运动的描述-匀变速直线运动的研究.doc

第一章 运动的描述　匀变速直线运动的研究

知识点
要　求
参考系、质点
Ⅰ
位移、速度和加速度
Ⅱ
匀变速直线运动及其公式、图象
Ⅱ
实验一：研究匀变速直线运动

第1讲　描述运动的基本概念
自主学习回顾
【基础导学】
一、参考系
1．定义：在描述机械运动时，假定不动，用来做 的物体．
2．选取：(1)可任意选取，参考系不同，结论往往 ，即物体的运动和静止都是 的．
(2)通常以 作为参考系．
二、质点
1．定义：用来代替物体的有 的点．它是一种理想化的模型．
2．物体可看做质点的条件：研究物体的运动时，物体的形状和 . 对研究结果的影响可以忽略．
三、时刻和时间间隔

时　刻
时间间隔
区别

(1)在时间轴上用 表示
(1)在时间轴上用 表示
(2)时刻与物体的 相对应，
表示某一瞬时
(2)时间间隔与物体的 相对应，表示某一过程
联系
两个时刻的 即为时间间隔

特别提醒：日常生活中提到的时间有时指时刻，有时指时间间隔，但在物理学中时间只表示两时刻的间隔．
四、位移和路程

定　义
区　别
联　系
位移
位移表示质点 的变化，可用由初 指向
的有向线段表示
(1)位移是矢量，方向
由 指向 ；路程是标量，没有方向
(2)位移与路径无关，路程与路径有关
(1)在单向直线运动中，位移的大小 路程
(2)一般情况下，位移的大小
路程
路程
路程是质点 的长度
五、速度和速率
1．平均速度
(1)定义：运动物体的 和所用时间的比值．
(2)定义式：＝.
(3)方向：跟物体 的方向相同．
2．瞬时速度
(1)定义：运动物体在 或 的速度．
(2)物理意义：精确描述物体在某时刻或某位置的运动快慢．
3．速率：物体运动的瞬时速度的 ．
4．平均速率：物体在某段时间内通过的 与所用时间的比值．
六、加速度
1．定义：在变速运动中，物体 跟所用时间的比值．
2．定义式：a＝.
3．物理意义：描述物体速度变化快慢的物理量．
4．方向：a的方向与Δv的方向 (从加速度的产生上来说，
加速度的方向与合外力的方向相同)

【自我诊断】
1．观察如图所示的漫画，图中司机说乘车人“你没动”，而路上的小女孩说他运动得“真快”．关于司机和小女孩对乘车人运动状态的描述所选取的参考系分别为 (　　)
A．地面、地面
B．地面、汽车
　　　C．汽车、地面　　　　　　　　
　　　D．汽车、汽车　

2．做下列运动的物体，能当做质点处理的是(　　)
A．自转中的地球
B．旋转中的风力发电机叶片
C．匀速直线运动的火车
D．在冰面上旋转的花样滑冰运动员
3．关于时间和时刻，下列说法正确的是(　　)
A．物体在5 s时指的是物体在5 s末这一时刻
B．物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
C．物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
D．第4 s末就是第5 s初，指的是时刻
4．(2011·无锡模拟)关于位移和路程，下列说法正确的是 (　　)
A．物体沿直线向某一方向运动，通过的路程就是位移
B．物体沿直线运动，通过的路程等于位移的大小
C．物体通过一段路程，其位移可能为零
D．两物体通过的路程不等，位移可能相同
5．（2010·广东理综，17）如图是某质点的速度—时间图像，由图像得到的正确结果是（ ）
A．0～1 s内的平均速度是2 m/s
B．0～2 s内的位移大小是3 m
C．0～1 s内的加速度大于2～4 s内的加速度
D．0～1 s内的运动方向与2～4 s内的运动方向相反

核心要点突破
一、对质点的进一步理解
1．质点是一个理想化的物理模型．质点是对实际物体科学的抽象，是研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体进行的近似，现实中的质点是不存在的．
2．物体能否看成质点是由所研究问题的性质决定的．同一物体在有些情况下可以看成质点，而在另一些情况下又不能看成质点．如研究火车过桥的时间时就不能把火车看成质点，但研究火车从北京到上海所用时间时就可把火车看成质点.
选项判断
(2010·广东惠州调研)T2的B选项：由于地球太大了，所以在研究地球的有关问题时，地球一定不能看成质点(　　)
二、平均速度与瞬时速度的区别和联系
1．瞬时速度.运动物体某一时刻（或经过某一位置）的速度叫瞬时速度.瞬时速度的大小——速率，只与时刻（或位置）有关，瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同.技术上通常用速度计来测瞬时速率.它是运动时间Δt→0时的平均速度.
2．平均速度．在变速直线运动中，由公式 求出的速度是平均速度，平均速度的大小和方向与时间t的长短有关，平均速度方向与位移方向相同．
三、加速度与速度的关系
1．加速度大小与速度大小没有关系．当加速度方向与速度方向相同时，物体做加速运动；当加速度方向与速度方向相反时，物体做减速运动．
当v0>0，a>0或v0<0，a<0时加速；v0>0，a<0或v0<0，a>0时减速.
选项判断
(2010·北京东城区检测)T3的C选项：若物体的加速度是－5 m/s2，则此物体一定做减速运动(　　)
2．匀变速直线运动．在变速直线运动中，如果在任意相等的时间内速度的改变相等，这种运动就叫做匀变速直线运动．匀变速直线运动是加速度不变的运动．匀变速直线运动包括匀加速直线运动和匀减速直线运动这两种情况．
3．a＝0表示物体做匀速直线运动或保持静止状态.

热考题型突破
题型1 对质点概率的理解
【例1】 在研究物体的运动时，下列物体中可以当作质点处理的是 (　　)
A．中国乒乓球队队员马林在第29届北京奥运会上获得男单的金牌，在研究他发出的乒乓球时
B．北京奥运会男子50米步枪三种姿势射击中，研究美国名将埃蒙斯最后一枪仅打了4.4环的子弹时
C．研究哈雷彗星绕太阳公转时
D．用GPS定位系统研究汽车位置时
反思领悟：(1)不能以物体的大小和形状为标准来判断物体是否可以看做质点，关键要看所研究的问题的性质．当物体的大小和形状对所研究的问题的影响可以忽略不计时，物体可视为质点．
(2)质点并不是质量很小的点，要区别于几何学中的“点”．
(3)物理学中理想化的模型还有很多，如“点电荷”、“自由落体运动”、 “纯电阻电路”等，都是突出主要因素，忽略次要因素而建立的模型
【发散1】北京奥运会上中国代表团参加了包括田径、体操、柔道在内的所有28个大项的比赛，下列几种奥运比赛项目中的研究对象可视为质点的是(　　)
A．在撑竿跳高比赛中研究运动员手中的支撑竿在支撑地面过程中的转动情况时
B．帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时
C．跆拳道比赛中研究运动员的动作时
D．铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时

题型2平均速度的计算
【例2】 汽车从甲地由静止出发，沿直线运动到丙地，乙地是甲丙两地的中点．汽车从甲地匀加速运动到乙地，经过乙地速度为60 km/h；接着又从乙地匀加速运动到丙地，到丙地时速度为120 km/h，求汽车从甲地到达丙地的平均速度．

反思领悟：(1)平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关．
(2)＝是平均速度的定义式，适用于所有的运动，而＝适用于匀变速直线运动，但若＝，却不能判定该物体做匀变速直线运动．
【发散2】一位汽车旅游爱好者打算到某风景区去观光，出发地和目的地之间是一条近似于直线的公路，他原计划全程平均速度要达到40 km/h，若这位旅游爱好者开出1/3路程之后发现他的平均速度仅有20 km/h，那么他能否完成全程平均速度为40 km/h的计划呢？若能完成，要求他在后的路程里开车的速度应达多少？

题型2 对速度和加速度的理解
【例3】 有下列几种情景，请根据所学知识选择对情景的分析和判断正确的选项是 (　　)
①点火后即将升空的火箭
②高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车
③运动的磁悬浮列车在轨道上高速行驶
④太空中的空间站在绕地球做匀速圆周运动
A．因火箭还没运动，所以加速度一定为零
B．轿车紧急刹车，速度变化很快，所以加速度很大
C．高速行驶的磁悬浮列车，因速度很大，所以加速度也一定很大
D．尽管空间站做匀速圆周运动，加速度也不为零

反思领悟：物体的速度大，速度变化量不一定大，加速度不一定大，而物体的速度为零时，速度也可能正在改变．

【发散3】某物体运动的速度图象如图1－1－3所示，根据图象可知(　　)

图1－1－3
A．0～2 s内的加速度为1 m/s2
B．0～5 s内的位移为10 m
C．第1 s末与第3 s末的速度方向相同
D．第1 s末与第5 s末加速度方向相同

课堂演练：
1．在2010年温哥华冬奥会上，经过16天的冰雪大战，中国代表团以5金2银4铜的好成绩跻身金牌榜十强，再创历史新高．其中25日的短道速滑3000米接力赛中王濛、周洋、张会和孙琳琳以4分06秒610的成绩打破世界纪录并夺冠．关于运动项目的下列描述中正确的有 (　　)
A．花样滑冰赛中的申雪、赵宏博可以视为质点
B．冬奥会冰壶中的冰壶可视为质点
C．女子3 000 m短道速滑接力赛中中国队夺金的平均速率最大
D．王濛在500 m短道速滑过程中路程和位移在数值上是相等的

2．跳水是一项优美的水上运动，图1－1－4中是2010年广州亚运会跳水比赛中小将杨礼光和周吕鑫在跳台上腾空而起的英姿．他们站在离水面10 m高的跳台上跳下，若只研究运动员入水前及入水的下落过程，下列说法中正确的是 (　　)
A．为了研究运动员的技术动作，可将正在比赛的运动员视为质点
B．运动员在下落过程中，感觉水面在匀速上升
C．杨礼光为参考系，周吕鑫做竖直上抛运动
D．跳水过程中杨礼光和周吕鑫的重心位置相对她们自己是变化的

3．关于位移和路程，下列说法正确的是 （ ） A．位移是矢量，路程是标量
B．物体的位移是直线，而路程是曲线
C．在直线运动中，位移的大小和路程相同
D．只有在物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程

4.为了使公路交通有序、安全，路旁立了许多交通标志，如图所示，甲图是限速标志，表示允许行驶的最大速度是80 km/h；乙图是路线指示标志，此处到青岛还有150 km.上述两个数据表达的物理意义是 (　　)
A．80 km/h是平均速度，150 km是位移
B．80 km/h是瞬时速度，150 km是路程
C．80 km/h是瞬时速度，150 km是位移
D．80 km/h是平均速度，150 km是路程

5.(2011·广州模拟)在公路的每个路段都有交通管理部门设置的限速标志，如图所示，这是告诫驾驶员在这一路段驾驶车辆时 (　　)
A．必须以这一规定速度行驶
B．平均速度大小不得超过这一规定数值
C．瞬时速度大小不得超过这一规定数值
D．汽车上的速度计指示值，有时还是可以超过这一规定值的

6．如图1－1－7所示，两路灯灯杆A、B相距40 m，一辆汽车用3.2 s时间通过这两根路灯灯杆，据此可以计算出汽车在这段位移中的________速度为________ m/s.若灯杆A的近旁相距0.42 m处有一块路牌，汽车驶过路牌和灯杆的这一小段距离只用了0.03 s，在这段时间里的平均速度为_______ m/s，可以认为汽车驶过灯杆A时的_______速度为______m/s.

7．在变速直线运动中，下面关于速度和加速度关系的说法，正确的是(　　)
A．加速度与速度无必然联系
B．速度减小时，加速度也一定减小
C．速度为零时，加速度也一定为零
D．速度增大时，加速度也一定增大
8．为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0 cm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.30 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.10 s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为Δt＝3.0 s．
试估算：(1)滑块的加速度多大？(2)两个光电门之间的距离是多少？

9．如图1－1－9所示，在2008年北京奥运会上，牙买加选手博尔特是公认的世界飞人，他在男子100 m决赛和男子200 m决赛中分别以9.69 s和19.30 s的成绩打破两项世界纪录，获得两枚金牌．关于他在这两次决赛中的运动情况，下列说法正确的是 (　　)
A．200 m决赛的位移是100 m决赛的两倍
B．200 m决赛的平均速度约为10.36 m/s
C．100 m决赛的平均速度约为10.32 m/s
D．100 m决赛的最大速度约为20.64 m/s

10．竖直向上抛出一物体，已知其出手时的速度是5 m/s，经过3 s，该物体落到抛出点以下某处，速度为25 m/s，已知该物体在运动过程中加速度不变，求该加速度的大小及方向．