高中物理必修描述直線運(yùn)動(dòng)的基本概念

1、高中物理必修描述直線運(yùn)動(dòng)的基本概念第1頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例1：甲、乙、丙三人各乘一個(gè)熱氣球，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，那么，從地面上看，甲、乙、丙的運(yùn)動(dòng)情況可能是A甲、乙勻速下降， ，丙停在空中B甲、乙勻速下降， ，丙勻速上升C甲、乙勻速下降， ，丙勻速下降，且D以上說法均不對(duì)A B1.機(jī)械運(yùn)動(dòng)與參考系第2頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四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，說明乙在勻速下降，且有三種可能， 丙停在空中；丙勻速上

2、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 。第3頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例2太陽從東邊升起，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，

3、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；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第4頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例1.關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說法中正確的是( )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.研究一列火車通過南京長江大橋時(shí)間時(shí)，不能把火車看做質(zhì)點(diǎn)D.計(jì)算列車從北京開到上海的時(shí)間時(shí)，可以把列車看做質(zhì)點(diǎn)E.做直線運(yùn)動(dòng)的物

4、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)第5頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四3.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)間的說法是正確的是00t112t2t33tn-1tnn-1nt/sA.t2表示時(shí)刻，稱為第2秒末或第3秒初，也可稱為2

5、秒內(nèi)B.t2-t3表示時(shí)間，稱為第3秒內(nèi)C.0t2表示時(shí)間，稱為最初2秒內(nèi)或第2秒內(nèi)D.tn-1tn表示時(shí)間，稱為第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第6頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例2：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體第3s內(nèi)走過8m，第10s內(nèi)走過15m，求其加速度和初速度。第7頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例1.汽車先向東行駛了40km,接著又向南行駛了30km,求整個(gè)過程中:(

6、1)汽車通過的路程.(2)汽車的位移.ABCS4.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平衡位置的位移，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)位置矢量汽車位移方向?yàn)闁|偏南370第8頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例2一實(shí)心的長方體，三邊長分別是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ABabc解析：將長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)通過的路程

7、最短質(zhì)點(diǎn)的位移就是過A、B的長方體的對(duì)角線。（1）(2）第9頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例3一列長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，這一過程中，通訊員一共走的路程是m，位移大小是m 。100m241.4100求解“追擊問題”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)系第10頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例4在與x軸平行的勻強(qiáng)電場中，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)

8、，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。從開始運(yùn)動(dòng)到5s末物體所經(jīng)過的路程為m，克服電場力所做的功為J。解：第一問要求的是路程；第二問求功，要用到的是位移。將x0.16t0.02t2和v0=0.16m/s，加速度a=-0.04m/s2.由加速度的物理意義可知在4s末物體速度減小到零，然后反向做勻加速運(yùn)動(dòng)，末速度大小v5=0.04m/s。前4s內(nèi)位移大小第5s內(nèi)位移大小因此從開始運(yùn)動(dòng)到5s末物體所經(jīng)過的路程為0.34m，而位移大小為0.30m，克服電場力做的功W=mas=310-5J。對(duì)照，可知該物體初速度第11頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)

9、4分，星期四5. 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2s上升到最大高度H=20m,又經(jīng)過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. 解：平均速度方向豎直向上；平均速率平均速度平均速率平均速度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）第12頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例1.一個(gè)做變速直線

10、運(yùn)動(dòng)的物體，通過一段位移，在前1/5段位移上的平均速度為1m/s，在接下來的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)算使用于任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)只使用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)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“哪段過程”。第13頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例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

11、知V1和V2大小，無法比較誰先到達(dá)B A第14頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例3. 汽車從甲地由靜止出發(fā)，沿直線運(yùn)動(dòng)到丙地，乙在甲丙兩地的中點(diǎn)汽車從甲地勻加速度運(yùn)動(dòng)到乙地，經(jīng)過乙地速度為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，汽車通過甲乙兩地時(shí)間為t1，通過乙丙兩地的時(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)為汽車全過程作加速度恒定的直線運(yùn)動(dòng)其實(shí)，汽車從甲地到乙地和從乙地到丙地

12、兩段的加速度并不相同。第15頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四7.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，它們之間沒有直接關(guān)系第16頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四有速度,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，但沒有加速度；豎上拋的物體在最高點(diǎn)時(shí)，有加速度，但沒有速度。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

13、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。 第17頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例1小球以3m/s的速

14、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?00水平向左解：規(guī)定水平向左為正方向正號(hào)說明加速度方向?yàn)樗较蜃笄蠼饧铀俣鹊膬煞N基本途徑?jīng)Q定式度量式對(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程為小球與墻壁的碰撞過程，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)算第18頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四對(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題例2：一個(gè)物體以40m/s的初速度從地面豎直

15、上拋，問5s末物體的速度是多大？方向如何？此物體經(jīng)多長時(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=8sH=80mv=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第19頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例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

16、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第20頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例1.一輛實(shí)驗(yàn)小車可沿水平地面（圖中紙面）上的長直軌道勻速向右運(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=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)，光束正好射到小車上。如果再經(jīng)過t=2.5s光束又射到小車上，問小車的速度為多少？（結(jié)果保留兩位有效數(shù)

17、字） 8、勻速運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律應(yīng)用左右NMd光求解“追擊問題”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)系第21頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四光束轉(zhuǎn)過角度光束照到小車時(shí)，小車可能正在從左側(cè)接近N點(diǎn)，也可能小車正在從右側(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左右NMd光第22頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例2.天文觀測表明，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，宇宙在膨脹，不同星體的退

18、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，稱為哈勃常數(shù)，已由天文觀察測定。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)果與上述天文觀測一致。 由上述理論和天文觀測結(jié)果，可估算宇宙年齡t，其計(jì)算式為t。根據(jù)近期觀測，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”）。第23頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四解析：根據(jù)題目提供的宇宙大爆炸理論，認(rèn)為宇宙是從

19、一個(gè)大爆炸的火球開始形成的假設(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。所以第24頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四例3圖A是在高速公路上用超聲波速度儀測量車速的示意圖，測速儀固定并正對(duì)被測物發(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，測出被測物體的速度。圖B是測量儀記錄脈沖信號(hào)得到的紙帶，p1、p2表示測速儀發(fā)出的超聲波信號(hào)，n1、n2表示pl、p2經(jīng)汽車反射回來的信號(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 ，若汽車是勻速行駛的，則根據(jù)圖B可知，汽車在接收到p1、p2兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離是_，汽車的速度是_ ms。第25頁，共29頁，2022年，5月20日，10點(diǎn)4分，星期四解：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)，汽車與第二個(gè)脈沖相遇的時(shí)刻為p2n