1直线运动基本概念

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第一讲 直线运动基本概念 一、质点 1.质点:用来代替物体的有质量的点. 2.说明:(1)质点是一个理想化模型,实际上并不存在. (2) 物体可以简化成质点的情况:①物体各部分的运动情况都相同时(如平动).②物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计的情况下(如研究地球的公转).③物体有转动,但转动对所研究的问题影响很小时(如研究小球从斜面上滚下的运动). 即使是同一个物体,能否被简化为质点,也得依据问题的具体情况决定. (例1,针对练习1) 二、参考系和坐标系 1.参考系:在描述一个物体的运动时,用来作为标准的另外的物体. 说明:(1)同一个物体,如果以不同的物体为参考系,观察结果可能不同. (2)参考系的选取是任意的,原则是以使研究物体的运动情况简单为原则;一般情况下如无说明,则以地面或相对地面静止的物体为参考系. 2.坐标系:为定量研究质点的位置及变化,在参考系上建立坐标系,如质点沿直线运动,以该直线为x轴;研究平面上的运动(如平抛运动)可建立直角坐标系. 【例1】在下列各运动的物体中,可视为质点的有( ) A.做高低杠表演的体操运动员 B.沿斜槽下滑的小钢球,研究它沿斜槽下滑的速度 C.人造卫星,研究它绕地球的转动 D.水平面上的木箱,研究它在水平力作用下是先滑动还是先滚动 【例2】甲、乙、丙三人各乘一个热气球,甲看到楼房匀速上升,乙看到甲匀速上升,甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降,那么,从地面上看,甲、乙、丙的运动情况是 ( ) A.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙停在空中 B.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速上升 C.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲 D.以上说法均不正确 三、时刻和时间 1.时刻:指的是某一瞬间,在时间轴上用—个确定的点表示.如“3s末”;和“4s初”. 2.时间:是两个时刻间的一段间隔,在时间轴上用一段线段表示.

四、位置、位移和路程 1.位置:质点所在空间对应的点.建立坐标系后用坐标来描述. 2.位移:描述质点位置改变的物理量,是矢量,方向由初位置指向末位置,大小是从初位置到末位置的线段的长度. 3.路程:物体运动轨迹的长度,是标量. 说明:只有物体做单方向直线运动时,位移的大小才等于路程. (例3、4,针对练习3) 五、速度与速率

图1-1-1 1. 速度:位移与发生这个位移所用时间的比值(v=tx

),是矢量,方向与Δx的方向

相同. 2.瞬时速度与瞬时速率:瞬时速度指物体在某一时刻(或某一位置)的速度,方向沿轨迹的切线方向,其大小叫瞬时速率,前者是矢量,后者是标量. 3.平均速度与平均速率:在变速直线运动中,物体在某段时间的位移跟发生这段位移

所用时间的比值叫平均速度(v=tx),是矢量,方向与位移方向相同;而物体在某段时间内运动的路程与所用时间的比值叫平均速率,是标量. 说明:速度都是矢量,速率都是标量;速度描述物体运动的快慢及方向,而速率只能描述物体运动的快慢;瞬时速率就是瞬时速度的大小,但平均速率不一定等于平均速度的大小,只有在单方向直线运动中,平均速率才等于平均速度的大小,即位移大小等于路程时才相等. (例5、6,针对练习4、5) 六、加速度 1.物理意义:描述速度改变快慢及方向的物理量,是矢量. 2.定义:速度的改变量跟发生这一改变所用时间的比值. 【例3】一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表(质点在每一秒内都做单向直线运动),此质点开始运动后 t/s 0 1 2 3 4 5

x/m 0 5 4 -1 -7 1

(1)前几秒内位移最大?( ) A.1 s B.2 s C.3 s D.4 s E.5 s (2)第几秒内的位移最大?( ) A.1 s B.2 s C.3 s D.4 s E.5 s 【例4】某同学从学校的门口A处开始散步,先向南走了50m到达B处,再向东走了100m到达C处,最后又向北走了150m到达D处,则: (1)此人散步的总路程和位移各是多少? (2)要比较确切地表示这人散步过程中的各个位置,应采用什么数学手段较妥,分别应如何表示? (3)要比较确切地表示此人散步的位置变化,应用位移还是路程? 【例5】(2001年全国高考题) 某测量员是这样利用回声测距离的:他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪,经过1.00 s第一次听到回声,又经过0.50 s再次听到回声.已知声速为340 m/s,则两峭壁间的距离为_______________. 【例6】(2002年春季上海高考题)火车第四次提速后,出现了“星级列车”,从其中的T14次列车时刻表可知,列车在蚌埠到济南区间段运行过程中的平均速率为_________km/h. T14次列车时刻表 停靠站 到达时刻 开车时刻 里程(km)

上海 „ 18∶00 0

蚌埠 22∶26 22∶34 484 济南 03∶13 03∶21 966 北京 08∶00 „ 1463 3.公式:a=tv =tvv0 4.大小:等于单位时间内速度的改变量. 5.方向:与速度改变量的方向相同.

6.理解:要注意区别速度(v)、速度的改变(Δv)、速度的变化率(tv).加速度的大小即

tv,而加速度的方向即Δv的方向.

【例7】计算物体在下列时间段内的加速度 (1)一辆汽车从车站出发做匀加速直线运动,经10 s速度达到108 km/h. (2)以40 m/s的速度运动的汽车,从某时刻起开始刹车,经8 s停下. (3)沿光滑水平地面以10 m/s运动的小球,撞墙后以原速度的大小反弹,与墙壁接触时间为0.2 s. 【例8】下列关于速度和加速度的描述,正确的是( ) A.加速度增大,速度一定增大 B.速度改变量越大,加速度越大 C.物体有加速度,速度就一定增大 D.速度很大的物体,其加速度可以很小 自测一: 1.下列情况中的物体,可以看成质点的是( ) A.地球,在研究它绕太阳公转时 B.乒乓球,运动员在判断它的旋转方向而考虑选择合适的击球动作时 C.列车,在讨论它在两座城市间的运行时间时 D.短跑运动员,在终点裁判员判断他冲线时 2.(2002年上海)太阳从东边升起,西边落下,是地球上的自然现象,但在某些条件下,在纬度较高地区上空飞行的飞机上,旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象.这些条件是( ) A.时间必须是在清晨,飞机正在由东向西飞行,飞机的速度必须较大 B.时间必须是在清晨,飞机正在由西向东飞行,飞机的速度必须较大 C.时间必须是在傍晚,飞机正在由东向西飞行,飞机的速度必须较大 D.时间必须是在傍晚,飞机正在由西向东飞行,飞机的速度不能太大 3.一位电脑爱好者设计了一个“猫捉老鼠”的动画游戏,如图1-1-1所示,在一个边长为a的大立方体木箱内的一个顶角G上,老鼠从猫的爪间逃出,选择了一条最短的路线奔向洞口A,则老鼠选择最短路线的长度为_________,从G到A的位移为___________. 4.某同学在百米赛跑中,以6m/s的速度从起跑线冲出,经50m处的速度为8.2m/s,在他跑完全程所用时间的中间时刻t=6.25s时速度为8.3m/s,最后以8.4m/s的速度冲过终点,则该同学的百米平均速度大小为_________m/s. 5.如图1-1-2所示.质点甲以8m/s的速度从0点沿ox轴正方向运动,质点乙从点(0,60)处开始做匀速运动,要使甲、乙在开始运动后10s在x轴相遇.乙的速度大小为_______m/s,方向与x轴正方向间的夹角为__________. 6.一个物体做匀变速直线运动,某时刻速度的大小为4m/s,1s后速度的大小变为10 m/s,在这1 s内该物体的( ) A.速度变化的大小可能小于4 m/s B.速度变化的大小可能大于10 m/s C.加速度的大小可能小于4 m/s2 D.加速度的大小可能大于10 m/s2 自测二: 1.下列情形中的物体可以看作质点的是( ) A.跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中 B.一枚硬币用力上抛,猜测它落地时正面朝上还是反面朝上 C.奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中 D.花样滑冰运动员在比赛中 2.某人沿半径为50m的圆做圆周运动,已知他运动半个圆周用的时间是100s,则它在这段时间内的平均速度和平均速率分别是 ( ) A.1m/s,1m/s B.l.6m/s,1.6m/s C.lm/s,l.6m/s D.1.6m/s,1m/s 3.一个做直线运动的物体,某时刻的速度是10m/s,那么这个物体 ( ) A.在这一时刻之前0.ls内的位移一定是lm B.从这一时刻起ls内的位移一定是lOm C.从这一时刻起lOs内的位移可能是5Om D.如从这一时刻起开始匀速运动,那么它继续通过100m路程所需的时间一定是100s 4.一质点在x轴上运动,初速度vo>0,加速度a>0,当a的数值开始减小,则该质点( ) A.速度开始减小,直到加速度等于零为止 B.位移开始增加,直到加速度等于零为止 C.速度继续增大,直到加速度等于零为止 D.速度增大,加速度的方向和速度的方向相反 5.甲、乙、丙各乘一辆飞艇,甲看到楼房匀速上升,乙看到甲艇匀速上升,丙看到乙艇匀速下降,甲看到丙艇匀速上升,则甲、乙、丙三艇相对于地球的运动情况可能是( ) A.甲和乙匀速下降,且v乙>v甲,丙静止 B.甲和乙匀速下降,且v乙

图1-1-2 图1-1-1