2022-2023学年人教版必修物理第一册专题01运动的描述（知识点过关）（Word版含答案）

专题01 运动的描述

【知识梳理】

【专题过关】

知识点1：质点和理想化模型

【必备知识】建构理想化模型是一种重要的物理学方法。质点是一个理想的物理模型，尽管不是实际存在的物体，但它是实际物体的一种近似，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象，它突出了事物的主要特征，抓住了主要因素，忽略了次要因素，使所研究的复杂问题得到了简化。

【例1】（2022·浙江·高一期中）2022年2月8日，在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台决赛中谷爱凌以总分188.25分，获得我国冬奥会历史上首枚自由式滑雪女子大跳台金牌，此项比赛要求选手起跳后在空中完成翻腾、旋转和手抓滑板等一系列动作。如图，是她在空中完成跳跃时的情景，下列说法正确的是（　　）

A．研究谷爱凌运动轨迹时可以将她看作质点

B．研究谷爱凌空中抓板时间时可以将她看作质点

C．研究谷爱凌在空中转体角度时可以将她看作质点

D．研究谷爱凌在空中动作的姿态时可以将她看作质点

【答案】A

【详解】A．研究谷爱凌运动轨迹时，运动员的形状和大小能忽略，能看成质点，故A正确；

B．研究谷爱凌空中抓板时间时，运动员的形状和大小不能忽略，不能看成质点，故B错误；

C．研究谷爱凌在空中转体角度时，运动员的形状和大小不能忽略，不能看成质点，故C错误；

D．研究谷爱凌在空中动作的姿态时，要考虑姿态，运动员的形状和大小不能忽略，不能看成质点，故D错误；

故选A。

【拓展训练1】（2022·浙江·宁波赫威斯肯特学校高一期中）如图所示的瓢虫，其身上的星数（斑点数）显示了它的种类，在下列研究瓢虫的具体情形中，可将瓢虫看成质点的是（　　）

A．研究瓢虫的转身动作

B．研究瓢虫的较长飞行路线

C．观察瓢虫的翅膀扇动

D．记录瓢虫身上的斑点分布

【答案】B

【详解】A．研究瓢虫的转身动作时，不能把瓢虫看成质点，否则就没动作可言了，选项A错误；

B．研究瓢虫的较长飞行路线时，瓢虫的大小可忽略不计，可看做质点，选项B正确；

C．观察瓢虫的翅膀扇动时，不能看做质点，否则就没翅膀扇动了，选项C错误；

D．记录瓢虫身上的斑点分布时，不能把瓢虫看做质点，否则就没斑点了，选项D错误。

故选B。

【归纳总结】

物体的太小、形状对所研究问题的影响可以忽略不过时，可视物体为质点。当研究的问题不明确时，可遵循分析问题的习惯：一般来说当物体上各个点的运动情况都相回时，可用物体上一个点的运动代替整个物体的运动，研究其运动性质时，可将它视为质点；做转动的物体，当研究其细微特征时不能将其视为质点，但是当物体有转动，且因转动而引起的差异对所研究问题的影响可以忽路时，物体也可视为质点。

知识点2：坐标系与位置、位移

【必备知识】要准确地描述物体的位置及位置的变化需要建立坐标系。①如果物体沿直线运动，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，就建立了一维坐标系；②物体在平面内运动时，则要建立二维平面直角坐标系；③空间内物体的运动，可建立三维的空间直角坐标系。

【例2】（多选）（2022·河北师范大学附属中学高一期中）如图是为了定量研究物体的位置变化作出的坐标轴（x轴），在画该坐标轴时规定原点在某长直公路上某广场的中心，公路为南北走向，规定向北为正方向。坐标上有两点A和B，A的位置坐标为xA＝4m，B的位置坐标为xB＝﹣2m。下面说法中正确的是（　　）

A．A点位于广场中心南边4m处

B．A点位于广场中心北边4m处

C．B点位于广场中心南边2m处

D．B点位于广场中心北边2m处

【答案】BC

【详解】A.由位置坐标的意义可知，A点在原点的正方向4m处，即在广场中心北方4m处，故A错误；

B.由位置坐标的意义可知，A点在原点的正方向4m处，即在广场中心北方4m处，B正确；

C.B点在原点的负方向2m处，即在广场中心南方2m处，C正确；

D.B点在原点的负方向2m处，即在广场中心南方2m处， D错误；

故选BC。

【拓展训练2】（2021·西藏·林芝市第二高级中学高一期中）有一口井，水面距井口4m，现用水桶从井中提水（如图），水桶出井后又将其提升了1m．选井口处为坐标原点，以水桶竖直向上提升的路线为x轴，向上为正方向，则水桶在水面时的位置和最后的位置坐标分别是（　　）

A．4m，1m B．﹣4m，1m

C．5m，0 D．﹣5m，1m

【答案】B

【详解】选井口处为原点，向上为正；则水桶在水面时的在井口的下方，离进口的距离为4m，所以坐标值为-4m；出井后，离地面1m；方向向上，所以坐标值为1m，故B正确，ACD错误．

【归纳总结】

物体做直线运动时沿着运动轨迹建立一维坐标系，可以围坐标准确地表示物体在任意时刻的位置，位移可以用末位置与初位置的坐标来计算： 。当以物体初位置为坐标原点时，位移等于其位置坐标。

知识点3：位移与矢量

【必备知识】物理学中用从初位置到末位置的有向线段表示物体位置的变化，叫作位移。位移是有方向的矢量，还有速度、加速度都是矢量，矢量的运算与标量的运算方法不同。

【例3】（2022·河北师范大学附属中学高一期中）从高5m处以某一初速度竖直向下抛出一个小球，与地面相碰后竖直弹起，上升到高为2m处被接住，则这一过程中（　　）

A．小球的位移大小为7m，路程为7m B．小球的位移大小为3m，路程为7m

C．小球的位移大小为3m，路程为3m D．小球的位移大小为7m，路程为3m

【答案】B

【详解】位移是由初、末位置决定的，与路径无关，是由初位置指向末位置的有向线段，所以位移为2m-5m=-3m，负号表示方向向下，大小为3m；路程是实际轨迹长度，小球先向下运动5m，后上升2m，路程为5m+2m=7m，故ACD错误，B正确。

故选B。

【拓展训练3】（2022·浙江·高一期中）如图所示，两位同学从滑道最高端的同一位置先后滑下，到达低端的同一位置，对于整个下滑过程，两同学的（    ）

A．位移一定相同

B．时间一定相同

C．末速度一定相同

D．平均速度一定相同

【答案】A

【详解】下滑过程中的始末位置相同，即位移相同，由于两者与滑梯间的动摩擦因数不同，所以导致运动情况不同，即运动时间，以及到达末端的速度不一定相同，A正确BC错误；位移大小相同，而所用时间不一定相同，所以两者的平均速度不一定相同，D错误．

【归纳总结】

由于位移是矢量，而路程是标量，所以位移不可能和路程相等；但位移的太小有回能和路程相等，只有质点做单向直线运动时，位移的太小才等于路程，否则，路程总是太于位移的太小。在任何情况下，路程都不可能小于位移的太小。在规定正方向的情况下，与正方向相同的位移取正值，与正方向相反的位移取负值，比较两个位移大小时，只需比较两个位移的绝对值。矢量的正负不表示大小，仅表示方向。

知识点4：速度、速度变化量和加速度间的关系

【必备知识】速度是表示物体位置变化快慢的物理量，速度变化量是表示速度的变化情况的物理量，加速度也叫速度变化率，是表示速度变化快慢的物理量。

【例4】（2021·四川省绵阳第一中学高一期中）我们知道要拍打蚊子不是一件容易的事，当我们看准蚊子停留的位置拍打下去时，蚊子早就不知飞向何方了，这是因为蚊子在感受到突然袭击而飞走时，具有很大的（ ）

A．速度 B．加速度

C．速度的改变量 D．位移

【答案】B

【详解】ABCD．蚊子飞走时是比较快的，即具有很大的速度变化率，故具有很大的加速度，选项B正确．

【拓展训练4】（2021·广东深圳·高一期中）如图所示，汽车向右沿直线运动，原来的速度是v1，经过一小段时间之后，速度变为v2，△v表示速度的变化量。由图中所示信息可知（　　）

A．汽车在做减速直线运动 B．汽车的加速度方向由v1的方向决定

C．汽车的加速度方向由v2的方向决定 D．汽车的加速度方向与△v的方向相同

【答案】D

【详解】A．△v的方向与初速度方向相同，所以汽车做加速运动，故A错误；

BCD．汽车的加速度为

即加速度方向与速度变化的方向相同，故D正确，BC错误。

故选D。

【归纳总结】

速度v等于位移和所用时间之比，速度变化量等于初、末速度之差，加速度等于速度变化量与所用时间之比。速度、速度变化呈和加速度都是矢量，速度的方向是物体的运动方向，速度变化呈的方向由初、末速度共同决定，加速度方向是速度变化量的向。做直线运动的物体，加速度的方向与速度的方向之间的关系决定了速度的增减，若加速度的方向与速度的方向相同，则速度增加；反之，则速度减小。

知识点5:x-t图像与v-t图像的理解与应用

【必备知识】应用数学图像解决问题是物理学中重要的方法，x-t图像及v-t图像分别能直观地描述直线运动的物体的位置随着时间、速度随着时间的变化关系，应用图像时要理解图像的斜率、纵轴截距、横轴截距及图像交点等的物理含义。

【例5】（多选）（2022·福建省厦门集美中学高一期中）一遥控玩具汽车在平直路上运动的位移-时间图像如图所示，则下列正确的是（　　）

A．15s内汽车的位移为30m

B．前10s内汽车的加速度为3m/s2

C．20s末汽车的速度大小为1m/s

D．前25s内汽车的路程是50m

【答案】AC

【详解】A. 15s内汽车的位移为30m，A正确；

B. 前10s内汽车做匀速运动，汽车的加速度为0，B错误；

C. 20s末汽车的速度大小为

C正确；

D. 前25s内汽车的路程是

D错误。

故选AC。

【拓展训练5】（多选）（2022·福建省厦门集美中学高一期中）某物体沿一直线运动，其速度—时间图象如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．第2秒内和第3秒内速度方向相反

B．第2秒内和第3秒内加速度方向相反

C．第3秒内和第4秒内加速度方向相反

D．第5秒内速度方向与加速度方向相反

【答案】BD

【详解】A．第2秒内和第3秒内速度都是正值，所以方向相同，则A错误；

B．第2秒内和第3秒内的图像斜率一个为正值，一个为负值，图像斜率表示加速度，所以加速度方向相反，则B正确；

C．同理可得，第3秒内和第4秒内加速度方向相同，则C错误；

D．第5秒内物体做减速运动，则速度方向与加速度方向相反，所以D正确；

故选BD。

【归纳总结】

1.通过x-t图像可以直接读出运动过程中对应时刻物体的位置，算出某段时间的位移x=x2-x1。x-t图像的斜率表示速度，斜率为正，速度万向为止万向：反之，速度方向为负方回：如果斜率为零（图线与t轴平行），表明物体静止。如果两条图线相交，交点表明此时两物体的在回一位置，即相遇。x轴上的截距表示出发点的位置，t轴上的截距表示初始时刻。

2.通过v-t图像，可以读出物体在任意时刻运动的速度，算出任意时间内速度的改变量。v-t图中图线位于t轴上方，表明物体速度为正，即速度方向与选定的正方向一致；图线位于/轴下方，表明物体速度为负，即速度方向与选定的正方向相反。v-t图像的斜率表示加速度，斜率率为正，表明加速度方向与所选正方向一致；斜率为负，表明加速度方向与所选正方向相反；如果斜率为零（图线与，轴平行），表明物体加速度为零，即做匀速直线运动。判断一个物体是加速还是减速，不是看加速度的正、负，而是看图线是靠近t轴还是远离t轴，靠近t轴表明减速，远离t轴表明加速。如果两图线相交，表明两物体此时的速度相等，而不是两物体相遇。v轴上的截距表示初速度的太小，轴上的截距表示初始时刻。