2023届高考物理一轮复习必修第一册知识点总结

目录
第一章 运动的描述
1.质点 参考系
2.时间 位移
3.位置变化快慢的描述——速度
4.速度变化快慢的描述——加速度
第二章 匀变速直线运动的研究
1.实验：探究小车速度随时间变化的规律
2.匀变速直线运动的速度与时间的关系
3.匀变速直线运动的位移与时间的关系
4.自由落体运动
第三章 相互作用——力
1.重力与弹力
2.摩擦力
3.牛顿第三定律
4.力的合成和分解
5.共点力的平衡
第四章 运动和力的关系
1.牛顿第一定律
2.实验：探究加速度与力、质量的关系
3.牛顿第二定律
4.力学单位制
5.牛顿运动定律的应用
6.超重和失重


第一章 运动的描述
第一节 质点和参考系
一、质点
1. 质点
（1）定义：用来代替物体的有质量的点．
（2）物体看成质点的条件：物体的大小、形状对所研究问题的影响可以忽略不计时，可视物体为质点．
（如：地球很大，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作质点看待．当然，在研究地球自转时，就不能把地球看成质点了．研究火车从北京到上海的运动时可以把火车视为质点，但研究火车过桥的时间时就不能把火车看成质点）
（3）质点是一个理想模型，要区别于几何学中的点

2. 质点的物理意义
（1）实际存在的物体都有一定的形状和大小，有质量而无大小的点是不存在的，那么定义和研究质点的意义何在?
质点是一个理想的物理模型，尽管不是实际存在的物体，但它是实际物体的一种近似，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象，它突出了事物的主要特征，抓住了主要因素，忽略了次要因素，使所研究的复杂问题得到了简化．

二、参考系
1. 参考系
（1）定义：在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的某个物体叫参考系．

（2）物体的运动都是相对参考系而言的，这是运动的相对性．一个物体是否运动，怎样运动，决定于它相对于所选的参考系的位置是否变化、怎样变化．同一物体，选取不同的参考系，其运动情况可能不同，如：路边的树木，若以地面为参考系是静止的，若以行驶的汽车为参考系，树木是运动的，这就是我们坐在车里前进时感到树木往后倒退的原因．“看山恰似走来迎”是以船为参考系，“仔细看山山不动”是以河岸为参考系．“坐地日行八万里”是以地心为参考系，因为人随地球自转，而地球周长约八万里．
（3）参考系的选择是任意的，但应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则．研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系．


第二节 时间和位移
一、时刻和时间间隔
1. 时间轴上的表示
（1）在时间轴上，时刻表示一个点，时间表示一段线段如图所示，0～3表示3s的时间，即前3s；2～3表示第3s，是1s的时间．不管是前3s，还是第3s，都是指时间．“7”所对应的刻度线记为7s末，也为8s初，是时刻．
（2）注意：ns末、ns初是指时刻，
第ns内是指1s的时间，第ns末与
第(n+1)s初指的是同一时刻．

2. 时间的测量
（1）时间的单位有秒、分钟、小时，符号分别是s、min、h．


（2）生活中用各种钟表来计时，实验室里和运动场上常用停表来测量时间，若要比较精确地研究物体的运动情况，有时需要测量和记录很短的时间，学校的实验室中常用电磁打点计时器或电火花计时器来完成．

3. 时刻与时间的区别与联系

时刻
时间
区别
①时刻指一瞬时，对应于物体所处的位置
②在时间轴上用一个点表示
③只有先与后、早与迟的区分，没有长短之分
①时间指两时刻之间的间隔，对应于物体的一段路程或位移
②在时间轴上，用一段线段表示
③只有长短之分，无先后、迟早的区别
联系
①两个时刻的间隔即为时间，即△t＝t2−t1
②时间轴上的两个点无限靠近时，它们间的时间间隔就会趋近于零，时间间隔就趋近于时刻了
③时间间隔能够展示物体运动的一个过程，好比是一段录像；时刻可以显示物体运动的一个瞬间，好比是一张照片，即由一个一个连续的照片可以组成录像，一系列连续时刻的积累便构成时间

二、路程和位移
1. 路程：质点的实际运动路径的长度，路程只有大小，其单位就是长度的单位．
2. 位移：从初位置到末位置的有向线段．线段的长度表示位移的大小，有向线段的指向表示位移的方向．
3. 位移与路程的区别和联系
（1）位移是描述质点位置变化的物理量，既有大小又有方向，是矢量，是从起点A指向终点B的有向线段，有向线段的长度表示位移的大小，有向线段的方向表示位移的方向，位移通常用字母“x”表示，它是一个与路径无关，仅由初、末位置决定的物理量．
（2）路程是质点运动轨迹的长度，它是标量，只有大小，没有方向．路程的大小与质点的运动路径有关，但它不能描述质点位置的变化．例如，质点环绕一周又回到出发点时，它的路程不为零，但其位置没有改变，因而其位移为零．
（3）由于位移是矢量，而路程是标量，所以位移不可能和路程相等；但位移的大小有可能和路程相等，只有质点做单向直线运动时，位移的大小才等于路程，否则，路程总是大于位移的大小．在任何情况下，路程都不可能小于位移的大小．
（4）在规定正方向的情况下，与正方向相同的位移取正值，与正方向相反的位移取负值，位移的正负不表示大小，仅表示方向，比较两个位移大小时，只比较两个位移的绝对值．

4. 位移与路程的区别与联系可列表如下：
项目
位移
路程
区别
定义
物体空间位置变化的大小和方向
物体运动轨迹的长度
方向性
(1)是矢量，有大小和方向
(2)由起始位置到末位置的方向为位移的方向
(3)这一矢量线段的长为位移的大小
(4)遵循平行四边形定则
(1)是标量，只有大小，没有方向
(2)物体运动轨迹的长度，即为路程的大小
(3)遵从算术法则
图示（曲线运动）
物体由A点到B点有向线段的大小和方向表示质点的位移

物体由A点运动到B点，弧AB轨迹的长度即为质点的路程

联系
(1)都是长度单位，国际单位都是米（m）
(2)都是描述质点运动的物理量
(3)对于单向直线运动来讲，位移的大小与路程相等

三、标量和矢量的区别
1. 标量：只有大小没有方向的量．
（1）如：长度、质量、时间、路程、温度、能量等运算遵从算术法则．
2. 矢量：有大小也有方向，求和运算遵循平行四边形定则的量．
（1）如：力、速度等．运算法则和标量不同，我们在以后会学习到．
3. 对矢量概念的理解:
（1）矢量可用带箭头的线段表示，线段的长短表示矢量的大小，箭头的指向表示矢量的方向．
（2）同一直线上的矢量，可在数值前加上正、负号表示矢量的方向，正号表示矢量方向与规定正方向相同，负号表示矢量方向与规定正方向相反，加上正、负号后，同一直线上的矢量运算可简化为代数运算．
（3）矢量前的正、负号只表示方向，不表示大小，矢量大小的比较实际上是矢量绝对值的比较．如前一段时间位移为2m，后一段时间位移为−3m，则后一段时间物体的位移大．

四、做直线运动的质点在坐标轴上的位置与位移的关系
1. 如果物体做直线运动，沿这条直线建立坐标轴，则运动中的某一时刻对应的是此时物体所处位置，如果是一段时间，对应的是这段时间内物体的位移．位移等于物体末位置坐标减去初位置坐标．

2. 如图所示，一个物体从A运动到B，如果A、B两位置坐标分别为xA和xB，


（1）质点的位移△x＝xB−xA．
（2）若初位置xA＝5m，末位置xB＝−2m，质点位移△x＝xB−xA＝−2m−5m＝−7m，负号表示位移的方向由A点指向B点，与x轴正方向相反．




第三节 位置变化快慢的描述——速度
一、速度
1. 速度：
（1）定义：速度v等于物体运动的位移△x跟发生这段位移所用时间△t的比值．
（2）公式：v=△x△t
速度定义采用比值定义法，v=△x△t 不表示v与△x之间的数量关系，即v大，表示物体位置变化快，但△x不一定大，二者不成正比关系,式中△x是位移而不是路程，△x与△t具有同一性和对应性,如果一段时间t内物体发生的位移用x表示，公式还可表示成v=xt
（3）物理意义：速度是表示物体运动快慢和方向的物理量．
（4）单位：国际单位制中，速度的单位是“米每秒”，符号是m/s(或m·s−1)．常用单位还有：千米每小时(km/h或km·h−1)、厘米每秒(cm/s或cm·s−1)等．
（5）矢量性：速度不但有大小，而且有方向，是矢量，其大小在数值上等于单位时间内位移的大小，它的方向跟运动的方向相同．

二、 平均速度和瞬时速度
1. 平均速度
（1）定义：做变速直线运动的物体的位移△x跟发生这段位移所用时间△t的比值，叫做平均速度．
（2）公式：v=△x△t
（3）矢量性：平均速度既有大小又有方向，是矢量，其方向与一段时间△t内发生的位移的方向相同．（平均速度表示做变速直线运动的物体在某一段时间内的平均快慢程度，只能粗略地描述物体的运动）
2. 瞬时速度
（1）定义：运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度．在公式v=△x△t中，如果时间△t非常小，接近于零，表示的是一瞬时，这时的速度称为瞬时速度．
（2）物理意义：精确地描述了物体运动的快慢及方向．
（3）瞬时速度简称速度，因此以后碰到“速度”一词，如果没有特别说明均指瞬时速度．

3. 如何理解平均速度和瞬时速度
（1）当质点做匀速直线运动时，因为在任何相同的时间内发生的位移都相同，所以任取一段位移△x和与之对应的时间△t的比值v=△x△t是恒定的，它反映了运动的快慢和运动的方向．
（2）在变速直线运动中，质点每时每刻的运动情况都不相同，所以为了描述质点在一段时间内(或一段位移上)运动的快慢和方向，常把该段时间内(或该段位移上)的变速直线运动等效为匀速直线运动，这样质点的位移△x与相应的时间△t的比值v=△x△t就是变速直线运动的质点在这段时间内(或这段位移上)的平均速度，平均速度只是粗略地描述质点的运动情况．对变速直线运动而言，在不同时间内（或不同位移上）的平均速度一般不同．

4. 平均速度和瞬时速度的比较

平均速度
瞬时速度
区别
对应关系
与某一过程中的一段位移、一段时间对应
与运动过程中的某一时刻、某一位置对应
物理意义
粗略描述质点在一段位移或时间上的运动快慢和方向
精确描述质点在某一位置或某一时刻运动的快慢和方向
矢量性
与对应时间内物体的位移方向相同
与质点所在位置的运动方向相同
联系
（1）在公式v=△x△t中，△t→0，平均速度即为瞬时速度
（2）在匀速直线运动中，各点的瞬时速度都相等，所以任意一段时间内的平均速度等于任一时刻的瞬时速度


三、瞬时速率和平均速率
（1）瞬时速率：就是瞬时速度的大小
（2）平均速率：是物体运动的路程与所用时间的比值

四、位移—时间关系图象
1. 分析判断直线运动的位移—时间图象时，要把握下面几点来分析：
（1）匀速直线运动的x−t图象一定是一条倾斜的直线．x−t图象为平行于时间轴的直线时表示物体静止，若是一条曲线时，则表示物体做变速直线运动．
（2）直线是否过原点：若开始计时时的初位置作为位移的零点，直线过原点；若开始计时时的初位置不作为位移的零点，则图象就不过原点．物体在计时开始的初位置由t＝0时的位移即纵轴的截距决定．

（3）x−t图象表示的是位移随时间变化的情况，而不是运动的径迹．如图所示



①在0～t1时间内，即OA段图象表示物体做与选定的正方向相同的匀速直线运动；
②在t1～t2时间内，即图象的AB段表示物体静止；
③在t2～t3时间内，图象的BC段表示物体做与选定的正方向相反的匀速直线运动；
④在t3时刻，物体回到运动的初始位置
⑤在0～t3时间内始终沿同一直线运动，总位移为零．

（4）在x～t图象中，直线的倾斜程度反映了物体做匀速直线运动的快慢，倾斜程度越大(如图中OA)，位移随时间变化得越快，运动越快；直线的倾斜程度越小(如图中OB)，位移随时间变化得越慢，运动越慢．速度大小等于x−t图线的斜率大小．



（5）在x−t图象中，凡是直线，均表示物体的速度不变，向上倾斜的直线(如图中OA)表示沿正方向的匀速直线运动，向下倾斜的直线(如图中BC)表示沿负方向的匀速直线运动，或依图线斜率的正、负来确定其运动方向：斜率为正，则物体向正方向运动；斜率为负，物体就向负方向运动．

（6）若x−t图象为曲线，那其速度如何呢?
例：某质点沿直线运动的x−t图象如图所示，由图象可看到在相等时间△t内位移△x1、△x2、△x3、△x4不等，可见速度是变化的，而且随着时间增大速度减小．取△t趋近零，则 △x△t 趋近瞬时速度，其实某时刻的速度等于x−t图象上该时刻图象的切线的斜率，即图象切线斜率反映着各时刻的瞬时速度．









第四节 速度变化快慢的描述——加速度
一、加速度
1. 加速度：
（1）定义：加速度是表示速度改变快慢的物理量，它等于速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值
（2）表达式：a=∆v∆t
（3）式中△v表示速度的变化量，如果用vt表示末速度，用v0表示初速度，则∆v=vt−v0，故也可写成 a=vt−v0t
（4）单位：m/s2
（5）矢量性：加速度既有大小，也有方向，是矢量．直线运动中加速度的方向与速度变化量△v的方向相同
（6）由a1=∆v∆t所求应是△t内的平均加速度，若△t很短，也可近似看成瞬时加速度．

要点诠释：
（1）∆v=vt−v0，叫做速度的改变量，由于速度是矢量，求其改变量时要特别注意其方向性，如物体沿x轴方向做直线运动，初速度v0＝2m/s，经10s其末速度变为vt＝7m/s，两速度方向显然是一致的，则在10s内其速度的改变量△v＝vt−v0＝7m/s−2m/s＝5m/s，如图所示，我们规定初速度的方向为正方向，则速度改变量△v的方向与规定的正方向相同．


（2）若仍规定初速度的方向为正方向，v0＝2m/s，10s后，末速度大小虽然仍是7m/s，但方向相反，即vt'=−7m/s，如图所示，则速度改变量∆v'=vt'−v0=−7ms−2ms=−9m/s，在∆v'=−9m/s中的“−”号表示速度改变量的方向与规定的正方向相反，“−”号不表示大小，只表示方向．
（3）在以上两种情况下，第一次加速度a1=∆vt=510m/s2=0.5m/s2，与初速度v0同向；第二次加速度a2=∆v't=−910m/s2=−0.5m/s2，与初速度v0反向．

二、速度v、速度变化量∆v、加速度a的比较
比较
项目
速度
加速度
速度改变量
物理
意义
描述物体运动快慢和方向的物理量，状态量
描述物体速度变化快慢和方向的物理量，性质量
描述物体速度改变大小程度的物理量，是一过程量
定义式
v=xt
a=vt−v0t或a=∆v∆t
△v＝vt−v0
单位
m/s
m/s2
m/s
决定
因素
由v0、a、t决定
由Fm决定
由vt与v0决定，
也由a与△t决定
方向
与位移x或△x同向，
即物体运动的方向
与△v方向一致，而与vt、v0方向无关
由v−v0或a的方向决定
大小
①位移与时间的比值
②位移对时间的变化率
③x−t坐标系中曲线在该点的切线斜率大小
①速度对时间的变化率
②速度改变量与所用时间的比值
③v−t坐标系中，曲线在该点切线斜率大小
即△v＝vt−v0
联系
三者无必然联系，v很大，速度的变化量可能很小，甚至为0，a也可大可小

三、匀变速直线运动
1. 匀变速直线运动
（1）定义：物体做直线运动的加速度大小、方向都不变，这种运动叫做匀变速直线运动．
（2）匀变速直线运动分为匀加速直线运动和匀减速直线运动．


2. 取初速度方向为正方向时：
（1）对匀加速直线运动vt>v0，a＞0,加速度为正，表示加速度方向与初速度方向相同
（2）对匀减速直线运动vt