描述运动的基本概念(1)(1).ppt

第一章运动的描述匀变速直线运动的研究第1课时运动的描述考点自清1 质点用来代替物体的有的点叫做质点 研究一个物体的运动时 如果物体的和对问题的影响可以忽略 就可以看做质点 质量 形状 大小 2 参考系和坐标系 1 为了研究物体的运动而假定的物体 叫做参考系 对同一物体的运动 所选择的参考系不同 对它的运动的描述就会 通常以为参考系来研究物体的运动 2 为了定量地描述物体的位置及位置的变化 需要在参考系上建立适当的坐标系 中学物理中常用的坐标系有直线坐标系和平面直角坐标系 可分别用来研究物体沿直线的运动和在平面内的运动 不动 不同 地面 3 时刻和时间时隔 1 时刻指的是某一瞬时 在时间轴上用来表示 对应的是位置 速度 动能等状态量 2 时间间隔是两个时刻间的间隔 在时间轴上用来表示 对应的是位移 路程 功等过程量 4 位移和路程 1 位移描述物体的变化 用从指向的有向线段表示 是矢量 2 路程是物体运动的长度 是标量 点 线段 位置 初位置 末位置 轨迹 5 速度物理学中用位移与发生这段位移所用时间的比值表示物体运动的 即v 是描述物体运动的和方向的物理量 1 平均速度 在变速运动中 物体在某段时间内的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 其方向与的方向相同 2 瞬时速度 运动物体在的速度 方向沿轨迹上物体所在点的切线方向指向前进的一侧是矢量 瞬时速度的大小叫 是标量 快慢 快慢 位移 位移 某一时刻 或某一 位置 速率 6 加速度加速度是描述的物理量 是与的比值 即a 加速度是矢量 其方向与的方向相同 速度变化快慢 速度的 发生这一变化所用时间 速度变化 变化量 热点聚焦热点一质点概念的理解与应用1 质点是对实际物体的科学抽象 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 是一种理想化的模型 真正的质点是不存在的 2 一个物体能否看做质点 并非依物体自身大小来判断 而是要看物体的大小 形状在所讨论的问题中是主要因素还是次要因素 若是次要因素 即使物体很大 也能看做质点 相反 若物体的大小 形状是主要因素 即使物体很小 也不能看做质点 3 质点与几何中的 点 不同 质点是对实际物体进行科学抽象的模型 具有质量 只是忽略了物体的大小和形状 几何中的点仅仅表示空间中的某一位置 热点二平均速度与瞬时速度的区别和联系1 平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度 它与一段时间或一段位移相对应 瞬时速度能精确描述物体运动的快慢 它是在运动时间 t 0时的平均速度 与某一时刻或某一位置相对应 2 瞬时速度的大小叫速率 但平均速度的大小不能称为平均速率 因为平均速率是路程与时间的比值 它与平均速度的大小没有对应关系 思考与讨论什么情况下 平均速度与瞬时速度相等 提示在匀速直线运动中 瞬时速度保持不变 与平均速度相等 热点三关于加速度的理解1 从a 可知 加速度是速度的变化率 加速度大 意味着速度变化快 并不表示速度变化大 2 只要物体的速度在变化 就说明存在加速度 反之 有加速度 物体的速度就在变化 只是加速度衡量了速度变化的快慢程度而已 3 当加速度方向与速度方向一致时 物体做加速直线运动 当加速度方向与速度方向相反时 物体做减速直线运动 因此 判断物体速度是增大还是减小 要看加速度方向与速度方向的关系 而 增大 或 减小 的快慢就要看加速度的大小了 交流与思考物体由于发生了位移而具有速度 同理 由于速度发生了变化 物体就产生了加速度 你认为这种对速度和加速度的理解是否正确 提示物体运动时 物体的位置发生变动 产生位移 当物体受到力的作用时 就会产生加速度 物体的速度也就随之发生变化 可见 速度和位移 加速度和速度变化存在着因果关系 若将其因果关系颠倒就会导致错误 题型探究题型1质点概念的理解 例1 如图1为我国田径名将刘翔 曾多次获得110米栏冠军 下列有关说法正确的是 A 刘翔在飞奔的110米中 可以看做质点B 教练为了分析其动作要领 可以将其看做质点C 无论研究什么问题 均不能把刘翔看做质点D 是否能将刘翔看做质点 决定于我们所研究的问题 图1 思路点拨 分析刘翔的尺寸在研究的问题中属于次要因素还是主要因素 从而确定是否可以将刘翔看做质点 解析在刘翔飞奔的110米中 我们如果只关心他的速度 则无需关注其跨栏动作的细节 故可以将其看做质点 教练为了分析其动作要领时 如果作为质点 则其摆臂 跨栏等动作细节将被掩盖 无法研究 所以就不能看做质点 因此 能否将一个物体看做质点 关键是物体自身因素对我们所研究问题的影响 而不能笼统地说行或不行 答案AD 规律总结判断物体是否可看作质点应注意以下两点 1 明确题目中所要研究的问题是什么 2 分析物体的大小和形状对所研究的问题而言能否忽略 变式练习12008年北京奥运会已落下帷幕 世人瞩目 中国代表团参加了包括田径 体操 柔道在内的所有28个大项的比赛 下列几种奥运比赛项目中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撑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的动作时D 铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时 解析A C项中的研究对象的大小和形状忽略后 所研究的问题将无法继续 故A C错 而B D项中的研究对象的大小和形状忽略后 所研究的问题不受影响 故B D正确 答案BD 题型2对平均速度的理解 例2 汽车沿直线从甲地开往乙地 若前一半路程的平均速度为v1 后一半路程的平均速度为v2 则汽车全程的平均速度为多少 若汽车在全程的前一半时间的平均速度为v1 后一半时间的平均速度为v2 则全程的平均速度为多少 哪种情况下的平均速度大 思维快车 本题考查平均速度的运算 对一般变速运动平均速度的计算必须牢牢抓住平均速度的定义式 解析 1 2 对两种情况下的平均速度作差有 0 即v1 v2时 后一种情况的平均速度大 答案第二种情况平均速度大 规律总结对平均速度的计算应注意以下几点 1 平均速度是矢量 方向与位移方向相同 2 平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关 3 是平均速度的定义式 适用于所有的运动 而适用于匀变速直线运动 但若v 却不能判定该物体做匀变速直线运动 变式练习2某同学在百米比赛中 以6m s2的加速度迅速从起点冲出 到50m处的速度是8 2m s 在他跑完全程中间时刻t1 6 25s时速度为8 3m s 最后以8 4m s的速度冲过终点 他的百米平均速度大小为m s 解析本题交代了许多速度 但那些都是瞬时速度 求平均速度是否用来求解呢 显然不是 因为该运动不是匀变速直线运动 所以只能用来求解 其中s 100m 而时间t可由 全程中间时刻t1 6 25s 得出t 2t1 12 5s 因此平均速度答案8 变式练习3下表是在北京西与长沙区间运行的T1 T2次列车运行时刻表 假设列车准点到达和准点开出 且做直线运动 求 1 列车由长沙开出至到达武昌的过程中的平均速度 2 列车由郑州开出至到达岳阳的过程中的平均速度 3 T1次列车在5 05的速度和全程的平均速度 解析 1 由上表可得 由长沙到武昌的过程中位移s1 1588km 1226km 362km 1分 时间t1 3小时28分 3 467h 1分 所以h 104 4km h 3分 2 由上表可得 由郑州到岳阳过程中位移s2 1441km 690km 751km 1分 时间t2 7小时37分 7 617h 1分 所以平均速度 3分 3 T1次列车在5 05时在武昌站停车 所以此时的瞬时速度为0 1分 在全程中 位移s 1588km 1分 时间t 15小时38分 15 633h 1分 所以全程平均速度 2分 答案 1 104 4km h 2 98 6km h 3 0101 6km h 题型3对加速度的理解 例3 有下列几种情景 请根据所学知识选择对情景的分析和判断正确的是 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 太空中的空间站在绕地球做匀速转动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 思路导图 解析选项A中 火箭虽还没动 但火箭所受合外力不为零 故A错 轿车紧急刹车时 根据a 由于 t很短 故加速度很大 B对 磁悬浮列车的速度很大 但速度变化并不快 故加速度并不大 C错 空间站的速度大小不变 但速度方向不断变化 故加速度并不为零 D对 答案BD 变式练习4关于物体的运动 下列哪种说法是不可能的 A 加速度在减小 速度在增加B 加速度方向始终改变而速度不变C 加速度和速度大小都在变化 加速度最大时速度最小 速度最大时加速度最小D 加速度方向不变而速度方向变化解析物体从静止开始做加速度减小的加速运动时 加速度减小 说明速度增加得越来越慢 当加速度减小到零时 速度增加到最大 故选项A C是可能的 平抛运动中 加速度方向不变而速度方向时刻变化 故选项D也是可能的 只要有加速度 速度就要变化 选项B是不可能的 B 题型4利用 对称性 解决运动问题 例4 天空有近似等高的浓云层 为了测量云层的高度 在水平地面上与观测者的距离为d 3 0km处进行一次爆炸 观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差 t 6 0s 试估算云层下表面的高度 已知空气中的声速v km s 解析如右图所示 A表示爆炸处 O表示观测者所在处 h表示云层下表面的高度 用t1表示爆炸声直接传到O处所用时间 则有d vt1 用t2表示爆炸声经云层反射到达O处所用时间 因为入射角等于反射角 故有 已知t2 t1 t 联立 式 可得 代入数值得h 2 0 103m 答案2 0 103m 评分标准 本题共16分 其中 式各5分 式各2分 名师导析 有关匀速运动的问题近几年考查较多 如宇宙膨胀速度 超声波测速等 涉及规律比较简单 根据高考的特点 运动的问题与科普知识或其他某一情景相结合进行考查 仍将是考查的热点 同时注意理解题意 建立模型的能力要求会越来越高 素能提升1 下列说法正确的是 A 参考系必须是固定不动的物体B 参考系可以是变速运动的物体C 地球很大 又因有自转 研究地球公转时 地球不可作为质点D 研究跳水运动员转体动作时 运动员不可作为质点解析参考系是为了描述物体的运动而人为选定作为参照的物体 参考系可以是不动的 也可以是变速运动的物体 A错误 B正确 地球的公转半径比地球半径大得多 在研究地球公转时 可将地球视为质点 C错误 但在研究跳水运动员身体转动时 运动员的形状和大小对研究结果的影响不可忽略 不能被视为质点 D正确 BD 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 那么在地面上的人看来 甲 乙 丙的运动情况可能是 A 甲 乙匀速下降 v乙 v甲 丙停在空中B 甲 丙匀速下降 v丙 v甲 乙匀速上升C 甲 乙匀速下降 v乙 v甲 丙匀速下降 且v丙 v甲D 甲 乙匀速下降 v乙 v甲 丙匀速下降 且v丙 v甲 解析甲看到楼房匀速上升 说明甲相对地面匀速下降 乙看到甲匀速上升 说明乙相对地面也匀速向下运动 且v乙 v甲 B D不正确 甲看到丙匀速上升 丙看到乙匀速下降 说明丙可能静止 或者可能匀速上升 或者可能匀速向下运动且v丙 v甲 v乙 C不正确 A正确 答案A 3 三个质点A B C均由N点沿不同路径运动至M点 运动轨迹如图3所示 三个质点同时从N点出发 同时到达M点 下列说法正确的是 A 三个质点从N到M点的平均速度相同B 三个质点任意时刻的速度方向都相同C 三个质点从N点出发到任意时刻的平均速度都相同D 三个质点从N点到M点的位移不同 图3 解析位移是指物体在空间的位置的变化 用从物体初位置指向末位置的矢量表示 三个质点的起始位置相同 故三个质点的位移相同 D项错 由于运动时间相同 由平均速度的定义可知 平均速度也相同 A项对 曲线运动的方向沿轨迹的切线方向 所以不是任何时刻速度方向都相同的 B项错 任意时刻三个质点的位移并不相同 平均速度也不同 C项错 答案A 4 下列说法中正确的是 A 物体有加速度 速度就增加B 物体的速度变化越快 加速度就越大C 物体的速度变化量 v越大 加速度就越大D 物体运动的加速度等于零 则物体一定静止解析加速度是表示物体速度变化快慢的物理量 与物体的速度的大小没有直接关系 故B正确 D错误 由 v a t v的大小还与 t的大小有关 故C错误 当加速度与速度反向时 速度反而减小 故A项错误 B 5 一质点沿直线Ox方向做变速运动 它离开O点的距离随时间变化的关系为s 5 2t3 m 它的速度随时间t变化关系为v 6t2 m s 该质点在t 0到t 2s间的平均速度和t 2s到t 3s间的平均速度大小分别为 A 12m s 39m sB 8m s 38m sC 12m s 19 5m sD 8m s 12m s解析平均速度 t 0时 s0 5m t 2s时 s2 21m t 3s时 s3 59m 故 8m s 38m s B 6 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方向相同 但加速度大小逐渐减小直至为零 则在此过程中 A 速度逐渐减小 当加速度减小到零时 速度达到最小值B 速度逐渐增大 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