西北师大附中奥赛辅导第二轮教案第一章:直线运动
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富县高级中学集体备课教案年级:高二科目:物理授课人:课题第一章直线运动2第课时知识点1.掌握匀变速直线运动的基本规律和常用推论并能用来解决实际问题2.能够运用匀变速直线运动公式解决自由落体运动、竖直上抛运动问题重点匀变速直线运动的基本规律和常用推论并能用来解决实际问题中心发言人陈熠难点匀变速直线运动的基本规律和常用推论并能用来解决实际问题教具课型课时安排课时教法学法个人主页教学过程第一课时【检查课前学习】【基础梳理】一、匀变速直线运动1.定义:在变速直线运动中,如果在任意两段相等的时间内________________相等,这种运动就叫做匀变速直线运动。
2.特点:速度随时间________________,加速度保持不变,是直线运动。
3.分类和对比二、匀变速直线运动的规律1.三个基本公式速度公式:v=______。
位移公式:x=____________________。
位移速度关系式:____________________。
2.两个推论(1)做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间初末时刻速度矢量和的________,还等于________________的瞬时速度。
平均速度公式:v=________________=2tv(2)连续相等的相邻时间间隔T内的位移差相等。
即x2-x1=x3-x2=…=x n-x(n-1)=____________。
3.初速度为零的匀加速直线运动的特殊规律(1)在1T 末,2T 末,3T 末,…,nT 末的瞬时速度之比为v 1∶v 2∶v 3∶…∶v n =__________。
(2)在1T 内,2T 内,3T 内,…,nT 内的位移之比为x 1∶x 2∶x 3∶…∶x n =___________。
(3)在第1个T 内,第2个T 内,第3个T 内,…,第n个T 内的位移之比为x Ⅰ∶x Ⅱ∶x Ⅲ∶…∶x N =_____________________。
初中直线运动的教案模板【教学目标】1. 让学生了解直线运动的概念,理解匀速直线运动和变速直线运动的特点。
2. 培养学生通过实验观察和分析物理现象的能力。
3. 引导学生运用物理学知识解决实际问题,提高学生的实践能力。
【教学内容】1. 直线运动的概念及分类2. 匀速直线运动的特点3. 变速直线运动的特点4. 直线运动在实际生活中的应用【教学重点】1. 直线运动的概念及分类。
2. 匀速直线运动和变速直线运动的特点。
【教学难点】1. 直线运动的概念及分类。
2. 匀速直线运动和变速直线运动的特点。
【教学方法】1. 采用问题驱动法,引导学生主动探究直线运动的特点。
2. 利用实验和动画演示,帮助学生直观地理解直线运动的概念。
3. 运用实例分析法,让学生了解直线运动在实际生活中的应用。
【教学步骤】1. 导入新课利用生活中常见的直线运动现象,如赛车、火车等,引导学生关注直线运动。
提问:“什么是直线运动?直线运动有哪些类型?”2. 讲解直线运动的概念及分类讲解直线运动的概念,引导学生理解物体在一条直线上运动的特点。
然后讲解匀速直线运动和变速直线运动的概念和特点。
3. 实验观察安排一个实验,让学生观察小车在直线轨道上的运动情况,引导学生通过实验观察分析匀速直线运动和变速直线运动的特点。
4. 应用实例分析通过分析实际生活中的直线运动实例,如跑步、骑车等,让学生了解直线运动在生活中的应用,提高学生的实践能力。
5. 总结与拓展总结本节课所学的直线运动的概念、特点及应用。
提问:“你还知道哪些直线运动的现象?它们是如何应用的?”激发学生的学习兴趣。
【教学反思】本节课通过问题驱动、实验观察和实例分析等教学方法,使学生了解了直线运动的概念、分类及特点,并能够运用所学知识解决实际问题。
在教学过程中,要注意关注学生的学习情况,及时解答学生的疑问,提高学生的学习效果。
同时,要注重培养学生的观察能力和思维能力,提高学生的综合素质。
第一章 直线运动一、知识网络二、考纲要求1、机械运动,参考系,质点 Ⅰ2、位移和路程 Ⅱ3、匀速直线运动,速度,速率,公式x =vt ,x -t 图,v-t 图 Ⅱ4、变速直线运动,平均速度 Ⅱ5、瞬时速度(简称速度 ) Ⅰ6、匀变速直线运动。
公式v =v 0+at ,x =v 0t +21at 2,v t 2-v 20=2ax v -t 图。
Ⅱ 三、复习提要运动学是动力学的基础,在每年的高考中或者单独命题或者渗透在动力学问题中,都要对运动学的概念和规律进行考查。
追及和相遇问题又是运动学中的一类典型问题,解答这类问题对分析综合能力和推理判断能力都有相当高的要求,通过这类问题的练习,有利于提高分析解决问题的能力。
近年来考察最频繁的是匀变速直线运动的规律,在课标能力立意的原则下,与实际生活和生产密切结合的问题,高考考查的几率将大大提高,应多注意对有关交通运输、现代科技、测量运动物体的速度和物体之间距离等题型的归纳和总结。
在复习过程中,熟练的掌握匀变速运动的公式、规律和他们之间的关系,并能灵活的运用和变通,是解决该部分问题的关键。
四、复习指导本章内容是历年高考的必考内容,考查的重点是匀变速直线运动的规律,对本章知识的单独考查主要是以选择的形式命题,较多的是将本章知识与牛顿运动定律、电场中带电粒子的运动等知识结合起来进行考查。
运动图象是学习其它图象的基础,要对运动图象给以足够的重视。
在复习过程中更应注意对概念和规律以及其形成过程的理解,弄清知识的来龙去脉,不仅要知其然,还要知其所以然,在解决问题过程中要注意分析物体运动情景,必要时画出草图帮助自己分析,同时注意对解题方法、思路的总结,让自己能够高效地复习。
直线运动直线运动的条件:a 、v 0共线 参考系、质点、时间和时刻、位移和路程速度、速率、平均速度、平均速率 加速度 运动的描述典型的直线运动 匀速直线运动 x =v t ,x-t 图,(a =0)匀变速直线运动特例自由落体(v 0=0,a =g )竖直上抛(v 0≠0,a =g )v - t 图规律at v v t +=0,2021at t v x +=ax v v t 2202=-,t v v x t 20+=五、命题热点与展望力和运动的关系问题是力学的中心问题,而运动学问题是力学部分的基础之一,在整个力学中的地位是很重要的,本章研究物体做直线运动的规律,即物体的位移、速度、加速度等概念贯穿几乎整个高中物理内容,尽管在高考中单纯考运动学题目并不多,但力学问题、力、电、磁综合问题往往渗透了对本章知识点的考察。
直线运动教案初中教学目标:1. 让学生理解直线运动的概念,掌握匀速直线运动和变速直线运动的特点。
2. 通过对直线运动的学习,培养学生的观察能力、实验能力和思维能力。
3. 使学生了解直线运动在现实生活中的应用,提高学生的学习兴趣和积极性。
教学内容:1. 直线运动的概念及特点2. 匀速直线运动和变速直线运动3. 直线运动的实例和应用教学过程:一、导入(5分钟)1. 引导学生回顾之前学过的运动知识,如速度、位移等。
2. 提问:同学们,你们认为什么样的运动可以称为直线运动呢?二、新课讲解(20分钟)1. 讲解直线运动的概念:物体在一条直线上运动,称为直线运动。
2. 讲解匀速直线运动:速度大小和方向都不变的直线运动称为匀速直线运动。
3. 讲解变速直线运动:速度大小或方向发生变化的直线运动称为变速直线运动。
4. 举例说明:如物体在水平直路上行驶,竖直向下抛物线等。
三、实验演示(15分钟)1. 安排学生进行实验,观察物体在直线运动中的速度变化。
2. 引导学生记录实验数据,分析实验结果。
四、课堂练习(10分钟)1. 布置练习题,让学生巩固所学知识。
2. 引导学生进行小组讨论,共同解决问题。
五、课堂小结(5分钟)1. 回顾本节课所学内容,总结直线运动的特点。
2. 强调直线运动在现实生活中的应用。
六、课后作业(课后自主完成)1. 绘制一幅直线运动示意图,标注出速度方向和大小。
2. 结合生活实例,分析物体是否属于直线运动。
教学反思:本节课通过讲解、实验和练习,使学生掌握了直线运动的概念和特点。
在教学过程中,注重培养学生的观察能力、实验能力和思维能力,提高学生的学习兴趣和积极性。
通过课后作业的布置,让学生将所学知识应用到现实生活中,进一步巩固所学内容。
但在教学过程中,需要注意对学生的引导和启发,使学生能够更好地理解和掌握直线运动的知识。
2.磁场、电磁感应(1)带电粒子在复合场中的运动 例题12:(第29届复赛真题)如图所示,竖直固定平行放置的两条相同长直导线1和2相距为a (a <<长直导线的长度),两导线中通有方向和大小都相同的稳恒电流,电流方向向上。
导线中正离子都是静止的,每单位长度导线中正离子的电荷量为λ;形成电流的导电电子以速度0v 沿导线向下匀速运动,每单位长度导线中导电电子的电荷量为λ-。
已知:单位长度电荷量为η的无限长均匀带电直导线在距其距离为r 处产生的电场的强度大小为rk E eη2=,其中e k 是常量;当无限长直导线通有稳恒电流I 时,电流在距导线距离为r 处产生磁场的磁感应强度大小为rIk B m 2=,其中m k 是常量。
试利用狭义相对论中的长度收缩公式求常量e k 和m k 的比值。
提示:忽略重力;正离子和电子的电荷量与惯性参照系的选取无关;真空中的光速为c 。
参考解答: 理解题意:谁呀?正离子和电子;干什么?处在电场和磁场中,正离子处于静止,电子在做匀速直线运动;为什么?受到的合外力为零;想怎么样?想求两个与电场强度和磁感应强度有关的常量的比值。
情景建构(选择研究对象;选择参考系和坐标系;进行运动过程和受力分析;选择物理规律列方程求解):假设以相对于导线中的正离子静止的物体为参考系S ,研究导线2对导线1中的正离子的作用力;以相对于导线中的运动的电子静止的物体为参考系S ',研究导线2对导线1中的正离子的作用力。
解:在相对于正离子静止的参考系S 中,导线中的正离子不动,导电电子以速度0v 向下匀速运动;在相对于导电电子静止的参考系S '中,导线中的电子静止不动,正离子以速度0v 向上匀速运动.下面分四步进行分析.第一步,在参考系S '中,考虑导线2对导线1中正离子施加电场力的大小和方向. (根据rk E eη2=,求导线2中的电荷在导线1处所产生的电场强度,需要考虑相对论效应,从而确定电荷的线密度)若S 系中导线2中的一些正离子所占据的长度为l ,则在S '系中这些正离子所占据的长度变为l +',由相对论中的长度收缩公式,得 221+'=-l l cv (1) 设在参考系S 和S '中,每单位长度导线中正离子电荷量分别为λ和λ+',根据离子的电荷量与惯性参考系的选取无关,得 l l λλ++''= (2)由(1)和(2)式,得 2021λλ+'=-cv (3)设在S 系中导线2中的一些运动的电子所占据的长度为l ,在S '系中这些电子所占据的长度为l -',根据相对论中的长度收缩公式,得 221-'=-l l cv (4) 同理,根据电子电荷量的值与惯性参考系的选取无关,得 2021λλ-'-=-cv (5)式中,λ-和λ-'分别为在参考系S 和S '中单位长度导线中运动电子的电荷量. 在参照系S '中,导线2单位长度带的电荷量为:220022220022()111λλλλλλ+-'''=+=+--=--c c c c v v v v (6) 导线2中的电荷在导线1处产生的电场强度的大小为: 2e e 02202221λλ''==-k k E ac a cv v (7)电场强度方向水平向左.导线1中电荷量为q 的正离子受到的电场力的大小为: 2e 0e 220221λ+''==-k q f qE c a cv v (8)电场力方向水平向左.第二步,在参考系S '中,考虑导线2对导线1中正离子施加磁场力的大小和方向.在参考系S '中,以速度0v 向上运动的正离子形成的电流为: 002021λλ+''==-I cv v v(9)(单位时间内通过导线单位长度的电荷量)导线2中的电流I '在导线1处产生磁场的磁感应强度大小为:m 0m 202221λ''==-k k I B a a c v v(10) 磁感应强度方向垂直纸面向外.导线1中电荷量为q 的正离子所受到的磁场力的大小为: 2m 0m020221λ+''==-k q f q B a cv v v (11)方向水平向右,与正离子所受到的电场力的方向相反.(正离子是否还受其他作用力呢?这就需要在S 系中研究正离子的受力情况才能确定。
第一章 直线运动知识网络:一、匀变速直线运动解题的基本步骤和方法: 1、基本步骤(1)审题.弄清题意,画草图,明确已知量,未知量,待求量. (2)明确研究对象.选择参考系、坐标系.(3)分析有关的时间、位移、初末速度、加速度等. (4)应用运动规律、几何关系等建立解题方程. (5)解方程.答题 (6)验算、讨论. 2、基本方法.(1)一般公式法----需要应用基本规律联立方程时,应是“同一形式,不同段落”的方程组例1.一物体做匀加速直线运动,已知某段位移的初速度为v 0,末速为v ,求该段位移中点的速度大小直线运动直线运动的条件:a 、v 0共线参考系、质点、时间和时刻、位移和路程 速度、速率、平均速度 加速度运动的描述典型的直线运动匀速直线运动 s=v t ,s-t 图,(a =0)匀变速直线运动特例自由落体(a =g )竖直上抛(a =g )v - t 图 规律 at v v t +=0,2021at t v s +=as v v t 2202=-,t v v s t20+=(2)平均速度、中间时刻速度法----利用02+===2t t v vs v v t例2.一物体做匀加速直线运动,途中依次经过A 、B 、C 三点,已知AB 间距为L 1,BC 间距为L 2,由A 到B 用时为t 1,由B 到C 用时为t 2,求物体经过B 点时的速度。
2212211212+(+)L t L t t t t t例3. 有一列火车正在做匀加速直线运动.从某时刻开始计时,第1分钟内,发现火车前进了180m.第6分钟内,发现火车前进了360m 。
则火车的加速度为( ) A .0.01m/s 2B .0.05m/s 2C .36m/s 2D .180m/s 2A(3)逆向思维法-----匀减速直线运动(4)图像法---可以把复杂的物理问题转化为简单的数学问题例4.一个固定在水平面上的光滑物块,其左侧面是斜面AB ,右侧面是曲面AC,如图所示。
高中物理奥赛辅导:运动学学案运动学一、知识点击1、直线运动和曲线运动⑴匀变速直线运动:匀变速直线运动包括匀加速直线运动和匀减速直线运动两种情况,它的特点是加速度a=恒量,并与速度在同一直线上、匀变速运动的基本公式为:① ②⑵匀变速曲线运动:匀变速曲线运动的特点是a=恒量,但与速度的方向不在同一直线上,如斜抛运动,研究斜抛运动可以有多种方法,既可以将它看成是水平方向的匀速运动和竖直方向的(上或下)抛运动的合成;也可以看做是抛出方向的匀速运动和一个自由落体运动的合成、⑶匀速圆周运动:匀速圆周运动的特点是a与的大小为恒量,但它们的方向无时无刻不在改变,它是一种特殊的曲线运动,但却是研究曲线运动的基础,一般曲线运动的任何一个位置,都可以作为一个瞬时的圆周运动来研究。
我们经常将圆周运动分解成法向和切向两个方向来研究,法向加速度,对于匀速圆周运动,其切向的加速度为零,如果是变速圆周运动,那么它在切向上也有加速度、此时它的合加速度是:。
2、相对运动:在大多数情况下,我们都习惯于以地面作为参照物,但在某些场合,我们选择其他一些相对地面有速度的物体作为参照物,这样会给解决问题带来方便,所以相对运动就是研究物体对于不同参考系的运动以及它们之间的联系,比如A物体相对于地面的速度为,如果取另一个相对地面有速度的B物体作参照物,那么A 物体相对B物体的速度为:或通常把物体相对“固定”参考系的速度称为绝对速度,把相对于“运动”参考系的速度称为相对速度,而把运动参考系相对固定参考系的速度称为牵连速度,所以上式我们可以表述为“相对速度等于绝对速度和牵连速度之差”、速度的合成必须用平行四边形定则进行计算、3、刚体的平动和转动刚体:刚体是指在任何条件下,形状和大小不发生变化的物体。
这样的物体实质上是不存在的,但固体在一般情形下可视为刚体平动:刚体在运动过程中,其上任一直线段在各个时刻的位置始终保持平行,这种运动称为平动、做平动的物体可视为质点、转动:刚体所有质元都绕同一直线作圆周运动,这种运动称为转动,这一直线称为转轴。
第2讲匀变速直线运动的规律及应用一、匀变速直线运动的基本规律1.速度与时间的关系式:① v=v0+at 。
2.位移与时间的关系式:② x=v0t+at2。
3.位移与速度的关系式:③ v2-=2ax 。
二、匀变速直线运动的推论1.平均速度公式:==④。
2.位移差公式:Δx=x2-x1=x3-x2=…=x n-x n-1=⑤ aT2。
可以推广到x m-x n=(m-n)aT2。
3.初速度为零的匀加速直线运动比例式(1)1T末,2T末,3T末…瞬时速度之比为:v1∶v2∶v3∶…=⑥1∶2∶3∶… 。
(2)1T内,2T内,3T内…位移之比为:x1∶x2∶x3∶…=⑦1∶22∶32∶… 。
(3)第一个T内,第二个T内,第三个T内…位移之比为:xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…=⑧1∶3∶5∶… 。
(4)通过连续相等的位移所用时间之比为:t1∶t2∶t3∶…=⑨1∶(-1)∶(-)∶… 。
三、自由落体运动和竖直上抛运动的规律1.自由落体运动规律(1)速度公式:v=⑩ gt 。
(2)位移公式:h=gt2。
(3)速度位移关系式:v2= 2gh 。
2.竖直上抛运动规律(1)速度公式:v= v0-gt 。
(2)位移公式:h= v0t-gt2。
(3)速度位移关系式: v2-=-2gh。
(4)上升的最大高度:h=。
(5)上升到最大高度用时:t=。
1.判断下列说法对错。
(1)匀变速直线运动是加速度均匀变化的直线运动。
(✕)(2)匀变速直线运动是速度均匀变化的直线运动。
(√)(3)匀加速直线运动的位移是均匀增加的。
(✕)(4)匀加速直线运动1T末、2T末、3T末的瞬时速度之比为1∶2∶3。
(✕)(5)做自由落体运动的物体,下落的高度与时间成正比。
(✕)(6)做竖直上抛运动的物体,上升阶段与下落阶段的加速度方向相同。
(√)2.(多选)(2019贵州师大附中月考)K111次列车正以180 km/h的速度行驶,前方为终点站贵阳站,司机开始制动减速,列车制动时加速度的大小为2.5 m/s2,则( )A.4 s时列车的速度为60 m/sB.4 s时列车的速度为40 m/sC.24 s内列车的位移x=480 mD.24 s内列车的位移x=500 m2.答案BD3.(多选)如图所示,小球从竖直砖墙某位置由静止释放,用频闪照相机在同一底片上多次曝光,得到了图中1、2、3、4、5所示小球在运动过程中每次曝光的位置。
直线运动概念规律复习课教案第一章:直线运动的概述1.1 学习目标理解直线运动的定义及特点掌握直线运动的基本概念1.2 教学内容直线运动的定义及特点直线运动的基本概念直线运动与曲线运动的区别1.3 教学方法通过实例讲解直线运动的特点和基本概念利用图形和动画演示直线运动的过程引导学生通过观察和思考,总结直线运动的特点和规律1.4 教学评估提问学生对直线运动的定义和特点的理解让学生解释直线运动的基本概念通过实例让学生分析直线运动的过程和规律第二章:直线运动的规律2.1 学习目标掌握直线运动的规律理解速度、加速度和位移的关系2.2 教学内容直线运动的规律速度、加速度和位移的定义及关系直线运动的速度、加速度和位移的计算公式2.3 教学方法通过实验和实例讲解直线运动的规律利用公式和图解演示速度、加速度和位移的关系引导学生通过观察和实验,总结直线运动的规律2.4 教学评估提问学生对直线运动规律的理解让学生应用公式计算直线运动的速度、加速度和位移通过实例让学生分析直线运动的速度、加速度和位移的变化规律第三章:直线运动的动力学3.1 学习目标理解直线运动的动力学原理掌握力对物体直线运动的影响3.2 教学内容直线运动的动力学原理力的定义及对物体直线运动的影响牛顿运动定律与直线运动的关系3.3 教学方法通过实验和实例讲解直线运动的动力学原理利用公式和图解演示力对物体直线运动的影响引导学生通过实验和观察,理解力对物体直线运动的作用3.4 教学评估提问学生对直线运动的动力学原理的理解让学生应用牛顿运动定律分析物体直线运动的情况通过实例让学生分析不同力对物体直线运动的影响第四章:直线运动的运动学4.1 学习目标掌握直线运动的运动学方法理解位移、速度和加速度的关系4.2 教学内容直线运动的运动学方法位移、速度和加速度的定义及关系直线运动的位移、速度和加速度的计算公式4.3 教学方法通过实验和实例讲解直线运动的运动学方法利用公式和图解演示位移、速度和加速度的关系引导学生通过观察和实验,总结直线运动的运动学方法4.4 教学评估提问学生对直线运动的运动学方法的理解让学生应用公式计算直线运动的位移、速度和加速度通过实例让学生分析直线运动的位移、速度和加速度的变化规律第五章:直线运动的实际应用5.1 学习目标理解直线运动在实际中的应用掌握直线运动在实际问题中的解题方法5.2 教学内容直线运动在实际中的应用直线运动在实际问题中的解题方法直线运动在工程和技术领域的应用实例5.3 教学方法通过实例讲解直线运动在实际中的应用利用实际问题引导学生应用直线运动的解题方法引导学生通过实际应用,理解直线运动在工程和技术领域的重要性5.4 教学评估提问学生对直线运动在实际中的应用的理解让学生应用直线运动的解题方法解决实际问题通过实例让学生分析直线运动在工程和技术领域的应用实例第六章:直线运动的图像分析6.1 学习目标学会使用图像分析直线运动理解图像在描述直线运动过程中的作用6.2 教学内容直线运动图像的类型及特点速度-时间图像的分析位移-时间图像的分析加速度-时间图像的分析6.3 教学方法通过示例讲解直线运动图像的解读方法利用图形和动画演示直线运动图像的特点引导学生通过观察和分析图像,理解直线运动的过程和规律6.4 教学评估提问学生对直线运动图像的理解和分析能力让学生解释速度-时间图像、位移-时间图像和加速度-时间图像的含义通过实例让学生分析图像中直线运动的速度、位移和加速度的变化规律第七章:直线运动的动力学问题解决7.1 学习目标掌握解决直线动力学问题的方法学会应用牛顿运动定律解决实际问题7.2 教学内容动力学问题的类型及解决方法应用牛顿运动定律解决直线运动问题动力学问题中的受力分析和运动分析动力学问题的解答步骤和技巧7.3 教学方法通过实例讲解动力学问题的解决方法利用公式和图解演示牛顿运动定律的应用引导学生通过分析和计算,解决直线运动动力学问题7.4 教学评估提问学生对动力学问题解决方法的理解让学生应用牛顿运动定律解决实际动力学问题通过实例让学生分析和解题直线运动动力学问题第八章:直线运动的生活实例8.1 学习目标理解直线运动在生活中的应用学会从生活中发现和分析直线运动现象8.2 教学内容直线运动在生活中的实例日常生活中的直线运动现象体育比赛中的直线运动技术交通工具中的直线运动应用8.3 教学方法通过实例讲解直线运动在生活中的应用引导学生观察和分析日常生活中的直线运动现象分析体育比赛中的直线运动技术和战术探讨交通工具中的直线运动原理和应用8.4 教学评估提问学生对直线运动在生活中的理解和认识让学生举例说明日常生活中的直线运动现象通过实例让学生分析体育比赛中的直线运动技术和战术探讨学生对交通工具中的直线运动原理和应用的理解第九章:直线运动的实验操作9.1 学习目标掌握直线运动的实验操作技能学会使用实验仪器和工具进行直线运动实验9.2 教学内容直线运动实验的原理和目的直线运动实验的操作步骤和注意事项直线运动实验数据的采集和处理直线运动实验结果的分析和讨论9.3 教学方法通过实验讲解直线运动的实验操作技能引导学生进行直线运动实验操作教授学生使用实验仪器和工具进行直线运动实验分析直线运动实验数据,讨论实验结果9.4 教学评估提问学生对直线运动实验操作技能的理解和掌握程度观察学生在直线运动实验中的操作技能和实验态度通过实验数据和实验结果评估学生的直线运动实验能力第十章:直线运动的综合练习10.1 学习目标巩固直线运动的概念、规律和应用提高解决直线运动综合问题的能力10.2 教学内容直线运动综合练习题及解答直线运动实际问题案例分析直线运动实验设计和操作直线运动知识点复习和巩固10.3 教学方法提供直线运动综合练习题供学生练习引导学生进行直线运动实际问题案例分析组织学生进行直线运动实验设计和操作复习和巩固直线运动相关知识点10.4 教学评估提问学生对直线运动综合练习题的解答情况评估学生在直线运动实际问题案例分析中的能力观察学生在直线运动实验设计和操作中的表现检查学生在直线运动知识点复习和巩固中的掌握程度重点和难点解析一、直线运动的概述:理解直线运动的定义及特点是教学的基础,需要重点关注。
第一章直线运动1.1描述运动的基本概念知识目标一、机械运动一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等运动形式.二、参照物为了研究物体的运动而假定为不动的物体,叫做参照物.对同一个物体的运动,所选择的参照物不同,对它的运动的描述就会不同,灵活地选取参照物会给问题的分析带来简便;通常以地球为参照物来研究物体的运动.三、质点研究一个物体的运动时,如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素,对问题的研究没有影响或影响可以忽略,为使问题简化,就用一个有质量的点来代替物体.用来代管物体的有质量的做质点.像这种突出主要因素,排除无关因素,忽略次要因素的研究问题的思想方法,即为理想化方法,质点即是一种理想化模型.四、时刻和时间时刻:指的是某一瞬时.在时间轴上用一个点来表示.对应的是位置、速度、动量、动能等状态量.时间:是两时刻间的间隔.在时间轴上用一段长度来表示.对应的是位移、路程、冲量、功等过程量.时间间隔=终止时刻-开始时刻。
五、位移和路程位移:描述物体位置的变化,是从物体运动的初位置指向末位置的矢量.路程:物体运动轨迹的长度,是标量.只有在单方向的直线运动中,位移的大小才等于路程。
六、速度描述物体运动的方向和快慢的物理量.1.平均速度:在变速运动中,物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度,即V=S/t,单位:m/s,其方向与位移的方向相同.它是对变速运动的粗略描述.公式V=(V0+V t)/2只对匀变速直线运动适用。
2.瞬时速度:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧.瞬时速度是对变速运动的精确描述.瞬时速度的大小叫速率,是标量.七、匀速直线运动1.定义:在相等的时间里位移相等的直线运动叫做匀速直线运动.2.特点:a=0,v=恒量.3.位移公式:S=vt.八、加速度1、速度的变化:△V=V t-V0,描述速度变化的大小和方向,是矢量2、加速度:描述速度变化的快慢和方向的物理量,是速度的变化和所用时间的比值:a =ΔV/Δt,单位:m/s2.加速度是矢量,它的方向与速度变化(ΔV)的方向相同.3、速度、速度变化、加速度的关系:①方向关系:加速度的方向与速度变化的方向一定相同。
专题一:功能关系及能量守恒白景曦(西北师范大学第一附属中学 甘肃 兰州 730070)一、能量守恒定律1.内容:能量既不能消失也不能被创造,只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移给另一个物体,在转化和转移的过程中,能的总量保持不变,这个规律就叫做能量守恒定律。
2.理解:对于由多个物体组成的系统,某物体的能量减少,一定存在其它物体的能量增加,且减少量和增加量一定相等,反之亦然。
减增E E ∆=∆。
二、功和能量的关系1.内容:不同形式能的转化是通过做功实现的,功是能量转化的量度。
不同形式的能的转化,用不同的功来量度。
2.功能关系的表述⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⋅==∆=∆=∆-=∆=相非非总力做功的特点:)系统内一对滑动摩擦(,机械能守恒。
时,,当)功能关系:(变化:)重力做功与重力势能()动能定理:(s f Q E W E W E W E W P G k 400321 3.摩擦力做功与能量转化⑴静摩擦力做功:举例——木块随传送带加速①静摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,还可以不做功.②在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其他形式的能.③相互摩擦的系统内,一对静摩擦力所做功的总和等于零.⑵滑动摩擦力做功:举例——木块在木板上滑动①滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,还可以不做功.②滑动摩擦力做功的过程中,能量转化有两个方向,一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是机械能转化为内能.③相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做的总功是负值,其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移(在往复运动或曲线运动中为相对路程)的乘积,是机械能转化为内能的过程,转化为内能的量值等于机械能的减少量,即:相对滑S F Q ⋅=例题1:如6-4-5图所示,质量为m 的小铁块A 以水平速度v 0冲上质量为M 、长为l 、置于光滑水平面C 上的木板B ,正好不从木板上掉下.已知A 、B 间的动摩擦因数为μ,此时长木板对地位移为x ,求这一过程中:图6-4-5⑴木板增加的动能;⑵小铁块减少的动能;⑶系统机械能的减少量;⑶系统产生的热量.[解析]在此过程中摩擦力做功的情况:A 和B 所受摩擦力分别为F 、F ′,且F ′=F =μmg ,A 在F 的作用下减速,B 在F ′的作用下加速;当A 滑动到B 的右端时,A 、B 达到一样的速度v ,就正好不掉下.⑴根据动能定理有:μmg ·x =12Mv 2-0① 从上式可知ΔE k B =μmgx .⑵滑动摩擦力对小铁块A 做负功,根据功能关系可知:ΔE k A =-μmg (x +l )即-μmg (x +l )=12mv 2-12mv 02=12m (v 2-v 02)② ⑶系统机械能的减少量:ΔE =12mv 02-12mv 2-12Mv 2 由①②可知:ΔE =μmgl⑷m 、M 相对位移为l ,根据能量守恒:Q =μmgl即:相对滑S F Q ⋅=4.作用力和反作用力的功作用力和反作用力同时存在,作用力做功时,反作用力可能做功(可能做正功,也可能做负功.),也可能不做功.不能认为作用力与反作用力大小相等,方向相反,就一定有作用力与反作用力的功数值相等,且一正一负.例题2:下列关于作用力、反作用力的做功问题中,说法正确的是( D )A .作用力做功,反作用力也必定做功B .作用力做正功,反作用力一定做负功C .作用力做功数值一定等于反作用力做功的数值D .单纯根据作用力的做功情况不能判断反作用力的做功情况[解析]要解答这个问题,可设想一个具体的例子.如图6-1-23所示,A 、B 两磁铁同名磁极相对,分别放在两辆小车上,同时释放后,在斥力作用下两车分开,作用力、反作用力都做正功.两车质量相等时,位移相等,做功数值也相等.而两车质量不相等时,位移不相等,做功数值也不相等.如按住A不动,只释放B ,则A 对B 的作用力做正功,B 对A 的反作用力不做功.因此可见,单纯根据作用力的做功情况,不能确定反作用力做功的数值及正负.故D 正确.例题3:在水平地面上平铺n 块砖,每块砖的质量为m ,厚度为h ,如将砖一块一块的叠放起来,至少需要做多少功?解析:先画出草图,根据功能关系可得:只要找出砖叠放起来时增加的能量ΔE ,就可得到: 图6-1-23W =ΔEh nmg nh nmg E E E W 2121⋅-⋅=-=∆=初末 解得:211⋅-=mgh n n W )( 例题4:推行节水工程的转动喷水“龙头”,如图,“龙头”距地面h m ,其喷灌半径可达10h m ,每分钟喷水m kg ,所用的水从地下H m 的深水井里抽取,设水以相同的速率沿水平方向喷出,水泵的效率为η,则水泵的功率P 至少多大?解析:水连续喷出,每分钟喷出的水可视为质点,这些水从井底上升到“龙头”后以一定的速率喷出,喷出后的水可认为做平抛运动,设每分钟喷水m kg ,喷出时的速度为v ,则上升过程由功能关系得:22160mv h H mg P ++=⨯⨯)(η 喷出过程由平抛运动规律得:22110gt h vt h ==, 解得:η6026)(h H mg P += 例题5:某地强风的风速约为v =20m/s ,设空气的密度为ρ=1.3kg/m 3,如果把通过横截面积为S =20m 2的风能转化为电能,转化效率为η=20%,试求此转化系统的电功率P 是多大?(取一位有效数字)解析:设空气在t 秒内通过横截面S 的质量为m ,则:vt S Sl V m ⋅⋅=⋅==ρρρ体根据能量守恒定律,得在t 秒内,质量为m 的空气的动能与转化得到的电能的关系为:t Sv mv E E k 322121ηρηη=⋅==电 电功率为:321Sv t E P ηρ==电=2×104(W )例题6:如图,AB 、CD 为两个对称斜面,其上部足够长,下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切,圆弧圆心角为120°,半径R 为2.0m ,物体在离弧底高h =3.0m 处,以初速度v 0=4.0m/s 沿斜面运动,若物体与斜面间的动摩擦因数为0.02,则物体在斜面上(不包括圆弧部分)通过的总路程是多大?(g=10m/s 2)解析:由题意可知斜面倾角 60=θ,由物体在斜面上的运动条件判断,μ<tan θ,物体不可能停留在斜面上,由此可以判断物体最终在光滑圆弧面BC 段做往复运动,即若以轨道最低点为零势面,则最终物体的机械能为mgh B ,由功能关系可以求解。
直线运动教学目标1.知识方面:使学生对匀速直线运动、匀变速直线运动的主要概念、规律有进一步的认识.2.能力方面:(1)培养学生运用方程组、图像等数学工具解决物理问题的能力;(2)通过一题多解培养发散思维.3.科学方法:(1)渗透物理思想方法的教育,如模型方法、等效方法等;(2)通过例题的分析,使学生形成解题思路,体会特殊解题技巧,即获得解决物理问题的认知策略.教学重点、难点分析通过复习应使学生熟练掌握匀变速直线运动的规律,形成解题思路.从高考试题看,把直线运动作为一个孤立的知识点单独进行考查的命题并不多,更多的是作为综合试题中一个知识点而加以体现.对能力的培养是本课时的重点,也是难点.高考将审题、画草图、建立物理图景……作为一种能力考查,学生往往忽视对物理过程的分析,以及一些特殊解题技巧,因此,能力的形成不是一蹴而就的.通过例题分析,使学生积极参与分析解题的思维过程,让他们亲自参与讨论、交流,在这过程中思维能力得到锻炼,同时获得解决问题的认知策略.教学过程设计教师活动一、引入力学中,只研究物体运动的描述及运动的规律叫运动学.这一章,我们复习直线运动.板书:直线运动二、复习基本概念本章的特点是概念多、公式多,还涉及到很多重要的物理研究方法,请大家总结:1.描述运动的基本概念有哪些?学生活动学生总结并做笔记:(独立总结后,讨论并交流)一、描述运动的基本概念1.机械运动:一个物体相对于另一个物体位置的改变叫机械运动,简称运动.包括平动、转动、振动等运动形式.2.参照物:为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体叫参照物.通常以地球为参照物.3.质点:用来代替物体的有质量的点,是一个理想模型.4.时间和时刻:时刻指某一瞬时,时间是两时刻间的间隔.5.位移和路程:位移描述物体位置的变化,是从物体初位置指向末位置的矢量;路程是物体运动轨迹的长度,是标量.6.速度和加速度:速度是描述物体运动快慢的物理量,有平均速度、瞬时速度,是矢量;加速度是描述速度变化快慢的物理量,是矢量.2.涉及哪几种物理研究方法?二、物理方法1.模型方法.突出主要因素,忽略次要因素的研究方法,是一种理想化方法.如:研究一个物体运动时,如果物体的形状和大小属于次要因素,为使问题简化,忽略了次要因素,就用一个有质量的点来代替物体,叫质点.巡回指导:学生没有想到的,教师适当点拨.2.等效方法.(学生可能想不到)小结并点评:1.位移、速度、加速度是本章的重要概念,对速度、加速度两个物理量要从引入原因、定义方法、定义表达、单位、标矢量、物理意义等方面全面理解.2.模型方法.实际物理现象和过程一般都十分复杂,涉及到众多的因素,采用模型方法,能够排除非本质因素的干扰,突出反映事物的本质特征,从而使物理现象或过程得到简化.如;质点.3.等效方法.对于一些复杂的物理问题,我们往往从事物的等同效果出发,将其转化为简单的、易于研究的物理问题,这种方法称为等效代替的方法.如引入平均速度,就可把变速直线运动等效为匀速直线运动,从而把复杂的变速运动转化为简单的匀速运动来处理.这是物理学中两种重要的研究方法.大家应注意体会.学生反馈练习(交换判题后讨论);1.下面关于质点的说法正确的是:[ ]A.地球很大,不能看作质点B.原子核很小,可以看作质点C.研究地球公转时可把地球看作质点D.研究地球自转时可把地球看作质点2.一小球从4m高处落下,被地面弹回,在1m高处被接住,则小球的路程和位移大小分别为:[ ]A.5m,5mB.4m,1mC.4m,3mD.5m,3m3.百米运动员起跑后,6s末的速度为9.3m/s,10s末到达终点时的速度为15.5m/s,他跑全程的平均速度为:[ ]A.12.2m/sB.11.8m/sC.10m/sD.10.2m/s4.关于速度、加速度正确的说法是:[ ]A.物体有加速度,速度就增加B.加速度增大,速度一定增大C.物体速度很大,加速度可能为零D.物体加速度值减小,速度可能增大巡回指导学生自由发言:1.物体能否看作质点,不是根据物体大小.研究地球公转时,由于地球直径远远小于地球和太阳之间的距离,地球上各点相对于太阳的运动,差别极小,可以认为相同,即地球的大小形状可以忽略不计,而把地球看作质点;但研究地球公转时,地球的大小形状不能忽略,当然不能把地球看作质点.2.求平均速度应用定义式v=s/t,而v=(v1+v2)/2只适用于匀变速直线运动.3.速度、加速度是两个概念不同的物理量,加速度等于速度对时间的变化率,即a=△v/t,所以,加速度的大小与速度大小无关,它们之间并无必然联系.A.若物体作减速运动,有加速度,而速度在减小,此时加速度表示速度减小的快慢;同理B也不对;C.物体匀速运动时,就可能速度很大,而加速度为0;D.当物体作加速运动时,加速度减小,表示速度增加得越来越慢,但仍在增大.根据学生答题、发言情况简评.给出正确答案;1.C 2.D 3.C 4.C D三、复习基本规律本章我们学习了匀速直线运动和匀变速直线运动,请大家总结:1.这两种运动的特点、规律;学生总结并做笔记:(自己总结后可以相互交流)三、基本规律1.匀速直线运动:定义:在任意相等的时间里位移相等的直线运动特点:a=0,v=恒量规律:位移公式:s=vt图像:速度图像位移图像2.匀变速直线运动:定义:在相等的时间内速度的变化相等的直线运动.特点:a=恒量规律:速度公式:vt=v0+at图像:速度图像斜率=a,面积=s2.涉及哪几种物理研究方法?(有的学生能总结出以下推论)1.匀变速:任意两个连续相等的时间T内的位移之差为一恒量:即A.△s=s2-s1=s3-s2=aT2=恒量2.v0=0匀加速:A.在时间t、2t、3t…内位移之比为s1∶s2∶s3…∶s n=1∶22∶32∶n2B.第一个t内、第二个t内、…位移之比为sⅠ∶sⅡ∶sⅢ…∶sN=1∶3∶5…∶(2n-1)C.通过连续相等的位移所用时间之比为巡回指导小结并补充分析,明确要求:1.物理方法:实际的直线运动通常都很复杂,一般我们都将其等效为匀速直线运动和匀变速直线运动处理,匀速直线运动和匀变速直线运动实际上是一种理想模型,这里用到了模型方法和等效的方法.另外,物理规律的表达除了用公式外,有的规律还用图像表达,优点是能形象、直观地反映物理量之间的函数关系,这也是物理中常用的一种方法.2.认知策略:对图像的要求可概括记为:“一轴二线三斜率四面积”.3.匀变速直线运动规律是本章重点,通过复习,要求大家达到熟练掌握.四、典型例题分析[例题1]火车紧急刹车后经7s停止,设火车作的是匀减速直线运动,它在最后1s内的位移是2m,则火车在刹车过程中通过的位移和开始刹车时的速度各是多少?分析:首先将火车视为质点,由题意画出草图:从题目已知条件分析,直接用匀变速直线运动基本公式求解有一定困难.大家能否用其它方法求解?(学生独立解答后相互交流)解法一:用基本公式、平均速度.质点在第7s内的平均速度为:则第6s末的速度:v6=4(m/s)求出加速度:a=(0-v6)/t=4/1=-4(m/s2)求初速度:0=v0-at,v0=at=4×7=28(m/s)解法二:逆向思维,用推论.倒过来看,将匀减速的刹车过程看作初速度为0,末速度为28m/s,加速度大小为4m/s2的匀加速直线运动的逆过程.由推论:s1∶s7=1∶72=1∶49则7s内的位移:s7=49s1=49×2=98(m)v0=28(m/s)解法三:逆向思维,用推论.仍看作初速为0的逆过程,用另一推论:sⅠ∶sⅡ∶sⅢ∶…=1∶3∶5∶7∶9∶11∶13sⅠ=2(m)则总位移:s=2(1+3+5+7+9+11+13)=98(m)求v0同解法二.解法四:图像法作出质点的速度-时间图像质点第7s内的位移大小为阴影部分小三角形面积:小三角形与大三角形相似,有v6∶v0=1∶7,v0=28(m/s)总位移为大三角形面积:小结:1.逆向思维在物理解题中很有用.有些物理问题,若用常规的正向思维方法去思考,往往不易求解,若采用逆向思维去反面推敲,则可使问题得到简明的解答;2.熟悉推论并能灵活应用它们,即能开拓解题的思路,又能简化解题过程;3.图像法解题的特点是直观,有些问题借助图像只需简单的计算就能求解;4.一题多解能训练大家的发散思维,对能力有较高的要求.这些方法在其它内容上也有用,希望大家用心体会.[例题2]甲、乙、丙三辆汽车以相同的速度同时经过某一路标,从此时开始甲车一直做匀速直线运动,乙车先加速后减速,丙车先减速后加速,它们经过下个路标时速度又相同.则:[ ]A.甲车先通过下一个路标B.乙车先通过下一个路标C.丙车先通过下一个路标D.条件不足,无法判断点拨:直接分析难以得出答案,能否借助图像来分析?(学生讨论发言,有些学生可能会想到用图像.)解答:作出三辆汽车的速度-时间图像:甲、乙、丙三辆汽车的路程相同,即速度图线与t轴所围的面积相等,则由图像分析直接得出答案B.根据学生分析情况适当提示.[例题3](1999年高考题)一跳水运动员从离水面10m高的平台上向上跃起,举双臂直体离开台面,此时其重心位于从手到脚全长的中点,跃起后重心升高0.45m达到最高点,落水时身体竖直,手先入水(在此过程中运动员水平方向的运动忽略不计),从离开跳台到手触水面,他可用于完成空中动作的时间是______s.(计算时,可以把运动员看作全部质量集中在重心的一个质点.g取10m/s2,结果保留二位数字.)分析:首先,要将跳水这一实际问题转化为理想化的物理模型,将运动员看成一个质点,则运动员的跳水过程就抽象为质点的竖直上抛运动.作出示意图:巡回指导.适当点拨.学生解答:解法一:分段求解.上升阶段:初速度为v0,a=-g的匀减速直线运动由题意知质点上升的最大高度为:h=0.45m可求出质点上抛的初速度下落阶段:为自由落体运动,即初速度为0,a=g的匀加速直线运动.完成空中动作的时间是:t1+t2=0.3+1.45=1.75s解法二:整段求解.先求出上抛的初速度:v0=3m/s(方法同上)将竖直上抛运动的全过程看作统一的匀减速直线运动,设向上的初速度方向为正,加速度a=-g,从离开跳台到跃入水中,质点位移为-10m.求出:t=1.75s(舍去负值)通过计算,我们体会到跳水运动真可谓是瞬间的体育艺术,在短短的1.75s内要完成多个转体和翻滚等高难度动作,充分展示优美舒展的姿势确实非常不易.[例题4]在平直公路上有甲、乙两辆车在同一地点向同一方向运动,甲车以10m/s的速度做匀速直线运动,乙车从静止开始以1.0m/s的加速度作匀加速直线运动,问:(1)甲、乙两车出发后何时再次相遇?(2)在再次相遇前两车何时相距最远?最远距离是多少?要求用多种方法求解.巡回指导.适当点拨.学生分析与解答:解法一:函数求解.出发后甲、乙的位移分别为s甲=vt=10t ①两车相遇:s甲=s乙③解出相遇时间为:t=20s两车相距:△s=s甲-s乙=10t-0.5t2求函数极值:当t=10s时,△s有最大值,△smax=50m微机模拟物理过程(几何画板):观察:△s的变化现象:当v乙<v甲时,△s增大当v乙>v甲时,△s减小当v乙=v甲时,△s最大根据学生分析情况适当提示.解法二:实验方法求△smax.当v乙=v甲时,△s最大,有:at=10,t=10/1=10(s)△smax=s甲-s乙=10t-0.5t2=50(m)解法三:图像法.分别作出甲、乙的速度-时间图像当甲、乙两车相遇时,有s甲=s乙,由图像可看出:当甲图线与时间轴所围面积=乙图线与时间轴所围面积时,有:t=20s,即两车相遇的时间.当v乙=v甲时,△s最大.由图像可看出:△smax即为阴影部分的三角形面积,[例题5]球A从高H处自由下落,与此同时,在球A下方的地面上,B球以初速度v0竖直上抛,不计阻力,设v0=40m/s,g=10m/s2.试问:(1)若要在B球上升时两球相遇,或要在B球下落时两球相遇,则H的取值范围各是多少?(2)若要两球在空中相遇,则H的取值范围又是多少?示意图:图1-2-9.分析:若H很小,可能在B球上升时相遇;若H较大,可能在B球下落时相遇,但若H很大,就可能出现B球已落回原地,而A球仍在空中,即两球没有相遇.所以,要使两球在空中相遇.H要在一定的范围内.微机模拟(几何画板):v0=40m/s设定H取不同的值,观察两球在什么位置相遇、或不相遇:H=100m时,在B球上升时相遇H=200m时,在B球下落时相遇H=400m时,不相遇再改变几次H的值进行观察.微机模拟:H不变,改变v0当v0取不同的值,观察两球在什么位置相遇或不相遇.请同学们课后解答.学生解答:(1)算出B球上升到最高点的时间:t1=v0/g=40/10=4(s)则B球在最高点处两球相遇时:B球在落地前瞬间两球相遇时:所以:要在B球上升时两球相遇,则0<H<160m要在B球下落时两球相遇,则160m<H<320m.(2)由上可知,若要两球在空中相遇,则0<H<320m.题目变形:若H是定值,而v0不确定,试问:(1)若要在B球上升时两球相遇,或要在B球下落时两球相遇,v0应满足什么条件?(2)若要两球在空中相遇,v0应满足什么条件?五、小结1.物理方法?2.解决问题的策略?(即解题思路)3.特殊解题技巧?学生小结:1.物理方法:模型方法,等效方法.2.解题思路:(1)由题意建立物理模型;(2)画出草图,建立物理图景;(3)分析质点运动性质;(4)由已知条件选定规律列方程;(5)统一单位制,求解方程;(6)检验讨论结果;(7)想想别的解题方法.3.特殊解题技巧:逆向思维;用推论;图像法.根据学生小结情况简评。
第二章力物体的平衡考点要求读解命题趋势导航力是贯穿于力学乃至整个物理学的重要概念,是力学的基础,也是核心知识,只有真正理解了它的物理意义,才能解决较复杂的力学问题.其中弹力、摩擦力属于高考的热点.力的合成与分解是力学的关键知识,尽管在考查时没有单独命题,但它是解决力学问题的基础,是研究物理问题的基本功,高考中往往将其与一些数学方法,如几何法、图像法等结合在一起考查,旨在全面考查学生的综合应用能力及用数学方法解决物理问题的能力.平衡问题与实际生活联系紧密,而运用所学知识,解决实际问题,一直是高考命题的主流方向.主要命题方向有:1.力的概念,重力、弹力、摩擦力三种常见的力一般不会直接命题,通常都在静力学、动力学中考查这些知识.2.力的合成与分解包含在许多静力平衡和动力学问题的解题过程中,一般通过三力平衡问题直接考查力的合成与分解.3.高考除考查物体平衡涉及的力的概念、受力分析、力的合成与分解,列方程求解等多方面的基本物理知识,也考查合理选取研究对象,灵活应用整体法、隔离法、正交分解法求解问题的能力.§1.1 力力学中常见的三种力一、概念与规律1.力(1)什么是力:力是物体对物体的作用.(2)力的性质①力的物质性:力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而独立存在.施力物体与受力物体是同时存在的.②力的相互性:力的作用是相互的,也就是作用力与反作用力同时存在.③力的矢量性:力为矢量,既有大小,又有方向;运算时遵循平行四边形定则.④力的独立性:一个力作用于某一物体上产生的效果与这个物体是否同时受其他力作用无关.例如问题:我们都学过哪些力呢?(3)力的分类①按力的性质分:重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力、核力.②按力的效果分:动力、阻力、压力、拉力、支持力、浮力、向心力、回复力等.③按研究对象分:内力和外力说明:性质相同的力,效果可以相同,也可以不同;效果相同的力,性质可以相同,也可以不同.问题:力作用在物体上能产生什么效果呢?(4)力的作用效果使物体发生形变(静力效果)或使物体的运动状态发生改变(动力效果).(5)力的图示要完整地表述一个力既要说明它的大小,又要说明它的方向.为形象、直观地表示力,我们用一段带箭头的线段表示力的大小、方向、作用点.这种表示力的方法叫力的图示说明:力的图示与力的示意图不同,力的图示要求严格,而力的示意图着重于力的方向的画法,不要求做出标度.一般情况下,如果题目不要求作力的图示,画出力的示意图就可以了.作力的图示时不能用不同标度画同一物体所受的不同力.例1:下列关于力的说法中,正确的是( BD )A.只有相互接触的两物体之间才会产生力的作用B.力是不能离开物体而独立存在的,一个力既有施力物体,又有受力物体C.一个物体先对别的物体施加力后,才能受到反作用力D.物体的施力和受力是同时的2.常见的三种力(1)重力①产生原因:地球表面附近的物体,由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力.②方向:重力的方向竖直向下(即垂直于水平面向下)问题:重力的方向就是指向地心的方向吗?不一定。
处理直线运动的科学思维方法一、图像法分析和解答物理问题,除了物理公式和数学方法外,还可以利用物理图像(函数图、矢量图、几何图、光路图等)这里先介绍如何利用t v -图象、t s -图象解答直线运动的各种问题步骤如下:1、根据物理规律中各个物理量的函数关系,在直角坐标系上定性地或者定量地画出相应地函数图像。
2、根据图像的斜率、截距、与坐标轴所包围的面积,以及图像交点的坐标等的物理意义,进行分析、推理和计算。
例1:一火车沿直线轨道从静止发出由A 地驶向B 地,并停止在B 地。
AB 两地相距s ,火车做加速运动时,其加速度最大为a 1,做减速运动时,其加速度的绝对值最大为a 2,由此可可以判断出该火车由A 到B 所需的最短时间为 。
解析:整个过程中火车先做匀加速运动,后做匀减速运动,加速度最大时,所用时间最短,分段运动可用图像法来解。
根据题意作v —t 图,如图所示。
由图可得11t v a =vt t t v s t v a 21)(212122=+==解得2121)(2a a a a s t +=例2:两辆完全相同的汽车,沿水平直路一前一后匀速行驶,速度为v 0,若前车突然以恒定的加速度刹车,在它刚停住时,后车以前车刹车时的加速度开始刹车。
已知前车在刹车过程中所行的距离为s ,若要保证两辆车在上述情况中不相碰,则两车在做匀速行驶时保持的距离至少为:A .s B .2s C .3s D .4s例3:一只老鼠从老鼠洞沿直线爬出,已知爬出速度v 的大小与距老鼠洞中心的距离s 成反比,当老鼠到达距老鼠洞中心距离s 1=1m 的A 点时,速度大小为v 1=20cm/s ,问当老鼠到达距老鼠洞中心s 2=2m 的B 点时,其速度大小v 2为多少?老鼠从A 点到达B 点所用的时间t 为多少?二、微元法微元法是分析、解决物理问题中的常用方法,也是从部分到整体的思维方法。
用该方法可以使一些复杂的物理过程用我们熟悉的物理规律迅速地加以解决,使所求的问题简单化。
高考物理一轮复习直线运动教案第1讲直线运动主讲教师:徐建烽首师大附中物理特级教师一、审题呀审题题一:利用水滴下落可以测出当地的重力加速度,调节水龙头,让水一滴一滴地流出,在水龙头的正下方放一盘子,调节盘子的高度,使一个水滴碰到盘子的时候恰好有另一个水滴从水龙头开始下落,而空中还有一个正在下落的水滴,测出水龙头到盘子的距离为h,再用秒表测时间,以第一个水滴离开水龙头开始计时,到第N个水滴到达盘子时,共用时间为t,则重力加速度g为多少?二、下笔如有神题二:将一小球以初速度v从地面竖直上抛后,经过4s小球离地面高度为6m,若要使小球竖直上抛后经2s到达相同高度,不计阻力,则初速度v0应()A.大于vB.小于vC.等于vD.无法确定三、实际问题从哪下手题三:如图所示,是迈克尔逊用转动八面镜法测光速的实验示意图。
图中S是发光点,T是望远镜,平面镜O与凹面镜B构成了反射系统,八面镜距离反射系统的距离AB=L(L可长达几十千米),且远大于OB以及S和T到八面镜的距离.现使八面镜转动起来,并缓慢增大其转速,当转动频率达到f0并可认为是匀速转动时,恰能在望远镜中第一次看到发光点S,由此迈克尔逊测出光速c.根据题中所测量的物理量得到光速c的表达式正确的是()A.c=4Lf0B.c=8Lf0C.c=16Lf0D.c=32Lf0题四:如图所示,以8m/s匀速行驶的汽车即将通过路口,绿灯还有2s 将熄灭,此时汽车距离停车线18m。
该车加速时最大加速度大小为2m/s2,减速时最大加速度大小为5m/s2。
此路段允许行驶的最大速度为12.5m/s,下列说法中正确的有()A.如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线B.如果立即做匀加速运动,在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速C.如果立即做匀减速运动,在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车线D.如果距停车线5m处减速,汽车能停在停车线处四、高考真题:图象最多!题五:甲乙两车在一平直道路上同向运动,其图象如图所示,图中△OPQ 和△OQT的面积分别为S1和S2(S2>S1)。
第一章直线运动考点要求读解命题趋势导航位移、速度和加速度是本章重要概念.正确理解它们的确切含义及区别与联系,是理解运动规律的前提.匀速、匀变速直线运动是从实际运动问题中抽象出的理想化模型,既使问题的处理变得简单可行,又使处理结果基本符合客观实际.因此,处理问题时,选取研究对象并建立必要的物理模型,常是首要的任务.对同一问题的研究,有意识地以不同方法(如运用公式、逆向模拟、图象结合等)权衡对比,是培养学生发散思维能力,提高素质的有效途径.本章知识点都属于基本概念、基本规律,是力学部分的基础之一,在整个力学中的地位是很重要的.但近几年基本没有考查单纯运动学知识点的题目,而是将这些知识与其它知识的结合应用作为考查目标,着重考查学生的理解能力和推理能力.主要特点是试题来自生活实际,与现实生活和生产实际结合密切,生活气息较浓;所涉及到的物理情景也并不陌生.这些考题突出了用物理知识分析和解决实际问题,注重对学生能力的考查.如1999年的“跳水运动员”、“高速公路上的安全行车”;2000年的“空间探测器”、“激光器扫描中的实验小车”;2001年的“抗洪抢险中战士驾驶摩托艇救人”、“利用回声测距”等.这些试题都与我国改革开放、高科技发展相联系.因此,考查学生运用知识解决实际问题的能力是本章今后高考命题的方向,主要命题方向有:1.与动力学等知识的结合:从高考试题的发展趋势看,本章内容将会更多的体现在综合问题中,甚至与力、电场中带电粒子、磁场中的通电导体、电磁感应现象等结合.2.与公路、铁路、航海、航空等交通方面知识联系应用:学习本章知识时要求对概念规律的扎实掌握,物理过程的准确分析,规律的合理运用.注意学科渗透和实际应用.3.光在均匀介质中是匀速直线传播的.匀速直线运动是本章的基础知识,可能会有结合.§1.1 描述运动的基本概念一、概念与规律1.描述运动的基本概念(1)机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动.它包括平动、转动和振动等运动形式.(2)参考系:为了研究物体的运动而假定为不动的物体,叫做参考系.对同一个物体的运动,所选择的参考系不同,对它的运动的描述就会不同.但参考系在选择时应使被研究物体的运动最简单化.通常以地面为参考系来研究物体的运动.(3)质点:研究一个物体的运动时,如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素,为使问题简化,就用一个有质量的点来代替物体.用来代替物体的有质量的点叫做质点.像这种突出主要因素,排除无关因素,忽略次要因素的研究问题的思想方法,即为理想化方法,质点即是一种理想化模型.(4)时刻和时间:时刻指的是某一瞬时.在时间轴上用一个点来表示.对应的是位置、速度、动量、动能等叫状态量.时间是两时刻间的间隔.在时间轴上用一段长度来表示.对应的是位移、路程、冲量、功等过程量.时间和时刻的叙述不同,如:3秒末、第3秒内、第3秒初等.有时时间和时刻需要与具体的物理量联系确定,如:3秒时的速度,3秒指时刻,而3秒时的位移,一般指0到3秒这段时间内的位移.(5)位移和路程位移描述物体位置变化的物理量,是从物体运动的初位置指向末位置的矢量.路程是物体运动轨迹的长度,是标量.一般地,位移的初位置是指t=0时刻的位置,特殊情况下位移的初位置是确定不变的,如:简谐振动的位移,初位置总是指平衡位置.例1: 一质点在x 轴上运动,各个时刻位置坐标值如表中所示,则物体开始运动后,前 4 秒内位移最大;第 5 秒内的位移最大,前5秒的路程最小是 25米.(6)速度和速率①速度是描述物体运动的方向和快慢的物理量.◎平均速度:在变速运动中,物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度,即v =S/t ,单位:m /s ,其方向与位移的方向相同.它是对变速运动的粗略描述.◎瞬时速度:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧.瞬时速度是对变速运动的精确描述.瞬时速度的大小叫速率,是标量.②平均速率:总路程与总时间的比值就是平均速率.例2: 一个运动员在百米赛跑中,50 m 处的速度是6 m/s ,16 s 末到达终点时的速度为7.5 m/s ,则整个赛跑过程中他的平均速度的大小是 6.25m .(7)加速度:是描述速度变化的快慢的物理量,是速度的变化和所用时间的比值:a=tv t v v t ∆∆=-0,单位:2/s m .加速度是矢量,它的方向与速度变化的方向相同.例3: 甲、乙两质点在同一直线上运动,设向右为正,甲质点匀速运动的速度为s m /2+,乙质点向左做初速度为零,加速度为2/10s m 匀加速运动,则 (C )A .一秒后,甲v >乙vB .两质点同时由同一点出发,4s 末甲乙两质点相距m 72C .乙质点每秒内速度的增加量相等,都为s m /10D .乙质点3秒初的速度与2秒未的速度差为s m /102.匀速直线运动(1)匀速直线运动:物体在一条直线上运动,如果在任何相等的时间内位移相等,这种运动就叫匀速直线运动.做匀速直线运动的物体位移与时间成正比.vt S =(2)匀速直线运动的位移-时间图象(如图2―1―1)①匀速直线运动的s -t 图象:是一条倾斜的直线.②从s -t 图象可知:任意一段时间所对应的位移,任意时刻的位置和匀速直线运动的速度大小和方向,速度大小就是图线的斜率.例4: 如果甲、乙两列火车相距为d , 并分别以1v 和2v 的速度相向行驶.在两火车间有一信鸽以3v 的速率飞翔其间,当这只鸽子以3v 速率遇到火车甲时,立即调头飞向火车乙,遇到火车乙时又立即调头飞向火车甲,如此往返飞行.当火车间距d 减为零时,这只信鸽共飞行了多少路程?【解析】两车相遇的时间即是信鸽飞行时间21v v d t +=,鸽子做匀速率运动,总路程321v v v d l += 例5:如图2-2-2所示,为甲乙质点作直线运动的位移-时间图象,由图象可知(AC ) t0 图2―1―1 t/s1 2 3 4 52A .甲乙两质点在1s 末时相遇B .甲乙两质点在1s 末时的速度大小相等C .甲乙两质点在第1s 末反向运动D . 在第1s 内甲质点的速率比乙质点的速率要大二、方法与技巧1.合理选取参考系研究运动学问题(不涉及力和动力学规律)参考系可以任意选取,选取何物作为参考系取决于研究问题是否方便.例如:分析物体在地面的运动,以地面为参考系;分析太阳系内行星的运动,以太阳为参考系;分析在匀速流动的河水中落水物体的运动,以河水为参考系方便.例6:某人划船逆流而上,当船经过一桥时,船上一小木块掉进河水里,但一直航行至上游某处时此人才发现,便立即返航追赶,当他返航经过一小时追上小木块时,发现小木块距离桥六公里远.若此人向上游和向下游航行时的划行力一样(相当于船在静水中前进的速率为一定值),河水的流速为 .【解析】∵人木t t = ∴水船水船水v v s v v s v +++-=66 解得水船v s v 662+=又∵h v v s t 16=++='船水人 ,s =6km ∴v 水=3km/h2.速度与速率、平均速度与平均速率速度的大小称速率,平均速度的大小不能叫平均速率.例7: 质量为m 的物体以5m/s 的初速度沿光滑斜槽向上做匀减速直线运动,经4秒滑回原处时速度仍为5m/s ,则物体的平均速度为 0 ,则物体的平均速率为 2.5m/s ,物体的动能变化为 0 .例8: 甲、乙、丙三个物体同时、同地沿一条直线运动,它们的s —t 图象如图所示,在20 s 内,它们的平均速度甲v 、乙v 、丙v 之间关系是丙乙甲v v v ==,它们的平均速率甲v '、乙v '、丙v ' 之间关系是丙乙甲v v v = .3.加速度和速度的关系正确区分速度、速度的变化量v ∆、速度的变化率tv ∆∆的含义. 例9: 关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是 ( B F )A . 物体有加速度,速度就增加B .速度变化越快,加速度越大C .加速度越大,速度一定越大D .加速度方向不变,速度方向也一定不变(错误,例如:平抛运动)E .速度变化量Δv 越大,加速度就越大F .物体速度很大,加速度可能为零思考:请用典型的实例(如平抛运动、匀速圆周运动等)说明下列运动是否存在?(1)加速度恒定,速度的大小和方向都时刻在变.(平抛运动)(2)速度越来越大,加速度越来越小.(简谐运动)(3)速度时刻在变,加速度大小却不变.(匀速圆周运动)(4)速度最大时加速度为零,加速度最大时速度为零.(弹簧振子做简谐运动)4.辨析s -t 图象与运动轨迹物体运动轨迹和s -t 图象是不同的;s -t 图象中,两图线的相交点表示两物体在该时刻相遇;图象平行于t 轴表示静止.例10:如图2―1―2是甲、乙两物体在同一直线上运动的s -t 图象,以甲的出发点为原点,出发时间为计时起点,则(ACD ) A .甲、乙同时出发B .乙比甲先出发C .甲出发时,乙在甲前边处D .甲在途中停了一段时间,而乙没有停三、创新与应用例11:(一种宇宙膨胀速度的估算方法)天文观测表明.几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动,离我们越远的星体.背离我们运动的速度(称为退行速度)越大:也就是说.宇宙在膨胀.不同星体的退行速度v 和它们离我们的距离r 成正比,即v=Hr ,式中H 为一常量。
称为哈勃常数.已由天文观察测定.为解释上述现象。
有人提出一种理论.认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的.假设大爆炸后各星体即以不同的速度向外匀速运动,并设想我们就位于其中心,则速度越大的星体现在离我们越远。
这一结果与上述天文观测一致.由上述理论和天文观测结果.可估算宇宙年龄T ,其计算式为T = ,根据近期观测.哈勃常数H=3×10-2m/(S ·光年)。
其中光年是光在一年中行进的距离,由此估算宇宙的年龄约为 年.o 1t 2t 3t 0s 乙 图2―1―2【解析】依题设 vT r = ① 依题得 Hr v = ② 联立解得 HT 1= 1010=T 年§1.2 匀变速直线运动一、概念与规律1.匀变速直线运动的定义(1)(从速度的角度)在相等的时间内速度的变化相等的运动(2)(从加速度的角度)加速度不变的运动(3)(从位移的角度)相邻的两个相等的时间间隔的位移之差相等的运动(v 0≠0)2.匀变速直线运动的规律 (引导学生自己写)(1)基本规律:速度公式及位移公式和推导 {20021at t v s atv v t +=+= (2)3个推论: 202v v t -=2as s=t v v t 20+,t v s =,v =2t v(3)初速度v 0=0的匀加速直线运动的几个推论(T 为相等的时间间隔):①1T 末、2T 末、3T 末……瞬时速度的比v 1:v 2:v 3:……:v n = 1:2:3:……:n②1T 内、2T 内、3T 内……位移的比s 1:s 2:s 3:……:s n = 21:22:32:……:n 2③第一个T 内、第二个T 内、第三个T 内……位移的比s Ⅰ :s Ⅱ :s Ⅲ :……:s N =1:3:5:……:(2n -1)④从静止开始通过连续相等的位移所用时间比t 1:t 2:t 3:……:t N =1:(12-):(23-):……:(1--n n )(4)实验结论:①实验中判断匀变速运动的方法:相邻的两个相等的时间间隔的位移之差相等,即: S 2-S 1=S 3-S 2=S 4-S 3=S n -S n-1=aT 2② 加速度的测量: a = 21T S S n n -- 或a = 2)(Tm n S S m n -- ③瞬时速度的测量: v n =(S n +S n+1)/2T例1:做匀加速直线运动的物体,速度从v 增到2v 时位移为s ,则速度由3v 增加到4v 时的位移为:(A )A .7s /3B . 3 sC . 5 s /2D . 4s【解析】as v v 2)2(22=- s a v v '=-2)3()4(22由以上两式,得 s s 37=' 例2: 如图2―2―4所示,光滑斜面AE 被分成四个相等的部分,一物体由A 点从静止释放,下列结论不正确的是( D )A .物体到达各点的速率 2:3:2:1:::=E D CB v v v v B .物体到达各点所经历的时间 DC B E t t t t 3222===C .物体从A 到E 的平均速度v =B vD .物体通过每一部分时,其速度增量DE C D B C A B v v v v v v v v -=-=-=-【解析】A :a v sB 22=,a v sC 222=,a v sD 232=,av s E242=B :221B at s =,2212C at s =,2213D at s =,2214E at s = C :B B Bv v v t sv =∙='==222243.匀变速运动的v -t 图象对于速度-时间关系图象它的物理意义有以下几点(对应图2―2―1):①表示物体做匀速直线运动.②表示物体做匀加速直线运动(斜率表示加速度)③表示物体做匀减速直线运动 ④交点的纵坐标表示三者共有的速度⑤图线和所对应的横纵坐标所围成图形的面积表示相应时间段内的位移.图形在第一象限,位移为正;图形在第四象限,位移为负.例3:一辆汽车从静止开始由甲地出发,沿平直公路开往乙地.汽车先做匀加速运动,接着做匀减速运动,开到乙地刚好停止.其速度图象如图2-2-3所示,那么在两段时间内(BD )A .加速度大小之比为3:1B .位移大小之比为1:2C .平均速度大小之比为2:1D .平均速度大小之比为1:1 二、方法与技巧导引t1t 图2-2-2v 1 2t3t图2―2―31.刹车问题中位移的求解方法 特点:时间可能出现剩余处理方法:(1)求实际运动的时间,根据221at s =求位移; (2)看成反向的初速度为零的匀加速直线运动,运用as v v t 2202=-求位移.例4:一辆汽车以54km/h 的速度匀速前进,制动后,加速度为2.5 2/s m ,求:制动后5s 的位移和8s 的位移. 【解析】05.2150=-=+=t at v v t ,t =6s ,m m m at t v s 75.4325)5.2(215152121101=⨯-⨯+⨯=+= m m m at t v s 4536)5.2(21615212202=⨯-⨯+⨯=+= 2. 求解匀变速直线运动问题的常用方法解决匀变速运动的问题主要有以下几种方法:一般公式法、平均速度法、中间时刻速读法、比例法、逆向思维法、图像法、推论法、巧选参考系法,解答问题时应重视公式的选择和方法的应用.(1)一般公式法:就是选择以下5个基本公式;at v v t +=0;2021at t v s +=;20t v v v +=;as v v t 2202=-;t v s =,中的公式列方程联立求解. 例5:物体以一定的初速度冲上一个固定斜面,测得它向上运动的时间为t 1,滑回斜面底端的时间为t 2,向上运动的最大位移为S ,根据这些量可以求出(ABD )A .初速度和滑回地面末端的速度B .向上和向下运动的加速度C .摩擦力和动摩擦因数D .斜面的倾角 注意:D 答案,根据牛顿第二定律列方程,得2112sin t s mma f mg ==+θ 2222sin t s mma f mg ==-θ 解得,)11(sin 2221t t g s +=θ 例7:一电梯,启动后匀加速上升,加速度为2/2s m ,制动后匀减速上升,加速度大小为2/1s m ,楼高54 m ,求:(1)若上升的最大速度为s m /6,电梯上升到楼顶的最短时间是多少? (2)*如果电梯先加速上升,然后匀速上升最后减速上升至停止,全程共用时间为16.5 s ,上升的最大速度是多少?【解析】 (1)s s a v t m 32611===,m m t a s 932212122111=⨯⨯==s s a v t m 61622===,m m a v s m 1812622222=⨯==s s v s s s t m 5.4618954213=--=--=∴s t t t t 5.13321=++= (2)∵s t t t t 5.16321=++= ∴s vsa v a v 5.1621=∆++22122122a v a v s s s s s --=--=∆∴v =4m/s (2)平均速度法及平均的思想原理:max min v v v ;max min a a a 例9:如图2-2-5所示,质量相同的木块A 、B ,用轻质弹簧连接置于光滑水平面上,开始弹簧处于静止状态,现用水平拉力F 推木块A ,则弹簧在第一次被压缩到最短的过程中 ( B )A .A 、B 加速度相同时,速度v A <v B B .A 、B 加速度相同时,速度v A >v BC .A 、B 速度相同时,加速度a A =a BD .A 、B 速度相同时,加速度a A >a B【解析】当A 、B 加速度相同时,由于A 的加速度是由大变小,而B 的加速度是由零增加,则A 的平均加速度大于B 的平均加速度,故v A >v B ,B 正确.当A 、B 速度相同时,平均加速度应相同(力作用的时间相同),但A 的加速度是由大变小,而B 的加速度是由零增加,可见A 、B 速度相同时,a A 应小于a B ,C 、D 均错;本题目还可用图解法.例10:一物体做匀加速直线运动,经A 、B 、C 三点,已知AB=BC ,AB 平均速度为20m/s ,BC 段平均速度为s m /30,则可求得 (ABC )A . 速度A vB .末速度C vC . 这段时间内的平均速度D .物体运动的加速度 【解析】202=+B A v v ;302=+C B v v ;230202C A v v v s s s+==+v A =14m/s ,v B =26m/s ,v C =34m/s图2-2-5(3)中间时刻的速度法做匀变速直线运动的物体,任意一段时间内中间时刻的速度等于这段时间内的平均速度.即tsv v t ==2(4)比例法对于初速度为零的匀加速直线运动和末速度为零的匀减速直线运动,可利用5个基本的比例关系列方程求解.(5)逆向思维法把运动过程的末态当做初态的反向研究问题的方法,这种方法适用于解决末态已知的问题.(6)图像法应用速度时间图像,可把较复杂的问题转变为较为简单的数学问题解决,尤其是用图像定性分析,可避开较复杂的计算,快速找到答案.例8:如图2-2-4所示,两球以相同的速率0v 从A 点同时沿光滑的竖直轨道运动,其中球1沿圆弧ACB 到B ,球2沿圆弧ADB 到B ,哪个球先到达B 点?例6:物体沿直线运动,在t 时间内通过的路程为S ,它在中间位置21S 处的速度为v 1,中间时刻21t 速度为v 2, 则v 1和v 2的关系为(ABC ) A .当物体作匀加速直线运动时,v 1>v 2BD 图2-2-4B .当物体作匀减速直线运动时,v 1>v 2:C .当物体作匀速直线运动时, v 1=v 2D .当物体作匀减速直线运动时,v 1<v 2 【解析】 方法一:公式法222021s a v v =-,22212sa v v t =- ∴22201t v v v +=,又202t v v v += 故1v >2v方法二:图象法下图甲、乙分别表示匀加速情况和匀减速情况,显然1v >2v(7)推论法对于一般的匀变速直线运动,可根据在相邻相等时间内的位移差是同一个常数来求解,即根据2aT s =∆列方程来求解.(8)巧选参考系法研究地面上运动的物体的运动常常选择地面作为参考系,但是在处理有些问题时,我们也可以选择其他的物体做参考系,使问题变得简单.t图2―2―82t 2st图2―2―82t2s§1.3 自由落体运动与竖直上抛运动一、概念与规律 1.自由落体运动(1)概念:物体只在重力作用下,从静止开始运动,这种运动称为自由落体运动.(2)特点:①00=v ,g=10m/s 2(自由落体的加速度g 随地球纬度的变化会发生微小变化)的匀加速直线运动; ②自由落体运动是理想模型.(3)规律:所有匀加速直线运动的规律都成立.例13:某人在高为100米的塔顶,每隔0.5S 由静止释放一个金属小球,取2/10s m g =,求:(1)空中最多能有多少个小球?(2)在空中最高的小球与最低的小球之间最大距离是多少?(不计空气阻力)【解析】当第一个小球落地时,经历了s s g h t 521010022=⨯==545.052===T t n >8 ∴在8个T 中,放出了9个球m m T t g H S S H 9.98)5.0852(1021100)8(2122min max ≈⨯-⨯⨯-=--=-= 例14:悬链长1.4m ,从悬点处断开,使其自由下落,不计空气阻力,则整个悬链通过悬点下方3.2m 处的一点所需要的时间为多少秒.10=g m/s 2.【解析】悬链最下端到达悬点时的速度设为0v .根据gv h 220=,得s m s m gh v /6/)4.12.3(10220=-⨯⨯==根据2021gt t v l +=,得s t 2.0=2.竖直上抛运动(1)概念:将物体以一定的初速度0v 竖直向上抛出,物体只在重力作用下所做的运动叫做竖直上抛运动.(2)特点:竖直上抛运动加速度g 不变,符合匀变速运动的一切定义和公式,所以竖直上抛运动是一种特殊的匀变速运动.(3)规律:匀变速直线运动的一切规律. (4)描述竖直上抛运动的特征物理量①上升的时间:t=v 0/g ②上升最大高度:h=v 02/2g ③回到抛出点时的速度:v = -v 0 (5)竖直上抛问题的处理方法①分段法:把竖直上抛运动看作竖直向上的匀减速运动和自由落体运动两个阶段.②整体法:把竖直上抛运动看作初速度0v 向上的加速度g 不变的匀减速运动一个过程.例15:一弹性小球自由下落,碰到地面后又以碰地前的速率竖直向上抛图2-2-9(碰地时间不计),如果以竖直向下的速度为正方向,那么图2-2-6中四个v —t 图线中能正确描述这个小球运动的是图( A )例16:载一重物的气球,以4 m/s 的速度匀速上升,当离地9m 时绳断了,求重物的落地时间 ?【解析】v 0=4m/s ,向上,则起初先做匀减速运动 t 1=v /a =4/10=0.4s 上升高度为m m gt h 8.04.010212122=⨯⨯==此时v =0,开始做自由落体运动m m h 8.98.09=+='s s g h t 4.11028.922=⨯='=t =t 1+t 2=1.8s补充例题:A 、B 两球,A 从距地面h 高处自由下落,同时B 从地面以初速度0v 竖直上抛,两球沿同一直线运动.试求以下两种情况下,B 球初速度0v 的取值范围.(1)B 球上升过程中与A 球相遇; (2)B 球下降过程中与A 球相遇.图2-2-6二、方法与技巧 1.追及、相遇问题(1)问题描述相遇:一定会在同时刻到达同位置;可同向、可相向.追及:可能会在同时刻到达同位置(即有可能追上或追不上);一般同向. 例11:甲物体做匀速直线运动,速度是1 m/s ,甲出发后10s 乙物体从同一地点由静止开始做a=0.4m/s 2的同方向的匀加速直线运动,出发几秒钟才能追上甲?乙追上甲前它们之间的最大距离是多少?解法一:设乙出发t 秒后追上甲,则)(01t t v s +=甲 s 乙=21at 2当乙追上甲时,s 甲=s 乙 代入数据,解得t =10s当甲与乙达到共同速度时,二者之间有最大距离,则 设乙出发t 1秒后与甲达到共同速度 v 甲=1m/s ,v 2=at 1 ∴t 1=2.5s21101max 21)(at t t v s -+=∆ 代入数据得max s ∆=11.25m 解法二:(2)追及、相遇问题的处理方法①根据两物体的运动情况画出物体的运动示意图;②根据研究对象的运动情况,列出运动方程(位移与时间之间的关系); ③根据两个研究对象的运动情况,列出时间、速度和位移关系方程; ④联立以上方程求解.(3)在追及问题中,在后面的物体追上前面的物体之前,当两物体的速度相等时,两物体之间的距离最大;在避碰问题中,在后面的物体碰到前面的物体之前,当两物体的速度相等时,两物体之间的距离最小.例12:羚羊从静止开始奔跑,经过50 m 距离能加速到最大速度25s m / ,并能维持一段较长的时间,猎豹从静止开始奔跑,经过60 m 的距离能加速到最大速度30 s m /,以后只能维持这个速度4.0s .设猎豹距离羚羊xm 时开始攻击,羚羊则在猎豹开始攻击后1.0s 才开始奔跑,假定羚羊和猎豹在加速阶段分别做匀加速运动,且均沿同一直线奔跑.求:(1)猎豹要在其最大速度减速前追到羚羊,x 值应在什么范围?(2)猎豹要在其加速阶段追上羚羊,x 值应在什么范围?【解析】(1)羚羊在加速奔跑中的加速度:2222021/25.6/5020252s m s m s v v a t =⨯-=-= 猎豹在加速奔跑中的加速度:2222021/5.7/6020302s m s m s v v a t =⨯-=''-'= 羚羊加速过程所经历的时间:s s a v t t 425.62511===猎豹加速过程所经历的时间:s s a v t t 45.73022=='= 若猎豹能成功捕获羚羊,则猎豹必在减速前追到羚羊,此过程中S 豹=m m t v S t 18043060=⨯+='+'S 羊=m m t v S t 125)14(2550=-⨯+='+ΔS = S 豹-S 羊=180-125m =55m∴x ≤55m(2)猎豹若能在加速阶段追上羚羊,则必在加速结束前追上m m t a S 6045.72121222=⨯⨯=='豹 m m t t a S 125.28)14(25.621)(212221=-⨯⨯=-='羊ΔS ′= S ′豹-S ′羊=60-28.125m =31.875m ≈31.9m∴x ≤31.9m三、创新与应用例17:(超声测速仪的原理)图2-2-7中的上图是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图.测速仪发出并接收超声波脉冲信号.根据发出和接收到的信号间的时间差,测出被测物体的速度.图2-2-7中的下图p 1、p 2是测速仪发出的超声波信号,n 1、n 2分别是.p 1、p 2 由汽车反射回来的信号,设测速仪匀速扫描.p 1、p 2 之间的时间间隔 Δt=1.0 s ,超声波在空气中传播的速度是s m v /340=,若汽车是匀速行驶的,则根据图中信息可知,汽车在接收到p 1、p 2 两个信号之间的时间内前进的距离是 m ,汽车的速度是 .【解析】设汽车接收到21p p 信号时,距离测速仪分别为1s 和2s ,则33401030134021=⨯⨯=s m,3272830134022=⨯⨯=s m ,则汽车该时间内前进的距离m s s 3342327234021=⨯-=-m ,已知测速仪匀速扫描,由图记录数据可求出汽车前进(21s s -),这段距离所用时间为图中11n p 中点到22n p 中点.s t 302929301=⨯=∆ 所以汽车运动速度m t s s v 7.11293033421=⨯=∆-=/s 例18:(交通事故中运动学的应用)一辆小汽车在公路上以速度1v 向东行驶,一个行人正由南向北从斑马线上横过马路.司机发现行人经D 点后过了0.7s 作出反应紧急刹车,此时汽车恰运动到A 点.但仍将步行至B 处的人撞伤,汽车最终在C 处停下,如图2-2-6.为了判断汽车是否超速行驶,警方派一辆警车以法定最高速度14=m v m/s 行驶在同一马路的同一地段,在肇事汽车的起始制动点A紧急刹车,经过14.0m 后停下来,在事故现场测得AB=17.5m,BC=14.0m ,BD=2.6m .肇事汽车刹车性能良好(可认北南D停下点 西 东为警车与肇事汽车刹车时加速度均相同),求:(1)该肇事汽车的初速度;(2)行人横穿马路的速度.【解析】(1)警车(肇事汽车)刹车加速度:7202-=-=sv a m m/s 2, 对肇事汽车:12120as v =-,211=v m/s ,设肇事汽车从A 到B 行驶时间为t ,17.5m=221at t v +,t =1s (2)行人速度53.17.016.22=+=v m/s§1.3 实 验实验一 练习使用打点计时器一、实验原理实验室常用打点计时器作为计时仪器来记录物体运动的位置随时间的变化,常用的打点计时器有电磁打点计时器和电火花打点计时器.电磁打点计时器是利用交流电的电磁铁的磁性变化引起与衔铁的作用力变化来振动,并用复写纸打点的.电火花打点计时器是利用高压电产生火花放电,在纸带上用导电墨粉打点的.不论哪种打点计时器,只要电源为50Hz 交流电,纸带上相邻两点所对应的时间间隔均为0.02s ,二者的不同主要在于所用的电源不同,电磁打点计时器使用的是4~6V 的交流电源,电火花打点计时器使用的是220V 交流电源. 根据打出的纸带可以分析物体的运动情况,如求物体通过的位移、平均速度、瞬时速度等由此研究或验证各种物理规律.二、注意事项(1)使用时要针对不同的打点计时器选择相应的电源,不能选用直流电源.(2)为减小计时器对物体运动的影响,应让纸带通过计时器时阻力尽量小,减少摩擦.如:纸带与两个限位孔平行.实验二 研究匀变速直线运动一、实验目的用打点计时器研究匀变速直线运动,测出匀变速直线运动的加速度.二、实验原理物体如果以加速度a 做匀加速直线运动,在任意连续相等时间内的位移分别是321,,S S S ,…,n S ,则有=-=-=∆2312S S S S S …21aT S S n n =-=-,即物体做匀变速直线运动时,任意两个连续相等时间内的位移之差为恒量.通常用。