物理第一章 直線運動 第1講 運動的描述

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1、第1講運動的描述知識梳理知識梳理一、參考系、質點1.參考系參考系:為了研究物體的運動而假定為不動不動的物體。2.質點質點(1)定義:用來代替物體的有質量有質量的點,它是一種理想化的物理模型,實際上并不存在。(2)物體能看做質點的條件:物體的大小和形狀大小和形狀對所研究問題的影響可以忽略。時刻時間間隔區(qū)別(1)時刻指某一瞬時(2)在時間軸上用點點表示(3)對應的是位置、速度、動能等狀態(tài)量(1)時間間隔是兩時刻間的間隔(2)在時間軸上用線段線段表示(3)對應的是位移、路程、功等過程量聯(lián)系兩個時刻之間的間隔即時間間隔二、時刻和時間間隔二、時刻和時間間隔三、位移和路程三、位移和路程位移路程定義位移表示

2、質點的位置變動,它是質點由初位置初位置指向末位置末位置的有向線段路程是質點運動軌跡運動軌跡的長度區(qū)別(1)位移是矢量,方向由初位置初位置指向末位置末位置(2)路程是標量,沒有方向聯(lián)系(1)在單向直線運動中,位移的大小等于等于路程(2)一般情況下,位移的大小小于小于路程1.平均速度平均速度:位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值比值,用表示,即=,平均速度是矢量,方向與位移的方向相同。vvxt四、速度四、速度2.瞬時速度瞬時速度:運動物體在某一時刻某一時刻或某一位置某一位置的速度。瞬時速度是矢量,方向沿軌跡上該點的切線方向且指向前進的一側。3.速率速率(1)定義:物體瞬時速度的大小。(2)標矢性:速率

3、是標量,只有大小,沒有方向。五、加速度五、加速度1.物理意義物理意義:加速度是描述速度變化快慢速度變化快慢的物理量。2.定義定義:速度的變化量速度的變化量跟發(fā)生這一變化所用時間的比值。3.定義式定義式:a=。0vvt4.標矢性標矢性:加速度是矢量,a的方向與速度變化量的方向一致,但a的方向與速度v的方向無關。在直線運動中,a的方向與v的方向共線。5.當加速度a與速度v0方向相同時,速度增加增加,反之速度減小減小。1.下列說法正確的是()A.參考系必須是固定不動的物體B.參考系可以是變速運動的物體C.地球很大,又有自轉,研究地球公轉時,地球不可視為質點D.研究跳水運動員轉體動作時,運動員可視為質

4、點B答案答案B參考系可以是固定不動的物體,也可以是變速運動的物體,選項A錯誤,B正確;研究地球公轉時,地球可視為質點,選項C錯誤;研究跳水運動員轉體動作時,運動員的肢體動作不能忽略,運動員不可視為質點,選項D錯誤。2.在平直鐵路上行駛的火車里,有一乘客從探出的手中自由釋放一個物體,乘客發(fā)現(xiàn)物體隨車一起前進,最后豎直落在地面上;而在物體下落過程中,地面上的人卻發(fā)現(xiàn)該物體做拋體運動,請問地面上的人和車廂中的乘客分別是以什么為參考系得出上述結論的()A.火車、地面B.火車、車廂中的乘客C.地面、火車D.地面、地面答案答案C本題中,如果選地面或其他相對地面不動的物體為參考系,則從乘客手中釋放的物體與火

5、車在水平方向上有共同速度,所以地面上的人看到物體下落時做拋體運動;而車廂中的乘客和物體有共同的水平速度,以車廂或車廂中的乘客為參考系,則物體自由下落。綜上所述,答案為C。C3.關于時刻和時間,下列說法中正確的是()A.1s很短,所以1s表示時刻B.第3s是指一個時刻C.中國飛人劉翔在瑞士洛桑田徑超級大獎賽男子110米欄的比賽中,以12秒88打破了世界紀錄,這里12秒88是指時間D.2012年2月2日5時16分,遼寧省營口市發(fā)生4.3級地震,這里的5時16分指時間C答案答案C時刻是時間軸上的一個點,沒有長短之分,1s在時間軸上是一段,表示的是時間,所以A選項錯誤;如圖所示,第3s是1s的時間,是

6、時間的概念,而第3s初和第3s末是時刻概念,所以B選項錯誤;12秒88對應了110米,是“段”的概念,表示時間,所以C選項正確;5時16分在時間軸上是一個點,指的是時刻,所以D選項錯誤。4.(2018北京海淀期中)一位同學從操場上A點出發(fā),向西走了30m,到達B點,然后又向北走了40m,達到C點。在從A點到C點的過程中,該同學的位移大小是()A.70mB.50mC.40mD.30m答案答案B作出該同學的運動軌跡圖,再由勾股定理可得其位移大小為50m。B5.物體沿一條直線運動,下列說法正確的是()A.物體在某時刻的速度為3m/s,則物體在1s內(nèi)的位移一定是3mB.物體在1s內(nèi)的平均速度是3m/s

7、,則物體在這1s內(nèi)的位移一定是3mC.物體在某段時間內(nèi)的平均速度是3m/s,則物體在任1s內(nèi)的位移一定是3mD.物體在某段時間內(nèi)的平均速率是3m/s,則物體在任1s內(nèi)的路程一定是3m答案答案B要注意平均速度、平均速率均與時間有關。平均速度是位移與時間的比值,本題中物體在1s內(nèi)的平均速度是3m/s,則在這1s內(nèi)的位移一定是3m。物體在某段時間內(nèi)的平均速度是3m/s,由于時間不確定,所以任1s內(nèi)的位移不一定是3m。同理,物體在某段時間內(nèi)的平均速率是3m/s,則任1s內(nèi)的路程也不一定是3m。B6.一個加速運動的物體,其加速度是6m/s2,關于這個6m/s2理解正確的是()A.某1s末的速度比該1s初

8、的速度大6m/sB.某1s末的速度比該1s初的速度大6倍C.某1s初的速度與前1s末的速度相差6m/sD.某1s末的速度與前1s初的速度總是相差6m/s答案答案A某1s末比該1s初多了1s的時間,據(jù)加速度的物理意義,該段時間的初、末速度之差為6m/s,A對,B錯;某1s初與前1s末為同一時刻,速度為某一個相同值,C錯;某1s末比前1s初多了2s的時間,物體的速度增加了12m/s,D錯。A深化拓展深化拓展考點一對質點和參考系的理解考點一對質點和參考系的理解考點二平均速度與瞬時速度考點二平均速度與瞬時速度考點三速度、速度變化量和加速度的關系考點三速度、速度變化量和加速度的關系考點一對質點和參考系的

9、理解考點一對質點和參考系的理解一、質點1.物體可被看做質點的幾種情況(1)平動的物體通?？梢暈橘|點;(2)有轉動但可以忽略時,也可以把物體視為質點;(3)當問題所涉及的空間位移遠大于物體本身大小時,物體視為質點。2.對“理想化模型”的理解(1)理想化模型是分析、解決物理問題常用的方法,它是對實際問題的科學抽象,可以使一些復雜的物理問題簡單化。(2)物理學中理想化的模型有很多,如“質點”、“輕桿”、“光滑平面”、“自由落體運動”、“點電荷”、“純電阻電路”等,都是突出主要因素,忽略次要因素而建立的物理模型?！厩榫八夭摹厩榫八夭慕處焸溆谩拷處焸溆谩垦芯窟\動員在空中的運動軌跡時,可把運動員視為質點二

10、、參考系二、參考系1.選取參考系時,應以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。2.參考系的選取可以是任意的。如果選擇不同的物體作為參考系,可能得出不同的結論。3.要比較兩個物體的運動情況時,必須選擇同一個參考系?！厩榫八夭摹厩榫八夭慕處焸溆谩拷處焸溆谩窟x擇不同的參考系來觀察同一個物體的運動,看到的現(xiàn)象會不一樣1-1(多選)據(jù)科學研究表明,在太陽系的邊緣可能還有一顆行星幸神星。這顆可能存在的行星是太陽系現(xiàn)有的質量最大的行星,它的質量是木星質量的4倍,它的軌道與太陽的距離是地球與太陽的距離的幾千倍。根據(jù)以上信息,下列說法正確的是()A.幸神星質量太大,不能看做質點B.研究幸神星繞太陽的運動,可以

11、將其看做質點C.比較幸神星運行速度與地球運行速度的大小關系,可以選擇太陽為參考系D.幸神星運行一周的位移要比地球運行一周的位移大BC答案答案BC物體能否看做質點與物體的質量無關,研究幸神星繞太陽的運動時,幸神星的形狀和大小相對其到太陽的距離來說屬于次要的因素,因此可以將其看做質點,A錯、B對。比較兩個物體運動的快慢,要選擇同一參考系,C對。幸神星運行一周的位移和地球運行一周的位移均為零,D錯。答案答案A打開傘前,甲、乙兩人相對地面均做自由落體運動,加速度相同,即任意時刻兩人的速度差不變,因此以乙為參考系時,甲勻速向下運動,選項A對。1-2甲、乙兩名跳傘運動員,從靜止在空中的直升機上先后跳下,在

12、打開傘前的一段時間內(nèi),后跳的運動員乙看到甲的運動情況是()A.向下勻速運動B.靜止不動C.向下勻加速運動D.向下變加速運動A1-3一船夫劃船逆流而上,經(jīng)過一橋時,不慎將心愛的酒葫蘆落入水中,被水沖走,但一直劃行至上游某處時才發(fā)現(xiàn),便立即返航經(jīng)過1小時追上葫蘆時,發(fā)現(xiàn)酒葫蘆離橋5400m遠,若此船向上游和向下游航行時相對靜水的速率是相等的,試求河水的速度。答案答案0.75m/s解析解析常規(guī)解法常規(guī)解法設船在靜水中的速率為v船,酒葫蘆從落水到發(fā)現(xiàn)的時間為t1,返航追上酒葫蘆的時間為t2=3600s,以地面為參考系,船逆流時相對地面的速度為v船-v水,順流而下時相對地面的速度為v船+v水,則有:(v

13、船-v水)t1+5400m=(v船+v水)t2,v水(t1+t2)=5400m,以上兩式聯(lián)立可解得:t1=t2=3600s,v水=0.75m/s。巧思妙解巧思妙解以河水作為參考系,船相對于水向上游和向下游的速率相等,而葫蘆相對于水靜止(其速度與水速相同),因此船返航經(jīng)過1小時追上葫蘆,葫蘆落水后,船向上游也一定經(jīng)過1小時,可知,葫蘆順流而下走5400m用時2小時,故河水的速度v水=m/s=0.75m/s。54002 3600考點二平均速度和瞬時速度1.平均速度反映的是物體在整個運動過程中的粗略運動情況,而瞬時速度反映的是物體在運動過程的某一時刻或某一位置的運動情況。2.瞬時速度的粗略計算方法:

14、用很短時間內(nèi)的平均速度來求某時刻的瞬時速度。3.瞬時速率是瞬時速度的大小。4.平均速度是位移與時間的比值,平均速率是路程與時間的比值,意義不一樣。【情景素材情景素材教師備用教師備用】小車過A、B、C點時的速度是瞬時速度2-1如圖所示,博爾特在男子100m決賽和男子200m決賽中分別以9.69s和19.30s的成績破兩項世界紀錄,獲得兩枚金牌。關于他在這兩次決賽中的運動情況,下列說法正確的是()A.200m決賽中的位移是100m決賽的兩倍B.200m決賽中的平均速度約為10.36m/sC.100m決賽中的平均速度約為10.32m/sD.200m決賽中的最大速度約為20.64m/sC答案C由于20

15、0m決賽的跑道有彎曲部分,100m決賽的跑道是直道,所以200m決賽的位移不是100m決賽的兩倍,A錯誤;由=可知,100m決賽的平均速度=m/s10.32m/s,200m決賽的位移不是200m,故平均速度m/s10.36m/s,故C正確、B錯誤;由題給條件不能確定200m決賽中的最大速度,故D錯誤。vxt1v1009.692v20019.302-2一質點沿直線Ox方向做減速直線運動,它離開O點的距離x隨時間變化的關系為x=6t-2t3(m),它的速度v隨時間t變化的關系為v=6-6t2(m/s),則該質點在t=2s時的瞬時速度、從t=0到t=2s間的平均速度、平均速率分別為()A.-18m/

16、s、-2m/s、6m/sB.-18m/s、-2m/s、2m/sC.-2m/s、-2m/s、-18m/sD.-18m/s、6m/s、6m/sAxtst答案答案A由瞬時速度公式可得t=2s時的瞬時速度為v=(6-622)m/s=-18m/s,物體經(jīng)1s時間速度減為0,由x隨時間t的變化關系可知在t=0到t=2s內(nèi)發(fā)生的位移為x=-4m,所以t=0到t=2s間的平均速度為v=-2m/s,由x隨時間t變化的關系可知在t=0到t=1s內(nèi)發(fā)生的位移為x1=4m,所以從t=0到t=2s內(nèi)通過的路程為s=12m,所以從t=0到t=2s間的平均速率為v=6m/s,A對?？键c三速度、速度變化量和加速度的關系考點三

17、速度、速度變化量和加速度的關系1.速度、速度變化量和加速度的對比速度、速度變化量和加速度的對比比較項目速度速度變化量加速度物理意義描述物體運動快慢和方向的物理量,是狀態(tài)量描述物體速度改變的物理量,是過程量描述物體速度變化快慢和方向的物理量,是狀態(tài)量定義式v=v=v-v0a=決定因素v的大小由v0、a、t決定v由v與v0進行矢量運算,由v=at知,v由a與t決定由F和m共同決定方向與位移同向,即物體運動的方向由F或a決定方向與v的方向一致,由F的方向決定,而與v0、v的方向無關xtvt0vvt【情景素材情景素材教師備用教師備用】汽車向右沿直線運動,原來的速度是v1,經(jīng)過一小段時間之后,速度變?yōu)関

18、2,v表示速度的變化量。2.加速度與速度的關系加速度與速度的關系3-1(2018北京朝陽期中)下列關于加速度的說法中正確的是()A.速度越大,加速度一定越大B.速度為零,加速度一定為零C.速度變化越快,加速度一定越大D.速度變化越大,加速度一定越大答案答案C加速度是描述速度變化快慢的物理量,由加速度的定義式a=知,速度變化越快,加速度一定越大,速度變化越大,加速度不一定越大,加速度的大小,與物體的運動速度沒有必然聯(lián)系,所以本題只有C選項正確。vtC3-2一質點沿x軸運動,加速度與速度方向相同,在加速度數(shù)值逐漸減小至零的過程中,關于質點的運動,下列判斷正確的是()A.速度始終減小B.速度先增大后

19、減小C.速度始終增大D.速度先減小后增大答案答案C由于質點的加速度方向與速度方向相同,所以加速度數(shù)值逐漸減小,質點的速度始終增大,選項C正確。C3-3某質點以20m/s的初速度豎直向上運動,其加速度保持不變,經(jīng)2s到達最高點,上升高度為20m,又經(jīng)過2s回到出發(fā)點時,速度大小仍為20m/s,關于這一運動過程的下列說法中正確的是()A.質點運動的加速度大小為10m/s2,方向豎直向下B.質點在這段時間內(nèi)的平均速度大小為10m/sC.質點在最高點時加速度為零D.質點在落回拋出點時的速度與開始離開拋出點時的速度相同A答案答案A根據(jù)加速度的定義知,取豎直向上為正方向,則:a=m/s2=-10m/s2,負號表示加速度方向與規(guī)定的正方向相反,即豎直向下,選項A正確;由位移的定義知,這段時間內(nèi)的總位移為零,而路程為40m,根據(jù)平均速度的定義知,平均速度為零,但平均速率卻為v=m/s=10m/s,選項B錯誤;質點做勻變速運動,每時每刻的加速度都相同,在最高點速度為零,但加速度大小仍為10m/s2,方向豎直向下,選項C錯誤;在拋出點兩時刻的瞬時速度大小相等,但方向相反,選項D錯誤。20204404