2024年高考物理复习提升核心素养 描述运动的基本概念（解析版）

第一章运动的描述匀变速直线运动

自主命题卷全国卷

2021•浙江6月选考・T2质点

2021•广东卷・T8运动图像2019•全国卷1.T18匀变速直线运动规律

2019•浙江4月选考T94一，图像2018•全国卷IIT19L7图像

2018•浙江4月选考・T10匀变速直线2018•全国卷IHT18x-f图像

考情

运动规律

分析

2020・山东卷・T13实验：测重力加速度2021•全国甲卷・T22实验：测动摩擦因数

2020•江苏卷TU实验:测重力加速度2019•全国卷IT22实验：研究匀变速直

2018•北京卷・T21实验：研究匀变速直线运动

线运动2019•全国卷IH-T22实验：测重力加速度

安全行车，生活娱乐，交通运输，体育运动

生活实践类

试题(如汽车刹车，飞机起飞，电梯运行，无人机升空)

情境伽利略对自由落体运动的研究，速度的测量，加速度的测量，追及相

学习探究类

遇问题

备考指导本专题解题方法主要有函数法、图像法、极限思建法、有时也会出

现估算法。复习备考中要更多关注身边与物理相关的生活、生产及

___________科技现象，加强学科素养中模型的构建。________________________________

1.1描述运动的基本概念

一、质点和参考系

1.质点

⑴用来代替物体的有质量的点叫做质点.

(2)研究一个物体的运动时，如果物体的形状和大小对所研究问题的影响可以忽略，就可以看做质点.

⑶质点是一种理想化模型，实际并不存在.

2.参考系

⑴参考系可以是运动的物体，也可以是静止的物体，但被选为参考系的物体，我们都假定它是静止的.

(2)比较两物体的运动情况时，必须选同一参考系.

⑶选取不同的物体做参考系，对同一•物体运动的描述可能不同.通常以地面做参考系.

二、位移和速度

I.位移和路程

位移路程

位移表示物体的位置变化，可用由初位置指

定义路程是物体运动轨迹的长度

向末位置的有向线段表示

区别位移是矢量，方向由初位置指向末位置路程是标量，没有方向

联系在单向直线运动中，位移的大小等于路程：其他情况下，位移的大小小于路程

2.速度与速率

(1)平均速度：物体发生的位移与发生这段位移所用时间的比值，即石=学.是矢量，其方向就是对应位移

的方向.

(2)瞬时速度：运动物体在某一时刻或经过某一位置的速度，是矢量，其方向是物体的运动方向或运动轨迹

的切线方向.

(3)速率：瞬时速度的大小，是标量.

(4)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，不•定等于平均速度的大小.

三、加速度

I.物理意义：描述物体速度变化快慢的物理量.

2.定义式：。=泮※

3.淡定因素：。不是由。、加、△。来决定，而是由£来决定.

4.方向：与的方向一致，由合外力的方向决定，而与如、。的方问无关.

■■■■■■■■■■质点、位移和参考系

i.三个概念的进一步理解

(1)质点不同于几何“点”，它无大小但有质量，能否看成质点是由研究问题的性质决定，而不是依据物体

自身大小和形状来判断.

(2)参考系一般选取地面或相对地面静止的物体.

⑶位移是由初位置指向木位置的有向线段，线段的长度表示位移的大小.

2.三点注意

(1)对于质点要从建立理想化模型的角度来理解.

⑵右研究两个物体间的相对运动时，选择其中•个物体为参考系，可以使分析和计算更简单.

⑶位移的矢量性是研究问题时应切记的性质.

例题1.

2022年2月4日，第24届冬季奥林匹克运动会在北京国家体育场"鸟巢"开幕。如图所示为冬奥会中的四

个比赛项目，下列研究的问题中可把运动员视为质点的是()

u型池技巧花样滑冰

短道速滑雪橇

A.研究U型池技巧运动员的空中转体B.研究花样滑冰运动员的艺术表现

C.研究短道速滑运动员的入弯道技术D.研究雪橇运动员的运动快慢

【答案】D

【解析】

A.研究U型池技巧运动员的空中转体，运动员的大小、形状不能忽略不计，运动员不能看成质点，A错

误：

B.研究花样滑冰运动员的艺术表现,运动员的大小、形状不能忽略不计.运动员不能看成质点.B错

误：

C.研究短道速滑运动员的入弯道技术，运动员的大小、形状不能忽略不计，运动员不能看成质点，C错

误：

D.研究雪橇运动员的运动快慢，运动员的大小、形状可以忽略不计，运动员可以看成质点，D正确。

故选D。

”喜迎亚运会，健康环湖行”。如图所示，西湖环湖步行的起点和终点分别设在雷锋塔景点和断桥残雪景

点，小朱和小张两人选择了不同的路线同时从起点出发，结果小朱比小张先到达终点。对于此运动过

程，下列说法正确的是（）

A.小朱与小张的路程一定相同B.小朱的位移小于小张的位移

C.小朱的平均速度大于小张的平均速度D.小朱的速度始终大于小张的速度

【答案】C

【解析】

A.路程指实际运动的轨迹，小朱和小张两人选择了不同的路线，故路程不一定相同，故A错误：

B.小朱与小张的起点和终点都相同，故两人的位移相同，故B错误；

C.小朱和小张同时出发，但小朱先到终点用时少，根据平均速度1=上,知小朱的平均速度大于小张的

f

平均速度，故c正确；

D.速度指瞬时速度，两人的瞬时速度无法判断，故D错误。

故选C。

GG6④n

2022年2月5日，中国短道速滑队以2分37秒348夺得2022年北京冬奥会短道速滑2000m混合团体接

力金牌，下列说法正确的是（）

A.2000m指的是总位移

B.2分37秒348指的是时刻

C.裁判员在判断运动员是否犯规时，不可以将运动员看成质点

D.接力时后面运动员对前面运动员的推力大于前面运动员对后面运动员的推力

【答案】C

【解析】

A.2000m指的是总路程，故A错误；

B.2分37秒348指的是时间间隔，故B错误；

C.裁判员在判断运动员是否犯规时，与运动员的动作有关系，故不能看成质点，故C正确：

D.接力时后面运动员时前面运动员的推力等于前面运动员对后面运动员的推力，故D错误。

故选C,

■平均速度和瞬时速度

一、平均速度与瞬时速度的区别和联系

1.区别：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;

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.

2.联系：瞬时速度是运动时间加一0时的平均速度.

二、平均速度与平均速率的区别

平均速度的大小不能称为平均速率，因为平均速率是路程与时间的比值，只有当路程与

位移的大小相等时，平均速率才等于平均速度的大小.

例题2.（多选）如图所示，小明骑自行车由静止沿直线运动，他在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内逅过

的位移分别为Im、2m、3m、4m,则（）

A.他4s末的瞬时速度为4nVs

B.他第2s内的平均速度为2m/s

C.他4s内的平均速度为2.5m/s

D.他1s末的速度为Im/s

【答案】BC

【解析】自行车速度是变化的,无法确定它的瞬时速度，只能求出平均速度，第2s内的平均速度为登=2

1S

lm+2m+3m+4m

m/s:4s内的平均速度为—2・5m/sa

I一质点沿直线运动,它离开。点的位移x随时间变化的关系为片3+2/（加），它的速度随时

间变化的关系为尸6产（m/s）,则该质点在t=2s时的瞬时速度和尸0到t=2s间的平均速度分别.为

()

A.8m/s、24m/sB.24m/s、8m/s

C.12m/s、24m/sD.24m/s、12m/s

【答案】B

【解析】

根据片6产（m/s）知，t=2s时，速度为片24m/s;根据尸3+2尸（m）知,02s内的位移为外照-照=（3+2X8-

3）n=16m,平均速度为方含詈8m/s。选项B正确。

用运动传感器可以测量运动物体的速度。如图所示，这个系统有一个不动的小盒子以工作

时，小盒H向汽车A发出短暂的超声波脉冲,脉冲被汽车A反射后又被〃接收,8将信息输入计算机，由计算

机处理该信息、,可得到汽车A的速度。若月每间隔1.5s发出一个超声波脉冲,而第一次收到超声波脉冲与

第二次收到超声波脉冲间隔为1.3s,超声波在空气中的传播速度为/产340m/so

(1)试判断汽车A远离小盒B,还是靠近小盒优

⑵试求汽车力的速度大小。

三.....................

【答案】见解析

【解析】(1)因发射超声波的时间间隔大于接收超声波的时间间隔，故汽车靠近小盒以

(2)设小盒Z?第一次发出的超声波经过时间4到达汽车处，则此时汽车与小盒〃的距离$=“力

设小盒“第二次发出的超声波经过时间上到达汽车处，则此时汽车与小盒B的距离小tz

汽车在两次与超声波相遇的过程中行驶了S=S\f

汽车行驶s共用了时间/=1.5S4/2-A

另有1.5s+2/2力=1.3s

可得t\-tz=0.1s,t=l.4s,种y户(上)=34m

汽车的速度旨24.3m/s

速度、速度变化量和加速度的关系

1.三个概念的比较

比较项目速度速度变化量加速度

描述物体运或快慢和描述物体速度改变的物描述物体速度变化快

物理意义

方向的物理量理量，是过程量慢的物理量

A.VAvv-va

定义式

Av=v-lfo。一2一t

Au由。与劭进行矢量运a不是由。、1、俄决

。的大小由。0、〃、

算，由^v=a^t知Ao由

决定因素定的，而是由5决定

△f决定

a与Ar决定

与的方向一致，

方向平均速度与位移同向由”的方向决定由产的方向决定，而

与Vo.V的方向无关

2,判断直线运动中的“加速”或“减速”方法

判断物体做加速运动还是减速运动，关键是看物体的加速度与速度的方向关系.

。不变，。随时间均匀增加

（1匕和。同向

.«。增大，。增加得越来越快

（加速直线运动）

6减小，。增加得越来越慢

。不变，。随时间均匀减小（或反向增加）

（2）。和v反向

a增大,。减小（或反向增加）得越来越快

（减速直线运动）

々减小，。减小（或反向增加）得越来越悔

例题3.在下列几种情景中，对情景的分析和判断正确的是（）

A.点火后即将升空的火箭，因火箭还没运动，所以加速度一定为零

B.高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车，因轿车紧急刹车时速度变化很快，所以加速

度很大

C.高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也一定很大

D.太空中的“天宫一号”绕地球匀速转动，其加速度为零

【答案】B

【解析】点火后即将升空的火箭的速度为零，但是加速度不为零，故A错误；轿车紧急刹车，速度变亿

很快，即加速度很大，故B正确：磁悬浮列车高速行驶，速度很大，苦做匀速直线运动，加速度为零，

故C错误；太空中的“天宫一号”绕地球匀速转动，有向心加速度，其加速度不为零，故D错误.

在一次蹦床比赛中，运动员从高处自由落下，以大小为8m/s的竖直速度着网，与网作用

后，沿着竖直方向以大小为10m/s的速度弹回，已知运动员与网接触的时间加=1.0$,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.2.0m/s2,竖直向下

B.8.0m/s2,竖直向上

C.10.0m/s?,竖直向下

D.18m/s2»竖直向上

【答案】D

【解析】

规定竖直向下为正方向，S方向与正方向相同，虫方向与正方向相反，根据加速度定义式得。=

ni/s2=-18m/s2,负号表示与正方向相反，即加速度方向竖直向上.故选D.

k多选)一个做变速直线运动的物体，加速度逐渐减小到零，那么该物体的运动情况可能是

()

A.速度不断增大，到加速度为零时，速度达到最大，而后做匀速直线运动

B.速度不断减小，到加速度为零时，物体做匀减速直线运动，而后物体运动停止

C.速度不断减小到零，然后向相反方向做加速运动，而后物体做匀速直线运动

D.速度不断减小，到加速度为零时速度减小到最小，而后物体做匀速直线运动

【答案】ACD

【解析】

如图线①，如果物体的初速度与加速度方向相同，在加速度逐渐减小的过程中，物体速度不断增大，当

加速度为零时，速度达到最大，以后做匀速运动，选项A正确：如图线②，如果物体的初速度与加速度反

向，在加速度逐渐减小的过程中，物体速度也逐渐减小，当加速度为家时，物体的速度没减速至零，则以

后以较小的速度匀速运动；如图线③，如果速度减为零，而加速度没减为零，则物体将反向加速，加速度

减为零后，做匀速直线运动.综上所述，可知选项C、D正确，B错误.

1.图像的意义：工一，图像反映了做直线运动的物体的位移随时间变化的规律.

2.”一，图像中的“交点”“斜率”“截距”的意义

(1)交点：两图线有交点，说明两物体相遇.

(2)斜率：衣示速度的大小及方向.

(3)截距：纵轴截距表示，=0时刻的初始位置，横轴截距表示位移为零的时刻.

例题4.尔8、。三物体同时出发做直线运动,它们的运动情况如图所示,在20s内，它们的平均速度的关系

正确的是()

A-vx=vH=vcB.vA>vB=vcC.vA<vc<vBD.v4=vB>vc

【答案】A

【解析】由题图可知/、B、。二:物体在20s内通过相同的位移,据平均速度的定义式声亍可以确定,20

△e

S内三物体的平均速度相等,故A正确。

人、B两物体沿同一直线运动，运动过程中的X-，图像如图所示，下列说法正确的是（）

A.4s时八物体运动方向发生改变

B.0〜6s内B物体的速度逐渐减小

C.0〜5s内两物体的平均速度相等

D.0〜6s内某时刻两物体的速度大小相等

【答案】D

【解析】

x-r图像的斜率表才速度，斜率的正负表示速度方向，所以人物体运动方向不变，故A错误；刀一，图像

的斜率表示速度，由懑图可知，。〜6s内4物体的速度逐渐增大，故B错误；由题图可知，。〜5s内A物

体的位移大于8物体的位移，由公式五可知，4物体的平均速度大于8物体的平均速度，故C错误;

0〜6s内存在某时刻两图像斜率的绝对值相等，即存在某时刻两物体的速度大小相等，故D正确.

甲、乙两物体从同一点出发且在同一条直线上运动，它们的位移一时间（工一。图像如图所示,

由图像可以看出在0〜4s内（）

A.甲、乙两物体始终同向运动

B.第2s末，甲、乙两物体间的距离最大

C.甲的平均速度大于乙的平均速度

D.乙物体一直做匀加速直线运动

【答案】B

【解析】

“一/图像的斜率表示速度，可知在0〜2s内甲、乙都沿正向运动，同向运动，在2〜4s内甲沿负向运

动，乙仍沿正向运动，二者反向运动，故A错误；0〜2s内两者同向运动，甲的速度大，两者距离增大，

2s后甲反向运动，乙仍沿原方向运动，两者距离减小，则第2s末甲、乙两物体间的距离最大，故B正

确；由题图知在。〜4s内甲、乙的位移都是2m,平均速度相等，故C错误；根据X-/图像的斜率表示速

度，可知乙物体一直做匀速直线运动，故D错误.

©©CSS用平均速度法求解瞬时速度一一极限思想的应用

I.用极限法求瞬时速度和瞬时加速度

⑴公式尸岩中，当AD时y是瞬时速度.

（2）公式。=等中，当加一0时。是瞬时加速度.

2.注意

（1）用u=学求瞬时速度时，求出的是粗略值，△，越小，求出的结果越接近真实值.

（2）对于匀变速直线运动，一段时间内的平均速度可以精确地表示物体在这一段时间内中间时刻的瞬时速度.

例题5.如图是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带，相邻点的时间间隔为0.02s,纸带旁边是一

把分度值为1mm的直尺,则拖着纸带做直线运动的物体在/1C这段位移内的平均速度为m/s;在打

下£点时物体的瞬时速度为m/s。（小数点后保留两位数字）

____10123456I

llliililllllillllilllllllllllllllllllilllllilllilllilillillll

4,***«***C***

【答案】0.220.22（0.21力.23）

【解析】

根据平均速度的定义可知,这段位移内的平均速度就等于A到。的距离跟所用时间的比值。位移的大

小可以从刻度尺上直接读出：44.00cm"到C之间共9个时间间隔，所以时间Q0.02sX9=0.18这

段位移内的平均谏席头用（笔詈n>/s=0.22m/s。根据公式。地来计算Z7点的瞬时谏度。为了尽量精确

地反映打6点时物体运动的快慢,我们取靠近夕点的左右两个点,左边点在刻度尺上的读数是1.77cm,右

边点在刻度尺上的读数是2.65cm,那么Ax=2.65cm-1.77cm=0.88cm,两点间时间相隔为Az=0.02

sX2=0.04s,所以8点的瞬时速度为次竽=笔空m/s=0.22m/so

△t0.04

（多选）一段高速公路上限速120km/h，为监控车辆是否超速，设置了一些“电子咨察”系统，其工作原理

如图所示：路面下，距宓/.埋设两个传感器线圈4和A.当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数提采

集器发出一个电信号：若有一辆汽车（在本题中可看作质点）经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送

信号，时间间隔为加，经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将控制架设在路面上方的

照相机C对汽车拍照，留下违章证据.根据以上信息，下列说法正确的是（）

i微型计算机

传一宓.......A数据采集器

A.计算汽车速度的表达式一方

B.计算汽车速度的表达式。=云

C.若-=5m,加=0.2s,照相机将会拍照

D.若L=5m,加=0.2$,照相机不会拍照

【答案】AD

【解析】计算汽车速度的原理是利用^时间内的平均速度来代替瞬时逑度，故汽车速度的表达式为。=

考，A正确，B错误；若L=5m,Ar=0.2s,则汽车的速度为。=£=25m/s=90km/h<120km/h,未

超速，故照相机不会拍照，C错误，D正确.

GG6④n

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=3.0mm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力

作用下匀加速先后通过两个光电门，配套的数字亳秒计记录了遮光板通过光电门1的时间为加1=0.035,

通过光电门2的时间为加2=0。1s,遮光板从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间为加=3.00s,

则滑块的加速度约为（）

光电,2邛警计光电门1

A.0.067m/s2B.0.67m/s2

C.6.7m/s2D.不能计算出

【答案】A

【解析】

遮光板通过光电门1时的速度vi=T7=7rnrm/s=0.10m/s,遮光板通过光电门2时的速度勿=g=

ZViU.UJAfi

m/s=0.30m/s,故滑块的加速度4=二、/”20.067m/s2,选项A正确.

新嘴境缭合提开练

I.在研究物体的运动时，力学中引入“质点”的概念，从科学方法上来说属于（）

A.极限分析物理问题的方法

B.观察实验的方法

C.建立理想物理模型的方法

D.等效替代的方法

【答案】C

【解析】“质点”是为了研究问题简单方便而引入的理想化的物理模型，从科学方法上来说属于建立.理想物理模型的方法,

故C正确。

2.图示为正在航拍的四旋翼无人飞机。下列过程中能将无人飞机看作质点的是（）

A.调节飞机旋翼的转速

B.调整飞机在空中的姿态

C.观察飞机在空中的位置

D.调整飞机上摄像机镜头的方向

【答案】C

【解析】调节飞机旋翼的转速时，飞机旋翼的大小和形状不能忽略不计,不能将飞机看作质点.A错误;调整飞机在空中的姿

态.飞机各部分运动怙况不同.不可以将飞机看作后点.B错误:观察飞机在空中的位智.飞机的人小可勿略.C正确:调整飞机上摄

像机镜头的方向时，摄像头的大小不能忽略,D错误。

3.如图所示,交警利用测速仪对市内道路上正常行驶的车辆进行测速，测速仪上显示的数值是“38”，交警

的目的是测汽车的哪一个物理量（）

A.瞬时速度,单位km/hB.平均速度,单位m/s

C.瞬时速度,单位m/sD.平均速度,单位km/h

【答案】A

【解析】瞬时速度指物体经过某位置或某时刻的速度，平均速度为物体某段位移与发牛.这段位移所用时

间的比值，所以测速仪显示的是汽车的瞬时速度；如果速度单位是m/s,则为136.8km/h,在市内道路上，汽

车速度达不到，所以其单位是km/h,故A正确,B、C、D错误；故选A。

4.其国产车型启用全新动力标识，新的命名方式直接与车辆的加速性能联系起来，如图，TFSI前面於那

A7）

组数字称为G值，单位为m/s2,计算公式为“G=wX10”，式中加，为从静止加速到100公里每小时的

速度变化量，加为不同车型的百公里加速时间.则以下说法正确的是（）

A.G值越大，车辆的速度变化量越大

B.G值越大，车辆的动力越强劲

C.100公里每小时是指车辆百公里加速的平均速度

D.标识为45TFSI的车辆仃公里加速时间约为7.3s

【答案】B

【解析】由即设所给的G值的公式可知，G值越大，该车的加速度越大，速度的变化率越大，由牛顿第

二定律可知车辆的动力越强劲，故A错误，B正确：题中100公里每小时为瞬时速度，故C错误：10。

978

km/h^27.8m/s,根据公式可得加七方X10s26.2s,故D错误.

5.（多选）一物体做匀变速直线运动，当1=0时，物体的速度大小为12m/s,方向向东：当/=2s时，物体

的速度大小为8m/s,方向仍向东，则当物体的速度大小变为2m/s时，，可能为（）

A.3sB.5sC.7sD.9s

【答案】BC

【解析】

取向东为正方向，物体做初速度。（）=12m/s的匀变速直线运动，加速度a=JJ°=—2m/s?;若

速度大小为2m/s、方向向东，«'）/I=£L^2=5S:若速度大小为2m/s、方向向西，则『一“‘1'0二九,

故选项B、C正确，A、D错误.

6.有一身高为1.70m的田径运动员正在进行l（X）m短跑比赛，在终点处，有一站在跑道终点旁边的

摄影记者用照相机给他拍摄冲刺动作，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）是小s,得到照片后测得照片中人的高度为1.7X10-2由，胸前号码布上模糊部分的宽度是2X10-3

m,由以上数据可以知道运动员冲刺时表s内的位移是；冲刺时的速度大小是.

【答案】0.2m12m/s

【解析】此题运动员实际身高与照片上的身高之比为100：1,根据胸前号码布上模糊部分的宽度是

Io2

2Xm可以判断运动员在前s内运动的位移为0.2m,所以冲刺速度为十m/s=12m/s.

OU

60

7.如图所示，将弹性小球以10m/s的速度从距地面2m处的A点竖直向下抛出，小球落地后竖直反弹经

过地地向1.5m高的B点时，向上的速度为7m/s,小球从A点到B点共用时0.3s,则此过程中

（）

；B

;57m/s

A.小球发生的位移大小为0.5m,方向竖直向下

B.小球速度变化量的大小为3m/s,方向竖直向下

C.小球平均速度的大小为8.5m/s,方向竖直向下

D.小球平均加速度的大小约为56.7下发，方向竖直向上

【答案】AD

【解析】

A.位移是指起点到终点的有向线段，小球发生的位移为0.5m,方向竖直向下，故A正确：

B.设速度向下为正，则速度变化量面=-7-10=-17m/s,负号说明速度变化方向竖直向上，故B错误；

C.小球的平均速度i，=2=竺m/s=