2020版高考物理一轮复习江苏专版讲义：第一章第1节描述运动的基本概念

第一章  运动的描述　匀变速直线运动

第1节描述运动的基本概念

(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，不能视为质点。(×)

(3)参考系必须是静止不动的物体。(×)

(4)做直线运动的物体，其位移大小一定等于路程。(×)

(5)平均速度的方向与位移方向相同。 (√)

(6)瞬时速度的方向就是物体在该时刻或该位置的运动方向。(√)

(7)物体的速度很大，加速度不可能为零。(×)

(8)甲的加速度a甲＝2 m/s2，乙的加速度a乙＝－3 m/s2，a甲＞a乙。(×)

(9)物体的加速度增大，速度就增大。(×)

突破点(一)　质点

1．对质点的三点说明

(1)质点是一种理想化模型，实际并不存在。

(2)物体能否被看成质点是由要研究的问题决定的，并非依据物体自身的大小和形状来判断。

(3)质点不同于几何“点”，质点有质量，而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置。

2．建立质点模型的两个关键

(1)明确要研究的问题是什么。

(2)判断物体的大小和形状对所研究问题的影响能否忽略。

[题点全练]

下列物体能够看成质点的是________。

(1)体积很小的原子核

(2)给“嫦娥四号”选择着陆点的月球

(3)用GPS确定在大海中位置的航空母舰

(4)观摩体操运动员的空中动作

(5)研究绕太阳公转的地球

(6)研究上坡时有无翻倒可能的三轮车

(7)研究落地时正面朝上还是朝下的硬币

(8)计算由北京开往上海的火车通过某一路标的时间

答案：(3)(5)

突破点(二)　参考系

[题点全练]

1.(2019·苏州月考)第24届冬奥会将于2022年在我国举行。如图为某位自由式滑雪运动员在一次训练过程中的运动轨迹，其中a为运动起点，b为ac间的最低点，c为腾空跃起的最高点，d是腾空后的落地点，最后停在e点。空气阻力可以忽略，雪地与滑雪板之间的摩擦力不可忽略。运动员从起点a往下滑行时，发现赛道两边树木飞快地向后移动，运动员选择的参考系是(　　)

A．天空　　　　　　　　 　B．地面

C．自己   D．树木

解析：选C　自己向前运动，以自己为参照物，两旁的树木向后运动，故选项C正确，选项A、B、D错误。

2．(2019·宿迁模拟)中国空军在某次“绕岛巡航”训练中多型战机从早上8：00起飞，到达终点用时约1小时，飞行轨迹如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．8：00起飞，8：00为飞行时间间隔

B．用时约1小时，1小时为时刻

C．歼击机进行空中加油时，歼击机相对加油机是静止的

D．在巡航过程中相对台湾岛，歼击机可能是静止的

解析：选C　8：00起飞，8：00是一个时间点，为飞行时刻，故A错误；用时约1小时，1小时为飞行时间段，为飞行时间间隔，故B错误；歼击机进行空中加油时，歼击机和加油机距离不变，相对加油机是静止的，故C正确；在巡航过程中绕台湾岛飞行大半圈，歼击机相对台湾岛是运动的，故D错误。

[题后悟通]

对参考系的三点提醒

(1)由于运动描述的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对哪个参考系而言的，在没有特殊说明的情况下，一般选大地作为参考系。

(2)在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一物体在不同阶段的运动，则必须选取同一个参考系。

(3)对于复杂运动的物体，应选取能最简单描述物体运动情况的物体为参考系。

突破点(三)　位移和路程

[题点全练]

1．关于位移和路程，下列说法正确的是(　　)

A．在某一段时间内物体运动的位移为零，则该物体一定是静止的

B．在某一段时间内物体运动的路程为零，则该物体一定是静止的

C．在直线运动中，物体的位移大小一定等于其路程

D．在曲线运动中，物体的位移大小可能等于路程

解析：选B　物体运动了一段时间后又回到出发点，位移为零，选项A错误；物体不运动，则它的路程一定为零，反之物体在某一段时间内运动的路程为零，则它一定静止，选项B正确；物体只有做单向直线运动时，其位移大小才等于路程，选项C、D错误。

2．(2019·宿迁期考)为了推动“阳光体育运动”的开展，促进师生身心健康发展，展现学生良好的精神风貌。宿迁中学于2018年10月17～19日举行了本校第一届阳光体育节暨秋季运动会。整个比赛过程中，秩序井然，过程流畅，全体运动员顽强拼搏，积极进取，创造出许多优异的成绩。下列描述正确的是(　　)

A．某同学百米赛跑的成绩是13 s,13 s指的是时刻

B．200 m跑比赛中，200 m指的是运动员的位移大小

C．小明跳远成绩为4.87 m,4.87 m指的是位移大小

D．另一名同学的铅球成绩为7.59 m,7.59 m指的是位移大小

解析：选C　某同学百米赛跑的成绩是13 s,13 s指的是时间间隔，选项A错误； 200 m跑比赛中，200 m指的是运动员的路程大小，选项B错误；小明跳远成绩为4.87 m，4.87 m指的是位移大小，选项C正确；铅球的成绩等于落地点到投掷区圆心的距离再减去投掷区内沿的半径，选项D错误。

[题后悟通]

位移与路程的区别和联系

突破点(四)　平均速度和瞬时速度

1．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Δt→0时的平均速度。

2．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。

3．计算平均速度时应注意的两个问题

(1)平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关，求解平均速度必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度。

(2)＝是平均速度的定义式，适用于所有的运动。

[典例]　[多选](2019·盐城模拟)物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，在AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹上运动所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s，已知方格的边长为1 m。则(　　)

A．物体在AB段的平均速度为1 m/s

B．物体在ABC段的平均速度为 m/s

C．物体在ABCDE段的平均速度的大小大于在ABCD段的平均速度的大小

D．AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度

[解析]　物体在AB段的位移为1 m，因此由公式＝，得＝ m/s＝1 m/s，A正确；物体在ABC段的位移大小为x＝ m＝ m，所以1＝＝ m/s，B正确；物体在ABCDE段的平均速度的大小2＝＝ m/s，物体在ABCD段的平均速度的大小3＝ m/s＝ m/s>2，C错误；根据公式＝可知，当物体位移无限小，时间无限短时，物体的平均速度可以代替某点的瞬时速度，位移越小，平均速度越能代表某点的瞬时速度，故AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度，D正确。

[答案]　ABD

[易错提醒]

(1)所选取的时间或过程越短，平均速度越接近该过程内某时刻或某位置的瞬时速度。

(2)中间时刻的速度等于这段时间的平均速度，只适用于匀变速直线运动。本题中由A→C的过程为曲线运动。

[集训冲关]

1．[多选](2018·常州模拟)某赛车手在一次野外训练中，先利用地图计算出出发地和目的地的直线距离为9 km，从出发地到目的地用了5 min，赛车上的里程表指示的里程数值增加了15 km，当他经过某路标时，车内速率计指示的示数为150 km/h，那么可以确定的是(　　)

A．在整个过程中赛车手的位移大小是9 km

B．在整个过程中赛车手的路程是9 km

C．在整个过程中赛车手的平均速度是180 km/h

D．经过路标时的瞬时速率是150 km/h

解析：选AD　利用地图计算出的出发地和目的地之间的直线距离为整个运动过程的位移大小，里程表显示的是路程，平均速度v＝＝＝108 km/h，A正确，B、C错误；车内速率计示数为对应位置的瞬时速率，故D正确。

2．(2019·黄石月考)关于速度的描述，下列说法中正确的是(　　)

A．京沪高速铁路测试时的列车最高时速可达484 km/h，指的是瞬时速度

B．电动自行车限速20 km/h，指的是平均速度

C．子弹射出枪口时的速度为500 m/s，指的是平均速度

D．某运动员百米跑的成绩是10 s，则他冲刺时的速度一定为10 m/s

解析：选A　列车的最高时速指的是在安全情况下所达到的最大速度，为瞬时速度，A正确；电动自行车限速20 km/h，限制的是瞬时速度，不是平均速度，B错误；子弹射出枪口时的速度与枪口这一位置点对应，因此为瞬时速度，C错误；根据运动员的百米跑成绩是10 s，可求得其平均速度为10 m/s，而其冲刺速度不一定为10 m/s，D错误。

3.(2019·西城区模拟)用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度。已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4.0 mm，遮光条经过光电门的遮光时间为0.040 s。则滑块经过光电门时的速度大小为(　　)

A．0.10 m/s　　　　　　　 　B．100 m/s

C．4.0 m/s   D．0.40 m/s

解析：选A　由瞬时速度定义可知，滑块经过光电门时的速度大小为v＝＝ m/s＝0.10 m/s，选项A正确。

突破点(五)　加速度与速度的关系

1．速度、速度变化量和加速度的对比

2．加速度的定义式和决定式

a＝是加速度的定义式，a＝是加速度的决定式，即加速度的大小由物体受到的合力F和物体的质量m共同决定，加速度的方向由合力的方向决定。

3．根据a与v的方向关系判断物体加速还是减速

⇒

⇒

[典例]　[多选](2018·永嘉模拟)有下列几种情景，请根据所学知识选择对情景的分析和判断正确的说法(　　)

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。轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大

C．运行的磁悬浮列车在轨道上高速行驶。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．汽车匀速率通过一座拱桥。因为汽车做的是曲线运动，加速度不为零

[解析]　点火后即将升空的火箭，虽然速度还为零，但因其合外力不为零，加速度不为零，A错误；轿车紧急刹车时速度变化很快，由a＝可知，其加速度很大，B正确；高速行驶的磁悬浮列车，虽然速度很大，若其不变化，则加速度为零，C错误；汽车匀速率过拱桥时，汽车做曲线运动，汽车速度方向时刻变化，其加速度不为零，D正确。

[答案]　BD

[易错提醒]

(1)速度的大小与加速度的大小没有必然联系。

(2)速度变化量的大小由加速度和速度变化的时间共同决定。

(3)速度增大或减小是由速度与加速度的方向关系决定的。

[集训冲关]

1．(2019·盐城调研)关于物体A的加速度为3 m/s2，物体B的加速度为－5 m/s2，下列说法中正确的是(　　)

A．物体A的加速度比物体B的加速度大

B．物体B的速度变化比物体A的速度变化快

C．物体A的速度一定在增加

D．物体B的速度一定在减小

解析：选B　加速度的符号只代表方向，不代表大小，则物体B的加速度大于物体A的加速度，可知物体B的速度变化比较快，故A错误，B正确。由于物体A、B的加速度方向与速度方向的关系未知，则无法判断物体A、B的速度是增加还是减小，故C、D错误。

2．[多选]如图甲所示，火箭发射时，速度能在10 s内由0增加到100 m/s；如图乙所示，汽车以108 km/h的速度行驶，急刹车时能在2.5 s内停下来，下列说法中正确的是(　　)

A．10 s内火箭的速度改变量为10 m/s

B．2.5 s内汽车的速度改变量为－30 m/s

C．火箭的速度变化比汽车的快

D．火箭的加速度比汽车的加速度小

解析：选BD　因火箭发射时，速度在10 s内由0增加到100 m/s，故10 s内火箭的速度改变量为100 m/s，选项A错误；汽车以108 km/h＝30 m/s的速度行驶，急刹车时能在2.5 s内停下来，则2.5 s内汽车的速度改变量为0－30 m/s＝－30 m/s，选项B正确；火箭的加速度为：a1＝＝ m/s2＝10 m/s2；汽车的加速度为：a2＝＝ m/s2＝－12 m/s2，故火箭的速度变化比汽车的慢，火箭的加速度比汽车的加速度小，选项C错误、D正确。

考“活”思维的STS问题

物理与现实生活结合比较紧密，在高考中，这方面内容显得十分抢眼，此类试题大多以生活常识、体育运动、交通运输、社会生产、能源环保、现代科技等信息为载体，考查学生活学活用物理知识的能力。此类问题之所以常失分，皆因不能准确审题、不会思维迁移造成。本书在一些章节设此栏目，旨在让学生多做多练、多感多悟，消除对STS问题的恐惧感。

与描述运动的概念有关的STS问题

1．(2019·扬州中学月考)在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，这种天文现象称为“金星凌日”，如图所示。下面说法正确的是(　　)

A．地球在金星与太阳之间

B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点

C．以太阳为参考系，金星绕太阳一周位移不为零

D．以太阳为参考系，可以认为金星是运动的

解析：选D　金星通过太阳和地球之间时，我们才看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色，选项A错误；因为太阳的大小对所研究问题起着至关重要的作用，所以观测“金星凌日”时不能将太阳看成质点，选项B错误；金星绕太阳一周，起点与终点重合，位移为零，选项C错误；金星相对于太阳的空间位置发生了变化，所以以太阳为参考系，金星是运动的，选项D正确。

2.校运会400 m比赛中，终点在同一直线上，但起点不在同一直线上(如图所示)。关于这样的做法，下列说法正确的是(　　)

A．这样做目的是为了使参加比赛的同学位移大小相同

B．这样做目的是为了使参加比赛的同学路程大小相同

C．这样做目的是为了使参加比赛的同学所用时间相同

D．这样做其实是不公平的，明显对外侧跑道的同学有利

解析：选B　校运会400 m比赛，其跑道是弯的，为了保证参赛同学的路程均为400 m，终点在同一直线上，起点则不在同一直线上，故B正确。

3.如图所示，自行车的车轮半径为R，车轮沿直线无滑动地滚动，当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时，气门芯位移的大小为(　　)

A．πR　　　　　　　　　 　B．2R

C．2πR   D．R

解析：选D　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x＝＝R，故D正确。