运动的描述
从“质点”的理想化模型出发,建立时空坐标,用“变化率”的眼光洞察运动的本质。
认知导图
北京高考物理核心逻辑:从定性描述走向定量计算,核心在于区分“状态量”与“过程量”,掌握“比值定义法”。
(从位置到加速度,是物理思维不断“求导”进阶的过程)
核心概念精讲
定义: 用来代替物体的有质量的点。
判断标准: 物体的大小和形状对所研究的问题影响可以忽略不计。
- 并不是“小”的物体才能看作质点(如地球绕太阳公转,地球虽大,可看作质点)。
- 并不是“平动”的物体一定能看作质点(如研究火车过桥的时间,火车不可看作质点)。
名师点拨: 能否看作质点,不看物体本身,而看“研究的问题”。这是物理学抓主要矛盾、忽略次要因素的体现。
高中物理与初中物理最大的分水岭之一。必须时刻建立“方向”意识。
- 位移 (Displacement):矢量,由初位置指向末位置的有向线段。只关乎“始末”,无关“路径”。
- 路程 (Path):标量,物体运动轨迹的长度。
- 速度 (Velocity):矢量,描述运动快慢和方向。
- 速率 (Speed):标量,瞬时速度的大小。
其他情况:$|\text{位移}| < \text{路程}$
物理意义: 描述速度变化快慢的物理量,即速度的变化率。
名师点拨: 千万不要把 $a$ 与 $v$ 混淆!
- $v$ 大,$a$ 不一定大(如飞机高速匀速飞行, $a=0$)。
- $\Delta v$ 大,$a$ 不一定大(如火车启动,速度变化大但时间长,$a$ 很小)。
- $a$ 为 0,$v$ 可以很大(匀速直线运动)。
疑难深析与易错点
高考题中常出现“第3秒初”、“第3秒末”、“第3秒内”、“前3秒”。
破局之道: 画数轴!
- 时刻:数轴上的点(第3秒末 = 第4秒初 = 3s这个时刻)。
- 时间间隔:数轴上的线段(第3秒内 = 2s到3s中间这1秒)。
很多同学认为 $a > 0$ 就是加速,$a < 0$ 就是减速。这是大错特错的!
正解: 看 $a$ 与 $v$ 的方向关系。
- $a$ 与 $v$ 同向(符号相同) $\rightarrow$ 加速 (即使 $a$ 是负值,若 $v$ 也是负值,仍在加速)。
- $a$ 与 $v$ 反向(符号相反) $\rightarrow$ 减速。
例子:物体向西运动(设向东为正,$v < 0$),且受向西的力($a < 0$),此时虽 $a$ 为负,但物体在加速。
学科思维模型
模型一:比值定义法
物理学定义新物理量的核心方法。
用两个物理量的比值定义一个新的物理量,新量与参与计算的两个量无关。
- $v = \frac{x}{t}$:$v$ 大小由运动本身决定,不由 $x$ 或 $t$ 决定。
- $a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$:$a$ 由受力和质量决定,不由 $\Delta v$ 决定。
模型二:极限思想
从平均速度到瞬时速度的桥梁。
当 $\Delta t$ 趋近于0时,平均速度就变成了瞬时速度。这是微积分思想在物理中的初步体现,也是打点计时器求瞬时速度的理论基础。
典例精讲
经典考题 一个物体做直线运动,下列关于加速度的说法中,正确的是( )
A. 加速度减小,速度一定减小
B. 速度变化越快,加速度越大
C. 速度为零,加速度一定为零
D. 加速度方向改变,速度方向也随之改变
名师解析:
A 错: 只要 $a$ 与 $v$ 同向,哪怕 $a$ 在减小(油门踩轻了,但还在踩),$v$ 依然在增加。这叫“加速度减小的加速运动”。
B 对: 加速度的物理意义就是描述速度变化的快慢。变化越快,$a$ 越大。
C 错: 枪膛里的子弹,刚启动瞬间 $v=0$,但火药推力巨大,$a$ 极大。
D 错: 速度方向改变通常需要一个减速到0的过程,加速度方向改变只需受力改变即可。比如竖直上抛到最高点,速度为0,加速度仍为 $g$ 向下。