第一講運動的描述勻變速直線運動

1、. 第一講運動的描述勻變速直線運動基_本_概_念參考系想一想如圖111所示，已知旗桿靜止不動，則風向向哪個方向？能否判斷甲、乙火炬的運動方向？圖111提示：旗桿靜止不動，旗向左展開，則風向向左，甲火炬火焰向左偏，甲火炬可能靜止，可能向右運動，也可能向左運動，但向左運動的速度小于風速，乙火炬一定向左運動。記一記1參考系的定義在描述物體的運動時，假定不動，用來做參考的物體。2參考系的四性(1)標準性：選作參考系的物體都假定不動，被研究的物體都以參考系為標準。(2)任意性：參考系的選取原則上是任意的。(3)統(tǒng)一性：比較不同物體的運動應(yīng)選擇同一參考系。(4)差異性：對于同一物體選擇不同的參考系結(jié)果一般

2、不同。試一試1漢語成語中有一個“形影不離”的成語，意思是人的身體和影子分不開，形容關(guān)系密切，經(jīng)常在一起。在晴天的早上，某同學在操場上跑步，下列說法正確的是()A以地面為參考系，影子是靜止的B以地面為參考系，影子是運動的C以人為參考系，影子是靜止的D以人為參考系，影子是運動的質(zhì)點想一想2012年9月8日在國際田聯(lián)鉆石聯(lián)賽布魯塞爾站的比賽中，27歲的美國人梅里特以12秒80創(chuàng)造了新的110米欄世界紀錄，被譽為欄上魔術(shù)師。如圖112所示為110米欄比賽中梅里特的瞬間照，那么，梅里特在飛奔的110米中，能否被看成質(zhì)點？若梅里特的教練貝姆要分析其跨欄動作要領(lǐng)，還能否將梅里特看做質(zhì)點？圖112提示：梅里特

3、在飛奔的110米中，能被看做質(zhì)點，但教練分析其動作要領(lǐng)時，不能將其看做質(zhì)點。記一記1質(zhì)點的定義用來代替物體的有質(zhì)量的點。它是一種理想化模型。2物體可看做質(zhì)點的條件研究物體的運動時，物體的形狀和大小對研究結(jié)果的影響可以忽略。3物體可視為質(zhì)點主要有以下三種情形(1)物體各部分的運動情況都相同時(如平動)。(2)當問題所涉及的空間位移遠遠大于物體本身的大小時，通常物體自身的大小忽略不計，可以看做質(zhì)點。(3)物體有轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)動對所研究的問題影響很小(如研究小球從斜面上滾下的運動)。試一試2下列關(guān)于質(zhì)點的說法中，正確的是()A只要是體積很小的物體都可以看成質(zhì)點B只要是質(zhì)量很小的物體都可以看成質(zhì)點C質(zhì)量很

4、大或體積很大的物體都一定不能看成質(zhì)點D由于所研究的問題不同，同一物體有時可以看做質(zhì)點，有時不能看做質(zhì)點位移和路程想一想如圖113所示，某質(zhì)點從A點出發(fā)沿直線到達C點后，再返回到B點靜止，已知AC100 m，BC30 m，則整個過程中，質(zhì)點的位移和路程各為多大？圖113提示：整個過程中，質(zhì)點的位移為ABACBC70 m，路程為ACBC130 m。記一記定義區(qū)別聯(lián)系位移位移表示質(zhì)點位置的變化，可用由初位置指向末位置的有向線段表示(1)位移是矢量，方向由初位置指向末位置；路程是標量，沒有方向(2)位移與路徑無關(guān)，路程與路徑有關(guān)(1)在單向直線運動中，位移的大小等于路程(2)一般情況下，位移的大小小于

5、路程路程路程是質(zhì)點運動軌跡的長度試一試3湖中O點有一觀察站，一小船從O點出發(fā)向東行駛4 km，又向北行駛3 km，則在O點的觀察員對小船位置的報告最為精確的是()A小船的位置變化了7 kmB小船向東北方向運動了7 kmC小船向東北方向運動了5 kmD小船的位置在東偏北37方向，距離O點5 km處速度和加速度想一想如圖114所示為汽車的速度表，其示數(shù)表示汽車的平均速度還是瞬時速度？若汽車做勻加速直線運動，速度由圖甲變?yōu)閳D乙歷時8 s，則此過程汽車速度變化量為_ km/h，汽車的加速度為_ m/s2。圖114 記一記1速度(1)平均速度：定義：運動物體的位移與所用時間的比值。定義式：v。方向：跟物

6、體位移的方向相同。(2)瞬時速度：定義：運動物體在某位置或某時刻的速度。物理意義：精確描述物體在某時刻或某位置的運動快慢。速率：物體運動的瞬時速度的大小。2加速度(1)定義式：a， 單位是m/s2。(2)物理意義：描述速度變化的快慢。(3)方向：與速度變化量的方向相同。(4)根據(jù)a與v方向間的關(guān)系判斷物體在加速還是減速。3速度、速度變化量和加速度的比較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vvvtv0a單位m/sm/sm/s2方向與位移x同向，即物體運動的方向由vvtv0或

7、a的方向決定與v的方向一致，由F的方向決定，而與v0、vt方向無關(guān)關(guān)系三者無必然聯(lián)系，v很大，v可以很小，甚至為0，a也可大可小，也可能為零試一試4.圖115是火箭點火升空瞬間時的照片，關(guān)于這一瞬間的火箭的速度和加速度的判斷，下列說法正確的是()圖115A火箭的速度很小，但加速度可能較大B火箭的速度很大，加速度可能也很大C火箭的速度很小，所以加速度也很小D火箭的速度很大，但加速度一定很小對質(zhì)點概念的理解(1)質(zhì)點是對實際物體的科學抽象，是研究物體運動時抓住主要因素、忽略次要因素、對實際物體進行的近似，是一種理想化的模型，質(zhì)點在現(xiàn)實中是不存在的。(2)一個物體能否看做質(zhì)點，并非依物體自身大小來判

8、定，而是要看物體的大小、形狀在所討論的問題中是否可以忽略。若可以忽略，即使物體很大，也能看做質(zhì)點。相反，若物體的大小、形狀不可以忽略，即使物體很小，也不能看做質(zhì)點。(3)質(zhì)點與幾何中的“點”不同。質(zhì)點是對實際物體進行科學抽象的模型，具有質(zhì)量，只是忽略了物體的大小和形狀；幾何中的點僅僅表示空間中的某一個位置。例1(2012宣州模擬)以下情景中，加著點的人物或物體可看成質(zhì)點的是()A研究一列火車通過長江大橋所需的時間B乒乓球比賽中，運動員發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球C研究航天員翟志剛在太空出艙揮動國旗的動作D用GPS確定打擊海盜的“武漢”艦在大海中的位置嘗試解題把物體看做質(zhì)點的條件是：物體的大小或形狀對研究的問題

9、沒有影響，或者對研究問題的影響可以忽略時，物體就可以看做質(zhì)點。火車的長度相對于長江大橋的長度不可以忽略，因此研究火車通過長江大橋所需的時間，不能把火車看成質(zhì)點；要接住“旋轉(zhuǎn)球”，必須研究乒乓球的運動狀態(tài)，不能把乒乓球看成質(zhì)點；研究航天員翟志剛在太空出艙揮動國旗的動作時，不能把翟志剛看成質(zhì)點；用GPS確定“武漢”艦在大海中的位置時，可以把“武漢”艦看成質(zhì)點。故應(yīng)選D。答案D平均速度與瞬時速度(1)平均速度與瞬時速度的區(qū)別與聯(lián)系：區(qū)別：平均速度與位移和時間有關(guān)，表示物體在某段位移或某段時間內(nèi)的平均運動快慢程度；瞬時速度與位置或時刻有關(guān)，表示物體在某一位置或某一時刻的運動快慢程度。聯(lián)系：瞬時速度是運

10、動時間t0時的平均速度。(2)平均速度與平均速率的區(qū)別：平均速度的大小不能稱為平均速率，因為平均速率是路程與時間的比值，它與平均速度的大小沒有對應(yīng)關(guān)系。例2一質(zhì)點沿直線Ox方向做變速運動，它離開O點的距離x隨時間t變化的關(guān)系為x(52t3) m，它的速度隨時間t變化的關(guān)系為v6t2 m/s，該質(zhì)點在t0到t2 s間的平均速度和t2 s到t3 s間的平均速度的大小分別為()A12 m/s39 m/sB8 m/s38 m/sC12 m/s19.5 m/s D8 m/s13 m/s審題指導(dǎo)第一步：抓關(guān)鍵點關(guān)鍵點獲取信息v6t2 m/s質(zhì)點做非勻變速直線運動t0到t2 st2 s到t3 s平均速度對應(yīng)

11、的時間第二步：找突破口根據(jù)平均速度定義式v可知，只要求出對應(yīng)時間段t時間內(nèi)的位移x，即可求出平均速度大小。嘗試解題當t0時，x15 m，t2 s時，x221 m，所以x1x2x116 m，得18 m/s；t3 s時，x359 m，所以x2x3x238 m，則238 m/s，故選B。求解平均速度的一般步驟和應(yīng)注意的問題(1)一般解題步驟：明確研究對象的運動過程。根據(jù)已知條件和待求量之間的關(guān)系表示對應(yīng)過程的位移和時間。應(yīng)用平均速度公式結(jié)合位移關(guān)系或時間關(guān)系列方程求解。(2)兩個應(yīng)注意的問題：平均速度的大小與物體不同的運動階段有關(guān)，求解平均速度必須明確是哪一段位移或哪一段時間內(nèi)的平均速度。是平均速度

12、的定義式，適用于所有的運動。加速度與速度的關(guān)系(1)速度的大小與加速度的大小無關(guān)。(2)速度增大或減小與加速度的增大或減小無關(guān)。(3)速度的增大或減小是由速度與加速度的方向關(guān)系決定的。例3對于質(zhì)點的運動，下列說法中正確的是()A質(zhì)點的加速度為零，則速度為零，速度變化也為零B質(zhì)點速度變化率越大，則加速度越大C質(zhì)點某時刻的加速度不為零，則該時刻的速度也不為零D質(zhì)點運動的加速度越大，它的速度變化越大審題指導(dǎo)(1)加速度即為速度的變化率。(2)加速度的大小與物體的速度及速度變化量無必然聯(lián)系。嘗試解題質(zhì)點運動的加速度為零時，質(zhì)點的速度變化為零，但速度不一定為零，A錯誤；質(zhì)點速度變化率即為加速度，B正確；

13、質(zhì)點在某時刻的加速度不為零，其速度可能為零，如自由落體的物體在開始下落的瞬間，C錯誤；質(zhì)點的速度變化vat，即速度的變化由質(zhì)點的加速度和時間共同決定，D錯誤。答案B對加速度大小和方向的進一步理解(1)選取原則：,選取參考系時，應(yīng)以觀測方便和使運動的描述盡可能簡單為原則，一般應(yīng)根據(jù)研究對象和研究對象所在的系統(tǒng)來決定。(2)不特殊說明，一般以地球為參考系。 典例一船夫劃船逆流而上，駕船沿河道逆水航行，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)葫蘆離橋5 400 m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

14、的速度。常規(guī)解法設(shè)船在靜水中的速度為v舟，酒葫蘆從落水到發(fā)現(xiàn)的時間為t1，返航追上葫蘆的時間為t23 600 s，以地面為參考系，船逆流時相對地面的速度為v舟v水，順流而下的速度為v舟v水，則有：(v舟v水)t15 400 m(v舟v水)t2，v水(t1t2)5 400 m，以上兩式聯(lián)立可解得：t1t23 600 s。v水0.75 m/s。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度相同，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5 400 m用時2小時，故河水的速度v水 m/s0.75 m/s。答案0.75 m/s題后悟道合理