人教版（2019）高中物理必修第一册 第1章《运动的描述》知识梳理（原卷+解析卷）

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第一章 运动的描述知识梳理第1节　质点　参考系一、物体和质点1．机械运动：物体的空间位置随时间的变化。2．质点：在某些情况下，可以忽略物体的大小和形状，把它简化为一个具有质量的点，这样的点叫作质点。3．把物体看成质点的条件：物体的大小和形状可以忽略或物体上任意一点的运动完全能反映整个物体的运动。4．理想化模型：在物理学中，突出问题的主要因素，忽略次要因素，建立的理想化“物理模型”。二、参考系1.运动与静止的关系(1)自然界中的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的，即运动是绝对的。(2)描述某个物体的运动时，总是相对于其他物体而言的，这便是运动的相对性。2.参考系(1)定义：要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体作为参考，观察物体的位置相对于这个“其他物体”是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作参考系。(2)参考系对观察结果的影响：参考系可以任意选择，但选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察结果可能不同。(3)参考系的选取原则：以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。研究地面上物体的运动时，常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系。第2节　时间　位移一、时刻和时间间隔1.时刻：表示某一时间点，即瞬间，在时间轴上用点来表示。2.时间间隔：表示某一时间段，在时间轴上用线段来表示。3.时刻与时间间隔的联系：两个时刻之间的过程即为时间间隔。4.时刻和时间间隔在表示时间的数轴上的表示(1)时刻(2)时间间隔二、位置和位移1.路程：物体运动轨迹的长度。2.位移(1)物理意义：描述物体位置变化的物理量。(2)定义：从初位置到末位置的有向线段。(3)大小：初、末位置间有向线段的长度。(4)方向：由初位置指向末位置。3.位移和路程的区别与联系4.直线运动的位移研究直线运动时，在物体运动的直线上建立x轴，如图所示。(1)物体的初、末位置：可用位置坐标x1、x2表示。(2)物体的位移：Δx＝x2－x1。(3)Δx的绝对值表示位移的大小，Δx的正、负表示位移的方向，正值表示与x轴的正方向相同，负值表示与x轴的正方向相反。三、打点计时器的认识与使用1.电磁打点计时器与电火花计时器的比较2.练习使用电磁打点计时器(1)把电磁打点计时器固定在桌子上，纸带穿过限位孔，把复写纸套在定位轴上，并且压在纸带上面。(2)把电磁打点计时器的两个接线柱接到8 V的低压交流电源上。(3)先接通电源开关，开始打点再用手水平拉动纸带，使它在水平方向运动，纸带上就打下一系列点，随后立即关闭电源。(4)取下纸带，从能看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为(n－1)个，则纸带的运动时间t＝(n－1)×0.02 s。(5)用刻度尺测量出从开始计数的点到最后的点间的距离，即位移大小x。第3节　位置变化快慢的描述——速度一、对平均速度、瞬时速度、平均速率的理解1.对平均速度和瞬时速度的理解2.对平均速度和平均速率的理解(1)平均速度＝eq \f(位移,时间)，既有大小又有方向，是矢量。(2)平均速率＝eq \f(路程,时间)，只有大小没有方向，是标量。(3)对于同一个运动过程，平均速度的大小通常小于平均速率，只有在单方向的直线运动中，平均速度的大小才等于平均速率，但即便如此，也不能说平均速度的大小就是平均速率，因为概念不同。3.注意事项(1)求解平均速度(率)时要明确哪段时间以及相应的位移(路程)。(2)分析瞬时速度则要明确哪个时刻以及相应的位置。二、位移—时间图像1.x－t图像的物理意义：x－t图像反映了物体的位移随时间的变化关系，图像上的某一点表示运动物体在某时刻所处的位置或相对于规定位置的位移。2.x－t图像的可直接获得信息由位移—时间图像可求：(1)任一时刻所对应的位置；(2)任一段时间内的位移；(3)发生一段位移所用的时间3.x－t图像的斜率(1)x-t图像的斜率物理意义：表示物体的速度。(2)x-t图像的斜率越大，说明速度越大，物体运动的越快。(3)x-t图像的斜率为正，说明物体沿正方向运动，图像向上倾斜；x-t图像的斜率为负，说明物体沿负方向运动，图像向下倾斜。(4)x-t图像的斜率不变，说明物体做匀速直线运动，x-t图像的切线斜率变化，说明物体做的是非匀速直线运动。(5)x-t图像平行于t轴，即斜率为零，说明物体处于静止状态。温馨提示：(1)x－t图像表示的是物体的位移随时间变化的规律，而不是物体运动的轨迹。(2)x－t图像只能用来描述直线运动，不能描述曲线运动，原因是x轴只有正、负两个方向。(3)若x－t图线不过原点，表示物体不是从坐标原点或不是从计时起点开始运动的，如图所示。第4节　速度变化快慢的描述—加速度一、加速度1.定义：速度变化量和发生这一变化所用时间的比值叫加速度。2.公式：。3.物理意义：用于描述物体速度变化快慢的物理量。4. 加速度的大小（1）加速度a大小与速度v没有直接关系。（2）加速度a大小与速度变化量Δv没有直接关系。（3）加速度a大小：由速度变化率Δv/Δt的大小决定；由速度变化的快慢决定；由单位时间内物体速度变化大小决定。5.速度、速度的变化量、加速度的比较二、加速度的方向1.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，而不是看加速度的大小，加速度的大小只是反映速度变化的快慢。（1）a与v同向（加速直线运动）：a不变，v随时间均匀增加；a减小，v增加的越来越慢；a增大，v增加的越来越快。（2）a与v反向（减速直线运动）：a不变，v随时间均匀减小；a增大，v减小的越来越快；a减小，v减小的越来越慢。2.a的正负，只表示加速度的方向与正方向的关系，不表示物体是加速还是减速。三、速度时间（v-t）图像1.速度时间（v-t）图像物理意义：(1)可以读出任意一个时刻对应的速度，也可以读出物体在任意一个速度时所对应的时刻；(2)可以求出任意一段时间内的速度变化量； (3)v-t图像物体速度随时间变化的规律。2.速度时间（v-t）图像的斜率物理意义：(1)v-t图像的斜率物理意义：表示物体的加速度；(2)v-t图像的斜率越大，说明加速度越大，物体速度变化的越快；(3)v-t图像的斜率为正，说明物体加速度方向与正方向一致，图像向上倾斜； v-t图像的斜率为负，说明物体加速度方向与正方向相反，图像向下倾斜。3.速度时间（v-t）图像中速度、加速度方向判断方法：(1)速度的方向：①速度图像在t轴上方，速度为正；②速度图像在t轴下方，速度为负。(2)加速度方向：①速度图像向上倾斜，加速度为正；②速度图像向下倾斜，加速度为负。位移路程区别物理意义表示物体的位置变化表示物体运动轨迹的长度大小等于初位置到末位置的距离，与运动轨迹无关按运动轨迹计算的实际长度标矢性有方向，是矢量无方向，是标量联系(1)两者单位相同， 在国际单位制中，其单位都是“米”(2)同一运动过程中路程不小于位移大小，在单向直线运动中，位移大小等于路程电磁打点计时器电火花计时器结构图示工作电压8 V交流电源220 V交流电源打点方式振针周期性振动周期性产生电火花阻力来源纸带与限位孔、复写纸的摩擦，纸带与振针的摩擦，摩擦力较大纸带与限位孔、墨粉纸盘的摩擦，摩擦力较小打点周期0.02 s记录信息位置、时刻或位移、时间平均速度瞬时速度区别反映一段时间内物体运动的平均快慢程度和方向精确描述物体运动的快慢及方向对应一段时间(位移)，是过程量对应某一时刻(位置)，是状态量方向与位移的方向相同，与运动方向不一定相同方向就是该时刻物体的运动方向，不一定与位移方向相同共同点都是矢量，单位都是m/s联系瞬时速度就是平均速度在时间趋于零时的极限值