运动的描述匀变速直线运动规律
- 格式:doc
- 大小:904.00 KB
- 文档页数:17
一、运动的描述 匀变速直线运动
1.匀变速直线运动的三个基本公式 (1)速度与时间的关系:v =v 0+at 。
(2)位移与时间的关系:x =v 0t +12at 2。
(3)位移与速度的关系:v 2-v 20=2ax 。
2.匀变速直线运动中常用的推论
(1)平均速度关系式:v -
=v t 2
=12(v 0+v )=x t 。
(2)位移差公式:Δx =aT 2。
3.重要提醒
(1)无论是匀加速直线运动还是匀减速直线运动,v x 2
=
v 20+v
2
2>v t 2
=v 0+v 2。
(2)平均速度的定义式v -
=x t 对任何性质的运动都适用,而v -=1
2(v 0+v )和v -
=v t 2
只适
用于匀变速直线运动。
(3)Δx =aT 2为判断匀变速直线运动的依据,也称匀速直线运动的判别式。
4.竖直上抛运动的两种处理方法 (1)分段法
①上升过程:v 0>0,a =-g 的匀减速直线运动。
②下降过程:自由落体运动。
(2)全程法
将上升和下降过程统一看成是初速度v 0竖直向上,加速度g 竖直向下的匀变速
直线运动,v =v 0-gt ,h =v 0t -1
2gt 2。
注意 当物体先做匀减速直线运动,又反向做匀加速直线运动,且全程加速度恒定时,其运动特点与竖直上抛运动相似,这类运动可称为“类竖直上抛运动”。
5.分析“追及”“相遇”问题
1.运动情景
2.运动图像
3.实验情景。
第一章运动的描述匀变速直线运动第2讲匀变速直线运动的规律过好双基关————回扣基础知识训练基础题目一、匀变速直线运动的规律1.速度公式:v=v0+at.2.位移公式:x=v0t+12at2.3.位移速度关系式:v2-v20=2ax.二、匀变速直线运动的推论1.三个推论(1)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=aT2.(2)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一半,还等于中间时刻的瞬时速度.平均速度公式:v=v0+v2=v t 2 .(3)位移中点速度2220 2vv vx +=2.初速度为零的匀加速直线运动的四个重要推论(1)T末、2T末、3T末、…、nT末的瞬时速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶v n=1∶2∶3∶…∶n.(2)前T内、前2T内、前3T内、…、前nT内的位移之比为x1∶x2∶x3∶…∶x n=12∶22∶32∶…∶n2.(3)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 =1∶3∶5∶…∶(2n -1).(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间之比为t 1∶t 2∶t 3∶…∶t n =1∶(2-1)∶(3-2)∶(2-3)∶…∶(n -n -1).三、自由落体运动和竖直上抛运动1.自由落体运动(1)条件:物体只受重力,从静止开始下落.(2)基本规律①速度公式:v =gt .②位移公式:x =12gt 2.③速度位移关系式:③v 2=2gx .(3)伽利略对自由落体运动的研究①伽利略通过逻辑推理的方法推翻了亚里士多德的“重的物体比轻的物体下落快”的结论.②伽利略对自由落体运动的研究方法是逻辑推理→猜想与假设→实验验证→合理外推.这种方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)结合起来.2.竖直上抛运动(1)运动特点:加速度为g ,上升阶段做匀减速运动,下降阶段做自由落体运动.(2)运动性质:匀变速直线运动.(3)基本规律①速度公式:v =v 0-gt ;②位移公式:x =v 0t -12gt 2.研透命题点————细研考纲和真题分析突破命题点1.三个概念的进一步理解(1)质点不同于几何“点”,它无大小但有质量,能否看成质点是由研究问题的性质决定,而不是依据物体自身大小和形状来判断.(2)参考系一般选取地面或相对地面静止的物体.(3)位移是由初位置指向末位置的有向线段,线段的长度表示位移的大小.2.三点注意(1)对于质点要从建立理想化模型的角度来理解.(2)在研究两个物体间的相对运动时,选择其中一个物体为参考系,可以使分析和计算更简单.(3)位移的矢量性是研究问题时应切记的性质.【例1】在“金星凌日”的精彩天象中,观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过,持续时间达六个半小时,那便是金星,如图所示.下面说法正确的是()A.地球在金星与太阳之间B.观测“金星凌日”时可将太阳看成质点C.以太阳为参考系,金星绕太阳一周位移不为零D.以太阳为参考系,可以认为金星是运动的答案D解析金星通过太阳和地球之间时,我们才看到金星没有被太阳照亮的一面呈黑色,选项A错误;因为观测“金星凌日”时太阳的大小对所研究问题起着至关重要的作用,所以不能将太阳看成质点,选项B错误;金星绕太阳一周,起点与终点重合,位移为零,选项C错误;金星相对于太阳的空间位置发生了变化,所以以太阳为参考系,金星是运动的,选项D正确.【变式1】(多选)湖中O处有一观察站,一小船从O处出发一直向东直线行驶4km,又向北直线行驶3km,已知sin37°=0.6,则下列说法中正确的是()A.相对于O处的观察员,小船运动的路程为7kmB.相对于小船,O处的观察员始终处于静止状态C.相对于O处的观察员,小船最终位于东偏北37°方向5km处D.研究小船在湖中行驶时间时,小船可以看做质点答案ACD解析在O处的观察员看来,小船最终离自己的距离为32+42km=5km,方向为东偏北θ,满足sinθ=0.6,即θ=37°,运动的路程为7km,选项A,C正确;以小船为参考系,O处的观察员是运动的,B错误;若研究小船在湖中行驶时间时,小船的大小相对于行驶的距离可以忽略不计,故小船可以看做质点,选项D正确.1.区别与联系(1)区别:平均速度是过程量,表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度;瞬时速度是状态量,表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度.(2)联系:瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度.2.方法和技巧(1)判断是否为瞬时速度,关键是看该速度是否对应“位置”或“时刻”.(2)求平均速度要找准“位移”和发生这段位移所需的“时间”.【例2】在某GPS定位器上,显示了以下数据:航向267°,航速36km/h,航程60km,累计100min,时间10∶29∶57,则此时瞬时速度和开机后平均速度为()A.3.6m/s、10m/s B.10m/s、10m/sC.3.6m/s、6m/s D.10m/s、6m/s答案B解析GPS定位器上显示的航速为瞬时速度36km/h=10m/s,航程60km,累计100min ,平均速度为v =Δx Δt =60×103100×60m/s =10m/s ,故B 正确.【变式2】(多选)如图所示,物体沿曲线轨迹的箭头方向运动,沿AB ,ABC ,ABCD ,ABCDE 四段曲线轨迹运动所用的时间分别是1s,2s,3s,4s .下列说法正确的是()A .物体沿曲线A →E 的平均速率为1m/sB .物体在ABC 段的平均速度大小为52m/s C .AB 段的平均速度比ABC 段的平均速度更能反映物体处于A 点时的瞬时速度D .物体在B 点时的速度等于AC 段的平均速度答案BC 解析平均速率是路程与时间的比值,图中信息不能求出ABCDE 段轨迹的长度,故不能求出平均速率,选项A 错误;由v =s t 可得v =52m/s ,选项B 正确;所选取的过程离A 点越近,其过程的平均速度越接近A 点的瞬时速度,选项C 正确;物体在B 点的速度不一定等于AC 段的平均速度,选项D 错误.【变式3】一质点沿直线Ox方向做变速运动,它离开O点的距离x随时间t变化的关系为x=(5+2t3)m,它的速度v随时间t变化的关系为v=6t2 (m/s),该质点在t=2s时的速度和t=2s到t=3s时间内的平均速度的大小分别为()A.12m/s39m/s B.24m/s38m/sC.12m/s19.5m/s D.24m/s13m/s答案B解析由v=6t2(m/s)得,当t=2s时,v=24m/s;根据质点离开O点的距离随时间变化的关系为x=(5+2t3)m得:当t=2s时,x2=21m,t=3s时,x3=59m;则质点在t=2s到t=3s时间内的位移Δx=x3-x2=38m,平均速度v=ΔxΔt =381m/s=38m/s,故选B.◆拓展点用平均速度法求解瞬时速度——极限思想的应用1.用极限法求瞬时速度和瞬时加速度(1)公式v=ΔxΔt中,当Δt→0时v是瞬时速度.(2)公式a=ΔvΔt中,当Δt→0时a是瞬时加速度.2.注意(1)用v=ΔxΔt求瞬时速度时,求出的是粗略值,Δt(Δx)越小,求出的结果越接近真实值.(2)对于匀变速直线运动,一段时间内的平均速度可以精确地表示物体在这一段时间中间时刻的瞬时速度.【例3】为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为d =3.0cm 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Δt 1=0.30s ,通过第二个光电门的时间为Δt 2=0.10s ,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 =3.0s ,则滑块的加速度约为()A .0.067m/s 2B .0.67m/s 2C .6.7m/s 2D .不能计算出答案A 解析遮光板通过第一个光电门时的速度v 1=d Δt 1=0.030.30m/s =0.10m/s ,遮光板通过第二个光电门时的速度v 2=d Δt 2=0.030.10m/s =0.30m/s ,故滑块的加速度a =v 2-v 1Δt ≈0.067m/s 2,选项A 正确.1.三个概念的比较比较项目速度速度变化量加速度物理意义描述物体运动快慢和方向的物理量描述物体速度改变的物理量,是过程量描述物体速度变化快慢和方向的物理量定义式v=ΔxΔtΔv=v-v0a=ΔvΔt=v-v0t决定因素v的大小由v0、a、Δt决定Δv由v与v0进行矢量运算,由Δv=aΔt知Δv由a与Δt决定a不是由v、t、Δv来决定的,而是由Fm来决定方向平均速度与位移同向由v-v0或a的方向决定与Δv的方向一致,由F的方向决定,而与v0、v的方向无关2.判断直线运动中的“加速”或“减速”方法物体做加速运动还是减速运动,关键是看物体的加速度与速度的方向关系.(1)a和v同向(加速直线运动)→a不变,v随时间均匀增加a增大,v增加得越来越快a减小,v增加得越来越慢(2)a和v反向(减速直线运动)→a不变,v随时间均匀减小或反向增加a增大,v减小或反向增加得越来越快a减小,v减小或反向增加得越来越慢【例4】(多选)一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s,1s后速度的大小变为10m/s,在这1s内该物体的可能运动情况为()A.加速度的大小为6m/s2,方向与初速度的方向相同B.加速度的大小为6m/s2,方向与初速度的方向相反C.加速度的大小为14m/s2,方向与初速度的方向相同D.加速度的大小为14m/s2,方向与初速度的方向相反答案AD解析以初速度的方向为正方向,若初、末速度方向相同,加速度a=v-v0 t=10-41m/s2=6m/s2,方向与初速度的方向相同,A正确,B错误;若初、末速度方向相反,加速度a=v-v0t=-10-41m/s2=-14m/s2,负号表示方向与初速度的方向相反,C错误,D正确.【变式4】一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度的方向相同,但加速度大小先保持不变,再逐渐减小直至零,则在此过程中() A.速度先逐渐增大,然后逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值B.速度先均匀增大,然后增大得越来越慢,当加速度减小到零时,速度达到最大值C.位移逐渐增大,当加速度减小到零时,位移将不再增大D.位移先逐渐增大,后逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值答案B解析加速度与速度同向,速度应增大,当加速度不变时,速度均匀增大;当加速度减小时,速度仍增大,但增大得越来越慢;当加速度为零时,速度达到最大值,保持不变,选项A错误,B正确;因质点速度方向不变化,始终向前运动,最终做匀速运动,所以位移一直在增大,选项C、D均错误.【变式5】一物体做加速度为-1m/s2的直线运动,t=0时速度为-5m/s,下列说法正确的是()A.初速度为-5m/s说明物体在做减速运动B.加速度为-1m/s2说明物体在做减速运动C.t=1s时物体的速度为-4m/sD.初速度和加速度方向相同,物体在做加速运动答案D解析当速度方向与加速度方向相同时,物体做加速运动,根据速度公式v =v0+at,当t=1s时物体速度为v1=-5m/s+(-1)×1m/s=-6m/s,故A、B、C错误,D正确.。
第一、二章典型题目解析1.某同学用打点计时器测量做匀加速直线运动的物体的加速度,电源频率50 Hz。
在纸带上打出的点中,选出零点,每隔4个点取1个计数点,因保存不当,纸带被污染,如图所示,A、B、C、D是依次排列的4个计数点,仅能读出其中3个计数点到零点的距离:x A=16.6 mm,x B=126.5 mm,x D=624.5 mm。
若无法再做实验,可由以上信息推知:(1)相邻两计数点的时间间隔为________s。
(2)打C点时物体的速度大小为________ m/s。
(取2位有效数字)2.如图所示,某同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条纸带,纸带上相邻计数点间的时间间隔为0.1 s,其中x1=7.05 cm、x2=7.68 cm、x3=8.33 cm、x4=8.95 cm、x5=9.61 cm、x6=10.26 cm,则A点的瞬时速度的大小为________ m/s,小车运动的加速度的大小为________m/s2。
(取2位有效数字)3.如图所示是某矿井中的升降机由井底上升到井口的过程中的运动图像,试根据图像回答下列问题:(1)分析各段的运动情况;(2)计算各段的加速度。
4.某汽车以恒定加速度做变速直线运动,10 s内速度从5 m/s增加到25 m/s,如果遇到紧急情况刹车,2 s内速度减为零,求这两个过程中加速度的大小和方向。
5.(12分)摩托车从A点由静止出发做匀加速直线运动,用7 s时间通过一座长BC=14 m的平桥,过桥后的速度是3 m/s。
(1)它刚开上桥头时的速度v B有多大?(2)桥头与出发点相距多远?第一、二章典型题目解析1.解析:由打点计时器的工作电压频率和打出的纸带上每隔4个点取一个计数点,可知相邻两计数点的时间间隔为T =5×0.02 s =0.1 s 。
虽然计数点C 至计数点D 之间有污染,但只要知道BD 间的距离就可以根据“平均速度等于中间时刻的瞬时速度”这一结论算出C 点的速度,即v C =x D -x B 2T=2.5 m/s 。
第2讲匀变速直线运动的规律知识要点一、匀变速直线运动的基本公式错误!错误!错误!二、匀变速直线运动的推论1。
匀变速直线运动的三个推论(1)相同时间内的位移差:Δs=aT2,s m-s n=(m-n)aT2。
(2)中间时刻速度:v t2=错误!=错误!。
(3)位移中点速度v错误!=错误!。
2.初速度为零的匀变速直线运动的常用重要推论(1)T末、2T末、3T末……瞬时速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶v n=1∶2∶3∶…∶n。
(2)T内、2T内、3T内……位移的比为s1∶s2∶s3∶…∶s n=12∶22∶32∶…∶n2。
(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内……位移的比为sⅠ∶sⅡ∶sⅢ∶…∶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的比为t1∶t2∶t3∶…∶t n=1∶(错误!-1)∶(错误!-错误!)∶…∶(错误!-错误!)。
三、自由落体运动1.定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动.2。
运动规律(1)速度公式:v t=gt。
(2)位移公式:s=错误!gt2。
(3)速度位移关系式:v2t=2gs.四、竖直上抛运动1。
定义:将物体以一定初速度竖直向上抛出,只在重力作用下的运动.2.运动规律(1)速度公式:v t=v0-gt。
(2)位移公式:s=v0t-错误!gt2。
(3)速度位移关系式:v错误!-v错误!=-2gs。
基础诊断1。
如图1所示,高速公路一般情况下小汽车限速120 km/h,但由于施工等特殊情况会有临时限速.某货车正在以72 km/h的速度行驶,看到临时限速牌开始匀减速运动,加速度大小为0.1 m/s2,减速行驶了2 min,则减速后货车的速度为()图1A。
6。
0 m/s B。
8.0 m/sC.10。
0 m/s D。
12。
0 m/s解析v0=72 km/h=20 m/s,t=2 min=120 s,a=-0.1 m/s2.由v t=v0+at得v t=(20-0。
专题1.1 运动的描述匀变速直线运动的规律【讲】目录一讲核心素养 (1)二讲必备知识 (2)【知识点一】对质点、参考系、位移的理解 (2)【知识点二】瞬时速度和平均速度 (3)【知识点三】加速度 (4)【知识点四】匀变速直线运动的基本规律及应用 (6)【知识点五】匀变速直线运动的推论及应用 (7)【知识点六】自由落体运动和竖直上抛运动 (9)三.讲关键能力 (11)【能力点一】.刹车类问题的处理技巧——逆向思维法的应用 (11)【能力点二】双向可逆类问题——类竖直上抛运动的分析 (12)【能力点三】多过程问题的分析与求解 (13)四.讲模型思想 (15)1.用平均速度法求解瞬时速度——极限思想的应用 (15)2.一个典型的物理模型------“0-v-0”模型 (16)一讲核心素养1.物理观念:参考系、质点、位移、速度、加速度、匀变速直线运动、自由落体运动。
(1)要知道参考系、质点、位移、速度、加速度是用来描述物体运动的基本物理量,能阐述它们的物理意义以及概念的建立过程。
(2)能结合真实情景建构匀变速直线运动、自由落体运动等基本运动模型树立运动观。
2.科学思维:在特定情境中运用匀变速直线运动模型、公式、推论解决问题。
(1).能将问题情景抽象为匀变速直线运动模型进而运用匀变速直线运动的规律进行求解-----建模思维(2).能运用匀变速直线运动的规律解决“刹车”及“折返”问题-------逆向思维、拆分思维(3)能结合具体情景合理选择匀变速直线运动的规律寻求最优解------分析问题解决问题3.科学态度与责任:以生产、生活实际为背景的匀变速直线运动规律的应用。
能将以生产、生活,交通运输实际为背景的情景试题运用匀变速直线运动的特点去情境化建立物理模型并用相关规律求解,以此体会物理学科分析问题的科学方法同时感悟物理知识在生产、生活中的应用。
二讲必备知识【知识点一】对质点、参考系、位移的理解1.对质点的三点说明(1)质点是一种理想化物理模型,实际并不存在.(2)物体能否被看做质点是由所研究问题的性质决定的,并非依据物体自身大小和形状来判断.(3)质点不同于几何“点”,是忽略了物体的大小和形状的有质量的点,而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置.2.对参考系“两性”的认识(1)任意性:参考系的选取原则上是任意的,通常选地面为参考系.(2)同一性:比较不同物体的运动必须选同一参考系.3.位移和路程的“两点”区别(1)决定因素不同:位移由始、末位置决定,路程由实际的运动路径决定.(2)运算法则不同:位移应用矢量的平行四边形定则运算,路程应用标量的代数运算.【例1】(2021·河南郑州模拟)下列说法正确的是()A.在学校举行班级跑操比赛时,可将每个班级视为质点B.在校运会上,同学们欣赏运动员的“背跃式”跳高比赛时,可将运动员视为质点C.在学校军训活动中,教官们示范队形时,可将几位教官视为质点D.在学校军训活动中,某教官示范跑步动作时,不可将教官视为质点【答案】:D【解析】:在学校举行班级跑操比赛时,要看全体同学的步调是否一致,不可将每个班级视为质点,选项A 错误;在校运会上,同学们欣赏运动员的“背跃式”跳高比赛时,要看运动员的肢体动作,不可将运动员视为质点,选项B错误;在学校军训活动中,教官们示范队形时,不可将几位教官视为质点,选项C错误;在学校军训活动中,某教官示范跑步动作时,要看教官的肢体动作,不可将教官视为质点,选项D正确.【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及建立物理模型的科学思维。
课时2 匀变速直线运动规律的应用1.匀变速直线运动的基本规律(1)匀变速直线运动就是加速度不变的直线运动,当v与a方向相同时,物体做加速直线运动;当v与a方向相反时,物体做减速直线运动;物体的速度变大变小与a是否变化无关,由它们之间的方向关系决定。
(2)基本运动规律①速度与时间关系公式v=v0+at。
②位移与时间关系公式x=v0t+at2。
③位移与速度关系公式2ax=v2-。
2.匀变速直线运动的常用推论(1)中间时刻的瞬时速度=(v+v0)。
(2)中间位置的瞬时速度=。
(3)连续相等时间内相邻的位移之差相等,即Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…=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、…、nT末的瞬时速度之比v1∶v2∶v3∶…∶v n=1∶2∶3∶…∶n。
(2)1T内、2T内、3T内、…、nT内的位移之比x1∶x2∶x3∶…∶x n=12∶22∶32∶…∶n2。
(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内、…、第n个T内的位移之比Δx1∶Δx2∶Δx3∶…∶Δx n=1∶3∶5∶…∶(2n-1)。
(4)通过连续相等的位移所用时间之比t1∶t2∶t3∶…∶t n=1∶(-1)∶(-)∶…∶(-)。
4.自由落体运动和竖直上抛运动的规律(1)自由落体运动①速度公式:v=gt。
②位移公式:x=gt2。
③位移—速度公式:2gx=v2。
(2)竖直上抛运动①速度公式:v=v0-gt。
②位移公式:x=v0t-gt2。
③位移—速度公式:-2gx=v2-。
④上升的最大高度:h=。
⑤上升到最大高度用时:t=。
1.(2019安徽安庆市第二中学开学摸底)质点做直线运动的位移x与时间t的关系为x=5t+t2(各物理量均采用国际单位),则该质点()。
A.第1s内的位移是5mB.前2s内的平均速度是6m/sC.任意相邻的1s内位移差都是1mD.任意1s内的速度增量都是2m/s答案 D2.(2019湖南长沙1月月考)物体做匀加速直线运动,相继经过两段距离为16m的路程,第一段用时4s,第二段用时2s,则物体的加速度是()。
运动的描述匀变速直线运动规律知识网络:单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成四部分,即:基本概念、匀速直线运动;匀变速直线运动;运动图象;探究速度随时间变化的规律。
其中重点是匀变速直线运动的规律和应用。
难点是对基本概念的理解和对研究方法的把握。
基本概念匀速直线运动知识点复习1、质点(1)质点是一个理想化的物理模型;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.(2)物体能否看成质点是由问题的性质决定的,同一物体在有些问题中能看做质点,而在另一些问题中又不能看做质点.如研究火车过桥的时间时就不能把火车看做质点,但研究火车从北京到上海所用的时间时就可把火车看做质点.(3)物体可看做质点的条件是:(1)平动的物体通常可视为质点,如水平传送带上的物体随传送带的运动.(2)物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或影响很小.参考系(1)为了研究物体的运动而假定不动的物体,叫做参考系.(2)对同一物体的运动,所选择的参考系不同,对它的运动的描述可能会不同.通常以地球为参考系.【例】在以下的哪些情况中可将所研究的物体看成质点( )A.研究某学生骑车由学校回家的速度B.对这位学生骑车姿势进行生理学分析C.研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹D.研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面答案AC解析质点是指有质量而不考虑大小和形状的物体.它是我们为了研究问题方便而引入的一种理想化模型,A、C情景中物体的大小和形状能忽略,因而可看成质点;B、D情景中所研究的问题都涉及物体的不同部分,此时的物体就不能再看成质点,否则问题将无法研究.2、时刻:表示时间坐标轴上的点即为时刻。
例如几秒初,几秒末,几秒时。
时间:前后两时刻之差。
时间坐标轴上用线段表示时间,例如,前几秒内、第几秒内。
3、位置:表示空间坐标的点。
位移:由起点指向终点的有向线段,位移是末位置与始位置之差,是矢量。
路程:物体运动轨迹之长,是标量。
注意:位移与路程的区别.【例】关于位移和路程,下列说法中正确的是()A.物体沿直线向某一方向运动,通过的路程就是位移B.物体沿直线向某一方向运动,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.物体通过的路程可能不等,但位移可能相同解析:位移是矢量,路程是标量,不能说这个标量就是这个矢量,所以A错,B正确.路程是物体运动轨迹的实际长度,而位移是从物体运动的起始位置指向终止位置的有向线段,如果物体做的是单向直线运动,路程就和位移的大小相等.如果物体在两位置间沿不同 的轨迹运动,它们的位移相同,路程可能不同.如果物体从某位置开始运动,经一段时 间后回到起始位置,位移为零,但路程不为零,所以,CD 正确.4、速度:描述物体运动快慢和运动方向的物理量,是位移对时间的变化率,是矢量。
平均速度:在变速直线运动中,运动物体的位移和所用时间的比值,v = s/t (方向为位移的方向)v =v 0+v 2只适用于匀变速直线运动;瞬时速度:对应于某一时刻(或某一位置)的速度,方向为物体的运动方向。
速率:瞬时速度的大小即为速率;平均速率:质点运动的路程与时间的比值,它的大小与相应的平均速度之值可能不相同。
注意:平均速度的大小与平均速率的区别.【例】物体M 从A 运动到B ,前半程平均速度为v 1,后半程平均速度为v 2,那么全程的平均速度是:( )A .(v 1+v 2)/2B .C .D .解析:本题考查平均速度的概念。
全程的平均速度,故正确答案为D 5、加速度:描述物体速度变化快慢的物理量,a =△v /△t (又叫速度的变化率),是矢量。
a 的方向只与△v 的方向相同(即与合外力方向相同)。
点评1:(1)加速度与速度没有直接关系:加速度很大,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时);加速度很小,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时)。
(2)加速度与速度的变化量没有直接关系:加速度很大,速度变化量可以很小、也可以很大;加速度很小,速度变化量可以很大、也可以很小。
加速度是“变化率”——表示变化的快慢,不表示变化的大小。
点评2:物体是否作加速运动,决定于加速度和速度的方向关系,而与加速度的大小无关。
加速度的增大或减小只表示速度变化快慢程度增大或减小,不表示速度增大或减小。
(1)当加速度方向与速度方向相同时,物体作加速运动,速度增大;若加速度增大,速度增大得越来越快;若加速度减小,速度增大得越来越慢(仍然增大)。
(2)当加速度方向与速度方向相反时,物体作减速运动,速度减小;若加速度增大,速度减小得越来越快;若加速度减小,速度减小得越来越慢(仍然减小)。
【例】一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s,经过1s后的速度的大小为10m/s,那么在这1s内,物体的加速度的大小可能为解析:本题考查速度、加速度的矢量性。
经过1s后的速度的大小为10m/s,包括两种可能的情况,一是速度方向和初速度方向仍相同,二是速度方向和初速度方向已经相反。
取初速度方向为正方向,则1s后的速度为v t=10m/s 或v t =-10m/s由加速度的定义可得m/s或m/s。
答案:6m/s或14m/s点评:对于一条直线上的矢量运算,要注意选取正方向,将矢量运算转化为代数运算。
6、运动的相对性:只有在选定参考系之后才能确定物体是否在运动或作怎样的运动。
一般以地面上不动的物体为参照物。
【例】甲向南走100米的同时,乙从同一地点出发向东也行走100米,若以乙为参考系,求甲的位移大小和方向?解析:如图所示,以乙的矢量末端为起点,向甲的矢量末端作一条有向线段,即为甲相对乙的位移,由图可知,甲相对乙的位移大小为m,方向,南偏西45°。
点评:通过该例可以看出,要准确描述物体的运动,就必须选择参考系,参考系选择不同,物体的运动情况就不同。
参考系的选取要以解题方便为原则。
在具体题目中,要依据具体情况灵活选取。
下面再举一例。
【练】雨点以3m/s的速度竖直下落,行人感到雨点与竖直方向成30角迎面打来,那么行人行走的速度是多少?二、匀速直线运动定义:,即在任意相等的时间内物体的位移相等.它是速度为恒矢量(即速度不变,速度不变包括大小和方向都不变)的运动,加速度为零的直线运动。
(单方向的直线运动)三、综合例析【例5】关于位移和路程,下列说法中正确的是()A.物体沿直线向某一方向运动,通过的路程就是位移B.物体沿直线向某一方向运动,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.物体通过的路程可能不等,但位移可能相同解析:位移是矢量,路程是标量,不能说这个标量就是这个矢量,所以A错,B正确.路程是物体运动轨迹的实际长度,而位移是从物体运动的起始位置指向终止位置的有向线段,如果物体做的是单向直线运动,路程就和位移的大小相等.如果物体在两位置间沿不同的轨迹运动,它们的位移相同,路程可能不同.如果物体从某位置开始运动,经一段时间后回到起始位置,位移为零,但路程不为零,所以,CD正确.【例6】关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是()A.速度变化越大,加速度就越大B.速度变化越快,加速度越大C.加速度大小不变,速度方向也保持不变C.加速度大小不断变小,速度大小也不断变小解析:根据可知,Δv越大,加速度不一定越大,速度变化越快,则表示越大,故加速度也越大,B正确.加速度和速度方向没有直接联系,加速度大小不变,速度方向可能不变,也可能改变.加速度大小变小,速度可以是不断增大.故此题应选B.【例7 】在与x轴平行的匀强电场中,场强为E=1.0×106V/m,一带电量q=1.0×10-8C、质量m=2.5×10-3kg的物体在粗糙水平面上沿着x轴作匀速直线运动,其位移与时间的关系是x=5-2t,式中x以m为单位,t以s为单位。
从开始运动到5s末物体所经过的路程为 m,位移为m。
解析:须注意本题第一问要求的是路程;第二问要求的是位移。
将x=5-2t和对照,可知该物体的初位置x0=5m,初速度v0=m/s,运动方向与位移正方向相反,即沿x轴负方向,因此从开始运动到5s末物体所经过的路程为10m,而位移为m。
【例8】某游艇匀速滑直线河流逆水航行,在某处丢失了一个救生圈,丢失后经t秒才发现,于是游艇立即返航去追赶,结果在丢失点下游距丢失点s米处追上,求水速.(水流速恒定,游艇往返的划行速率不变)。
解析:以水为参照物(或救生圈为参照物),则游艇相对救生圈往返的位移大小相等,且游艇相对救生圈的速率也不变,故返航追上救生圈的时间也为t秒,从丢失到追上的时间为2t秒,在2t秒时间内,救生圈随水运动了s米,故水速思考:若游艇上的人发现丢失时,救生圈距游艇s米,此时立即返航追赶,用了t秒钟追上,求船速.【例9】如图所示为高速公路上用超声测速仪测车速的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到信号间的时间差,测出被测物体速度,图中P1、P2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是P1、P2被汽车反射回来的信号,设测速仪匀速扫描,P1,P2之间的时间间隔Δt=1.0s,超声波在空气中传播的速度是340m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图B可知汽车在接收P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是___m,汽车的速度是_____m/s.解析:本题首先要看懂B图中标尺所记录的时间每一小格相当于多少:由于P1P2之间时间间隔为1.0s,标尺记录有30小格,故每小格为1/30s,其次应看出汽车两次接收(并反射)超声波的时间间隔:P1发出后经12/30s接收到汽车反射的超声波,故在P1发出后经6/30s被车接收,发出P1后,经1s发射P2,可知汽车接到P1后,经t1=1-6/30=24/30s发出P2,而从发出P2到汽车接收到P2并反射所历时间为t2=4.5/30s,故汽车两次接收到超声波的时间间隔为t=t1+t2=28.5/30s,求出汽车两次接收超声波的位置之间间隔:s=(6/30-4.5/30)v声=(1.5/30)×340=17m,故可算出v汽=s/t=17÷(28.5/30)=17.9m/s.【例10】天文观测表明,几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度远离我们而运动,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为一恒量,称为哈勃常数,已由天文观测测定。
为解释上述现象,有人提出一种理论,认为宇宙是从一个爆炸的大火球开始形成的,大爆炸后各星体即以各自不同的速度向外匀速运动,并设想我们就位于其中心。
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= 。