运动学的基本概念问题

1、运动学的基本概念问题【本讲教育信息】一、教学内容：运动学的基本概念问题二、学习目标：1、理解参考系、质点、位移、速度和加速度等基本概念的意义，会根据条件建立质点模 型。2、理解位移和路程的概念，知道二者之间的区别和联系。3、理解变速直线运动中平均速度、瞬时速度、速率等概念。考点地位：运动学的基本概念问题在高考中属基础知识部分，单独出现的纯概念性辨析题很少见， 一般不单独命题考查，更多的是与其它运动学或力学知识结合，隐性考查，近几年来，对于 本部分内容的考查主要集中在位移、平均速度、加速度这些基本概念上，同时也考查本部分内容所蕴含的物理思想，考题形式主要以选择题形式出现。三、重难点解析：(一)机

2、械运动.机械运动：一个物体相对另一个物体位置的改变叫做机械运动.它包括平动、转动和振动等运动形式.宇宙中的任何物体(无论大小)都在不停地运动，因此运动是绝对的，而静 止是相对的.运动轨迹分为直线运动和曲线运动。.参考系(1)定义：在描述一个物体的运动时，选来作为标准的假定不动的物体，叫做参考系。(2)对同一个运动，取不同的参考系，观察的结果可能不同。(3)运动学中的同一公式中所涉及的各物理量应以同一参考系为标准，如果没有特别 指明，都是取地面为参考系。(4)研究机械运动必须选择参考系，而参考系的选取是任意的，并不一定是要静止的 物体，运动的物体也可作为参考系。问题1、参考系概念的理解问题例题：

3、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、丙的运动情况可能是 ()A.甲、乙匀速下降，丫乙丫甲，丙停在空中B.甲、乙匀速下降，丫乙丫甲，丙匀速上升C.甲、乙匀速下降，丫乙丫甲，丙匀速下降，且 v丙丫甲D.以上说法均不对答案：AB变式1 :甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动A.甲向上、乙向下、丙不动C.甲向上、乙向上、丙向下 答案：BCD.这三架电梯相对地面的运动情况是(B.甲向上、乙向上、丙不动D.甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙

4、都慢(二)质点 TOC o 1-5 h z .定义：质点是指有质量而不考虑大小和形状的物体.质点是物理学中的一个理想化模型，能否将物体看作质点，取决于所研究的具体问题， 而不是取决于这一物体的大小、形状及质量。只有当所研究物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或影响很小，可以将其形状和大小忽略时，才能将物体看作质点.物体可视为质点的三种主要情形(1)物体只做平动时.(2)物体的位移远远大于物体本身的尺度时，如地球绕太阳公转，地球尽管很大，但仍可当作质点来处理，而研究其自转时，却不能当作质点(3)只研究物体的平动，而不考虑其转动效果时4.物理学中的理想化方法、理想化模型物理学的研究对象受许多因素

5、的影响，如果同时考虑这诸多因素， 那就无法使用数学知识达到定量研究的目的.物理学及其他许多学科，都是把非本质的次要因素找出来，加以剔 除，而把本质的起主要作用的因素突出出来，在此基础上进行概括抽象， 把十分复杂的问题归结为比较简单的问题进行研究，这就是物理学研究中的理想化方法.用这种方法建立起来的代替研究对象的想象出的模型就叫做理想化模型，如“质点”就是一个典型的理想化模型。问题2、对于质点概念的理解问题：北京时间2008年8月24日北京奥运会正式落下帷幕，中国代表团以51枚金牌、21枚银牌和28枚铜牌的骄人战绩位列奖牌榜第一位，创造了中国代表团历次参加奥运会的最好成绩，下列几种奥运比赛项目中

6、的研究对象可视为质点的是()A.在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支持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动作时D.铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中飞行时间时答案：BD变式2:下列情况下的物体，哪些可以看作质点()A.研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱B.研究从北京开往上海的一列火车C.研究一列火车通过南京长江大桥所用的时间时，这列通过大桥的火车D.研究绕地球飞行的航天飞机答案：ABD(三)描述运动的基本物理量1.时间与时刻(1)时刻：指某一瞬时，在时间轴上表示为某一点(2)时间：指两个时刻之间的间隔，在时间轴上表示为两点间线段的长

7、度。(3)时刻与物体运动过程中的某一位置相对应；时间与物体运动过程中的位移(或路 程)相对应。2,位移与路程(1)位移：表示物体位置的变化，是一个矢量，物体的位移是指从初位置到末位置的 有向线段，其大小就是此线段的长度，方向从初位置指向末位置。(2)路程：路程等于物体运动轨迹的长度，是一个标量。(3)位移与路程的区别和联系：位移是矢量，路程是标量。位移只与初、末位置有关，与路径无关；路程除与初、末位置有关外，还与路径有关。 如图所示，AB表示位移，折线 ACB和弧线ADB的长度表示路程.位移的大小不会大于路程，只有单方向的直线运动，位移的大小才等于路程问题3、对路程和位移概念的理解问题：在20

8、04年雅典奥运会上，甲、乙两运动员分别参加了在主体育场举行的400m和100m田径决赛，且两个都是在最内侧跑道完成了比赛，则两人在各自的比赛过程中通过的位移大小s甲、s乙和通过的路程大小s小sg之间的关系是()A.s甲s乙,ssB.s甲s乙，s亩sD.s甲s乙，s亩 c b ,如图所示，有一小虫自 A点爬行到B点，求:(1)爬行的最短路程。(2)在从A爬行到B的过程中，小虫的位移为多大？答案：(1) Ja2 +(b +c)2(2) 4：a2 +b2 +c23.速度、平均速度、瞬时速度、速率、平均速率(1)速度：是表示质点运动快慢的物理量，在匀速直线运动中它等于位移与发生这段 位移所用时间的比值

9、.速度是矢量，它的方向就是物体运动的方向。(2)平均速度物理意义；是粗略地描述一段时间内(或一段位移)物体运动快慢的物理量.定义，在变速直线运动中，运动物体的位移和所用时间的比值叫做这段时间内的平均 速度.s公式：v=-,其中s是位移.在如图所本的s-t图象中对应切线的斜率.在变速运 t-Vi V2V 二2动中v 一般不等于速度的算术平均值：V = vlW，但在匀变速直线运动中2方向：跟位移方向相同，平均速度是矢量。(3)瞬时速度意义：精确地描述在某时刻(或某位置)物体运动的快慢的物理量。定义：运动物体在某一时刻或经过某一位置的速度，叫做瞬时速度,简称速率.在如图所示的st图象中对应图线的切线

10、斜率 .瞬时速度的大小瞬时速度的方向与该时刻轨迹的切线方向一致对瞬时速度的认识要注意两点： 一是其方向性，速度和速率不同， 速率只能反映质点 运动的快慢而速度却反映质点运动的快慢和方向。二是瞬时速度具有即时性， 它反映质点在某位置或时刻的情况，而平均速度却反映质点在某段位移和时间上的情况(4)速率定义：瞬时速度的大小叫速率，是标量。速率和速度的最大区别是：速度是矢量，速率是标量 .当求某时刻的速度时，不仅要 回答大小，还要回答方向.(5)平均速率定义：质点通过的路程和发生该段路程所用时间的比值。公式：v=s/t,单位 m/s.平均速率不是平均速度的大小，平均速度是矢量，与质点的运动过程无关，只

11、由s和t决定。平均速率是标量，与质点运动的中间过程有关.平均速率往往大于平均速度，只在单向直线运动中二者才在数值上相等.问题4、平均速度、瞬时速度的理解和应用问题：例题：某同学在百米比赛中，以 6m/s的速度迅速从起点冲出，测得他到达 50m处的速 度是8.2m/s,跑完全程的中间时刻 L=6.25s时的速度为8.3m/s,且最后以8.4m/s的速度冲过 终点，则他全程的平均速度的大小为 m/s。答案：8m/s变式5:甲乙两辆汽车沿平直公路从某地同时驶向同一目标。甲车在前一半时间内以速度vi做匀速运动，后一半时间内以速度 V2做匀速运动，乙车在前一半路程中以速度 V1做匀速运动， 后一半路程中

12、以速度 V2做匀速运动，则A.甲先到达 B.乙先到达 C.甲乙同时到达 D.不能确定答案：A变式6:一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 40km/h ,可是开出一半路程之后发现前半段路程他的 平均速度仅有 20km/h,如果他仍然打算将全程的平均速度提高到原计划水平，那么在后半段路程里他开车的平均速度应达到多少解析：先设后半段路程的平均速度为 v,总路程为s,要算全程的平均速度就必须知道最后根据全程平均速度列行驶全程所用时间， 所以需要计算前半程和后半程分别用的时间, 出方程分析求解设所求平均速度为v,总路程为s在前

13、s里用时:2在后s里用时:2,s/2 sti =20km / h 40km / ht2s/2 _s_v 2v全程平均速度一s一 =40.s s40 2v结果发现v-8,上式才成立所以这位旅行者要完成预定计划是不可能的变式7: TOC o 1-5 h z 物体在A、B两地间往返运动，设其从 A到B的平均速率为“，从B到A的平均速率 为v2,则物体往返一次，平均速度的大小和平均速率分别是()v1 v22V1V22V1V2A. 0,-2B. 0,12 C.都是 1 2 D.都是 02v1V2v1 v2答案：B4.加速度(1)意义：加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，是一个矢量，方向与速度变化的方向

14、相同。(2)定义：做匀变速直线运动的物体，速度的变化量与发生这一变化所需时间的比值 叫加速度。公式:a 二一tLV vt - v0对加速度的理解要点:注意速度和加速度两个概念的区别。速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，是位移和时间的比值；加速度是描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是速度变化和时间的比值.速度和加速度都是矢量，速度的方向就是物体运动的方向，而加速度的方向不是速度的 方向，而是速度变化的方向，所以加速度方向和速度方向没有必然的联系。加速度的定义式a =v不是加速度的决定式，在该式中，加速度并不是由速度变化. :t量Av和时间At决定,不能由此得出 a与Av成正比，与时间 At成

15、反比的结论.加速度的决定式为a=F ,即物体的加速度由合外力和物体的质量决定，加速度跟合外力成正比，跟m TOC o 1-5 h z 质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同物体做加速运动还是做减速运动，判断的依据是加速度的方向和速度方向是相同还是相反，只要加速度方向跟速度方向相同，物体的速度一定增大； 只要加速度方向跟速度方向相反，物体的速度一定减小.速度v,速度的变化量 Av,速度的变化率 Av/At的区别：v是描述物体运动快慢的物理量，是矢量.Av= vt -v0,反映了速度变化的大小和变化方向，也是矢量Av/At是速度的变化率，即加速度a,它是描述速度变化快慢白物理量，亦为矢量.v、

16、 Av和a在大小上无直接联系，但 Av/At和a的大小必然相等.问题5、速度、速度的变化、加速度概念的理解问题有以下几种情景，根据所学知识选择对情景分析和判断正确的说法()点火后即将升空的火箭高速公路上沿直线高速行驶的轿车为避免事故紧急刹车运动的磁悬浮列车在轨道上高速行驶太空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.尽管空间站匀速转动，加速度也不为零答案：BD变式8:下列说法中正确的是A.加速度为零的物体，其速度一定为零B.物体加速度减小时，速度一定减小C. 2

17、m/s2的加速度比4m/ s2的加速度大D.在单向匀减速运动中速度随时间的增加而减小答案：D小结本节内容。【模拟试题】（答题时间：60分钟）1.观察下图中烟囱冒出的烟和平直路面上甲、乙两车上的小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法中正确的是A.甲、乙两车一定向左运动B.甲车可能静止或向右运动或向左缓慢运动，乙车一定向左运动C.甲车可能向右加速运动，乙车可能向右减速运动D.甲车一定向右运动，乙车一定向左加速运动2.北京奥运火炬实现了成功登上珠穆朗玛峰的预定目标，如图所示是火炬手攀登珠穆朗玛峰的线路图，请根据此图判断下列说法中正确的是Ci不地大:营久的沱山拉竽口事则嘉南收山口。A.由起

18、点到终点火炬手所走线路的总长度是位移B.线路总长度与火炬手所走时间的比等于登山的平均速度C.在计算登山运动的速度时可以把火炬手当成质点D.峰顶的重力加速度要比拉萨的重力加速度小3.如图所示，在 2008年北京奥运会中，牙买加选手博尔特成为公认的世界飞人，在男 子100m决赛和男子200m决赛中分别以9.69s和19.30s的成绩连破两项世界纪录，获得两 枚金牌.关于他在这两次决赛中的运动情况，下列说法中正确的是200m 决赛中的位移是100m 决赛 的两倍200m决赛中的平均速度约为10.36m/s100m决赛中的平均速度约为10.32m/s100m决赛中的最大速度约为20.64m/s*4.北

19、京奥运会在8月10日下午进行的女子双人 3米板决赛中，中国组合郭晶晶 /吴敏霞 以343.50的总分毫无悬念地摘得冠军，双人跳除要求高难度动作以外，还要求参赛的两位 选手动作的高度一致，如图所示是郭晶晶/吴敏霞完美一跳的瞬间，在忽略空气阻力的情况 下，下列说法中正确的是A.若以水平面为参考系，郭晶晶/吴敏霞做自由落体运动B.在研究郭晶晶和吴敏霞跳水运动时可以把她们当作质点C.若以跳台侧面某静止的摄像机的镜头为参考系，郭晶晶/吴敏霞的运动轨迹是一条抛物线D.郭晶晶和吴敏霞的运动过程是变加速运动*5.在2008年8月16日，牙买加选手博尔特在国家体育场“鸟巢”进行的北京奥运会男 子100米决赛中以

20、9秒69的成绩夺得金牌并打破 9秒72的世界纪录.设高度为H的博尔特 正在进行100米短跑且就要到达比赛的终点处，如图所示，有一摄影记者用照相机拍摄下了运动员冲刺的一幕.已知摄影记者使用的照相机的光圈（控制进光量的多少） 是16,快门（曝光时间）是1/60秒，得到照片后测得照片中人的高度为h,胸前号码布上模糊部分的宽度是 L.则由以上数据可以知道运动员的100米成绩 冲刺速度100米内的平均速度冲刺时1/60秒内的位移A.B.C.D.*6.为了传递信息，周朝形成邮驿制度，宋朝增设“急递铺”，设金牌、银牌、铜牌三种，“金牌” 一昼夜行 500里（1里=500米），每到一个驿站换人换马接力传递，“

21、金牌”的平均速率A.与成年人步行的速率相当B.与人骑自行车的速率相当C.与高速公路上汽车的速率相当D.与磁悬浮列车的速率相当*7.以a=2m/s2做匀加速直线运动的物体，下列相关说法中正确的是A.在任意1s内末速度比该秒初速度大2m/sB.第ns末的速度比第1s末的速度大2 （n 1） m/s2s末的速度是1s末的速度的2倍ns时的速度是ns时的2倍 2*8.甲、乙两车沿平直公路通过同样的位移，甲车在前半段位移上以vi=40km/h的速度运动，后半段位移上以 V2=60km/h的速度运动，乙车在前半段时间内以 vi=40km/h的速度运 动，后半段时间内以 V2=60km/h的速度运动，则甲、

22、乙两车整个过程中的平均速度大小关系A. v甲=丫乙B. v甲av乙 C. v甲v乙D.无法比较*9. 一个物体做变速直线运动，加速度逐渐减小到零，那么该物体的运动情况可能是A.速度不断增大，到加速度减到零时速度达到最大，之后做匀速运动B.速度先增大后减小，直至停止C.速度先减到零，然后反方向做加速运动，最后做匀速运动D.速度不断减小，到加速度减为零时，速度减到最小，之后做匀速运动*10.列车第四次提速后，出现了 “星级列车” ，从下表中某次列车的列车时刻表可知，列车在蚌埠至济南区间段运行过程中的平均速率为 km/h.列车时刻表停靠站到达时刻开车时刻里程（km）上海,18: 000蚌埠22: 2

23、622: 34484济南03: 1303: 21966北京08: 00,1463你热牲命吗？郅么别浪费时间，因为时间是盥成生V命的材料-富兰克林B 由题图中烟囱冒出的烟可知，风向向左；乙车的小旗向右飘，则表明乙车一定向左 运动，且其运动速度大于风速；甲车的小旗向左飘，甲车可能向右运动，可能静止，也可能 向左运动，因此 B正确.CD 线路的总长度是路程，A错误；路程与时间的比是速率，B错误；计算登山运动的速度不必考虑登山运动员的大小和形状，C正确；由万有引力规律 g=G一7可知在（R h）2峰顶的重力加速度比在拉萨的小，D正确。C 200m决赛是弯道起跑，路程大于位移，因而 200m决赛中的位移

24、小于 100m决赛的 两倍，A错误.200m决赛的位移小于 200m,其平均速度小于 10.36m/s,故B错误.根据平 均速度定义可以求 100m决赛的平均速度，但不能求最大速度， C正确D错误.C 由于跳水是在跳板振动后运动员向上跳起后开始的运动，所以在忽略空气阻力情况 下，相对地面静止的参考系，运动员做斜抛运动，A错误，C正确；跳水运动员主要是向观众展示她们优美的空中肢体动作，因此不能当作质点处理，B错误；在忽略空气阻力时她们只受重力作用，做加速度为g的匀变速运动，D错误.C 照片中模糊部分的宽度就是最后冲刺时的1/60秒运动员号码布对应的运动位移，由H 放大比例关系可知其大小Ax为一 AL ,对应运动员的最后冲刺速度为 hx H L 60 HLv =. 因止匕C正确。t h 1/60 hB 由题意可知，“金牌”一昼夜行进的路程为s =