高中物理必修1描述直線運(yùn)動(dòng)的基本概念.ppt

第二章 直線運(yùn)動(dòng),2.1 描述直線運(yùn)動(dòng)的基本概念,A B,1.機(jī)械運(yùn)動(dòng)與參考系,甲看到樓房勻速上升,乙看到甲勻速上升,甲看到丙勻速上升,丙看到乙勻速下降,甲在勻速下降,甲看到乙勻速下降，說(shuō)明乙在勻速下降，且,有三種可能， 丙停在空中；丙勻速上升；丙勻速下降 。,乙看到丙勻速上升，丙也有三種可能：丙停在空中止；丙勻速上升；丙勻速下降，且 。,例2太陽(yáng)從東邊升起，西邊落下，是地球上的自然現(xiàn)象，但在某些條件下，在緯度較高地區(qū)上空飛行的飛機(jī)上，旅客可以看到太陽(yáng)從西邊升起的奇妙現(xiàn)象這些條件是 A時(shí)間必須是在清晨，飛機(jī)正在由東向西飛行，飛機(jī)的速度必須較大 B時(shí)間必須是在清晨，飛機(jī)正在由西向東飛行，飛機(jī)的速度必須較大 C時(shí)間必須是在傍晚，飛機(jī)正在由東向西飛行，飛機(jī)的速度必須較大 D時(shí)間必須是在傍晚，飛機(jī)正在由西向東飛行，飛機(jī)的速度不能太大,解析：如圖，ObO為晨線， ObO為昏線（右半球上為白天，左半球上為夜晚）若在緯度較高的d點(diǎn)（在昏線上），飛機(jī)向東（如圖上向左）飛行，飛機(jī)處于地球上黑夜區(qū)域，旅客看不到太陽(yáng)；飛機(jī)向西（如圖上向右）飛行，若v機(jī)v地，旅客可看到太陽(yáng)從西邊升起，若v機(jī)v地，飛機(jī)在黑夜區(qū)域，因此，飛機(jī)必須在傍晚向西飛行，并且速度要足夠大時(shí)才能看到“日頭從西天出”的奇景。,C,例1.關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法中正確的是( ) A.質(zhì)量和體積很小的物體可看做質(zhì)點(diǎn) B.研究地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)規(guī)律時(shí)，可以把地球看做質(zhì)點(diǎn) C.研究一列火車(chē)通過(guò)南京長(zhǎng)江大橋時(shí)間時(shí)，不能把火車(chē)看做質(zhì)點(diǎn) D.計(jì)算列車(chē)從北京開(kāi)到上海的時(shí)間時(shí)，可以把列車(chē)看做質(zhì)點(diǎn) E.做直線運(yùn)動(dòng)的物體能看成質(zhì)點(diǎn)，而做曲線運(yùn)動(dòng)的物體不能看成質(zhì)點(diǎn) F.雜技演員做空翻動(dòng)作時(shí)，可視為質(zhì)點(diǎn),B C D,點(diǎn)評(píng)：一個(gè)物體能否看作質(zhì)點(diǎn)，不是由物體自身的大小決定的，而是由研究問(wèn)題的實(shí)際情況決定的，當(dāng)物體自身的形狀和大小與所研究的問(wèn)題范圍相比較，可以忽略時(shí)，抓主要因素、忽略次要因素，這是一種科學(xué)抽象方法，因此要具體問(wèn)題具體分析。雜技演員在空中優(yōu)美的動(dòng)作被人欣賞，不能視為質(zhì)點(diǎn),2.質(zhì)點(diǎn),3.時(shí)間與時(shí)刻,例1.參照所示時(shí)間坐標(biāo)軸，下列關(guān)于時(shí)刻和時(shí)間的說(shuō)法是正確的是,0,0,t1,1,2,t2,t3,3,tn-1,tn,n-1,n,t/s,A.t2表示時(shí)刻，稱(chēng)為第2秒末或第3秒初，也可稱(chēng)為2秒內(nèi) B.t2-t3表示時(shí)間，稱(chēng)為第3秒內(nèi) C.0t2表示時(shí)間，稱(chēng)為最初2秒內(nèi)或第2秒內(nèi) D.tn-1tn表示時(shí)間，稱(chēng)為第n-1秒內(nèi),解析：分析此題首先注意時(shí)刻和時(shí)間分別對(duì)應(yīng)于時(shí)間軸上的一個(gè)點(diǎn)和一段線段。其次再注意(1)“第n秒末=第(n+1)秒初”；(2)“n秒內(nèi)第n秒內(nèi)”， n秒內(nèi)是指的0-n秒的時(shí)間?？芍祟}答案為B。,B,例2：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體第3s內(nèi)走過(guò)8m，第10s內(nèi)走過(guò)15m，求其加速度和初速度。,例1.汽車(chē)先向東行駛了40km,接著又向南行駛了30km,求整個(gè)過(guò)程中: (1)汽車(chē)通過(guò)的路程. (2)汽車(chē)的位移.,4.位移與路程,位移是始點(diǎn)到終點(diǎn)的有向線段,是矢量；路程是質(zhì)點(diǎn)在空間運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度，是標(biāo)量。只有當(dāng)質(zhì)點(diǎn)做單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，二者才相等。在研究機(jī)械振動(dòng)中，物體的位移是指物體離開(kāi)平衡位置的位移，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)位置矢量,汽車(chē)位移方向?yàn)闁|偏南370,例2一實(shí)心的長(zhǎng)方體，三邊長(zhǎng)分別是a、b、c（abc），如圖所示有一質(zhì)點(diǎn)，從頂點(diǎn)A沿表面運(yùn)動(dòng)到長(zhǎng)方體的對(duì)角B，求：（1)質(zhì)點(diǎn)的最短路程（2)質(zhì)點(diǎn)的位移大小,解析：將長(zhǎng)方體的上表面向前翻轉(zhuǎn)900, 跟其前表面在同一平面內(nèi)，A、B的連線是直線時(shí)，質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程最短質(zhì)點(diǎn)的位移就是過(guò)A、B的長(zhǎng)方體的對(duì)角線。,（1）,(2）,例3一列長(zhǎng)100m的隊(duì)伍在勻速前進(jìn)，隊(duì)尾的通訊員接到命令，立即快步勻速追趕到隊(duì)前，然后又以同樣的速率返回隊(duì)尾，當(dāng)通訊員回到隊(duì)尾時(shí)，整個(gè)隊(duì)伍又前進(jìn)了100m的路程，這一過(guò)程中，通訊員一共走的路程是m，位移大小是m 。,241.4,100,求解“追擊問(wèn)題”的關(guān)鍵是找兩個(gè)物體的時(shí)間關(guān)系位移關(guān)系速度關(guān)系,例4在與x軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，一帶電量q=1.010-8C、質(zhì)量m=2.510-3kg的物體在光滑水平面上沿著x軸作直線運(yùn)動(dòng)，其位移與時(shí)間的關(guān)系是x0.16t0.02t2，式中x以m為單位，t以s為單位。從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到5s末物體所經(jīng)過(guò)的路程為m，克服電場(chǎng)力所做的功為J。,5. 速度與速率,例1以某一速度豎直向上拋出一個(gè)小球,小球經(jīng)過(guò)2s上升到最大高度H=20m,又經(jīng)過(guò)2s回到拋出點(diǎn).求(1)從拋出點(diǎn)到最高點(diǎn) (2)從拋出點(diǎn)到落回拋出點(diǎn)中小球的平均速度和平均速率.,平均速度是位移除以時(shí)間，平均速率是路程除以時(shí)間平均速度是矢量，方向就是位移的方向。平均速率是標(biāo)量只有物體做單方向的直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，平均速度的大小才等于平均速率,瞬時(shí)速度是矢量，方向就是該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向；瞬時(shí)速率是標(biāo)量瞬時(shí)速度的大小總等于瞬時(shí)速率（極限）,例1.一個(gè)做變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，通過(guò)一段位移，在前1/5段位移上的平均速度為1m/s，在接下來(lái)的1/5段位移上的平均速度為2m/s，在最后3/5段位移上的平均速度為3m/s，求該物體在整段位移上的平均速度為多少？,6.平均速度的計(jì)算,求解平均速度的兩種途徑,求平均速度或平均速率時(shí)，必須指明“哪段時(shí)間”或“哪段過(guò)程”。,例2.甲、乙兩質(zhì)點(diǎn)沿直線從A運(yùn)動(dòng)到B處，甲前一半時(shí)間的速度為V1，后一半時(shí)間的速度為V2；乙前一半路程的速度為V1，后一半路程的速度為V2，則 A.甲先到達(dá)B B.乙先到達(dá)B C.甲、乙同時(shí)到達(dá)B D.因不知V1和V2大小，無(wú)法比較誰(shuí)先到達(dá)B,A,例3. 汽車(chē)從甲地由靜止出發(fā)，沿直線運(yùn)動(dòng)到丙地，乙在甲丙兩地的中點(diǎn)汽車(chē)從甲地勻加速度運(yùn)動(dòng)到乙地，經(jīng)過(guò)乙地速度為60kmh；接著又從乙地勻加速運(yùn)動(dòng)到丙地，到丙地時(shí)速度為120kmh，求汽車(chē)從甲地到達(dá)丙地的平均速度,解：設(shè)甲丙兩地距離為2s，汽車(chē)通過(guò)甲乙兩地時(shí)間為t1，通過(guò)乙丙兩地的時(shí)間t2。從甲到乙是勻加速運(yùn)動(dòng),從乙到丙也是勻加速運(yùn)動(dòng)，同理,計(jì)算平均速度常見(jiàn)的錯(cuò)誤是濫用 如將本例 求解為：60km/h或90km/h，這種解法的錯(cuò)誤是認(rèn)為汽車(chē)全過(guò)程作加速度恒定的直線運(yùn)動(dòng)其實(shí)，汽車(chē)從甲地到乙地和從乙地到丙地兩段的加速度并不相同。,7.速度、速度變化、速度變化率（加速度）,速度,速度的變化量,速度的變化率即加速度,描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向,描述物體速度變化的大小和方向,描述物體速度的大小和方向變化快慢,三個(gè)量都是矢量，它們之間沒(méi)有直接關(guān)系,有速度,不一定有加速度;有加速度,不一定有速度。,如：作勻速運(yùn)動(dòng)的物體，有速度，但沒(méi)有加速度；豎上拋的物體在最高點(diǎn)時(shí)，有加速度，但沒(méi)有速度。,速度大,加速度不一定大;加速度大,速度不一定大。,如：天上勻速飛行的飛機(jī)，速度很大，但加速度為0；射擊時(shí)火藥爆炸瞬間，子彈的加速度很大，而速度幾乎為0。,加速度的方向可以與速度方向成任意夾角。,加速度的方向由合外力的方向決定，加速度的方向由與物體速度的變化量的方向相同去量度，加速度的方向與速度的方向可能相同，可能相反，還可能垂直，可以成任何角度,速度變化大，加速度不一定大；加速度大，速度變化不一定大。,由a=v/t知，a的大小還與t有關(guān)。由v=at知，v的大小還與t有關(guān)。,物體有加速度，速度一定變化；物體速度變化，一定有加速度。,速度變化：速度的大小或方向之一發(fā)生變化，速度就發(fā)生了變化。做曲線運(yùn)動(dòng)的物體一定有加速度，其所受合外力一定不為0。,例1小球以3m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng)，碰到墻壁經(jīng)=0.01s后以=2m/s的速度沿同一直線反彈，如圖所示，則小球在這0.01s內(nèi)的平均加速度的大小為m/s2，方向?yàn)椤?500,水平向左,解：規(guī)定水平向左為正方向,正號(hào)說(shuō)明加速度方向?yàn)樗较蜃?求解加速度的兩種基本途徑,對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)還有運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和v-t圖像法求加速度等方法,研究物理過(guò)程為小球與墻壁的碰撞過(guò)程，V1和V2初速度和末速度同一條直線上的矢量合成建立符號(hào)規(guī)則，把矢量運(yùn)算變成代數(shù)運(yùn)算,對(duì)于自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng)根據(jù)加速度的物理意義口算可以快速解決問(wèn)題,例2：一個(gè)物體以40m/s的初速度從地面豎直上拋，問(wèn)5s末物體的速度是多大？方向如何？ 此物體經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落回地面？ 最高可上升到距地面多高處？ （忽略空氣阻力，取g=10m/s2）,t=8s,H=80m,v=10m/s 方向豎直向下,物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)g=10m/s2,上升段物體的加速度與速度方向相反，且物體加速度恒定，物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，速度每秒鐘減少10m/s； 下降段物體的加速度與速度方向相同，且加速度恒定，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，速度每秒鐘增加10m/s,例3.一個(gè)做變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，加速度逐漸減小到零，那么，該物體的運(yùn)動(dòng)情況可能是： A.速度不斷增大，到加速度減到零時(shí)，速度達(dá)到最大，而后做勻速運(yùn)動(dòng) B.速度不斷減小到零，然后反向做加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng) C.速度不斷減小，直到加速度為零時(shí)，速度減到最小而后做勻速運(yùn)動(dòng) D.速度不斷增大,A B C D,例1.一輛實(shí)驗(yàn)小車(chē)可沿水平地面（圖中紙面）上的長(zhǎng)直軌道勻速向右運(yùn)動(dòng)。有一臺(tái)發(fā)出細(xì)光束的激光器裝在小轉(zhuǎn)臺(tái)M上，到軌道的距離MN為d=10m，如所示。轉(zhuǎn)臺(tái)勻速運(yùn)動(dòng)，使激光束在水平面內(nèi)掃描，掃描一周的時(shí)間為T(mén)=60s。光束轉(zhuǎn)動(dòng)方向如圖中箭頭所示。當(dāng)光束與MN的夾角為450時(shí)，光束正好射到小車(chē)上。如果再經(jīng)過(guò)t=2.5s光束又射到小車(chē)上，問(wèn)小車(chē)的速度為多少？（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）,8、勻速運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律應(yīng)用,求解“追擊問(wèn)題”的關(guān)鍵是找兩個(gè)物體的時(shí)間關(guān)系位移關(guān)系速度關(guān)系,光束轉(zhuǎn)過(guò)角度,光束照到小車(chē)時(shí)，小車(chē)可能正在從左側(cè)接近N點(diǎn)，也可能小車(chē)正在從右側(cè)遠(yuǎn)離N點(diǎn)。,接近N點(diǎn)時(shí)，在t內(nèi)光束與MN夾角從450變?yōu)?00,遠(yuǎn)離N點(diǎn)時(shí)，在t內(nèi)光束與MN夾角從600變?yōu)?50,例2.天文觀測(cè)表明，幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星（或星系）都在以各自的速度背離我們運(yùn)動(dòng)，離我們最遠(yuǎn)的星體，背離我們運(yùn)動(dòng)的速度（成為退行速度）越大。也就是說(shuō)，宇宙在膨脹，不同星體的退行速度v和星體與我們的距離r成正比，即vHr。式中H為一常量，稱(chēng)為哈勃常數(shù)，已由天文觀察測(cè)定。為解釋上述現(xiàn)象，有人提出一種理論，認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開(kāi)始形成的。假設(shè)大爆炸后各星體即以不同的速度向外做勻速運(yùn)動(dòng)，并設(shè)想我們就位于其中心，則速度越大的星體現(xiàn)在離我們?cè)竭h(yuǎn)這一結(jié)果與上述天文觀測(cè)一致。 由上述理論和天文觀測(cè)結(jié)果，可估算宇宙年齡t，其計(jì)算式為t。根據(jù)近期觀測(cè)，哈勃常數(shù)H310-m/(sly)(ly表示“光年”：光在一年中行進(jìn)的距離），由此估算宇宙的年齡約為Y(Y表示“年”）。,解析：根據(jù)題目提供的宇宙大爆炸理論，認(rèn)為宇宙是從一個(gè)大爆炸的火球開(kāi)始形成的假設(shè)大爆炸后各星體即以不同的速度向外做勻速運(yùn)動(dòng)（想象禮花爆炸時(shí)的情景），并設(shè)想我們就位于中心，那么宇宙的年齡就是星體遠(yuǎn)離我們的運(yùn)動(dòng)時(shí)間。,解：星體遠(yuǎn)離我們的運(yùn)動(dòng)時(shí)間就是宇宙的年齡，由勻速運(yùn)動(dòng)公式可得：trv，天文觀察結(jié)果：vHr。所以,例3圖A是在高速公路上用超聲波速度儀測(cè)量車(chē)速的示意圖，測(cè)速儀固定并正對(duì)被測(cè)物發(fā)出和接收超聲波脈沖信號(hào)，根據(jù)發(fā)出和接收到的信號(hào)間的時(shí)間差，測(cè)出被測(cè)物體的速度。圖B是測(cè)量?jī)x記錄脈沖信號(hào)得到的紙帶，p1、p2表示測(cè)速儀發(fā)出的超聲波信號(hào)，n1、n2表示pl、p2經(jīng)汽車(chē)反射回來(lái)的信號(hào)。設(shè)記錄時(shí)紙帶勻速移動(dòng)，p1、p2之間的時(shí)間間隔t1.0s，超聲波在空氣中傳播的速度是v340 ms ，若汽車(chē)是勻速行駛的，則根據(jù)圖B可知，汽車(chē)在接收到p1、p2兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離是_，汽車(chē)的速度是_ ms。,解：p1p2=30格,所以每格代表,因此從p1到n1需時(shí)間,因此從p2到n2需時(shí)間,汽車(chē)與第一個(gè)脈沖相遇的時(shí)刻為p1n1段的時(shí)間中點(diǎn)，汽車(chē)與第二個(gè)脈沖相遇的時(shí)刻為p2n2段的時(shí)間中點(diǎn),兩次相遇的時(shí)間差,汽車(chē)與第一個(gè)脈沖相遇的位置離測(cè)速儀的距離為,汽車(chē)與第二個(gè)脈沖相遇的位置離測(cè)速儀的距離為,汽車(chē)與兩次與超聲脈沖信號(hào)相遇的這段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)距離為,這段時(shí)間內(nèi)汽車(chē)的速度為,例2.一輛汽車(chē)沿一條公路行駛，如果以速度V1行駛了全程的1/4，接著以速度V2=20m/s行駛完其余的3/4路程。已知汽車(chē)在全部路程的平均速度是16m/s，則汽車(chē)在前1/4路程上速度大小V1是多大？,例2下列關(guān)于速度的說(shuō)法中，正確的是 A平均速率就是平均速度的大小 B瞬時(shí)速率是指瞬時(shí)速度的大小 C勻速直線運(yùn)動(dòng)中任意一段時(shí)間內(nèi)的平均速度都等于其任一時(shí)刻