《描述運動的基本概念》.ppt

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1、第一章 運動的描述 勻變速 直線運動的研究 第 1課時 描述運動的基本概念 考點自清 1.質(zhì)點 用來代替物體的有 的點叫做質(zhì)點，研究 一個物體的運動時，如果物體的 和 對 問題的影響可以忽略，就可以看做質(zhì)點 . 質(zhì)量 形狀 大小 2.參考系和坐標系 (1)為了研究物體的運動而假定 的物體 , 叫做參考系 .對同一物體的運動 ， 所選擇的參考 系不同，對它的運動的描述就會 .通常以 為參考系來研究物體的運動 . (2)為了定量地描述物體的位置及位置的變化 ， 需要在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼?.中

2、學物理中 常用的坐標系有直線坐標系和平面直角坐標系 , 可分別用來研究物體沿直線的運動和在平面內(nèi) 的運動 . 不動 不同 地面 3.時刻和時間時隔 (1)時刻指的是某一瞬時 ， 在時間軸上用 來 表示 ， 對應的是位置 、 速度 、 動能等狀態(tài)量 . (2)時間間隔是兩個時刻間的間隔 ,在時間軸上 用 來表示，對應的是位移、路程、功等 過程量 . 4.位移和路程 (1)位移描述物體 的變化，用從 指 向 的有向線段表示，是矢量 . (2)路程是物體運動 的長度，是標量 . 點 線段 位置 初位置 末位置 軌跡 t

3、x 5.速度 物理學中用位移與發(fā)生這段位移所用時間的比 值表示物體運動的 ，即 v= ,是 描述物體 運動的 和 方向 的物理量 . (1)平均速度：在變速運動中，物體在某段時間 內(nèi)的 與發(fā)生這段位移所用時間的比值叫做 這段時間內(nèi)的平均速度，即 ,其方向與 的方向相同 . (2)瞬時速度：運動物體在 的速度，方向沿軌跡上物體所在點的 切線方向指向前進的一側(cè)是矢量 .瞬時速度的大 小叫 ，是標量 . 快慢 t x 快慢 位移 v 位移 某一時刻（或某一 一位置） 速率 6.加速度 加速度是描

4、述 的物理量 ,是 與 的比值，即 a= .加速度是矢量，其方向與 的 方向相同 . 速度變化快慢 速度的 發(fā)生這一變化所用時間 速度變化tv 變化量 熱點聚焦 熱點一 質(zhì)點概念的理解與應用 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 ,真正的質(zhì)點是 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 判斷 ,而是要看物體的大小 、 形狀在所討論的問 題中是主要因素還是次要因素 .若是次要因素 ,即

5、 使物體很大 ,也能看做質(zhì)點 .相反 ,若 物 體的大小 、 形狀是主要因素 ,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 某一位置 . 熱點二 平均速度與瞬時速度的區(qū)別和聯(lián)系 1.平均速度反映一段時間內(nèi)物體運動的平均快慢 程度 ,它與一段時間或一段位移相對應 .瞬時速 度能精確描述物體運動的快慢 ,它是在運動時間 t 0時的平均速度 ， 與某一時刻或某一位置 相 對應 . 2.瞬時速度的大小叫速率 ,但平

6、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關(guān)系 . 思考與討論 :什么情況下 ,平均速度與瞬時速度相等 ? 提示 :在勻速直線運動中 ,瞬時速度保持不變 ,與平 均速度相等 . 熱點三 關(guān)于加速度的理解 1.從 a= 可知 ， 加速度是速度的變化率 ， 加速度 大 ,意味著速度變化快 ,并不表示速度變化大 . 2.只要物體的速度在變化 ,就說明存在加速度 ;反之 , 有加速度 ,物體的速度就在變化 .只是加速度衡量 了速度變化的快慢程度而已 . 3.當加速度方向與速度方向一致時 ,物體做加速直 線運動 ;當

7、加速度方向與速度方向相反時 ,物體做 減速直線運動 .因此 ,判斷物體速度是增大還是減 小 ,要看加速度方向與速度方向的關(guān)系 ,而 “ 增 大”或“減小”的快慢就要看加速度的大小了 . tv 思考與討論 :物體由于發(fā)生了位移而具有速度 , 同理 ,由于速度發(fā)生了變化 ,物體就產(chǎn)生了加速 度 ,你認為這種對速度和加速度的理解是否 正確？ 提示 :物體運動時 ,物體的位置發(fā)生變動 ,產(chǎn)生位 移 .當物體受到力的作用時 ,就會產(chǎn)生加速度 ,物 體的速度也就隨之發(fā)生變化 .可見 ,速度和位移 、 加速度和速度變化存在著因果關(guān)系 ,若將其因果 關(guān)系顛倒就會導致

8、錯誤 . 題型探究 題型 1 質(zhì)點概念的理解 【 例 1】 如圖 1為我國田徑名將劉翔 , 曾多次獲得 110米欄冠軍 ， 下列有 關(guān)說法正確的是 ( ) A.劉翔在飛奔的 110米中 ,可以看 做質(zhì)點 B.教練為了分析其動作要領(lǐng) ,可以將其看做質(zhì)點 C.無論研究什么問題 ,均不能把劉翔看做質(zhì)點 D.是否能將劉翔看做質(zhì)點 ,決定于我們所研究的 問題 圖 1 思路點撥 分析劉翔的尺寸在研究的問題中屬 于次要因素還是主要因素 ， 從而確定是否可以 將劉翔看做質(zhì)點 . 解析 在劉翔飛奔的 110米中 ,我們?nèi)绻魂P(guān)心 他的速度 ,則

9、無需關(guān)注其跨欄動作的細節(jié) ,故可以 將其看做質(zhì)點 .教練為了分析其動作要領(lǐng)時 ,如果 作為質(zhì)點 ,則其擺臂 、 跨欄等動作細節(jié)將被掩蓋 , 無法研究 ,所以就不能看做質(zhì)點 .因此 ,能否將一 個物體看做質(zhì)點 ,關(guān)鍵是物體自身因素對我們所 研究問題的影響 ,而不能籠統(tǒng)地說行或不行 . 答案 AD 規(guī)律總結(jié) 判斷物體是否可看作質(zhì)點應注意以下兩點 (1)明確題目中所要研究的問題是什么 . (2)分析物體的大小和形狀對所研究的問題而言 能否忽略 . 變式練習 1 2008年北京奧運會已落下帷幕 ,世 人矚目 ,中國代表團參加了包括田徑 、 體操 、 柔

10、 道在內(nèi)的所有 28個大項的比賽 ,下列幾種奧運比 賽項目中的研究對象可視為質(zhì)點的是 ( ) A.在撐桿跳高比賽中研究運動員手中的支撐桿 在支撐地面過程中的轉(zhuǎn)動情況時 B.帆船比賽中確定帆船在大海中的位置時 C.跆拳道比賽中研究運動員的動作時 D.鉛球比賽中研究鉛球被擲出后在空中的飛行 時間時 解析 A、 C項中的研究對象的大小和形狀忽略 后 ,所研究的問題將無法繼續(xù) ,故 A、 C錯 ,而 B、 D 項中的研究對象的大小和形狀忽略后 ,所研究的 問題不受影響 ,故 B、 D正確 . 答案 BD 題型 2 對平均速度的理解 【 例

11、 2】 汽車沿直線從甲地開往乙地 ,若前一半路 程的平均速度為 v1,后一半路程的平均速度為 v2, 則汽車全程的平均速度 為多少 ？ 若汽車在全程 的前一半時間的平均速度為 v1,后一半時間的平 均速度為 v2,則全程的平均速度 為多少 ？ 哪種 情 況下的平均速度大？ 思維快車 本題考查平均速度的運算 ,對一般變 速運動平均速度的計算必須牢牢抓住平均速度 的定義式 . v v 解析 (1) (2) 對兩種情況下的平均速度作差有 0, 即 v1 v2時，后一種情況的平均速度大 . 答案 第

12、二種情況平均速度大 21 21 21 21 222 vv vv vv v xx x tt x . 2 22 2121 vv vv v t tt )(2 )(2 2 21 2 21 21 2121 vv vv vv vvvvvv 2 21 vv 21 212 vv vv 規(guī)律總結(jié) 對平均速度的計算應注意以下幾點： (1)平均速度是矢量 ,方向與位移方向相同 . (2)平均速度的大小與物體不同的運動階段有關(guān) . (3) 是平均速度的定義式 ,適用于所有的運 動 ,而 適用于勻變速直線運動 ,但若 v= ,卻不能判定該物體做勻變

13、速直線運動 . t xv 2 0 tvvv 2 0 tvv 變式練習 2 某同學在百米比賽中 ,以 6 m/s2的 加速度迅速從起點沖出 ， 到 50 m處的速度是 8.2 m/s,在他跑完全程中間時刻 t1=6.25 s時速 度為 8.3 m/s,最后以 8.4 m/s的速度沖過終點 , 他的百米平均速度大小為 m/s. 解析 本題交代了許多速度 ,但那些都是瞬時速 度 ,求平均速度是否用 來求解呢 ？ 顯然 不是 ,因為該運動不是勻變速直線運動 ,所以只 能用 來求解 ,其中 x=100 m， 而時間 t可由 2 10 vvv t

14、xv “ 全程中間時刻 t1=6.25 s” 得出 t=2t1=12.5 s, 因此平均速度 答案 8 m/s m / s8s5.12 m1 0 0 txv 變式練習 3 下表是在北京西與長沙區(qū)間運行的 T1/T2次列車運行時刻表 .假設(shè)列車準點到達和 準點開出 ,且做直線運動 .求： (1)列車由長沙開出至到達武昌的過程中的平均 速度 ; (2)列車由鄭州開出至到達岳陽的過程中的平均 速度； （ 3） T1次列車在 5 05的速度和全程的平均 速度 . 北京西 長沙 (T1次 ) 自北京西起 里程（ km） 站名 北京西 長沙（

15、T2次） 17 00 0 北京 西 8 14 23 29 23 35 690 鄭州 1 40 1 39 5 01 5 09 1 226 武昌 20 12 20 04 7 12 7 18 1 441 岳陽 17 58 17 56 8 38 1 588 長沙 16 36 解析 (1)由上表可得 ,由長沙到武昌的過程中 位移 x1=1 588 km-1 226 km=362 km (1分 ) 時間 t1=3小時 28分 =3.467 h (1分 ) 所以 h=104.4 km/h (3分 ) (2)由上表可得 ,由鄭州到岳陽過程中 位移 x2=1 441

16、km-690 km=751 km (1分 ) 時間 t2=7小時 37分 =7.617 h (1分 ) 所以平均速度 (3分 ) 4 6 7.3 3 6 2 1 11 t xv km / h 98.6km / h617.7 751 2 22 t xv (3)T1次列車在 505 時在武昌站停車 ,所以此時 的瞬時速度為 0. （ 1分） 在全程中 :位移 x=1 588 km （ 1分） 時間 t=15小時 38分 =15.633 h （ 1分） 所以全程平均速度 （ 2分） 答案 (1)104.4 km/h (2)98.6 km/h (

17、3)0 101.6 km/h km / h6.101km / h633.15 5881 txv 題型 3 對加速度的理解 【 例 3】 有下列幾種情景 ,請根據(jù)所學知識選擇對 情景的分析和判斷正確的是 ( ) 點火后即將升空的火箭 高速公路上沿直線高速行駛的轎車為避免事 故緊急剎車 運動的磁懸浮列車在軌道上高速行駛 太空中的空間站在繞地球做勻速轉(zhuǎn)動 A.因火箭還沒運動 ,所以加速度一定為零 B.轎 車緊急剎 車 ,速 度變化很快 ,所以加 速度很大 C.高速行駛的磁懸浮列車 ,因速度很大 ,所以加 速度也一定很大 D.盡管空間站勻速

18、轉(zhuǎn)動 ,加速度也不為零 思路導圖 加 速 度 理解加速 度的概念 加速度表示速度的變化快慢 , 不表示速度變化的大小 弄清速度與 加速度的關(guān)系 加速度的大小與速度的 大小沒有必然的關(guān)系 解析 選項 A中 ,火箭雖還沒動 ,但火箭所受合外 力不為零 ,故 A錯；轎車緊急剎車時 ,根據(jù) a= , 由于 t很短 ,故加速度很大 ,B對 ;磁懸浮列車的 速度很大 ,但速度變化并不快 ,故加速度并不大 , C錯 ;空間站的速度大小不變 ,但速度方向不斷變 化 ,故加速度并不為零 ,D對 . 答案 BD t v 變式練習 4 關(guān)于物體的運動

19、,下列哪種說法是 不可能的 ( ) A.加速度在減小 ,速度在增加 B.加速度方向始終改變而速度不變 C.加速度和速度大小都在變化 ,加速度最大時速 度最小 ,速度最大時加速度最小 D.加速度方向不變而速度方向變化 解析 物體從靜止開始做加速度減小的加速運 動時 ,加速度減小 ,說明速度增加得越來越慢 ,當 加速度減小到零時 ,速度增加到最大 ,故選項 A、 C 是可能的 .平拋運動中 ,加速度方向不變而速度 方向時刻變化 ,故選項 D也是可能的 .只要有加速 度 ,速度就要變化 ,選項 B是不可能的 . B 題型 4

20、 利用“對稱性”解決運動問題 【 例 4】 天空有近似等高的濃云層 .為了測量云層 的高度 ,在水平地面上與觀測者的距離為 d= 3.0 km處進行一次爆炸 ,觀測者聽到由空氣直接 傳來的爆炸聲和由云層反射來的爆炸聲時間上 相差 t=6.0 s.試估算云層下表面的高度 .已知 空氣中的聲速 v= km/s. 解析 如右圖所示 ,A表示爆炸處 , O表示觀測者所在處 ,h表示云層下 表面的高度 .用 t1表示爆炸聲直接傳 到 O處所用時間 ,則有 d=vt1 3 1 用 t2表示爆炸聲經(jīng)云層反射到達 O處所用時間 , 因為入射角等于反射角 ,故

21、有 已知 t2-t1= t 聯(lián)立式 ,可得 代入數(shù)值得 h=2.0 103 m 答案 2.0 103 m tdth vv 2)(21 2 2 22) 2(2 th d v 【 評分標準 】 本題共 16分 ,其中式各 5分 , 式各 2分 . 【 名師導析 】 有關(guān)勻速運動的問題近幾年考查較多 ,如宇宙膨 脹速度 、 超聲波測速等 ,涉及規(guī)律比較簡單 .根 據(jù)高考的特點 ,運動的問題與科普知識或其他某 一情景相結(jié)合進行考查 ,仍將是考查的熱點 ,同 時注意理解題意 、 建立模型的能力要求會越來 越高 . 素能提升 1.

22、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 ,又因有自轉(zhuǎn) ,研究地球公轉(zhuǎn)時 ,地球 不可作為質(zhì)點 D.研究跳水運動員轉(zhuǎn)體動作時 ,運動員不可作為 質(zhì)點 解析 參考系是為了描述物體的運動而人為選定 作為參照的物體 ,參考系可以是不動的 ,也可以是 變速運動的物體 ,A錯誤 ,B正確 ;地球的公轉(zhuǎn)半徑比 地球半徑大得多 ,在研究地球公轉(zhuǎn)時 ,可將地球視 為質(zhì)點 ,C錯誤 ;但在研究跳水運動員身體轉(zhuǎn)動時 , 運動員的形狀和大小對研究結(jié)果的影響不可忽略 , 不能被視為

23、質(zhì)點 ,D正確 . BD 2.甲 、 乙 、 丙三人各乘一個熱氣球 ,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 .那么在地面上的人看來 , 甲 、 乙 、 丙的運動情況可能是 ( ) A.甲、乙勻速下降 ,v乙 v甲 ,丙停在空中 B.甲、丙勻速下降 ,v丙 v甲 ,乙勻速上升 C.甲 、 乙勻速下降 ,v乙 v甲 ,丙勻速下降 ,且 v丙 v 甲 D.甲 、 乙勻速下降 ,v乙

24、升 ,或者可能勻速向下運動且 v丙

25、故三個質(zhì)點的位移相同 ,D項錯 ; 由于運動時間相同 ,由平均速度的定義可知 ,平 均速度也相同 ,A項對；曲線運動的方向沿軌跡 的切線方向 ,所以不是任何時刻速度方向都相同 的 ,B項錯；任意時刻三個質(zhì)點的位移并不相同 , 平均速度也不同 ,C項錯 . 答案 A 4.下列說法中正確的是 ( ) A.物體有加速度 ,速度就增加 B.物體的速度變化越快 ,加速度就越大 C.物體的速度變化量 v越大 ,加速度就越大 D.物體運動的加速度等于零 ,則物體一定靜止 解析 加速度是表示物體速度變化快慢的物理 量 ,與物體的速度的大小沒有直接關(guān)系 ,故

26、B正確 , D錯誤 ;由 v=a t, v的大小還與 t的大小 有關(guān) ,故 C錯誤；當加速度與速度反向時 ,速度反 而減小 ,故 A項錯誤 . B 5.一質(zhì)點沿直線 Ox方向做變速運動 ,它離開 O點的 距離隨時間變化的關(guān)系為 x=5+2t3(m),它的速度 隨時間 t變化關(guān)系為 v=6t2(m/s).該質(zhì)點在 t=0到 t=2 s間的平均速度和 t=2 s到 t=3 s間的平均速 度大小分別為 ( ) A.12 m/s,39 m/s B.8 m/s,38 m/s C.12 m/s,19.5 m/s D.8 m/s,12 m/s 解析

27、 平均速度 ,t=0時 ,x0=5 m;t=2 s時 , x2=21 m； t=3 s時 ,x3=59 m.故 =8 m/s, =38 m/s. t xv s2 021 xx v s1 232 xx v B 6.一個質(zhì)點做方向不變的直線運動 ,加速度的方向 始終與速度方向相同 ,但加速度大小逐漸減小直 至為零 ,則在此過程中 ( ) A.速度逐漸減小 ,當加速度減小到零時 ,速度達 到最小值 B.速度逐漸增大 ,當加速度減小到零時 ,速度達 到最大值 C.位移逐漸增大 ,當加速度減小到零時 ,位移將 不再增大 D.位移逐漸

28、減小 ,當加速度減小到零時 ,位移達 到最小值 解析 加速度與速度同向 ,速度應變大 ,當加速 度減小到零時 ,速度不再增大 ,A項錯誤 ;物體做 加速度減小的加速運動 ,最后達到勻速 ,B項正 確 ;因物體最終勻速運動 ,所以位移仍增大 ,C項 錯誤 ;位移一直增大 ,沒有最小值 ,D項錯誤 . 答案 B 7.一輛汽車沿平直公路行駛 ,先以速度 v1通過前 的位移 ,再以速度 v2=50 km/h通過其余的 位移 . 若整個位移中的平均速度 =37.5 km/h,則第一 段位移內(nèi)的平均速度是多少？ 解析 設(shè)整段位移為 x,通過前 位移和后 位 移的時間分別為 t1和 t2,根據(jù) 得 t1= 3 1 3 2 v 3 1 32 t xv 11 3 3 1 vv xx t2= 解得第一段位移內(nèi)的速度 v1= 答案 25 km/h km / h .25km / h5.372503 5.375023 2 2 vv vv 22 3 23 2 vv xx 12 21 21 21 2 3 3 2 3 vv vv vv v xx x tt x 反思總結(jié) 返回