2025年物理新高考备考2025年（版）物理《三维设计》一轮总复习（提升版）第1讲　运动的描述

课标要求备考策略1.经历质点模型的建构过程，了解质点的含义。知道将物体抽象为质点的条件，能将特定实际情境中的物体抽象成质点。2.理解位移、速度和加速度。通过瞬时速度和加速度概念的建构，体会物理问题研究中的极限方法和抽象思维。3.理解匀变速直线运动的规律，能运用其解决实际问题。4.通过实验，认识自由落体运动规律。结合物理学史的相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。实验一：探究小车速度随时间变化的规律理解描述运动的基本物理量是解决匀变速运动的关键；理解并能根据题意巧妙选择匀变速直线运动规律和推论快速处理运动学问题，是本章复习的重点。掌握图像法、极限思想、理想化模型在物理学中的应用，是本章素养提升的关键第1讲运动的描述考点一质点、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，它是一种理想化模型。（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作参考系，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。1.【质点】下列说法正确的是（）A.研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球可以看成质点B.研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时，乒乓球不能看成质点C.研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球大小可以忽略D.研究丁图中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分的速度可视为相同解析：B研究甲图中排球运动员扣球动作时，排球的形状和大小不能忽略，故不可以将排球看成质点，故A错误；研究乙图中乒乓球运动员的发球技术时，要考虑乒乓球的大小和形状，则乒乓球不能看成质点，故B正确；研究丙图中羽毛球运动员回击羽毛球动作时，羽毛球大小不可以忽略，故C错误；研究丁图中体操运动员的平衡木动作时，运动员身体各部分有转动和平动，各部分的速度不可以视为相同，故D错误。2.【参考系】（2023·浙江1月选考3题）“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，在轨运行如图所示，则（）A.选地球为参考系，“天和”是静止的B.选地球为参考系，“神舟十五号”是静止的C.选“天和”为参考系，“神舟十五号”是静止的D.选“神舟十五号”为参考系，“天和”是运动的解析：C“神舟十五号”飞船和空间站“天和”核心舱成功对接后，在轨绕地球做圆周运动，选地球为参考系，二者都是运动的，A、B错误；成功对接后二者相对静止，C正确，D错误。3.【位移】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位移的大小为（）A.4R2＋C.4r2＋解析：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，气门芯的位移大小为x＝（2r）2＋（区别位移和路程的“两点”关键1.决定因素不同：位移由始、末位置决定，路程由实际的运动轨迹决定。2.运算法则不同：位移应用矢量的平行四边形定则运算，路程应用标量的代数运算。（如T3中位移大小的计算）考点二平均速度瞬时速度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（填“一定”或“不一定”）等于平均速度的大小。▢判断小题1.瞬时速度的方向就是物体在某一时刻或某一位置的运动方向。（√）2.瞬时速度的大小叫作速率，平均速度的大小叫作平均速率。（×）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。（×）平均速度和瞬时速度的区别与联系（1）区别：平均速度表示物体在某段时间或某段位移内运动的平均快慢程度，瞬时速度表示物体在某一时刻或某一位置运动的快慢程度。（2）联系：瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度，公式v＝ΔxΔt中，当Δt→0时【例1】一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流，途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点，如图所示。已知该游客从M点漂流到N点的路程为5.4km，用时1h，M、N间的直线距离为1.8km，则从M点漂流到N点的过程中（）A.该游客的位移大小为5.4kmB.该游客的平均速率为5.4m/sC.该游客的平均速度大小为0.5m/sD.若以游客所乘竹筏为参考系，玉女峰的平均速度为0答案：C解析：位移指的是从M点到N点的有向线段，故位移大小为1.8km，故A错误；从M点漂流到N点的路程为5.4km，用时1h，则平均速率为v率＝st＝5.41km/h＝1.5m/s，故B错误；该游客的平均速度大小为v＝xt＝1.81km/h＝0.5m/s，故C正确；若以玉女峰为参考系，游客所乘竹筏的平均速度大小为0.5m/s1.【平均速度与瞬时速度的区别】（2024·山东济宁月考）某同学用手机计步器记录了自己从家到公园再回到家的锻炼情况，如图所示，则下列说法正确的是（）A.图中的6.65千米指的是位移大小B.图中的速度5.0千米/小时为瞬时速度C.图中的速度5.0千米/小时为平均速率D.图中的速度5.0千米/小时为平均速度的大小解析：C手机计步器记录的行程为该同学在这段时间内行走的路程，即题图中的6.65千米指的是路程，故A错误；题图中的速度5.0千米/小时为对应路程与时间之比，即为平均速率，故C正确，B、D错误。2.【平均速度与瞬时速度的计算】如图所示，物体沿曲线ABCDE运动，在AB、ABC、ABCD、ABCDE四段轨迹所用的时间分别是1s、2s、3s、4s。已知方格的边长为1m。下列说法正确的是（）A.物体在AB段的平均速率为1m/sB.物体在BC段的平均速度大小为2m/sC.物体在CD段的平均速度与在DE段的平均速度相同D.物体在B点的速度等于在AC段的平均速度解析：B物体在AB段的路程大于1m，所以物体在AB段的平均速率v＝st＞11m/s＝1m/s，故A错误；物体在BC段的位移大小为xBC＝12＋12m＝2m，所以物体在BC段的平均速度大小为vBC＝xBCt＝21m/s＝2m/s，方向由B指向C，故B正确；物体在CD段的位移大小为xCD＝2m，物体在CD段的平均速度vCD＝xCDt＝21m/s＝2m/s，方向竖直向上，物体在DE段的位移大小为xDE＝2m，物体在DE段的平均速度vDE＝xDEt＝21m/s＝2m/s，方向水平向左，故C错误；根据公式v＝xt可知，当物体的位移无限小，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，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：物体速度的变化量和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（填“有关”或“无关”），是矢量。▢判断小题1.物体的速度很大，加速度也一定很大，不可能为零。（×）2.物体的加速度增大，速度一定增大。（×）3.如果a甲＝2m/s2，a乙＝－3m/s2，则a甲＞a乙。（×）1.物理量v、Δv、a的对比物理量速度v速度的变化量Δv加速度a物理意义表示运动的快慢和方向表示速度变化的大小和方向表示速度变化的快慢和方向，即速度的变化率公式v＝ΔΔv＝v－v0a＝Δ单位m/sm/sm/s2关系三者无必然联系，v很大，Δv可以很小，甚至为0，a可大可小2.加速度对速度变化的影响加速度的理解【例2】（多选）（2024·陕西商洛模拟）礼花弹从专用炮筒中射出后，在4s末到达离地面100m的最高点时炸开，构成各种美丽的图案，如图所示。有关礼花弹腾空的过程，以下说法正确的是（）A.礼花弹的速度越大，加速度不一定越大B.礼花弹的速度变化越快，加速度一定越大C.礼花弹的速度变化量越大，加速度一定越大D.某时刻速度为零，其加速度一定为零答案：AB解析：速度大指运动的快，不能说明速度变化快，即加速度不一定越大，故A正确；根据加速度表示物体速度变化的快慢，可知礼花弹的速度变化越快，加速度一定越大，故B正确；加速度等于速度变化量与对应时间的比值，速度变化量大，不能说明加速度大，故C错误；礼花弹在最高点时速度为零，但由于礼花弹受到重力的作用，所以其加速度不为零，故D错误。加速度的计算【例3】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Δt＝1.0s，那么运动员在与网接触的这段时间内平均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/s2，竖直向下 D.18.0m/s2，竖直向上答案：D解析：规定竖直向下为正方向，v1方向与正方向相同，v2方向与正方向相反，根据加速度定义式得a＝－10－81.0m/s2＝－18.0m/s2，负号表示加速度的方向与正方向相反物体“加速”“减速”的判断【例4】（多选）一个质点做方向不变的直线运动，加速度的方向始终与速度方向相同，但加速度大小逐渐减小直至为零，在此过程中（）A.速度逐渐减小，当加速度减小到零时，速度达到最小值B.速度逐渐增大，当加速度减小到零时，速度达到最大值C.位移逐渐增大，当加速度减小到零时，位移将还要增大D.位移逐渐减小，当加速度减小到零时，位移将不再减少答案：BC解析：一个质点做方向不变的直线运动，加速度的方向始终与速度方向相同，但加速度大小逐渐减小直至为零，在此过程中，由于加速度的方向始终与速度方向相同，所以速度逐渐增大，当加速度减小到零时，质点将做匀速直线运动，速度不变，而此时速度达到最大值，故A错误，B正确；由于质点做方向不变的直线运动，所以位移逐渐增大，当加速度减小到零时，速度不为零，所以位移继续增大，故C正确，D错误。“匀速运动”模型的实际应用1.模型介绍“匀速运动”是一种理想化模型，是最基本、最简单的运动，且应用广泛。例如：声、光的传播都可以看成匀速运动，而实际生活中的运动估算，也经常用到这一模型，如计算飞行时间。2.方法分析在这类问题中位移的计算是关键，有时要巧用几何关系（如光波、声波反射、折射问题，如图1），有时要估算长度（如高速摄影，如图2），有时要求相对位移（如动态测速）等。这类问题的核心方程只有一个：v＝xt【典例1】天空中有近似等高的浓云层。为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为d＝3.0km处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差Δt＝6.0s。已知空气中的声速v＝13km/s。则云层下表面的高度为（A.1.0km B.2.0kmC.3.0km D.4.0km答案：B解析：如图，A表示爆炸处，O表示反射点，S表示观测者所在处，h表示云层下表面的高度。用t1表示爆炸声从A直接传到S处所经过的时间，则有d＝vt1①用t2表示爆炸声经云层反射到达S处所经历时间，因为反射角等于入射角，故有vt2＝2d22已知t2－t1＝Δt③联立①②③式可得h＝1代入数值得h＝2.0×103m故云层下表面的高度为2.0×103m，故B正确，A、C、D错误。【典例2】（2024·上海徐汇区模拟）图甲是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号的时间差，测出被测物体的速度，图乙中p1、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是p1、p2由汽车反射回来的信号，设测速仪匀速扫描，p1、p2之间的时间间隔Δt＝1.0s，一个标准大气压下、25℃时，超声波在空气中传播的速度是v＝346m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图乙求：（1）汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离；（2）汽车的速度。答案：（1）17.3（2）18.2解析：（1）p1、p2的间隔的刻度值为30个格，Δt＝1.0s，p1、n1之间间隔的刻度值为12个格，所以对应的时间为0.4s；p2、n2之间间隔的刻度值为9个格，所以对应的这两点之间对应的时间为0.3s。p1、n1之间的时间为超声波第一次从测速仪发出后遇到行进的汽车又回来所用的时间，所以超声波传播到汽车所用的时间t1为0.2s。由此可以求出汽车在接收到p1的信号时汽车与测速仪之间距离s1＝vt1＝346m/s×0.2s＝69.2m；同理可求出汽车在接收p2信号时汽车与测速仪之间的距离s2＝vt2＝346×0.15m＝51.9m。由此可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离s＝69.2m－51.9m＝17.3m。（2）超声波从第一次发出开始计时，到第二次发出与汽车相遇结束，共用时1.15s。其中，超声波第一次发出到与汽车相遇，所用的时间0.2s不在汽车接收到p1、p2两个信号之间的时间内；若设汽车从接收到p1信号到接收到p2信号所用的时间为t，则t＝1.15s－0.2s＝0.95s。由第（1）问可知，汽车通过的距离为17.3m。可以求得汽车的速度v＝st＝17.30跟踪训练·巩固提升1.（2024·湖北孝感模拟）如图所示是运油20给歼10、歼20两种战机同时加油的瞬间，则下列说法正确的是（）A.研究加油问题时，运油20可视为质点B.加油过程中，运油20的惯性越来越大C.以运油20为参考系，歼20、歼10战机是运动的D.以歼10战机为参考系，运油20和歼20都是静止的解析：D研究加油问题时，运油20的形状和体积对所研究的问题的影响不能忽略，因此研究加油问题时，运油20不能视为质点，A错误；物体的惯性大小由质量决定，加油过程中，运油20的质量减小，则其惯性减小，B错误；为了确保安全，加油过程中，运油20、歼10、歼20三者的相对位置需要保持不变，则以运油20为参考系，歼20、歼10战机是静止的，以歼10战机为参考系，运油20和歼20也都是静止的，C错误，D正确。2.（2024·九省联考吉林）如图，齐齐哈尔到长春的直线距离约为400km。某旅客乘高铁从齐齐哈尔出发经哈尔滨到达长春，总里程约为525km，用时为2.5h。则在整个行程中该旅客（）A.位移大小约为525km，平均速度大小约为160km/hB.位移大小约为400km，平均速度大小约为160km/hC.位移大小约为525km，平均速度大小约为210km/hD.位移大小约为400km，平均速度大小约为210km/h解析：B位移是起点到终点的有向线段，则在整个行程中该旅客位移大小约为400km，平均速度大小约为v＝xt＝4002.5km/h＝160km/h，故B正确，A、3.（2024·浙江温州模拟）杭州东站到上海虹桥站的G7560次高铁列车的时刻表如表所示，已知杭州东站到上海虹桥站的直线距离约为162km，下列说法正确的是（）站名到时发时停留杭州东15：2915：29……嘉兴南15：5415：562分钟上海虹桥16：2416：24……A.15：29是指时间间隔B.研究列车驶出杭州东站的平均速度时，列车可视为质点C.以G7560次列车为参考系，坐在车上的乘客在运动D.列车全程的平均速度大小约为177km/h解析：D15：29是指时刻，故A错误；研究列车驶出杭州东站的平均速度时，列车的长度不可忽略，列车不可视为质点，故B错误；坐在列车中的乘客随高铁列车一起运动，所以选择高铁列车为参考系，乘客是静止的，故C错误；平均速度是指位移与时间的比值，列车全程行驶55分钟，可得平均速度的大小约为177km/h，故D正确。4.（2024·四川绵阳模拟）关于运动学的知识，下列说法正确的是（）A.水平地面上的物体在某一段时间内运动的路程为零，则该物体相对地面一定是静止的B.物体运动的加速度为正值，表示物体的速度越来越大C.在同一直线上运动的甲、乙两个物体速度分别为－8m/s和6m/s，则甲的速度小于乙的速度D.高速公路上限速“120km/h”，“120km/h”指的是平均速度的大小解析：A水平地面上的物体在某一段时间内运动的路程为零，说明其没有运动，则该物体相对地面一定是静止的，故A正确；物体运动的加速度为正值，表示物体的速度变化量沿正方向，不一定表示速度在增大，例如速度为负值，加速度为正值，故B错误；速度是矢量，比较速度大小要比较速度的绝对值，则甲的速度更大，故C错误；高速公路上限速“120km/h”，“120km/h”指的是瞬时速度的大小，故D错误。5.（2024·江苏南京模拟）气垫导轨上的滑块经过光电门时，其遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt。测得遮光条的宽度为Δx，用ΔxΔt近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使ΔxΔtA.换用宽度更宽的遮光条B.换用宽度更窄的遮光条C.增大滑块的质量D.减小滑块的质量解析：B在利用平均速度等效替代瞬时速度时，只能尽量减小计算平均速度的位移，即换用宽度更窄的遮光条，A错误，B正确；滑块的质量对滑块的速度大小的测定没有影响，C、D错误。6.（2024·海南海口模拟）加速度在描述运动变化过程时起着非常重要的作用。下列关于加速度与速度、速度的变化量及速度的变化率关系的说法中正确的是（）A.速度大，则加速度大B.速度变化量小，则加速度小C.速度变化率小，则加速度小D.加速度减小，则速度一定减小解析：C由加速度的定义式a＝ΔvΔt可知，加速度的大小与速度的变化率有关，与速度的大小、速度变化量的大小无关，所以速度大，加速度不一定大，速度变化量小，加速度不一定小，速度变化率小，加速度一定小，故A、B错误，C正确；当加速度与速度方向相同时，加速度减小，则速度增大，7.乒乓球，中国称之为“国球”。迄今为止，中国乒乓球队斩获数百次世界冠军，多次包揽世乒赛、奥运会的全部金牌。现假设一个乒乓球沿水平向东以速度大小v与竖直球拍发生碰撞，以12v的速度大小沿水平向西反弹回来，作用时间为t，在这段作用时间内小球的加速度大小和方向为（A.v6t，水平向东 B.vC.v2t，水平向西 D.3解析：D设水平向东为正方向，根据加速度的定义式有a＝vt－v0t＝－12v－v8.（2024·福建福州模拟）下列说法正确的是（）A.加速度为正值，物体一定做加速直线运动B.百米比赛时，运动员的冲刺速度越大成绩越好C.做直线运动的物体，加速度为零时，速度不一定为零，速度为零时，加速度一定为零D.相对于某参考系静止的物体，对地速度不一定为零解析：D加速度为正值，只是说明加速度与规定的正方向相同，不一定与速度方向相同，不一定是加速运动，故A错误；根据平均速度的定义可知，百米比赛时，运动员的平均速度越大，用时越短，成绩越好，故B错误；加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，做直线运动的物体，加速度为零时，速度不一定为零，速度为零时，加速度不一定为零，故C错误；相对于某参考系静止的物体，对地速度不一定为零，故D正确。9.太极练功场示意图如图所示，半径为R的圆形场地由“阳鱼（白色）”和“阴鱼（深色）”构成，O点为场地圆心。其内部由两个圆心分别为O1和O2的半圆弧分隔。某晨练老人从A点出发沿“阳鱼”和“阴鱼”分界线走到B点，用时为t，下列说法正确的是（）A.t指的是走到B点的时刻B.老人的位移大小为12πC.老人的平均速度大小为2D.老人的平均速率为π解析：C用时为t，可知t指的是老人从A走到B点的时间间隔，A错误；位移大小指始位置指向末位置的有向线段的长度，则老人的位移大小为2R，B错误；老人的平均速度大小为v＝ΔxΔt＝2Rt，C正确；10.（2024·福建泉州模拟）如图为高速摄影机拍摄到子弹穿过扑克牌瞬间的照片，子弹的速度大小约为900m/s，长度约为扑克牌宽度的13，则子弹穿过扑克牌的时间接近于（A.10－2s B.10－5sC.10－8s D.10－11s解析：B子弹的长度约为2cm，所以扑克牌的宽度约为6cm，则子弹穿过扑克牌的时间t＝xv＝（2+6）×10－2900s≈8.9×11.（多选）（2024·辽宁鞍山一模）如图所示，在足够长的固定斜面上，一小物块以大小为8m/s的初速度从A点沿光滑斜