2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)教师用-第1讲　运动的描述

第1讲运动的描述学习目标1.了解质点和位移的概念，知道把物体看成质点的条件。2.了解参考系的作用，会在实例中选择合适的参考系。3.掌握速度、加速度的概念，体会比值定义法和极限思想。考点一质点、参考系和位移1.质点(1)质点是用来代替物体的具有质量的点，是一种理想化模型。(2)把物体看作质点的条件:物体的形状和大小对所研究问题的影响可以忽略不计。2.参考系在描述物体运动时，用来作为参考的物体叫做参考系，通常以地面为参考系。3.路程和位移(1)路程是物体运动轨迹的长度，它是标量。(2)位移是由初位置指向末位置的有向线段，它是矢量。(3)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。判断正误(1)质点是一种理想化模型，实际并不存在。(√)(2)体积很大的物体，一定不能视为质点。(×)(3)参考系必须选择静止不动的物体。(×)(4)做直线运动的物体，其位移大小一定等于路程。(×)例1(2024·浙江1月选考，2)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。在下列研究中可将运动员视为质点的是()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答案C解析研究甲图运动员的入水动作、乙图运动员的空中转体姿态和丁图运动员通过某个攀岩支点的动作时，运动员的形状和体积对所研究问题的影响不能够忽略，此时运动员不能够视为质点，故A、B、D错误;研究丙图运动员在百米比赛中的平均速度时，运动员的形状和体积对所研究问题的影响能够忽略，此时运动员能够视为质点，故C正确。该高考试题与教科版教材必修第一册P7自我评价T2均考查物体能看作质点的条件。2.下列情况下，物体能够被看成质点的是()A.测量一列火车从北京开往上海的时间B.乒乓球教练研究对付弧圈球的方法C.研究体操运动员在吊环上转体时的动作D.描述轮船在大海中航行的方向和快慢例2(2025·辽宁大连高三期末)2024年6月25日14时7分，嫦娥六号返回器携带来自月背的月球样品安全着陆在内蒙古四子王旗预定区域，标志着探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功。这次探月工程，突破了月球逆行轨道设计与控制、月背智能快速采样、月背起飞上升等关键技术，首次获取月背的月球样品并顺利返回。如图为某次嫦娥六号为躲避陨石坑的一段飞行路线，下列说法中正确的是()A.2024年6月25日14时7分指的是时间间隔B.研究嫦娥六号着陆过程的技术时可以把它简化成质点C.嫦娥六号由图中O点到B点的路程一定大于此过程的位移大小D.嫦娥六号变轨飞向环月轨道的过程中，以嫦娥六号为参考系，月球是静止不动的答案C解析2024年6月25日14时7分指的是时刻，故A错误;研究嫦娥六号着陆过程的技术时，嫦娥六号的形状、大小不能忽略，不可以把它简化成质点，故B错误;嫦娥六号由图中O点到B点的路程大小大于由图中O点到B点的位移大小，故C正确;嫦娥六号变轨飞向环月轨道的过程中，以嫦娥六号为参考系，月球是运动的，故D错误。例3如图所示，桥式起重机主要由可移动“桥架”“小车”和固定“轨道”三部分组成。在某次作业中桥架沿轨道单向移动了8m，小车在桥架上单向移动了6m。该次作业中小车相对地面的位移大小为()A.6m B.8m C.10m D.14m答案C解析根据题意可知，该次作业中小车相对地面的位移大小为x=82+62m=10m考点二平均速度和瞬时速度1.平均速度:物体发生的位移与发生这段位移所用时间之比，即v=ΔxΔt，是矢量，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，其方向是物体在这一时刻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，不一定(选填“一定”或“不一定”)等于平均速度的大小。判断正误(1)瞬时速度的方向就是物体在该时刻或该位置的运动方向。(√)(2)瞬时速度的大小叫速率，平均速度的大小叫平均速率。(×)(3)一个物体在一段时间内的平均速度为0，平均速率也一定为0。(×)(4)在直线运动中，物体的平均速度大小等于平均速率。(×)例4(2024·江西卷，3)一质点沿x轴运动，其位置坐标x与时间t的关系为x=1+2t+3t2(x的单位是m，t的单位是s)。关于速度及该质点在第1s内的位移，下列选项正确的是()A.速度是对物体位置变化快慢的描述;6mB.速度是对物体位移变化快慢的描述;6mC.速度是对物体位置变化快慢的描述;5mD.速度是对物体位移变化快慢的描述;5m答案C解析速度是描述物体运动快慢的物理量，即物体的空间位置随时间变化的快慢，B、D错误;根据x与t的关系式可知，t=0时，质点位于x=1m处，t=1s时，质点位于x=6m处，因此质点在第1s内的位移为5m，A错误，C正确。该高考试题以人教版教材必修第一册P21文字描述为基础，考查速度的物理意义，及位移的计算。说明基础知识的重要性。不同的运动，位置变化的快慢往往不同，也就是说，运动的快慢不同。我们已经用位移来表示位置的变化，那么，怎样比较物体运动的快慢呢?物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢，这就是速度。例5如图所示，在气垫导轨上安装有两个光电计时装置A、B，A、B间距离为L=30cm，为了测量滑块的加速度，在滑块上安装了一个宽度为d=1cm的遮光条，现让滑块以某一加速度通过A、B，记录遮光条通过A、B的时间分别为0.010s、0.005s，滑块从A到B所用时间为0.200s。则下列说法正确的是()A.滑块通过A的速度为1cm/sB.滑块通过B的速度为2cm/sC.滑块在A、B间运动的平均速度大小为3m/sD.滑块在A、B间运动的平均速率为1.5m/s答案D解析滑块经过A时的速度vA=dtA=10.010cm/s=100cm/s，故A错误;滑块经过B时的速度vB=dtB=10.005cm/s=200cm/s，故B错误;滑块在A、B间的平均速度v=Lt=0.30.200m/s=1.5m/s，故C错误;滑块在A、B间的位移大小和路程相同，用极限法求瞬时速度由平均速度v=ΔxΔt可知，当Δt→0时，平均速度就可以认为是某一时刻或某一位置的瞬时速度。测出物体在微小时间Δt内发生的微小位移Δx，就可求出瞬时速度，这样瞬时速度的测量便可转化为微小时间Δt和微小位移考点三加速度1.物理意义:描述物体速度变化快慢的物理量。2.定义:物体速度的变化量与发生这一变化所用时间之比。3.定义式:a=ΔvΔt，单位4.方向:与Δv的方向一致，由合力的方向决定，而与v0、v的方向无关(选填“有关”或“无关”)，是矢量。5.速度、速度的变化量和加速度的对比比较项目速度速度的变化量加速度物理意义描述物体运动的快慢和方向描述物体速度的改变描述物体速度的变化快慢公式v=ΔΔv=v－v0a=Δ决定因素匀变速直线运动中，由v=v0+at知，v的大小由v0、a、t决定由Δv=aΔt知，Δv由a与Δt决定由a=Fm知，a由F、m决定，与v、Δv、Δt判断正误(1)物体的速度为零，加速度可能很大。(√)(2)甲的加速度a甲=2m/s2，乙的加速度a乙=－3m/s2，a甲>a乙。(×)(3)物体的加速度增大，速度一定增大。(×)例6(2025·陕西西安模拟)汽车的G值表示汽车的加速性能。G值大小为车辆由静止加速到100km/h过程中的平均加速度和重力加速度比值的100倍，即G=100×ag(以上均由国际单位计算)。已知某品牌汽车的G值为50，重力加速度取9.8m/s2，则该车辆从静止加速到100km/h的时间约为(A.2s B.6s C.10s D.20s答案B解析由G=100×ag=50，可得a=4.9m/s2，则加速时间t=Δva≈6s，例7(2025·江苏扬州期中)小明同学沿某一足够长的光滑斜面向上推出一个小球，某时刻小球速度的大小为18m/s，2s后速度的大小变为4m/s，g=9.8m/s2。这2s内该物体()A.速度变化的大小一定等于14m/sB.速度变化的大小可能等于22m/sC.速度变化率的大小一定为11m/s2D.速度变化率的大小可能为11m/s2答案A解析由题意可知，小球沿光滑斜面向上运动，2s后速度的大小变为4m/s，则有这个速度的方向可能与初速度方向相同，也可能与初速度方向相反，与初速度方向相同时，速度的变化大小是14m/s;与初速度方向相反时，速度的变化大小是22m/s，则有速度变化率的大小，即加速度大小为7m/s2和11m/s2，因重力加速度g=9.8m/s2，则速度变化率的大小不可能是11m/s2，因此速度变化的大小一定等于14m/s，故A正确。例8一质点自原点开始在x轴上运动，初速度v0>0，加速度a>0，a值不断减小直至为零的过程中，质点的()A.速度不断减小，位移一定减小B.速度不断减小，位移一定增大C.速度不断增大，当a=0时，速度达到最大，位移不断增大D.速度不断减小，当a=0时，位移达到最大值答案C解析由题意可知，速度与加速度同向，质点做加速度减小的加速运动，速度增大，位移增大，故A、B错误;速度增大的过程中，位移不断增大，速度的变化越来越慢，当加速度等于零时，速度达到最大值，接下来做匀速直线运动，位移继续增大，故C正确，D错误。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方向的关系。(1)a和v同向→a(2)a和v反向→a限时作业(限时:30分钟)基础对点练对点练1质点、参考系和位移1.(2025·浙江杭州模拟)如图，甲、乙、丙、丁分别为神舟十六号载人飞船发射升空、箭船分离、太阳帆板张开以及舱内宇航员的照片，下列说法正确的是()A.甲图中火箭体积较大，所以不能看作质点B.乙图中研究箭船分离姿态时，火箭和飞船都能看作质点C.丙图中研究太阳帆板张开时，可以将飞船看作质点D.丁图中研究宇航员在发射轨道上的位置时，可以将其看作质点答案D解析物体能否看作质点要看物体的大小和形状对于所研究的问题而言能否忽略，而不能根据物体的体积大小来判断。当研究火箭进入太空后相对地球的运动时，火箭的大小和形状可以忽略，可以将其看作质点，故A错误;乙图中研究箭船分离姿态时，火箭和飞船的大小和形状都不能忽略，不能将其看作质点，故B错误;丙图中研究太阳帆板张开时，飞船的大小和形状不能忽略，不能将其看作质点，故C错误;丁图中研究宇航员在发射轨道上的位置时，宇航员的大小和形状可以忽略，可以将其看作质点，故D正确。2.(2025·新疆和田高三月考)下列有关质点和参考系的说法中正确的是()A.观看体操运动员的动作时，可以把运动员看成质点B.当物体体积很小时，就可以看成质点C.研究物体的运动时，选择任意物体作参考系，对运动的描述都是一样的D.研究太阳系各行星的运行，选择太阳比选择地球作为参考系更好答案D解析质点是理想化模型，物体能否看成质点，不是看物体的体积和质量大小，而是看物体的大小和形状在所研究的问题中能否忽略，A、B错误;选择不同的参考系，运动的描述是不一样的，C错误;应选择使运动的描述更简单的物体作为参考系，选择太阳更容易描述行星的运动，D正确。3.(2025·山东滨州高三期末)如图，自行车在水平地面上做匀速直线运动。车轮外边缘半径为R，气门芯距轮心的距离为r，自行车行驶过程中轮胎不打滑，初始时刻气门芯在最高点，不考虑车轮的形变。气门芯从初始时刻到第一次运动至最低点过程中位移的大小为()A.4R2+πC.4r2+π答案D解析当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时，轮子向前运动半个周长，气门芯的初位置与末位置如图所示，由几何知识得，气门芯的位移大小为x=(2r)2+(πR对点练2平均速度和瞬时速度4.(2025·浙江杭州模拟)杭州湾跨海大桥全长36km，某次节假日大桥全程限速70km/h。某人驾驶小型汽车通过大桥全程时用时40min，则()A.“70km/h”为平均速度B.计算行车时间时汽车可视为质点C.此过程中汽车的位移大小为“36km”D.此次驾车过程肯定没有超速行驶答案B解析“70km/h”为瞬时速度，而不是平均速度，A错误;计算行车时间时，可以忽略汽车的形状和大小，可以视为质点，B正确;大桥全长36km指的是路程，而不是位移，C错误;汽车过桥的平均速率v=st=3623km/h=54km/h，尽管过桥的平均速率小于限速，但无法确定汽车任何时刻的瞬时速度都小于限速，故无法确定有无超速行驶5.(2025·福建泉州模拟)2023年晋江国际马拉松赛于12月3日开跑，全程马拉松往返共42.195公里。经过激烈角逐，中国选手以2小时38分16秒的成绩获得该赛事全程马拉松的女子冠军。下列说法正确的是()A.全程马拉松的位移为42.195kmB.该选手的平均速度大小约为16km/hC.该选手的平均速率约为16km/hD.研究该选手比赛全程的平均速率不能将其视为质点答案C解析42.195km指的是全程马拉松的路程，故A错误;平均速度的大小是位移与时间的比值，由于位移的大小未知，无法求出该选手的平均速度大小，故B错误;该选手的平均速率v=st≈16km/h，故C正确;研究该选手比赛全程的平均速率时，其形状和大小可以忽略，可以将其看作质点，故D对点练3加速度6.(多选)关于加速度的理解，下列说法正确的是()A.高速行驶的赛车，加速度可能为零B.汽车启动的一瞬间，加速度一定不为零C.汽车启动得越快，加速度越大D.汽车的加速度为－5m/s2，表明汽车在做减速运动答案ABC解析由a=ΔvΔt可知，加速度是描述物体运动速度变化快慢的物理量，所以高速行驶的赛车，加速度可能是零，也可能不是零，A正确;汽车启动的一瞬间，汽车由静止开始运动，汽车的速度一定发生变化，所以加速度一定不为零，B正确;汽车启动得越快，说明汽车的速度变化越快，加速度越大，C正确;汽车的加速度为－5m/s2，加速度中的正、负号表示加速度方向，若汽车运动方向与加速度方向相同，汽车做加速运动，若相反，汽车做减速运动7.(2025·广东东莞高三月考)某同学在距水平桌面一定高度处将一橡皮擦由静止释放，橡皮擦以3m/s的速度与水平桌面发生碰撞，碰撞后以1m/s的速度反向弹回，已知碰撞的时间为0.2s，则橡皮擦与桌面发生碰撞过程中的平均加速度为()A.10m/s2，方向向上 B.10m/s2，方向向下C.20m/s2，方向向上 D.20m/s2，方向向下答案C解析取向下为正方向，则碰撞过程中橡皮擦的初速度为3m/s，末速度为－1m/s。根据加速度的定义式有a=ΔvΔt=-1-30.2m/s2=－20m/s2，所以加速度大小为20m/s2，方向竖直向上8.如图所示是汽车的速度计，某同学在汽车中观察速度计指针位置的变化。开始时指针指示在如图甲所示的位置，经过8s后指针指示在如图乙所示的位置，若汽车做匀变速直线运动，那么它的加速度大小约为()A.0.6m/s2 B.1.4m/s2 C.11m/s2 D.5.0m/s2答案B解析由题图可知，初速度约为20km/h=509m/s，末速度约为60km/h=503m/s，根据加速度的定义式a=ΔvΔt，可得a≈1.4m/s2，故B正确，A综合提升练9.(2025·浙江湖州模拟)酒店内的智能机器人可以把1楼大厅的外卖送至指定楼层的客房。如图为机器人送餐至9楼的场景。下列说法正确的是()A.在避开障碍物的过程中，可以把机器人看成质点B.记录机器人从1楼至9楼的时间，可以把机器人看成质点C.送餐的全过程，机器人的位移大小可能等于路程D.若送餐用时625s，行程50m，则机器人的平均速度大小为0.08m/s答案B解析在避开障碍物的过程中，机器人的大小和形状不可以忽略，则不可以把机器人看成质点，故A错误;记录机器人从1楼至9楼的时间，机器人的大小和形状可以忽略不计，则可以把机器人看成质点，故B正确;送餐的全过程，机器人不是沿着直线运动，则机器人的位移大小小于路程，故C错误;若送餐用时625s，行程50m，则机器人的平均速率为v=st=50625m/s=0.08m/s，故10.(2025·广东广州模拟)香海大桥为广东省重点交通项目，已于2022年全线通车，其与江珠高速公路有相交点，可进一步促进大湾区内珠中江地区融合发展，已知大桥全长29.8km，其中主线长20km，支线长9.8km，支线路段限速为80km/h。若一辆汽车以加速度4m/s2从静止开始驶入支线，先直线加速到72km/h后保持匀速率行驶，则下列说法正确的是()A.汽车加速时间为18sB.29.8km指的是位移C.80km/h指的是平均速度D.汽车通过支线的时间小于9分钟答案D解析汽车加速时间为t1=va=204s=5s，选项A错误;29.8km指的是路程，选项B错误;80km/h指的是瞬时速度，选项C错误;汽车匀加速的位移x1=v2t1=202×5m