描述直線運動的概念和規(guī)律

1、描述直線運動的概念的規(guī)律描述直線運動的概念的規(guī)律北京四中北京四中 龍濤龍濤 我們身處一個運動的世界中。我們身處一個運動的世界中。奔流的河水，飛翔的鳥兒，行駛的車輛奔流的河水，飛翔的鳥兒，行駛的車輛自然界中自然界中的一切物體都在運動。那些通常被我們認為是不的一切物體都在運動。那些通常被我們認為是不動的物體，比如房屋、橋梁、高山等，也隨地球動的物體，比如房屋、橋梁、高山等，也隨地球一起繞太陽公轉(zhuǎn)；不僅如此，太陽還帶著太陽系一起繞太陽公轉(zhuǎn)；不僅如此，太陽還帶著太陽系中的行星一起繞銀河中心運動中的行星一起繞銀河中心運動另一方面，組另一方面，組成物質(zhì)的分子和原子也在不停的運動，實際上，成物質(zhì)的分子和原子

2、也在不停的運動，實際上，宇宙中的一切物體都處在永恒的運動中。宇宙中的一切物體都處在永恒的運動中。物體相對于其他物體的位置的變化，叫做機械運動，簡稱運動。物體相對于其他物體的位置的變化，叫做機械運動，簡稱運動。運動的最基本形式運動的最基本形式-直線運動。直線運動。研究物體的運動研究物體的運動, ,主要搞清兩個問題：物體的位置主要搞清兩個問題：物體的位置, ,物體運動的快慢。物體運動的快慢。一、用更準確的概念描述運動一、用更準確的概念描述運動一）、物體和質(zhì)點一）、物體和質(zhì)點-在研究物體的運動時，如果物體的在研究物體的運動時，如果物體的大小和形狀可以忽略不計，便可以把實際物體當作沒大小和形狀可以忽略

3、不計，便可以把實際物體當作沒有形狀和大小，只有質(zhì)量的點，這就是質(zhì)點。質(zhì)點是有形狀和大小，只有質(zhì)量的點，這就是質(zhì)點。質(zhì)點是在一定條件下對客觀物體的科學(xué)抽象，是一種理想模在一定條件下對客觀物體的科學(xué)抽象，是一種理想模型。當把物體看成是質(zhì)點的條件一旦失去，就不能再型。當把物體看成是質(zhì)點的條件一旦失去，就不能再把物體看成質(zhì)點。把物體看成質(zhì)點。舉例：下面哪種情況物體可看成質(zhì)點？舉例：下面哪種情況物體可看成質(zhì)點？A A、研究一端固定可繞該端轉(zhuǎn)動的木桿、研究一端固定可繞該端轉(zhuǎn)動的木桿 B B、確定大海中航船的位置、確定大海中航船的位置C C、走鋼絲表演的雜技演員、走鋼絲表演的雜技演員D D、研究自行車輪繞車

4、軸的轉(zhuǎn)動、研究自行車輪繞車軸的轉(zhuǎn)動答案：答案：“B”二）、參考系和坐標系二）、參考系和坐標系1 1、在描述一個物體運動時，被選來作為標準的另外的物體，叫、在描述一個物體運動時，被選來作為標準的另外的物體，叫做參考系。做參考系。2 2、描述一個物體的運動時，可以選不同的物體為參考系。不同參、描述一個物體的運動時，可以選不同的物體為參考系。不同參考系觀察到的運動形式不同。在研究地面上物體的運動時，一考系觀察到的運動形式不同。在研究地面上物體的運動時，一般選地面為參考系。般選地面為參考系。3 3、如果物體沿直線運動，為了定量的描述物體位置的變化。、如果物體沿直線運動，為了定量的描述物體位置的變化。可

5、以以這條直線為可以以這條直線為x x軸，在直線上規(guī)定原點、正方向和單位軸，在直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度，建立直角坐標系。如圖。長度，建立直角坐標系。如圖。x/mAB03-2三）、時間和時刻三）、時間和時刻1 1、物體運動總是在空間和時間中進行的，隨著時間、物體運動總是在空間和時間中進行的，隨著時間的均勻流逝，運動物體在空間的位置也不斷發(fā)生的均勻流逝，運動物體在空間的位置也不斷發(fā)生變化。變化。2 2、時刻是指時間流逝中極短的一剎那，又叫、時刻是指時間流逝中極短的一剎那，又叫“瞬瞬間間”，運動物體處于某一位置對應(yīng)某一時刻；，運動物體處于某一位置對應(yīng)某一時刻；時間（或時間間隔）指的是兩個時刻之

6、間的間隔，物時間（或時間間隔）指的是兩個時刻之間的間隔，物體位置的變化對應(yīng)于一段時間。體位置的變化對應(yīng)于一段時間。0123456t（秒）（秒）1秒末秒末2秒初秒初前前3秒秒第第5秒秒3、注意日常有關(guān)時間和時刻的說法。、注意日常有關(guān)時間和時刻的說法。問題一：問題一：以下各種說法中，哪些指時間？哪些指時刻？以下各種說法中，哪些指時間？哪些指時刻？A、列車員說：、列車員說：“火車火車8點點42分到站，停車分到站，停車8分。分。”B、“您這么早就來了，等了很久吧！您這么早就來了，等了很久吧！”C、“前前3秒秒”、“最后最后3秒秒”、 “第第3秒末秒末”四）、路程和位移四）、路程和位移1 1、運動物體在

7、一段時間內(nèi)經(jīng)過的路線的長、運動物體在一段時間內(nèi)經(jīng)過的路線的長度，叫做物體通過的路程。度，叫做物體通過的路程。 2 2、物理學(xué)中用一根有方向的直線段來表示、物理學(xué)中用一根有方向的直線段來表示物體位置的變化，這根線段從物體運動的物體位置的變化，這根線段從物體運動的初位置指向末位置，叫做位移。初位置指向末位置，叫做位移。 B A3 3、區(qū)別與聯(lián)系、區(qū)別與聯(lián)系路程和位移不同。路程是標量，沒有方向，位移是矢路程和位移不同。路程是標量，沒有方向，位移是矢量，有大小和方向，且遵守平行四邊形法則。量，有大小和方向，且遵守平行四邊形法則。位移簡明地表示出物體位置的變化。注意位移簡明地表示出物體位置的變化。注意:

8、 :位移方向位移方向表示物體位置改變的方向，并非一定是物體的運表示物體位置改變的方向，并非一定是物體的運動方向。動方向。 例如：例如： 甲甲乙乙甲甲乙乙50米米50米米路程路程=50米米 位移位移=100米米路程路程=100米米 位移位移為零為零當物體做無往復(fù)的直線運動時，位移的大小就當物體做無往復(fù)的直線運動時，位移的大小就等于相應(yīng)的路程。等于相應(yīng)的路程。問題二：問題二：某市出租汽車的收費標準有某市出租汽車的收費標準有1.201.20元元/ /公里、公里、1.601.60元元/ /公里、公里、2.002.00元元/ /公里公里其中的其中的“公里公里”指指的是路程還是位移？的是路程還是位移？五）

9、、平均速度五）、平均速度 瞬時速度瞬時速度 1 1、運動物體的位移和所用時間的比值叫、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）的做這段時間（或這段位移）的平均速度平均速度，即即txv v111vtx222vtx（x1，t1）（x2，t2）2 2、運動物體經(jīng)過某一位置（或某一時刻）的速度，叫做、運動物體經(jīng)過某一位置（或某一時刻）的速度，叫做瞬時速度瞬時速度，其大小叫速率。，其大小叫速率。所取的時間（或位移）越小，汽車在這段時間內(nèi)的速度變所取的時間（或位移）越小，汽車在這段時間內(nèi)的速度變化就越小，所得的平均速度就越能精確的描述汽車經(jīng)過某化就越小，所得的平均速度就越能精確的描述汽車經(jīng)

10、過某一位置的快慢程度。當位移足夠小時一位置的快慢程度。當位移足夠小時( (或時間足夠短時或時間足夠短時) )，測量儀器已經(jīng)分辨不出速度的變化，這時我們得到汽車經(jīng)測量儀器已經(jīng)分辨不出速度的變化，這時我們得到汽車經(jīng)過某一位置的速度。過某一位置的速度。瞬時速度是矢量，其方向與物體經(jīng)過某一位置時的運動瞬時速度是矢量，其方向與物體經(jīng)過某一位置時的運動方向相同，實際生活中，許多物體運動時速度都要發(fā)生方向相同，實際生活中，許多物體運動時速度都要發(fā)生變化，用平均速度來描述運動的快慢只能是粗略的，精變化，用平均速度來描述運動的快慢只能是粗略的，精確的描述運動要用瞬時速度。確的描述運動要用瞬時速度。）（0t tx

11、v下列是日常生活中所說的速度是平均速度還是瞬時速度：下列是日常生活中所說的速度是平均速度還是瞬時速度：A.A.一輛汽車在高速公路上行駛的速度約為一輛汽車在高速公路上行駛的速度約為100km/h 100km/h B.B.汽車在高速公路行駛的最大速度限制在汽車在高速公路行駛的最大速度限制在120km/h120km/hC.C.聲音的傳播速度是聲音的傳播速度是340m/s 340m/s D.D.劉翔以劉翔以9.4m/s9.4m/s的速度沖刺的速度沖刺在相等的時間里位移不等的運動叫變速直線運動。在相等的時間里位移不等的運動叫變速直線運動。日常生活中，大多數(shù)直線運動的物體都做的是變速日常生活中，大多數(shù)直線

12、運動的物體都做的是變速直線運動。直線運動。用有向線段來表示速度用有向線段來表示速度v1v2v3v5v6v4速度變化不均速度變化不均速度均勻變化速度均勻變化v1v2v3v4v5v6：速度均勻增加速度均勻增加v1v2v3v4v5v6v1v2v3v4v5v6：速度均勻減小速度均勻減小六）加速度六）加速度為了反映速度變化的快慢，在物理學(xué)中引入了加速度。為了反映速度變化的快慢，在物理學(xué)中引入了加速度。速度的變化與經(jīng)歷時間的比值，叫做加速度。速度的變化與經(jīng)歷時間的比值，叫做加速度。如果用如果用v v0 0表示初速度（開始時刻的速度），用表示初速度（開始時刻的速度），用v vt t表示表示末速度（經(jīng)過一段時

13、間后的速度），用末速度（經(jīng)過一段時間后的速度），用a a表示加速度，表示加速度，根據(jù)加速度定義：根據(jù)加速度定義：tvva0t在國際單位制中，加速度的單位是：米在國際單位制中，加速度的單位是：米/ /秒秒2 2 （m/sm/s2 2）勻變速直線運動勻變速直線運動是加速度的大小和方向都不改變的是加速度的大小和方向都不改變的直線運動。直線運動。例題、物體從靜止開始運動，經(jīng)過例題、物體從靜止開始運動，經(jīng)過10s10s，速度達，速度達到到16m/s16m/s，求物體的加速度。，求物體的加速度。例題、物體從靜止開始運動，經(jīng)過例題、物體從靜止開始運動，經(jīng)過10s10s，速度達，速度達到到16m/s16m/s

14、，求物體的加速度。，求物體的加速度。分析：根據(jù)加速度的定義和題給的數(shù)據(jù)，有：分析：根據(jù)加速度的定義和題給的數(shù)據(jù)，有：22t0vv160am/s1.6(m/s )t10 表示物體每表示物體每1 1秒速度增加秒速度增加1.6m/s1.6m/s。例題、速度為例題、速度為15m/s15m/s的物體，經(jīng)過的物體，經(jīng)過2.02.0秒后停止運動。秒后停止運動。求物體的加速度。求物體的加速度。例題、速度為例題、速度為15m/s15m/s的物體，經(jīng)過的物體，經(jīng)過2.02.0秒后停止運動。秒后停止運動。求物體的加速度。求物體的加速度。分析：根據(jù)加速度的定義和題給的數(shù)據(jù)，有：分析：根據(jù)加速度的定義和題給的數(shù)據(jù)，有：

15、22t0vv015am / s7.5(m / s )t2.0 表示物體每表示物體每1 1秒速度減小秒速度減小7.5m/s7.5m/s。問題：問題： 1.6m/s1.6m/s2 2 -7.5m/s -7.5m/s2 2這兩個加速度哪個大？這兩個加速度哪個大？注意：注意：1 1、在加速度的公式中表示速度變化是用、在加速度的公式中表示速度變化是用v vt t-v-v0 0，而不是，而不是v v0 0-v-vt t，v vt t-v-v0 0可以為正也可以為負。可以為正也可以為負。 v vt t-v-v0 000，加速度，加速度a a為正；為正；v vt t-v-v0 0000，a0a0）時，速度的大

16、小隨時間均勻增加，這是）時，速度的大小隨時間均勻增加，這是一種一種勻加速直線運動勻加速直線運動； 當加速度的方向與速度方向相反當加速度的方向與速度方向相反,(,(即即v vt t 00，a0a0或或v vt t00)a0)時，速度的大小隨時間均勻減小，這是一種時，速度的大小隨時間均勻減小，這是一種勻減速勻減速直線運動。直線運動。二、更準確的掌握運動規(guī)律二、更準確的掌握運動規(guī)律atvv0t201v tat2x 1 1、勻變速直線運動的規(guī)律、勻變速直線運動的規(guī)律: :勻變速直線運動的兩個基本公式勻變速直線運動的兩個基本公式另一方面，從圖像也可得到位移公式：t0Svt矩形v0vttv0at21Sat

17、2 三三 角角由此可得，位移為201xSSv tat2矩矩形形三三角角2 2、幾個有用的推論、幾個有用的推論1 1）某段時間內(nèi)的平均速度，等于該段時間的中）某段時間內(nèi)的平均速度，等于該段時間的中間時刻的瞬時速度，即：間時刻的瞬時速度，即：0tt2vvvv22 2）某段位移的初速度）某段位移的初速度v v0 0和末速度和末速度v vt t與物體的加速與物體的加速度度a a、位移、位移x x之間有關(guān)系式：之間有關(guān)系式：22t0vv2axv0vtttv02vvvt03 3）任意兩個連續(xù)相等的時間里的位移之差是一個）任意兩個連續(xù)相等的時間里的位移之差是一個恒量，即：恒量，即：2aTx 恒 量2n02n

18、101v TaT21(vaT )TaT2xxxnxn+1v0v0+aTTTTTn1n2aTxxx證明：證明：0tvv0T2T3T4T5T2aT212aT TaT2x用圖像證明：用圖像證明：三、初速度為零的勻加速運動中常用的比例關(guān)系三、初速度為零的勻加速運動中常用的比例關(guān)系21at vat2x 21:2:3:4:n1:4:9:16:n1:3:5:7:(2n1)1:( 21):( 32)( n1n) n=1，2，3.從靜止開始從靜止開始1t1t內(nèi)，內(nèi)，2t2t內(nèi)，內(nèi)，3t3t內(nèi)內(nèi)位移之比位移之比21:4:9:16:n從靜止開始從靜止開始1t1t末，末，2t2t末，末，3t3t末末速度之比速度之比1

19、:2:3:4:n1 : 3 : 5 : 7 :( 2 n1) 1 : (21) : (32 )(n1n ) 從靜止開始第一個從靜止開始第一個t t內(nèi)，第二個內(nèi)，第二個t t內(nèi)，第三個內(nèi)，第三個t t內(nèi)的位移之比內(nèi)的位移之比從靜止開始通過連續(xù)相等的位移所用的時間之比為從靜止開始通過連續(xù)相等的位移所用的時間之比為 例題、騎自行車的人以例題、騎自行車的人以5m/s5m/s的初速度沖上斜坡，作的初速度沖上斜坡，作勻減速運動，加速度大小是勻減速運動，加速度大小是0.4m/s0.4m/s2 2，經(jīng)過多長時，經(jīng)過多長時間騎車人的速度減為零？經(jīng)過間騎車人的速度減為零？經(jīng)過10s10s，在斜坡上通過，在斜坡上通

20、過多長距離？多長距離？例題、騎自行車的人以例題、騎自行車的人以5m/s5m/s的初速度沖上斜坡，作勻的初速度沖上斜坡，作勻減速運動，加速度大小是減速運動，加速度大小是0.4m/s0.4m/s2 2，經(jīng)過多長時間騎車，經(jīng)過多長時間騎車人的速度減為零？經(jīng)過人的速度減為零？經(jīng)過10s10s，在斜坡上通過多長距離？，在斜坡上通過多長距離？分析：由分析：由勻變速直線運動勻變速直線運動的速度公式可得：的速度公式可得：t0vvat t0vv05ts12.5a-0.4 s s經(jīng)過經(jīng)過12.5s12.5s騎車人的速度減為零。騎車人的速度減為零。使用公式時注意加速度的符號，因為物體做勻減速使用公式時注意加速度的符號，因為物體做勻減速運動，加速度前面要加負號。運動，加速度前面要加負號。例題、騎自行車的人以例題、騎自行車的人以5m/s5m/s的初速度沖上斜坡，作勻的初速度沖上斜坡，作勻減速運動，加速度大小是減速運動，加速度大小是0.4m/s0.4m/s2 2，經(jīng)過多長時間騎，經(jīng)過多長時間騎車人的速度減為零？經(jīng)過車人的速度減為零？經(jīng)過10s10s，在斜坡上