高中物理必修一第一章知识总结及习题讲解.docx
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高中物理必修一第一章知识总结及习题讲解
第一章运动的描述
第一节质点、参考系和坐标系
物体的空间位置随时间的变化，称为机械运动，简称运动。
按物体上各部分的运动情况是否相同可以将运动分为平动（物体上各点的运动情况都相同）和转动（物体上各点以某一点为轴运动）；按照物体的运动轨迹又可以将运动分为直线运动和曲线运动。
在物理学中，研究物体做机械运动规律的分支叫做力学。
为了描述物体的运动，我们首先要来学习几个相关的概念。
（一）物体和质点
“质点”的引入：
自然界中大多数物体的运动是比较复杂的。
比如：
鸽子在天空中飞翔时，身体各部分的运动情况并不一样，身体向前飞行时，翅膀还在上下拍动；人在向前奔跑的时候，不仅躯干在向前运动，手臂也在前后摆动。
要准确地描述这些物体的运动显得比较困难。
但我们一定要将物体各部分运动情况都描述清楚吗？
不一定。
当我们要研究鸽子或人的运动快慢的时候，可以忽略翅膀和手臂的运动，将它们“浓缩”为一个只有质量没有形状和大小的点，而这对我们所要研究的问题并没有太大的影响。
为了使研究的问题简化，可以，将物体看成一个只有质量而没有大小和形状的点。
1．质点：
用来代替物体的有质量而没有形状和大小的点。
2．质点是一个理想模型，实际并不存在。
但不同于几何中的点。
3．视作质点的条件：
物体的大小和形状对所研究的问题的影响可忽略不计。
例1：
在下述问题中，能够把研究对象当作质点的是（）
A．研究地球绕太阳公转一周所需的时间
B．研究地球的自转运动
C．研究在平直公路上飞驰的汽车的速度
D．研究火车通过长江大桥所需的时间
E．正在进行花样溜冰的运动员
F．研究比赛时乒乓球的旋转
例2：
下列关于质点的说法中，正确的是（）
A．只要是体积很小的物体都可看成质点
B．只要是质量很小的物体都可看成质点
C．只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看做质点
D．由于所研究的问题不同，同一物体有时可以看做质点，有时不能看做质点
注意：
⑴物体能否看作质点不是看物体的大小，而是要根据具体的问题来确定。
（学生举例）
⑵“质点”不是几何中的点。
1
（二）参考系
“参考系”的引入：
平常，我们看到房屋、树木是静止的，但汽车里的乘客却发现路边的房屋、树木是
向后退的。
为什么人们的看法会存在这样的差异呢？
地面上的人以地面为标准，房屋、树木相对于地面静止；乘客以汽车为标准，房屋、树木相对于汽车后退。
上述事例说明：
运动具有相对性。
所以，要描述一个物体的运动首先必须选定某个其他物体做参考，我们称这个物体为参考系（“参考系”是“参照物”的科学名称）。
1．定义：
为了描述一个物体的运动而选定的用来作为参考的物体。
对于同一物体，选取的参考系不同，物体的运动情况也可能不同。
2．参考系的选择参考系的选择理论上是任意的，但在实际问题中，应以研究问题方便为原则，常取地面为参考系。
注意：
1）研究地面物体的运动，一般以地面为参考系；
2）研究月亮或人造卫星的运动，应选取地球为参考系；
3）研究行星的运动，应选取太阳为参考系。
例：
甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动，由此可判断这三架电梯相对于地面的运动情况可能是（）
A．甲向下、乙向下、丙向下B．甲向下、乙向下、丙向上
C．甲向上、乙向上、丙向上D．甲向上、乙向上、丙向下
过渡：
一般说来，为了定量地描述物体的位置变化，需要在参考系上建立适当的坐标系，用坐标值来表示物体的位置。
（三）坐标系
1）如果物体在一直线上运动（即在一维空间运动），则需建立直线坐标系，（例如汽车在平直的公路上行驶）；
2）如果物体在一平面2
坐标系的三要素：
原点，正方向，单位长度
例、如图1－1－1所示，物体沿x轴做直线运动，从A点运动到B点．由图判断A点坐标、B点坐标和走过的路程．
（四）知识总结
一、质点
1.定义：
用来代替物体的有质量的点（是理想化模型）
2.物体可看成质点的条件：
物体的大小和形状对研究物体的影响可忽略
例如：
平动，转动。
质量很小，体积很小的物体
3.质点：
.一个物体是否可以视为质点，要具体情况具体分析.
（1）平动的物体可以视为质点.所谓平动，就是物体运动时，其上任一点的运动与整体的运动有完全相同的特点，如水平传送带上的物体随传送带的运动.
（2）有转动，但相对平动而言可以忽略时，也可以把物体视为质点.如汽车在运动时，虽然车轮有转动，但我们关心的是车辆整体运动的快慢，故汽车可以看成质点.
（3）物体的大小、形状对所研究问题影响可以忽略不计时，可视物体为质点.如地球是足够大的物体，但地球绕太阳公转时，地球的大小就变成次要因素，我们完全可以把地球当做质点看待.当然，在研究地球自转时，就不能把地球看成质点了.又如测量一个同学的跑步速度时，可以将他看成质点，但观察他做广播操时，就不能将他看成质点了.
4.质点的问题
1）下列情况的物体，可以看作质点的是（）
A研究绕地球飞行的航天飞机B研究汽车后轮各点运动时的车轮
C水平地面上放一只木箱，用力推它沿直线滑动，研究其运动情况的木箱
D研究自转时的地球
2）.下列运动物体的情况中，哪些能看作质点（）
A一列火车通过铁桥所需时间
B被扔出的铅球
C比较两辆汽车的运动快
3）.在以下的哪些情况中可将物体看成质点（）
A.研究一段固定可绕端点转动的木杆的运动时，此杆可最为质点来处理
3
B.在大海中航行的船要确定他在大海中的位置，可以把它
C.研究地球绕太阳公转时，地球可以当做质点来处理
4）.在下列情况下可将物体看成是质点的是（）
A.研究某同学骑自行车回校的速度
B.对这位同学骑车姿势进行生理分析
C.研究火车探测器从地球到火星的发行分析
D研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面
二．参考系：
描述一个物体运动时，选来作为参考系的物体。
①选来作为参考系的物体是可以静止也可以是运动的，但一旦选为参考系就认为是静止的②参考系的选取可以是任意的，如果没有说明，通常以地面作为参考系
③选择不同的参考系，物体运动情况可能不同
④在同一问题中研究不同物体的运动或同一物体在不同阶段运动时，必须选择同一参考系
1.有A,B两辆汽车在一条东西方向的直路上向东行驶,若以地面为参考系，A车速度为6m/sB车为10m/s回答
若以A车为参考系B车的速度有多大？
方向?
若以B车为参考系A车的速度有多大？
方向?
若以A车或B车为参考系地面的运动情况
2.甲乙两辆汽车以相同的恒定速度直线前进，甲车在前，乙车在后，甲车上的人A和乙车上的人B各用石子瞄准对方，若不考虑石子的竖直下落，则（）
A.A先被击中
B.B先被击中
C.两人同时被击中
D.可以击中A但不能击中B
3．甲物体以乙物体为参考系是静止的，甲物体以丙物体为参考系是运动的，那么，以乙物体为参考系，丙物体是（）
A．一定是静止的。
B．一定是运动的。
C．有可能是静止的或运动的D．无法判断。
三．坐标系：
直线运动通常为一维坐标系
平面）
A．质点一定是体积很小、质量很小的物体
B．研究花样滑冰运动员的冰上动作时，不能把运动员看成质点
4
C．研究跳高运动员的起跳和过杆动作时，可以把运动员看成质点
D．地球虽大，且有自转，但有时仍可将地球看作质点
答案：
BD
2．在有云的夜晚，抬头望月，发现“月亮在白莲花般的云朵里穿行”，这时取的参考系是
（）
A．月亮
C．地面
答案：
B
解析：
月亮在云朵里穿行描述的是月亮相对云的运动，是以云朵为参考系．
3.平直公路上行驶的两辆汽车，甲车）
A．甲车向南运动，乙车不动
B．乙车向南运动，甲车不动
C．甲车向南运动，乙车向北运动
D．甲、乙两车同时向南运动
答案：
D
4．如图所示，下雨天，地面观察者看到雨滴竖直下落时，坐在匀速行驶的车厢里的乘客看到的雨滴是（
）B．云D．观察者
A．向前运动
B．向后运动
C．倾斜落向前方
D．倾斜落向后方
答案：
D
解析：
选择不同的参考系来观察同一物体的运动，得到的结果不同，因车厢向前运动，所以车中的乘客看到的雨滴是倾斜落向后方的．
5.在离地高3m处将一个小球竖直向上抛出，球上升2m后开始下落，以抛出点为坐标原点，向上为正方向，则小球在最高点和落地时的位置坐标为（）
A．2m,3mB．2m，－3m
C．5m，－2mD．5m,0
5
答案：
B
6．公路上向左匀速行驶的汽车如下图甲，经过一棵果树附近时，恰有一颗果子从上面自由落下，图乙是其运动的轨迹．则地面上的观察者看到的运动轨迹是________，车中人以车为参考系看到的果子的运动轨迹是________．（不计阻力）
图甲图乙
答案：
CB
解析：
果子从树上自由下落相对地面是直线运动，故地面上的观察者将看到轨迹C.车内的乘客以车为参考系，果子下落的同时，将相对车向右运动，故其看到的轨迹应是B.
7．如下图所示，是特技跳伞运动员的空中造型图．当运动员们保持该造型下落时，若其中一名运动员以相邻的运动员为参考系，则他自己的运动情况怎样？
当他俯视大地时，看到大地迎面而来，他这是以什么物体作为参考系的？
答案：
当运动员们保持该造型下落，若其中一名运动员以相邻的运动员为参考系时，则他相对相邻运动员保持静止；当他俯视大地时，看到大地迎面而来，他这是以本人作为参考系的．
8．俄罗斯是盛产撑杆跳高运动员的国家，布勃卡和伊辛巴耶娃，分别35次和24次打破撑杆跳高世界纪录，如图所示是伊辛巴耶娃越过横杆的瞬间．撑杆跳高是一项非常刺激的体育运动项目，一般来说可以把撑杆跳高运动分为如下阶段：
助跑撑杆起跳、越过横杆．讨论并思考后回答，在下列几种情况下运动员能否被看作质点．从中体会质点模型的建立过程．
（1）教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，能否将运动员看成质点？
（2）分析运动员的助跑速度时，能否将其看成质点？
（3）测量其所跳高度（判断其是否打破记录）时，能否将其看成质点？
答案：
（1）不能
（2）能（3）能
解析：
（1）纠正错误动作时不能忽略运动员的姿势及动作，也就是说不能忽略运动员的形状6
和大小．
（2）分析助跑速度时，可以忽略运动员的姿势及动作．此时姿势和动作对研究速度没有影响．
（3）只要看能否越过横杆即可．
能力提升
1．下列关于质点的说法，正确的是（）
A．体积很小的物体都可看成质点
B．质量很小的物体都可看成质点
C．物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用很小，可以忽略不计时，我们就可以把物体看成质点
D．只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看成质点
答案：
C
2．在电视连续剧《西游记》中，常常有孙悟空“腾云驾雾”的镜头，这通常是采用“背景拍摄法”——让“孙悟空”站在平台上，做着飞行的动作，在他的背后展现出蓝天和急速飘动的白云，同时加上烟雾效果；摄影师把人物动作和飘动的白云及下面的烟雾等一起摄入镜头．放映时，观众就感觉到“孙悟空”在“腾云驾雾”．这时，观众所选的参考系是（）
A．“孙悟空”B．平台
C．飘动的白云D．烟雾
答案：
C
解析：
观众看到的是“孙悟空”和白云之间的相对运动，如果以“飘动的白云”为参考系，就会感觉到“孙悟空”在“腾云驾雾”．
3．火车停靠在站台上，乘客往往会发现这样的现象，对面的火车缓缓起动了，等到站台出现，才知道对面的火车没有动，而是自己乘坐的火车开动了，则前、后两次乘客采用的参考系是（）
A．站台，对面火车
B．两次都是对面火车
C．两次都是站台
D．自己坐的火车，站台
答案：
D
4．观察下图中的烟和小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法正确的是（
）
A．甲、乙两车一定向左运动
7
B．甲、乙两车一定向右运动
C．甲车可能运动，乙车向右运动
D．甲车可能静止，乙车向左运动
答案：
D
解析：
图中房子相对于地面是静止的，由烟囱冒出的烟向左飘，可知此时风向向左（相对于地面而言）．甲车上的旗子向左飘，则有三种可能的情况：
一是甲车不动，风把小旗向左刮；二是甲车向右运动，风相对甲车向左，风把小旗向左刮；三是甲车向左运动但速度小于风速，因此风仍能把小旗向左刮．对于乙车，则只有乙车向左运动并且速度大于风速时，风才能把小旗向右刮．故只有选项D正确．
5．嫦娥一号的成功发射标志我国在航空航天事业上又向前跨越了一大步，假设中国宇航员登上月球，在月球上拍摄地球照片如图所示，那么在月球上观察到地球的运动形式是（以月球为参考系）（
）
A．静止不动
B．只有自转
C．只有公转
D．既有自转又有公转
答案：
D
6．一位学生在作文中写到：
“红日从东方冉冉升起，我坐在奔驰的火车里，静靠在椅背上，欣赏着窗外的景物，只见路旁的树木急速地向后退去„„”则下列几种运动形式所对应的参考系分别是：
①“升起”________；②“奔驰”________；
③“静靠”________；④“后退”________．
答案：
①地面②地面③火车④火车
解析：
红日从东方冉冉升起是由于地球自转造成的，火车是沿地面上的铁轨奔驰的，所以“升起”“奔驰”所对应的参考系是地面；学生是坐在火车里的座椅上的，树木相对地面是不动的．所以，“静靠”和“后退”所对应的参考系是火车．
7．桌面离地面的高度是0.8m，坐标系原点定在桌面上，向上方向为坐标轴的正方向，如图所示，图中A、B的坐标各是多少？
（其中A点离桌面0.44m，B点离桌面0.36m）．8
答案：
xA＝0.44m，xB＝－0.36m.
解析：
根据坐标定义可知：
以O点为原点，则A点坐标为正，B点坐标为负，
则xA＝0.44m，xB＝－0.36m.
8．1962年11月，美国马里兰州上空的一架飞机——“子爵号”正平稳地飞行，突然一声巨响，飞机坠落，飞机上的人全部遇难．原来飞机和一只翱翔的天鹅相撞，天鹅变成了“炮弹”，击毁了赫赫有名的“子爵号”．
1980年秋，苏联一架客机从矿水城起飞，五分钟之后突然遭到“袭击”，驾驶舱玻璃和降落灯被击得粉碎，领航员身负重伤．经调查，这次事故的原因是客机和一群野鹅相撞．如图所示浑身是肉的鹅，为什么能击毁坚硬的飞机呢？
请你简要回答．
答案：
这是因为运动具有相对性，速度也同样具有相对性，飞机以极快的速度向天鹅飞去（以天鹅当参考系），就等于天鹅以极大的速度向飞机撞来（以飞机当参考系），速度越大，撞击的力量越大．各种鸟类和飞机相撞都可能会发生鸟撞事故．
第二节时间与位移
（一）一、时刻和时间间隔
生活中我们经常碰到“时间”一词，但在不同的语境当中，时间的含义又不尽相同，如何理解时间在不同场景下的含义呢？
案例一：
我们每节课用多长时间？
案例二：
同学们早晨什么时间到的教室？
案例三：
登泰山时，从红门到南天门共用了4个小时.
案例四：
满洲里开往天津的625次列车于13时35分从满洲里出发.
时间在以上四个实例中共表达了两个不同的含义：
实例一、
实例三表达的是一个过程所用时间的长短；实例二、实例四表达的是某个动作的起或始，对应的应该是某一个瞬时.即我们平常所说的“时间”，有时指时刻，有时指时间间隔.
1）时刻指的是某一瞬间，时间间隔指的是两个时刻的间隔，那采取什么样的描述可以更加直观形象？
可以参考数学的方法.
9
2）可以采用数形结合的方法，即用时间坐标轴来描述.如图
1-2-4.
图1-2-4
总结：
时刻在时间轴上对应于一点，表示某一瞬间，时刻与质点的位置相对应，即某一时刻物体在某一位置上.
时间间隔在时间轴上对应于两点间的一段，表示一段过程.时间间隔与质点运动的位移或路程相对应，即在某段时间）
A.作息时间表上标出上午8:
00开始上课，这里的8：
00指的是时间
B.上午第一节课从8：
00到8：
45，这里指的是时间
C.电台报时时说：
“现在是北京时间8点整”，这里实际上指的是时刻
D.在有些情况下，时间就是时刻，时刻就是时间
2.以下的计时数据指时间的是（）
A.天津开往德州的625次列车于13h35min从天津发车
B.某人用15s跑完100m
C.中央电视台新闻联播节目19h开播
D.1997年7月1日零时中国对香港恢复行使主权
E.某场足球赛开赛15min时甲队攻入一球
二、路程和位移
１．路程是物体运动轨迹的长度
２．位移是描述物体位置变化的物理量，用从初位置到末位置的有向线段表示，即物体位移的大小由初末位置决定，方向由初位置指向末位置。
问题：
物体的位移大小有没有等于路程的情况？
答：
在单向直线运动中位移的大小等于路程。
课堂训练
下列关于位移和路程关系的正确说法是（）
A.物体沿直线向某一方向运动，通过的路程就是位移
B.物体沿直线运动，通过的路程等于位移的大小
C.物体通过的路程不等，位移可能相同
D.物体通过一段路程，位移不可能为零
三、矢量和标量
像位移这样既有大小又有方向的物理量叫做矢量，像路程这样只有大小，没有方向的物理量叫做标量。
问题：
回忆初中所学过的物理量，说明它们是标量还是矢量。
答：
温度、时间、质量、密度等是标量，速度是知量。
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（二）知识总结
一．时刻与时间间隔
时刻：
在时间轴上对应一点。
时间间隔：
在时间轴上对应一线段。
二．路程和位移
1.路程：
物体运动轨迹的长度。
位移：
初位置指向末位置的有向线段。
2.路程：
有大小但无方向（标量）。
位移：
既有大小又有方向（矢量）。
3路程：
大小与初末位置及运动轨迹有关。
位移：
大小与初末位置有关，与运动路径无关。
路程≥位移
注意：
1.只有物体做单一方向的直线运动时，位移大小等于路程。
2.物体在某一运动中，唯一可能等于零，但路程一定不为零。
练习：
1.以下说法中正确的是（）
A．两个物体通过的路程相同，则它们的位移的大小也一定相同。
B．两个物体通过的路程不相同，但位移的大小和方向可能相同。
C．一个物体在某一运动中，位移大小可能大于所通过的路程。
D．若物体做单一方向的直线运动，位移就等于路程。
2关于质点运动的位移和路程，下列说法正确的是（）
A．质点的位移是从初位置指向末位置的有向线段，是矢量。
B．路程就是质点运动时实际轨迹的长度，是标量。
C．任何质点只要做直线运动，其位移的大小就和路程相等。
D．位移是矢量，而路程是标量，因而位移大小不可能和路程相等。
3．某人沿着半径为R的水平圆周跑道跑了1.75圈时，他的（）
A．路程和位移的大小均为3.5πRB．路程和位移的大小均为2R
C．路程为3.5πR、位移的大小为2RD．路程为1.5πR、位移的大小为2R
三．标量和矢量
1.标量：
有大小无方向的量。
2.矢量：
有大小又有方向的量。
四．物体的位置变化与位势
（三）．练习题：
1关于质点运动的位移和路程，下列说法正确的是（）
A质点的位移是从初位置指向末位置的有向线段，是矢量11
B路程就是质点运动时实际轨迹的长度，是标量
C任何质点只要做直线运动，其位移的大小和路程相等
D位移是矢量，而路程是标量，因而位移不可能和路程相等
2关于时刻和时间，下列说法正确的是（）
A时刻表示时间极短，时间表示时间较长
B时刻对应位置，时间对应位移
C作息表上的数字均表示时间
D作息时间上的数字均表示时刻
3以下数据指时刻的是（）
A某运动员跑百米用时11.70s
B某学校上午第一节课8：
15正式上课
C1997年7月1日零时，中国开始对香港恢复行使主权
D课间十分钟
4小球从3m高处落下，被地面竖直弹回，在1m高处被接住，则小球通过的路程和位移大小分别是（）
A3m，2mB4m，4m
C4m，2mD3m，1m
51997年7月，苏梅克——列维9号彗星与木星相撞，紫金山天文台的科学工作者对这次奇特的“太空之吻”进行了成功的预测。
木星距地球约7×108km。
已知用天文望远镜于7月17日20时12分观察到了该彗星的第18号彗核与木星发生撞击，则这次撞击发生在当天的时分。
这里的撞击“时间”指的是时间还是时刻？
（光传播速度为3×108m/s）
6卡车从西向东行驶，在△t时间m，相对于地面的位移为m。
7河水以恒定速率向下流淌，某时刻从逆水而行的游艇上掉下一只救生圈。
过10min后船公才发现失落了救生圈。
马上调转船头追赶，设调转船头所用时间不计，船对水的速率始终不变。
问：
从调转船头追赶到追上救生圈用时多12
少？
答案:
1AB2C3BC4C5略6-1,9710min
第三节运动快慢的描述
（一）
问题1：
比较A和B谁运动的快，为什么？
问题2：
比较B和D谁运动的快，为什么？
结论：
比较物体运动的快慢，可以有两种方法：
1）一种是在位移相同的情况下，比较所用时间的长短，时间短的物体运动快，时间长的物体运动慢；
2）另一种是在时间相同的情况下，比较位移的大小，位移大的物体运动得快，位移小的物体运动得慢；
问题3：
比较B和C谁运动的快，为什么？
一．速度
1．定义：
位移x跟发生这段位移所用时间t的比值，用v表示．2．物理意义：
速度是表示运动快慢的物理量，2．定义式：
v
x．t
3．单位：
国际单位：
m／s（或m·s-1）
常用单位：
km／h（或km·h-1）、cm／s（或cm·s-1）．3.6千米每小时=1米每秒
4．方向：
与物体运动方向相同．
说明：
速度有大小和方向，是矢量二．平均速度和瞬时速度
如果物体做变速直线运动，在相等的时间里位移是否都相等？
那速度还是否是恒定的？
那又如何描述物体运动的快慢呢？
1．平均速度
1）定义：
在变速直线运动中，运动物体的位移和所用时间的比值，叫做这段时间（或这段位移）的平均速度，用表示．
2）说明：
a.平均速度只能粗略表示其快慢程度。
表示的是物体在t时间内的平均快慢程度。
这实际上是把变速直线运动粗略地看成是匀速运动来处理．
b．这是物理学中的重要研究方法——等效方法，即用已知运动研究未知运动，用简单
13
运动研究复杂运动的一种研究方法．
c．平均速度只是对运动物体在某一段时间时的平均速度，即平均速度在时的极限就是某一时刻（或某一位置）的瞬时速度。
（4）瞬时速度的方向：
瞬时速度是矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同，（若是曲线运动，瞬时速度的方向是轨迹上物体所在点的切线方向（与轨迹在该点的延伸方向一致））
三．速率：
1．瞬时速率
1）定义：
瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。
2）瞬时速率的测量：
技术上通常用速度计来测量瞬时速率。
2．平均速率：
瞬时速度的大小是瞬时速率，那平均速度的大小是否也可以叫平均速率呢？
（NO）其实我们初中所学的速度也不是没有意义的，我们给了他一个新的名字平均速率。
1）定义：
路程与发生这段路程所用时间的比值。
2）速率是标量。
3）注意：
平均速率不是平均速度的大小。
【例题1】一个做直线运动的物体，某时刻速度是10m/s，那么这个物体（）
A.在这一时刻之前0.1s内位移一定是1m
B.在这一时刻之后1s内位移一定是10m
C.在这一
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