高一家教物理第一講運動的描述

第一章 運動的描述 1、 機械運動：一個物體相對于另一物體位置的改變（平動、轉(zhuǎn)動、直線、曲線、圓周），也可以說是物體的空間位置隨時間的變化。 理解時注意：運動是絕對的，靜止是相對的； 自然界中一切物體都在不停地運動著； 描述物體的運動必須要有個參照標準； 位置的變化：一個物體相對于另一物體，物體的一部分相對于另一部分。2、 平動：物體各部分運動情況都相同。 轉(zhuǎn)動：物體各部分都繞圓心作圓周運動。直線運動直線運動的條件：a、v0共線參考系、質(zhì)點、時間和時刻、位移和路程速度、速率、平均速度加速度運動的描述典型的直線運動勻速直線運動 s=t ，s-t圖，（a0）勻變速直線運動特例自由落體（ag）豎直上拋（ag）v - t圖規(guī)律,參考系：假定為不動的物體 物理學家海森堡說：“為了理解現(xiàn)象，首要條件是引入適當?shù)母拍睿覀儾拍苷嬲烙^察到了什么?！钡谝还?jié)：質(zhì)點、參考系和坐標一、物體和質(zhì)點質(zhì)點：用來代替物體的有質(zhì)量的點質(zhì)點是一種科學的抽象，在物理學中，突出問題的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的“物理模型”，并將其作為研究對象，是經(jīng)常采用的一種科學研究方法。質(zhì)點就是這種物理模型之一。質(zhì)點是只有質(zhì)量而無大小和形狀的點，質(zhì)點只占有位置而不占有空間。物體可以看作質(zhì)點的條件：物體的形狀、大小、體積對所研究的問題的影響可以忽略不計。包括兩大類情況：第一，平動的物體通常可以視為質(zhì)點。（平動是指物體上任意一點的運動與整體的運動相同），如水平傳送帶上的物體隨傳送帶的運動。第二，有轉(zhuǎn)動，但相對于平動而言可以忽略不計時，仍可以把物體視為質(zhì)點。如汽車在運行時，車輪雖然有轉(zhuǎn)動，但是我們關(guān)心的是車輛整體的運動快慢，仍可以看作質(zhì)點。思考：1地球是一個龐然大物，直徑約為12 800km，與太陽相距15Xl08 km研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)時，能不能把它看成質(zhì)點?研究地面上各處季節(jié)變化時，能不能把它看成質(zhì)點?2.某同學從家中走1km到學校，能不能看作質(zhì)點？該同學作課間操，能不能看作質(zhì)點？小結(jié)：1、同一物體能否看作質(zhì)點，要看具體情況。2、當物體的形狀和大小對所研究的問題影響很小時，就可以看作質(zhì)點。理解質(zhì)點的概念要注意以下四點：（1）質(zhì)點忽略了無關(guān)因素和次要因素，是簡化出來的理想的、抽象的模型，客觀上不存在。 （2）大的物體不一定不能看成質(zhì)點，小的物體不一定就能看成質(zhì)點。（3）轉(zhuǎn)動的物體不一定不能看成質(zhì)點，平動的物體不一定總能看成質(zhì)點。（4）某個物體能否看成質(zhì)點要看它的大小和形狀是否能被忽略以及要求的精確程度。例題1、下列關(guān)于質(zhì)點的說法正確的是（ ）A、質(zhì)點是一個理想化模型，實際并不存在B、因為質(zhì)點沒有大小，所以與幾何中的點沒有區(qū)別C、凡輕小的物體，都可看作質(zhì)點D、如果物體的大小和形狀對所研究的問題屬于無關(guān)或次要因素，就可以把物體看作質(zhì)點。例題2、研究下列運動時，可以把物體看作質(zhì)點的是 （ ）A、做精彩表演的花樣滑冰運動員B、參加馬拉松比賽的運動員C、研究飛出槍口的子彈運動軌跡時的子彈D、研究繞地球運動一周所用時間的航天飛機 二、參考系 為了確定物體的位置和描述物體運動而被選作參考的物體或物體系。它是假定為不動的物體。理解參考系的概念要注意： 1.參考系可以任意選取,一般以地面為參考系 2.同一個物體，選擇不同的參考系，觀察的結(jié)果可能不同3.一切物體都在運動，運動是絕對的，而靜止是相對的參考系選取的原則：應以觀測的方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。一般應根據(jù)研究對象和研究對象所在的系統(tǒng)決定。例如研究地球公轉(zhuǎn)，一般選取太陽為參照物；研究地面上物體的運動時，通常以地面或相對地面靜止的物體為參照物。今后，凡是沒有特殊說明的，一般均認為以地面為參照物。例題1、以下說法正確的是 （ ）A、參考系就是不動的物體B、任何情況下，只有地球才是最理想的參考系C、不選定參考系，就無法研究某一個物體是怎么運動的D、同一物體的運動，對不同的參考系可能有不同的觀察結(jié)果例題2、甲、乙、丙三架光電梯，甲中乘客看到一座高樓在向下運動，乙中乘客看甲在向下運動，丙中乘客看甲、乙都在向上運動，這三架電梯的運動情況可能有那些？例3一煤塊由靜止放到水平向右勻速運動的白色傳送帶上，煤塊在傳送帶上劃出一段黑色的痕跡，若以傳送帶為參考系，則煤塊在傳送帶上劃痕的過程可以描述為 （ ）A向右做勻加速運動 B向右做勻減速運動C向左做勻減速運動 D向左做勻加速運動小結(jié)：1、運動和靜止都是相對于參考系的2、參考系的選取是任意的。3、選擇不同的參考系，觀察的結(jié)果可能不一樣，也可能一樣4、選擇參考系時，應使物體運動的描述盡可能簡單、方便5、比較兩個物體的運動情況，必須選擇同一參考系才有意義。 三、坐標系 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)淖鴺讼怠＠? 一個物體從桌面上方離桌面2m處下落了4m后靜止，若以桌面上某一點為坐標原點，取豎直向上為正方向，則物體的最終坐標為 （ ）。 小結(jié)：1、描述直線運動的物體的位置變化，可以建立一維直線坐標系2、描述平面上運動的物體的位置變化，可以建立二維平面直角坐標系3、描述立體空間內(nèi)運動的物體的位置變化，可以建立三維立體空間坐標系應用：全球定位系統(tǒng)、車載定位系統(tǒng)等等。本節(jié)小結(jié)：一、質(zhì)點：用來代替物體的有質(zhì)量的點二、參考系：為了確定物體的位置和描述物體的運動而被選作參考的物體或物體系。三、坐標系：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?第二節(jié)：時間和位移一、時刻和時間間隔思考：我國在2003年10月成功地進行了首次載人航天飛行10月15日09時0分，“神舟”五號飛船點火，經(jīng)9小時40分50秒至15日18時40分50秒，我國宇航員楊利偉在太空中層示中國國旗和聯(lián)合國旗，再經(jīng)11小時42分10秒至16日06時23分，飛船在內(nèi)蒙古中部地區(qū)成為著陸在上面給出的時間或時刻中，哪些指的是時間，哪些又指的是時刻? 1.時刻：表示時間坐標軸上的點即為時刻，即時刻是指某一瞬時，可以用數(shù)軸上的點表示，例如幾秒初，幾秒末。 時間：前后兩時刻之差，時間間隔簡稱時間，在數(shù)軸上用一段線段來表示。時間坐標軸線段表示時間，第n秒至第n+3秒的時間為3秒，（對應于坐標系中的線段）。例1以下的計時數(shù)據(jù)指時間的是 （ ）A中央電視臺的新聞聯(lián)播時間是19:00 B某人用15秒跑完100米C某場足球賽開賽15分鐘時甲隊先進一球 D蕪湖開往宣城的火車12:10出發(fā)例2在時間軸上標出下列時間： 1、第3s初 2、第5s末 3、第4s 4、前4s例3學習了時間與時刻，藍仔、紅孩、紫珠和黑柱發(fā)表了如下一些說法，正確的是( ) A. 藍仔說，下午2點上課，2點是我們上課的時刻 B紅孩說，下午2點上課，2點是我們上課的時間 C紫珠說，下午2點上課，2點45分下課，上課的時刻是45分鐘 D黑柱說，2點45分下課，2點45分是我們下課的時間2、 路程和位移1.路程：路程是指物體實際運動軌跡的長度，路程只有大小，是標量，可能是直線也可能是曲線，也可能是折線。2.位移：表示質(zhì)點位置改變的物理量，是一個矢量，既有大小，又有方向。它可以用一條自初始位置指向末了位置的線段表示。位移的大小等于質(zhì)點始末位置間的距離，表示位置變動了多少。位移的方向由初始位置指向末了位置，表示位置向哪個方向變化。位移只取決于初末位置，與路徑無關(guān)。位移是過程量，與一段時間相對應。3.位移與路程的區(qū)別：(1)位移表示質(zhì)點位置的變動的物理量.路程則是表示質(zhì)點通過的實際軌跡長度的物理量(2)位移是矢量(即有大小又有方向)大小為有向線段的長度，方向為有向線段的方向路程是標量(只有大小沒有方向)。(3) 位移與質(zhì)點的運動路徑無關(guān)，只與初位置、末位置有關(guān).路程不僅與質(zhì)點的初末位置有關(guān),還與路徑有關(guān)。只有當質(zhì)點做單向直線運動時,位移的大小才等于路程。yOxAB物體從A運動到B,不管沿著什么軌跡，它的位移都是一樣的。這個位移可以用一條有方向的（箭頭）線段AB表示。例1下列關(guān)于位移和路程的說法中，正確的是（ ）A位移大小和路程不一定相等，所以位移才不等于路程B位移的大小等于路程，方向由起點指向終點C位移描述物體相對位置的變化，路程描述路徑的長短D位移描述直線運動，路程描述曲線運動例2關(guān)于位移和路程，下列說法正確的是 （ ）A沿直線運動的物體，位移和路程是相同的 B質(zhì)點沿不同的路徑由甲到乙，其路程可能不同而位移是相同的C質(zhì)點通過一段路程，位移可能為零D質(zhì)點運動的位移可能大于路程3、 矢量和標量 矢量：在物理學中，既有大小又有方向的物理量叫矢量，如位移、速度。標量：在物理學中，只有大小而沒有方向的物理量叫標量，如質(zhì)量、溫度。例1物體從A運動到B,初位置的坐標是XA3m,XB=-2m,它的坐標變化量X？xx第三節(jié) 運動快慢的描述速度知識點回顧：初中時即學過速度，其計算公式是v=s/t，由公式可以看出，速度是表示路程隨時間變化快慢的物理量，因此要描述路程隨時間變化的快慢，只需要計算速度的大小即可。隨著學習的深入，高中的速度與初中的速度是不同的。初中關(guān)于運動學習了勻速直線運動。真正能做到在任何相等的時間內(nèi)的位移都相等的勻速運動是很少見的。通常做直線運動的物體，一般要經(jīng)歷從靜止到運動，又由運動到靜止的過程，在這些過程中，物體運動的快慢是不斷變化的。例如，飛機起飛的時候，在跑道上越來越快；火車進站的時候，運動越來越慢。它們的共同特點是在相等的時間內(nèi)位移不相等，我們稱之為變速直線運動。1.變速直線運動物體在一條直線上運動，如果在相等的時間內(nèi)，位移不相等，這種運動就叫做變速直線運動。也就是說，做變速直經(jīng)運動的物體，在相等的時間內(nèi)位移不相等，所以它沒有恒定的速度。怎樣來描述它運動的快慢呢？例如，百米運動員，10s內(nèi)跑完100m，可以說他平均1s內(nèi)跑10m。這里就給出平均快慢的概念。2 平均速度在變速直線運動中，運動物體的位移和所用時間的比值，叫做這段時間(或這段位移)的平均速度。說明：這實際上是把變速直線運動粗略地看成是勻速運動。例如：百米運動員跑100m用10s，他的平均速度 若這位運動員自始至終用10m/s的速度勻速跑完100m，所用時間也為10s。總效果相同。這是物理學的重要研究方法等效方法，即用已知運動研究未知運動，用簡單運動研究復雜運動的一種研究方法。另外，平均速度只是粗略地表明了物體運動的快慢。對于此百米運動員，很難找到他哪個1s跑了10m。需要強調(diào)的是，10m/s只代表此運動員在這10s內(nèi)(或這100m內(nèi))的平均速度，而不代表他前50m的平均速度，也不代表他后50m的平均速度。例如，汽車在第一個10min、第2個10min和第三個10min的位移分別是10 800m、11 400m、13 800m，可分別求出它在每個10min的平均速度，以及在這30min的平均速度，見下表：第1個10min第2個10min第3個10min這30minsm1080011400138003600018192320 從表中可以看出，平均速度應指明是哪段時間的。還可以看出上述汽車是做變速直線運動，知道了車每10min的平均速度，就比只知道汽車在這半小時的平均速度，對汽車運動的快慢了解的更準確。又如，要知道百米運動員通過的60m位置時的速度，方法有：可測他通過前10m到后10m這20m的平均速度；可測他通過前1m到后1m這2m的平均速度。選取的位移間隔(或時間間隔)越短，就越能準確地知道運動員通過60m位置時的速度。若設(shè)想運動員跑到60m位置時，改做勻速運動，測出他以后勻速運動的速度，就知道了他通過的60m位置的速度。 3.瞬時速度：運動物體在某一時刻(或某一位置)的速度，叫做瞬時速度。平均速度只能粗略地描述變速運動，瞬時速度才能精確地描述變速運動。實例：火車提速。4.速率：速度的平均值叫速率。本節(jié)需要注意的知識點：速度和速率常常有些同學混淆不清。速度是矢量不但有大小, 而且有方向。速率通常是指速度的大小, 這在今后解決問題時會用到。這里第一次出現(xiàn)用比值的形式表示物理量之間的關(guān)系, 只考慮速度大小, 稱之為定義式。將來隨著學習深入, 還會出現(xiàn), 決定式和量度式。 由于勻速直線運動中, 速度大小、方向都不變, 所以勻速直線運動是速度不變的運動。 由速度的定義式可以準確的預測物體在給定時間內(nèi)的位移即稱之為勻速運動的位移公式。例1一質(zhì)點沿直線AB運動，先以速度V從A勻速運動到B，接著以速度2V沿原路返回到A，已知A、B間距離為x，求整個過程中的平均速度和平均速率。例2在2004年雅典奧運會上，甲乙運動員分別參加了在主體育場舉行的400米和100米田徑?jīng)Q賽，且兩人都是在最內(nèi)側(cè)完成了比賽，則兩人在各自的比賽過程中通過的位移大小X甲 、 X乙和通過的路程大小S甲、S乙之間的關(guān)系是 （ ）A X