高中物理 運動的描述-必考知識點+例題詳解

【下載后獲高清版】高中物理：運動的描述-必考知識點+例題詳解物理學認為任何事物都是運動的，我們描述運動需要首先了解三個基本概念：參考系、位移和速度。參考系是指用來描述物體運動的參照物，沒有參照物也就無所謂運動與靜止。參考系的選擇是任意的，一般以便于研究為原則，但不管如何選擇參考系，最終的研究結果應該是一致的。在后續(xù)的學習中，我們將會看到，選擇不同的參考系對問題解決的難易程度會有很大的影響。參考系分為慣性參考系和非慣性參考系兩類：慣性參考系就是參照物做勻速直線運動或靜止的參考系，這實際上是一種理想模型或者近似模型，因為絕對的勻速直線運動是不存在的，高中物理基本都是在慣性參考系下討論問題；非慣性參考系就是參照物做變速運動的參考系，比如加速運動的火車、自轉的地球等都是常見的非慣性參考系，非慣性參考系高考不做要求，但如果準備參加高中物理競賽，這方面的知識也是需要了解的。實際上，我們的很多日常表述，都已經默認了參考系的存在，比如，我們說太陽東升西落，實際上是默認我們自己或相對我們靜止的參照物為參考系。那我們可能看到太陽從西邊升起嗎？可能，只要我們乘坐飛行器的速度超過地球的自轉速度，就有可能看到，這時我們默認的參考系也是我們自己。參考系是學習物理最基本的一個概念，必須深刻理解。位移是描述物體在某一指定參考系下位置變化的物理量，它的大小等于兩個位置點之間的直線距離，它的方向是從初位置指向末位置。這種既有大小、又有方向的量稱為矢量。顯然，選擇不同的參考系，位移是不一定相同的，比如坐在火車上的人如果以火車為參考系，他的位移為零，但如果以地面為參考系，他的位移就不是零。速度是描述物體在某一指定參考系下運動狀態(tài)的物理量。速度是位移與經歷這段位移所花時間的比值，即ν=s/t，速度是矢量，方向與位移方向相同，位移與參考系緊密相關，速度自然也就與參考系緊密相關，沒有參考系也就無所謂速度。如果以高山為參照物，地球是靜止不動的，即速度為零，但如果以太陽為參照物，地球的運動速度則大約是30公里每秒，所以討論速度不能脫離參考系。靜止只能是相對的靜止，物體靜止只是相對于指定的參照物，其速度為零而已，如果換了其它參照物，速度可能就不是零了，也就不是靜止狀態(tài)了。物理學中有兩類物理量，一類是只有大小的量，稱為標量，比如時間、功、能等，還有一類是不僅有大小還有方向的量，稱為矢量，比如位移、速度、力等。標量和矢量的運算法則是不同的，標量有正負，可以直接進行加減運算，而矢量的加減需按照平行四邊形法則或三角形法則。矢量通常用帶箭頭的線段表示，如“→”，線段的長度表示矢量的大小，箭頭的方向表示矢量的方向；兩個矢量相加的平行四邊形法則：將兩個矢量的起點移到一起，以兩個矢量為臨邊作平行四邊形，兩個矢量所夾對角線代表的矢量即為兩個矢量的和；平行四邊形法則兩個矢量相加的三角形法則：將一個矢量平移，使兩個矢量首尾相接，連接第一個矢量的起點與第二個矢量的終點得到一個新的矢量，即為這兩個矢量的和；三角形法則多個矢量相加的平行四邊形法則：以三個矢量為例，可以先將兩個矢量用平行四邊形法則相加，再將所得矢量與第三個矢量用平行四邊形法則相加；平行四邊形法則計算三個矢量相加多個矢量相加的三角形法則：也稱多邊形法則，多個矢量相加時，只需把各個矢量首尾相連，就可得到最終的和矢量，相比平行四邊形法則更簡單；多邊形法則計算三個矢量相加對于兩個矢量的減法，可以看做一個矢量反向后與另一個矢量相加，依然可以用平行四邊形法則或三角形法則。讀完本文，應該掌握以下知識點：1、參考系的作用；2、矢量的加減運算法則。[例1]（2017武昌模擬）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)上空飛行的飛機上，旅客可以看到太陽從西邊升起的奇妙現(xiàn)象，要看到這一現(xiàn)象需滿足的條件是（）A.時間必須是在清晨，飛機正在由東向西飛行，飛機的速度必須較大B.時間必須是在清晨，飛機正在由西向東飛行，飛機的速度必須較大C.時間必須是在傍晚，飛機正在由東向西飛行，飛機的速度必須較大D.時間必須是在傍晚，飛機正在由西向東飛行，飛機的速度不能太大分析：首先明確參考系是什么？顯然本題是以旅客自身為參照物；其次，太陽在西邊，隱含的意思是時間是傍晚，如果是清晨，太陽應該在旅客的東邊；第三，太陽升起，說明飛機向西飛行的速度大于地球自轉的速度；綜上，本題的答案選擇C。[例2]甲、乙兩輛汽車沿平直公路從A地駛向B地，甲在前一半時間以速度行駛，后一半時間以速度行駛（），而乙在前一半路程以速度行駛，后一半路程以速度行駛，則甲、乙兩車到達目的地的先后順序是（）。A.甲先B.乙先C.同時到達D.無法比較分析：第一，和需要比較大小嗎？不需要，因為運動的對稱性，從A行駛到B和從B行駛到A是完全對稱的，所以、誰大誰小并不影響討論的結果，不妨設大于；第二，由于大于，所以甲在前一半時間內行駛的路程大于總路程的一半，可以理解為甲、乙同時出發(fā)，當行駛到一半路程時，乙立即減速以行駛，而甲則繼續(xù)以行駛了一段時間后才減速以行駛；顯然，甲先到，A選項正確。[補充知識]：算術平均數(shù)與幾何平均數(shù)算術平均數(shù)：n個數(shù)的總和除以n所得的商，它是反映數(shù)據集中趨勢的一項指標，如兩個數(shù)a、b的算術平均數(shù)是A=；幾何平均數(shù)：n個數(shù)的乘積的n次方根，如兩個數(shù)a、b的幾何平均數(shù)是G=

；為什么叫幾何平均數(shù)呢？我們看圖，過一個圓的直徑上任意一點做垂線，直徑被分開的兩部分為a、b，那么垂線在圓內的一半長度就是

，ab的乘積用于幾何學中求解面積，所以就把稱為幾何平均數(shù)。算術平均數(shù)代表圖中的半徑，幾何平均數(shù)代表圖中三角形的高，顯然有這是數(shù)學中的一個基本不