运动学第一章(3)

第一章 运动学第1节 质点运动的基本概念一.质点运动的基本概念1．位置、位移和路程：位置指运动质点在某一时刻的处所，在直角坐标系中，可用质点在坐标轴上的投影坐标（x,y,z ）来表示。

在定量计算时，为了使位置的确定与位移的计算一致，人们还引入位置矢量（简称位矢）的概念，如图所示，在直角坐标系中，位矢r 定义为自坐标原点到质点位置P(x,y,z)所引的有向线段，故有222z y x r ++=,r 的方向为自原点O 点指向质点P 。

位移指质点在运动过程中，某一段时间t ∆内的位置变化，即位矢的增量t t t r r s _)(∆+=，它的方向为自始位置指向末位置。

在直角坐标系中，在计算位移时，通常先求得x 轴、y 轴、z 轴三个方向上位移的三个分量后，再按矢量合成法则求合位移。

路程指质点在时间内通过的实际轨迹的长度，它是标量，只有在单方向的直线运动中，路程才等于位移的大小。

2．平均速度和平均速率：平均速度是质点在一段时间内通过的位移和所用时间之比：t s v ∆=平，平均速度是矢量，方向与位移s 的方向相同。

平均速率是质点在一段时间内通过的路程与所用时间的比值，是标量。

3．瞬时速度和瞬时速率：瞬时速度是质点在某一时刻或经过某一位置是的速度，它定义为在时的平均速度的极限，简称为速度，即ts v t ∆=→∆0lim 。

瞬时速度是矢量，它的方向就是平均速度极限的方向。

瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。

4．加速度：加速度是描述物体运动速度变化快慢的物理量，等于速度对时间的变化率，即t v a ∆∆=，这样求得的加速度实际上是物体运动的平均加速度，瞬时加速度应为tv a t ∆∆=→∆0lim。

加速度是矢量。

5．匀变速直线运动：质点运动轨迹是一条直线的运动称为直线运动，而加速度又恒定不变的直线运动称为匀变速直线运动，若a 的方向与v 的方向一致称为加速运动，否则称为减速运动。

匀变速直线的运动规律为： 20021at t v s s ++= )(20202s s a v v t -=-二、解题指导：例1：如图所示，物体A 置于水平面上，A 前固定一滑轮B ，高台上有一定滑轮D ，一根轻绳一端固定在C两段绳子的夹角为ɑ时，A 的运动速度。

微专题3 自由落体运动和竖直上抛运动1．自由落体运动是初速度为0、加速度为g 的匀加速直线运动，匀变速直线运动的一切推论公式也都适用于自由落体运动.2.竖直上抛运动是初速度方向竖直向上、加速度大小为g 的匀变速直线运动，可全过程应用匀变速直线运动规律列方程，也可分成上升、下降阶段分段处理，特别应注意运动的对称性.3.“双向可逆类运动”是a 不变的匀变速直线运动，参照竖直上抛运动的分析方法，可分段处理，也可全过程列式，但要注意v 0、a 、x 等物理量的正负号． 1．(2023·河南濮阳市高三摸底)某同学想测一细绳的长度，手头没有刻度尺，只有停表，他找来两个相同的小球A 和B ，在楼顶自由释放小球A ，测得小球的下落时间约2 s ．把A 和B 两小球分别拴在细绳两端，手持A 球，小球B 自然下垂，小球A 再次由第一次位置自由释放后，测得两球的落地时间差约为1 s ，不计空气阻力，取g ＝10 m/s 2，则细绳的长度约为( ) A ．20 m B ．15 m C ．10 m D ．5 m 答案 B解析 设楼顶距地面高度为h ，细绳长度为L ，A 自由释放过程，由自由落体运动规律h ＝12gt 12，细绳拴上两球后，有12gt 12－12g (t 1－1)2＝L ，联立可解得L ＝15 m ，故选B.2.如图所示，A 、B 两个质量不同的小球从同一地点的不同高度处做自由落体运动，结果同时到达地面，下列有关两球运动情况的描述合理的是( )A ．若m A >mB ，则两球可能同时释放 B ．若m A >m B ，则B 球可能比A 球先释放C ．若m A <m B ，则两球落地时速度大小可能相等D ．不管两球质量关系怎样，A 球一定比B 球先释放 答案 D解析 两球均做自由落体运动，则下落的加速度与质量无关，均为g ，根据t ＝2hg，可知A 球在空中下落时间较长，又因为两球同时落地，则不管两球质量关系怎样，A 球一定比B 球先释放，选项D 正确，A 、B 错误．小球落地时的速度大小v ＝2gh ，则不管两球质量关系怎样，落地时一定有v A >v B ，选项C 错误．3．(2023·江苏省南京师大附中高三检测)升降机从井底以5 m/s 的速度向上匀速运行，某时刻一螺钉从升降机底板松脱，再经过4 s 升降机底板上升至井口，此时螺钉刚好落到井底，不计空气阻力，取重力加速度g ＝10 m/s 2，下列说法正确的是( ) A ．螺钉松脱后做自由落体运动 B ．矿井的深度为45 mC ．螺钉落到井底时的速度大小为40 m/sD ．螺钉随升降机从井底出发到落回井底共用时16 s 答案 D解析 螺钉松脱后先做竖直上抛运动，到达最高点后再做自由落体运动，A 错误；规定向下为正方向，根据v ＝－v 0＋gt ，螺钉落到井底时的速度大小v ＝－5 m/s ＋10×4 m/s ＝35 m/s ，C 错误；螺钉下降的距离h 1＝－v 0t ＋12gt 2＝－5×4 m ＋12×10×42 m ＝60 m ，因此井深h ＝v 0t＋h 1＝80 m ，B 错误；螺钉随升降机从井底出发到落回井底的时间与升降机从井底升到井口的时间相同为t ′＝hv 0＝16 s ，D 正确．4．建筑工人常常徒手抛砖块，地面上的工人以10 m/s 的速度竖直向上间隔1 s 连续两次抛砖，每次抛一块，楼上的工人在距抛砖点正上方3.75 m 处接砖，g 取10 m/s 2，空气阻力不计，则楼上的工人两次接砖的最长时间间隔为( ) A ．1 s B ．2 s C ．3 s D ．4 s 答案 B解析 研究第一块砖h ＝v 0t ＋12(－g )t 2，即3.75＝10t －5t 2，解得t 1＝0.5 s ，t 2＝1.5 s ，分别对应第一块砖上升过程和下降过程，根据题意第二块砖到达抛砖点正上方3.75 m 处的时间为t 3＝1.5 s ，t 4＝2.5 s ，楼上的工人两次接砖的最长时间间隔为Δt ＝t 4－t 1＝2 s ，故选B. 5．物体从某高处自由下落，下落过程中经过一个高为5 m 的窗户，窗户的上边缘距释放点为20 m ，已知它在落地前1 s 内共下落45 m ，g ＝10 m/s 2，物体可视为质点，下列说法中正确的有( )A ．物体落地前2 s 内共下落80 mB ．物体落地时速度为45 m/sC ．物体下落后第1 s 内、第2 s 内、第3 s 内，每段位移之比为1∶2∶3D ．物体经过窗户所用的时间为(5－3) s 答案 A解析 设下落时间为t ，最后1 s 内的位移可以表示为x ＝12gt 2－12g (t －1)2＝45 m ，解得t ＝5 s ，根据自由落体运动规律可得：落地前2 s 内共下落的高度为h ＝12gt 2－12g (t －2)2＝12×10×52 m－12×10×(5－2)2 m ＝80 m ，故A 正确；根据速度与时间的关系可知落地的速度为v ＝gt ＝10×5 m/s ＝50 m/s ，故B 错误；自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，所以在连续相等的时间内，即下落后第1 s 内、第2 s 内、第3 s 内，每段位移之比为1∶3∶5，故C 错误；设物体到达窗户的上边缘的时间为t 1，则h 1＝12gt 12，可得t 1＝2h 1g＝2×2010s ＝2 s ，设物体到达窗户的下边缘的时间为t 2，则t 2＝2h 2g＝2×(20＋5)10s ＝ 5 s ，所以物体经过窗户所用的时间为Δt ＝t 2－t 1＝(5－2) s ，故D 错误．6．(多选)将一个物体在t ＝0时刻以一定的初速度竖直向上抛出，t ＝0.8 s 时刻物体的速度大小变为8 m/s(不计空气阻力，g 取10 m/s 2)，则下列说法不正确的是( ) A ．物体一定是在t ＝3.2 s 时回到抛出点 B ．t ＝0.8 s 时物体的运动方向可能向下 C ．物体的初速度一定是20 m/sD ．t ＝0.8 s 时物体一定在初始位置的下方 答案 BCD解析 根据自由落体规律有 v ＝gt ＝10×0.8 m/s ＝8 m/s ，则t ＝0.8 s 时，物体的速度大小变为8 m/s ，即物体此时的运动方向不可能向下，物体应该处于上升过程，此时物体一定在初始位置的上方，所以B 、D 错误；根据竖直上抛运动规律有v ＝v 0－gt ，解得v 0＝v ＋gt ＝8 m/s ＋10×0.8 m/s ＝16 m/s ，所以C 错误；根据竖直上抛运动规律有，物体回到抛出点的时间为t ＝2v 0g ＝2×1610s ＝3.2 s ，所以A 正确．7．物块以8 m/s 的速度在光滑水平面上做匀速直线运动，某时刻对物块施加一恒力F 使其做匀变速直线运动，此后物块在3 s 内的位移和5 s 内的位移相同，则下列说法正确的是( ) A ．物块运动的加速度大小为4 m/s 2B ．物块在第1 s 内和第3 s 内的位移大小之比为7∶3C ．物块在0～8 s 内的平均速率为0D ．物块在0～8 s 内的平均速度不为0 答案 B解析 根据对称性，物块在4 s 末速度减为0，加速度为a ＝vt ＝2 m/s 2，选项A 错误；正方向的匀减速可以看成反方向加速度大小不变的匀加速，物块在第1 s 内和第3 s 内的位移大小之比为7∶3，选项B 正确；物块在8 s 内的位移为0，但路程不为0，根据平均速度和平均速率的概念，物块在8 s 内的平均速率不为0，平均速度为0，选项C 、D 错误．8．(多选)(2023·宁夏青铜峡市开学测试)在足够长的光滑固定斜面上，有一物体以10 m/s 的初速度沿斜面向上运动，物体的加速度大小始终为5 m/s 2，方向沿斜面向下，当物体的位移大小为7.5 m 时，下列说法正确的是( ) A ．物体运动时间可能为1 s B ．物体运动时间可能为3 s C ．物体运动时间可能为(2＋7) s D ．物体此时的速度大小一定为5 m/s 答案 ABC解析 以沿斜面向上为正方向，v 0＝10 m/s ，a 1＝－5 m/s 2，当物体的位移向上，且为7.5 m 时，x 1＝7.5 m ，由运动学公式x ＝v 0t ＋12at 2，解得t 1＝3 s 或t 2＝1 s ，故A 、B 正确；当物体的位移向下，且为7.5 m 时，x 2＝－7.5 m ，由运动学公式x ＝v 0t ＋12at 2，解得t 3＝(2＋7) s或t 4＝(2－7) s(舍去)，故C 正确；由速度公式v ＝v 0＋at ，解得v 1＝－5 m/s 或v 2＝5 m/s 或v 3＝－57 m/s ，故D 错误．9.t ＝0时，将小球a 从地面以一定的初速度竖直上抛，t ＝0.3 s 时，将小球b 从地面上方某处静止释放，最终两球同时落地．a 、b 在0～0.6 s 内的v －t 图像如图所示．不计空气阻力，重力加速度g ＝10 m/s 2，下列说法正确的是( )A ．小球a 抛出时的速率为12 m/sB ．小球b 释放的高度为0.45 mC ．t ＝0.6 s 时，a 、b 之间的距离为2.25 mD ．从t ＝0.3 s 时刻开始到落地，a 相对b 做匀速直线运动 答案 D解析 由v －t 图像可知，a 球经0.6 s 到达最高点，则抛出时的速率为v 0a ＝gt ＝10×0.6 m/s ＝6 m/s ，故A 错误；由对称性可知小球a 落地时间为1.2 s ，两球同时落地，则小球b 从释放到落地的时间为t b ＝1.2 s －0.3 s ＝0.9 s ，则小球b 释放的高度为h b ＝12gt b 2＝12×10×0.92 m＝4.05 m ，故B 错误；t ＝0.6 s 时，a 到达最高点，距离地面的高度为h a 1＝12×10×0.62 m ＝1.8 m ，b 距离地面的高度为4.05 m －12×10×0.32 m ＝3.6 m ，此时a 、b 之间的距离为1.8 m ，故C 错误；从t ＝0.3 s 时刻开始到落地，两物体的加速度相同，则a 相对b 做匀速直线运动，故D 正确．10．(多选)如图所示，长度为0.55 m 的圆筒竖直放在水平地面上，在圆筒正上方距其上端1.25 m 处有一小球(可视为质点)．在由静止释放小球的同时，将圆筒竖直向上抛出，结果在圆筒落地前的瞬间，小球在圆筒内运动而没有落地，则圆筒上抛的速度大小可能为(空气阻力不计，取g ＝10 m/s 2)( )A ．2.3 m/sB ．2.6 m/sC ．2.9 m/sD ．3.2 m/s答案 BC解析 由自由落体位移公式可得，小球落地的时间为t 1＝2(l ＋h )g＝2×(1.25＋0.55)10s＝0.6 s ，若此时圆筒刚好落地，则圆筒抛出的速度为v 1＝g ·t 12＝3 m/s ；若圆筒落地时，小球刚进入圆筒，则小球的下落时间为t 2＝2h g＝2×1.2510s ＝0.5 s ，对应的圆筒抛出的速度为v 2＝g t 22＝2.5 m/s ，则圆筒上抛的速度范围为2.5～3 m/s.故选B 、C.11.如图所示，将一小球甲(可视为质点)从距地面H 处自由释放的同时，将另一小球乙(可视为质点)从地面以初速度v 0竖直上抛，二者在距地面34H 处的P 点相遇，不计空气阻力，重力加速度为g ，则( )A ．小球乙运动到P 点时的速度恰好为0B ．v 0＝gHC ．若将小球乙以初速度2v 0竖直上抛，则甲、乙会在距地面78H 处相遇D ．若将小球乙以初速度2v 0竖直上抛，则甲、乙会在距地面1516H 处相遇答案 D解析 两球相遇经过的时间为t ＝2×14H g＝H 2g ，由于v 0t －12gt 2＋12gt 2＝H ，可得v 0＝2gH ，则相遇时乙球的速度v 乙＝v 0－gt ＝gH 2，选项A 、B 错误；若将小球乙以初速度2v 0竖直上抛，则2v 0t ′－12gt ′2＋12gt ′2＝H ，解得t ′＝142H g ，相遇点距地面的高度h ＝H －12gt ′2＝1516H ，选项C 错误，D 正确．12．(多选)(2023·湖北黄冈市检测)黄州青云塔始建于1574年，距今400多年．某物理研究小组测量出塔高为H ，甲同学在塔顶让物体A 自由落下，同时乙同学将物体B 自塔底以初速度v 0竖直上抛，且A 、B 两物体在同一直线上运动．重力加速度为g .下列说法正确的是( ) A ．若v 0＝gH ，则两物体在地面相遇 B ．若v 0＝gH2，则两物体在地面相遇 C ．若v 0>gH ，两物体相遇时，B 正在上升途中 D ．若gH2<v 0<gH ，两物体相遇时，B 正在下落途中 答案 BCD解析 若物体B 正好运动到最高点时两物体相遇，物体B 速度减小为零所用的时间t ＝v 0g ，得此时A 下落的高度h A ＝12gt 2，B 上升的高度h B ＝v 022g ，且h A ＋h B ＝H ，解得v 0＝gH ；若A 、B 两物体恰好在落地时相遇，则有t ＝2v 0g ，此时A 下落的高度h A ＝12gt 2＝H ，解得v 0＝gH2，所以若v0＝gH，则物体B运动到最高点时两物体相遇，A错误；若v0＝gH，则两物体2在地面相遇，B正确；若v0>gH，则两物体在B上升途中相遇，C正确；若gH2<v0<gH，则两物体在B下落途中相遇，D正确．。

运动的快慢一、教材分析本节课所要讲授的运动的快慢是在学习了机械运动的知识基础上，进一步学习运动的有关知识。

这节课既是对运动的描述的深化，又是学习牛顿第一定律的基础，它担负着承前启后的作用。

速度的概念是中学物理运动学中最基本的概念，理解并掌握了速度的概念，就可以利用所学的知识去处理解决简单的实际生活问题，因此，这节课在本章中占有重要的地位。

在教学过程中，教师要引导学生体验分析在运动路程相同时，通过比较时间来判断物体运动的快慢；在运动时间相同时，通过比较运动路程来判断物体运动的快慢；在运动路程和时间都不相同的情况下，通过比较在单位时间内物体运动的路程长短来判断物体运动的快慢，从而理解并建立起速度的概念及单位，通过利用公式的简单计算来掌握速度单位的换算；通过实际生活中的例子，了解匀速直线运动和变速直线运动的区别，以及平均速度的概念。

二、教学三维目标1、知识与技能：（1）.能用速度描述物体的运动情况（2）.能用速度公式进行简单的计算，能进行速度单位间的换算（3）.知道匀速直线运动的概念2、过程与方法：（1）.经历观察物理现象的过程，能简单描述所观察的现象的主要特征，具有初步的观察能力。

（2）.能应用所学知识解决简单的实际问题，具有初步的分析问题、解决问题的能力三、教学重点和难点重点：1、速度概念的建立过程。

2、理解和掌握速度的概念难点：1、速度单位的换算2、利用速度公式进行简单的计算四、教法与学法教法：启发式教学、观察比较法学法：观察实验讨论、对比归纳、练习提高五、预习提纲1.速度是表示物体_____________的物理量.2.2.速度等于运动物体_______________________.3.3.我们用符号_____表示路程,用符号______表示时间,用符号_____表示速度,则计算速度的公式可以表示为___________.其中路程的单位是______;时间的单位是_______;速度的单位是_______.另外在交通运输中还常用_________做速度的单位.4.4.1m/s=________km/h 20m/s=________km/h 108km/h=_______m/s六、教学过程（一）探究生活中物体运动快慢的方法1、问题思考：（1）在百米赛跑比赛中，观众和裁判比较运动员跑得快慢的方法是不同的。