高一上学期物理人教版必修第一册第一章运动的描述全章知识点梳理.docx

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高一上学期物理人教版必修第一册第一章运动的描述全章知识点梳理

人教版物理必修第一册《运动的描述》全章知识点梳理

1.1质点参考系

1．机械运动和质点

（1）机械运动：

物体的空间位置随时间的变化，是自然界中最简单、最基本的运动形态，叫作机械运动。

（2）质点的概念：

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）物体看成质点的另一种情况：

物体上各点的运动情况完全相同，从描述运动的角度看，物体上任意一点的运动完全能反映整个物体的运动。

（4）质点的特点

①质点不同于几何“点”。

质点是忽略了物体的大小和形状，代替物体的有质量的点，其特点是具有质量，没有大小、体积、形状，它与几何“点”有本质的区别。

②质点是一个理想化的物理模型。

质点是对实际物体的科学抽象，它突出了问题的主要因素，忽略次要因素，在现实中是不存在的。

③一个物体能否看成质点是由所要研究的问题决定的。

同一个物体，由于所要研究的问题不同，有时可以看成质点，有时不能看成质点。

2．参考系

（1）运动与静止：

自然界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，静止是相对的。

（2）运动的相对性：

描述某个物体的位置随时间的变化时，总是相对于其他物体而言的。

如果两个物体运动的快慢相同，方向相同，我们就说这两个物体是相对静止的。

（3）参考系的定义：

在描述物体的运动时，用来作为参考的物体。

（4）参考系的四个性质

①标准性：

被选为参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的。

②任意性：

参考系可以任意选择。

参考系的选取一般以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则。

通常在研究地面上物体的运动时，如果不特殊说明，则默认以地面为参考系。

③统一性：

比较多个物体的运动或研究同一物体在不同阶段的运动时应选择同一个参考系。

④差异性：

对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果一般不同。

1.2时间位移

一、时刻和时间间隔

1．时刻：

表示某一瞬间，在时间轴上用点表示，如第2s末、第8s初等均为时刻．

2．时间间隔：

表示两个时刻之间的时间．在时间轴上用线段表示，如前4s内（0至4s末）、第4s内（3s末至4s末）等均为时间间隔．

二、位置和位移

1．坐标系

（1）建立目的：

定量描述物体的位置及位置的变化．

（2）坐标系的三要素：

原点、正方向和单位长度．

（3）常见的坐标系的种类：

直线坐标系、平面坐标系和空间坐标系．

2．路程：

物体运动轨迹的长度．

3．位移

（1）物理意义：

表示物体（质点）位置变化的物理量．

（2）定义：

从初位置到末位置的一条有向线段．

（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．

4．矢量和标量

（1）矢量：

既有大小又有方向的物理量，如位移等．

（2）标量：

只有大小、没有方向的物理量，如质量、时间、路程等．

三、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．若Δx为正，表示位移方向与x轴正方向相同；若Δx为负，表示位移方向与x轴正方向相反．

四、位移－时间图象

（1）物理意义：

直观地表示物体在每一时刻的位置或每一时间间隔的位移．

（2）图象的建立：

在直角坐标系中选时间t为横轴，选位置x为纵轴，其上的图线就是位置－时间图象；如果将物体运动的初始位置选作坐标原点O，则图象就成为位移－时间图象．

五、位移和时间的测量

1．生活中：

可以用照相的方法记录物体的位置，用钟表记录物体运动的时刻，也可以用频闪照相的方法同时记录物体运动的时刻和位置．

2．实验：

练习使用打点计时器

（1）打点计时器的原理及使用

电火花计时器

电磁打点计时器

结构

图示

工作电压

220__V交流电

4～6__V交流电

打点方式

周期性产生电火花

振针周期性上下振动

打点周期

0.02 s

0.02 s

记录信息

位移、时间

（2）操作流程

①连接装置；

②接通电源；

③拉动纸带；

④关闭电源；

⑤处理数据；

⑥误差分析．

1.3位置变化快慢的描述——速度

一、速度

1．定义

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（velocity）．用字母v表示．

2．公式：

3．单位

在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号是m/s或m·s－1.常用的单位还有千米每时（km/h或km·h－1）、厘米每秒（cm/s或cm·s－1）等．

4．矢标性

速度是矢量，它既有大小，又有方向．速度的方向（物体运动的方向）和位移的方向相同．

5．物理意义

速度是描述物体运动快慢的物理量．

二、平均速度和瞬时速度

1．平均速度

（1）概念：

由求得的速度v，表示的只是物体在时间Δt内运动的平均快慢程度，叫作平均速度（averagevelocity）．

（2）公式

（3）矢标性：

是矢量，方向与Δt时间内发生的位移的方向相同．

2．瞬时速度

（1）概念：

用由时刻t到t＋Δt一小段时间内的平均速度来代替时刻t物体的速度，当Δt非常非常小时，运动快慢的差异可以忽略不计，此时，我们就把叫作物体在时刻t的瞬时速度（instantaneousvelocity）．

（2）匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动．在匀速直线运动中，平均速度与瞬时速度相等．

3．速率

瞬时速度的大小通常叫作速率（speed）．速率是标量．

三、速度—时间图像

1．概念

以时间t为横轴，速度v为纵轴，坐标中的图像即为速度—时间图像或v—t图像．

2．V—t图像的建立

（1）用横轴表示时间t，纵轴表示速度v，建立直角坐标系．

（2）根据测量的速度v、时间t数据在坐标系中描点．

（3）用平滑的曲线把这些点连接起来，即得到如图所示的v  t图像．

3.物理意义

V—t图像非常直观地反映了物体运动的速度随时间变化的规律，它并不表示物体运动的轨迹．

四、由x－t图象分析物体的运动

1．斜率与速度

若物体做匀速直线运动，则x－t图象是一条倾斜的直线．斜率的大小表示速度的大小，斜率的正、负表示物体的运动方向，如图中的a、b所示．

若x－t图象为平行于时间轴的直线，表示物体处于静止状态，如图中的c所示．

2．截距与初始位置

纵轴截距表示运动物体的初始位置，如图所示，a、b物体分别是从原点、x2处开始运动．

3．交点的含义

图线的交点表示相遇，如图中的交点表示a、b、c三个物体在t1时刻在位移x1的位置处相遇．

4．注意事项

（1）x－t图象只能用来描述直线运动．

（2）x－t图象表示的是位移x随时间t变化的情况，不是物体运动的轨迹．

（3）图线上某点切线的斜率的大小表示物体速度的大小．

（4）图线上某点切线的斜率的正、负表示物体速度的方向．

五、由v－t图象表示速度的变化规律

1．由图象能看出每一时刻对应的瞬时速度．瞬时速度为正，说明物体沿选定的正方向运动，如图中的1、4、5图线；瞬时速度为负，说明物体沿与选定的正方向相反的方向运动，如图中的2、3图线．

2．根据图线斜率判断物体的运动性质．若图线平行于t轴，则表示物体做匀速直线运动，如图中所示的1、2图线；若图线不平行t轴，则表示物体做变速运动，如图中的3、4、5图线，且倾斜程度越大，即斜率的绝对值越大，表示速度变化越快．

3．截距

v－t图象在纵轴上的截距表示初始时刻物体的瞬时速度，横轴截距表示物体速度为零的时刻．

4．图线交点：

两条图线相交，交点表示两物体此时的瞬时速度相同．

5．由v－t图象求位移

物体在某段时间内的位移可以用其v－t图线与时间轴所围的面积来表示（如图中阴影所示）．若所围的面积在t轴上方，对应的位移为正；若所围的面积在t轴下方，则对应的位移为负（第二章会再学习）。

公式

中的Δt如果较大，得到的速度是平均速度；当Δt→0时得到的速度是瞬时速度．在以后的叙述中，“速度”一词有时指平均速度，有时指瞬时速度，要根据上下文判断．

1．对瞬时速度的理解

（1）把握瞬时速度的“三性”，即方向性、瞬时性、相对性．相对性是指相对的哪个参考系，当变换参考系时，同一物体的速度对不同参考系而言是不相同的．

（2）瞬时速度的大小称为瞬时速率，简称速率．

2．瞬时速度与平均速度的区别和联系

瞬时速度

平均速度

区别

定义

运动物体在某时刻（或某位置）的速度

运动物体发生的位移与所用时间的比值，用表示

物理意义

精确描述物体运动，反映了物体运动的快慢；与某一时刻或某一位置相对应

粗略描述物体运动，反映一段时间内物体运动的平均快慢程度；与一段时间或一段位移相对应

大小

 （Δt极小）

由公式

求出

对应性

与状态对应

与过程对应

方向

与某时刻（或某位置）运动方向一致

与位移方向一致

区别

注意

说瞬时速度时必须指明是在哪个时刻（或在哪个位置）的瞬时速度

平均速度必须指明是对应哪段时间或哪段位移

瞬时速度

平均速度

联系

（1）当位移足够小或时间足够短时平均速度就等于瞬时速度，瞬时速度可看做当Δt→0时的平均速度

（2）在匀速直线运动中，瞬时速度和平均速度始终相等

（3）二者都是矢量，既有大小又有方向

（4）在单向直线运动中二者方向相同

 1.4速度变化快慢的描述——加速度

一、加速度

1．定义

物理学中把速度的变化量与发生这一变化所用时间之比，叫作加速度（acceleration）．通常用a表示．

2．表达式

 （比值定义法）

3．单位

在国际单位制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号是m/s2或m·s－2.

4．物理意义：

表示速度变化的快慢．

二、加速度的方向

1．加速度的方向：

（1）加速度是矢量，不仅有大小，也有方向．

（2）加速度方向与速度变化量Δv的方向相同，与速度v的方向无关．

2．加速度与速度的方向关系：

（1）在直线运动中，速度增加时，加速度的方向与速度的方向相同．（如图甲）

（2）在直线运动中，速度减小时，加速度的方向与速度的方向相反．（如图乙）

三、从v—t图像看加速度

1．V—t图像反映了物体的速度随时间的变化规律．

2．定性比较加速度的大小

在同一坐标系中，根据不同物体的v—t图线的倾斜程度可以比较它们的加速度大小，如右图所示，a的加速度大于b的加速度．

3．定量计算物体的加速度

（1）在v—t图线上任取两点（t1，v1）、（t2，v2），根据

（即图线的斜率）可确定加速度．

（2）的正、负表示加速度的方向，的绝对值表示加速度的大小．

四、加速度方向与速度方向的关系

1．加速度的方向：

加速度是矢量，不仅有大小，也有方向，其方向与速度变化的方向相同．

2．加速度方向与速度方向的关系：

在直线运动中，速度增加时加速度的方向与速度的方向相同，速度减小时加速度的方向与速度的方向相反．

1．对加速度的理解：

是用比值定义法定义的物理量．加速度a的大小与Δv、Δt大小无关，因此不能说a与Δv成正比，与Δt成反比．

2．速度、速度变化量、加速度的比较

速度v

速度变化量Δv

加速度a

定义

位移与所用时间的比值

末速度与初速度的差值

速度变化量与时间的比值

表达式

Δv＝v2－v1

单位

m/s

m/s

m/s2

方向

为物体运动的方向，与a的方向不一定相同

由初、末速度决定，与a的方向相同，与v的方向不一定相同

与Δv的方向相同，与v的方向不一定相同

续　表

速度v

速度变化量Δv

加速度a

物理意义

表示物体运动的快慢和方向

表示物体速度变化的大小和方向

表示物体速度变化的快慢和方向

大小关系

三个物理量的大小没有必然联系，其中一个物理量较大时，其余两个物理量不一定较大

3．v－t图象的意义：

v－t图象描述的是物体速度随时间的变化规律．

4．图象上的“点、截距、斜率”的意义

点

某时刻的速度

截距

横截距

速度为零的时刻

纵截距

初速度

斜率

大小

加速度大小

正负

加速度的方向

5．确定物体的运动性质：

若图线平行于时间轴，说明物体做匀速直线运动；若图线远离时间轴，说明物体做加速运动；若图线靠近时间轴，说明物体做减速运动．如图所示，a做匀速直线运动，b、c做加速直线运动，d、e做减速直线运动．

定性比较

同一坐标系中，利用不同物体的v－t图象斜率的绝对值可以比较它们的加速度大小，如图所示，a的加速度大于b的加速度

定量计算

（1）根据v－t图象的物理意义，图线的斜率在数值上等于质点运动的加速度大小

（2）在v－t图象上任取两点（t1，v1）和（t2、v2），根据

 （即图象的斜率）可确定加速度

（3）的正、负表示加速度的方向，的绝对值表示加速度的大小