脱离参考系。静止只能是相对的静止，物体静止只是相对于指定的参照物，其速度为零而已，如果换了其它参照物，速度可能就不是零了，也就不是静止状态了。物理学中有两类物理量，一类是只有大小的量，称为标量，比如时间、功、能等，还有一类是不仅有大小还有方向的量，称为矢量，比如位移、速度、力等。标量和矢量的运算法则是不同的，标量有正负，可以直接进行加减运算，而矢量的加减需按照平行四边形法则或三角形法则。矢量通常用带箭头的线段表示，如“→”，线段的长度表示矢量的大小，箭头的方向表示矢量的方向；两个矢量相加的平行四边形法则：将两个矢量的起点移到一起，以两个矢量为临边作平行四边形，两个矢量所夹对角线代表的矢量即为两个矢量的和；平行四边形法则两个矢量相加的三角形法则：将一个矢量平移，使两个矢量首尾相接，连接第一个矢量的起点与第二个矢量的终点得到一个新的矢量，即为这两个矢量的和；三角形法则多个矢量相加的平行四边形法则：以三个矢量为例，可以先将两个矢量用平行四边形法则相加，再将所得矢量与第三个矢量用平行四边形法则相加；平行四边形法则计算三个矢量相加多个矢量相加的三角形法则：也称多边形法则，多个矢量相加时，只需把各个矢量首尾相连，就可得到最终的和矢量，相比平行四边形法则更简单；多边形法则计算三个矢量相加对于两个矢量的减法，可以看做一个矢量反向后与另一个矢量相加，依然可以用平行四边形法则或三角形法则。读完本文，应该掌握以下知识点：1、参考系的作用；2、矢量的加减运算法则。[例1]（2017武昌模拟）太阳从东边升起、西边落下，是地球上的自然现象。但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象，要看到这一现象需满足的条件是（）A.时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大B.时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大C.时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大D.时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大分析：首先明确参考系是什么？显然本题是以旅客自身为参照物；其次，太阳在西边，隐含的意思是时间是傍晚，如果是清晨，太阳应该在旅客的东边；第三，太阳升起，说明飞机向西飞行的速度大于地球自转的速度；综上，本题的答案选择C。[例2]甲、乙两辆汽车沿平直公路从A地驶向B地，甲在前一半时间以速度行驶，后一半时间以速度行驶（），而乙在前一半路程以速度行驶，后一半路程以速度行驶，则甲、乙两车到达目的地的先后顺序是（）。A.甲先B.乙先C.同时到达D.无法比较分析：第一，和需要比较大小吗？不需要，因为运动的对称性，从A行驶到B和从B行驶到A是完全对称的，所以、谁大谁小并不影响讨论的结果，不妨设大于；第二，由于大于，所以甲在前一半时间内行驶的路程大于总路程的一半，可以理解为甲、乙同时出发，当行驶到一半路程时，乙立即减速以行驶，而甲则继续以行驶了一段时间后才减速以行驶；显然，甲先到，A选项正确。[补充知识]：算术平均数与几何平均数算术平均数：n个数的总和除以n所得的商，它是反映数据集中趋势的一项指标，如两个数a、b的算术平均数是A=；几何平均数：n个数的乘积的n次方根，如两个数a、b的几何平均数是G=

；为什么叫几何平均数呢？我们看图，过一个圆的直径上任意一点做垂线，直径被分开的两部分为a、b，那么垂线在圆内的一半长度就是

，ab的乘积用于几何学中求解面积，所以就把称为几何平均数。算术平均数代表图中的半径，几何平均数代表图中三角形的高，显然有这是数学中的一个基本不