第一章直线运1.doc

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=（V0Vt）/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：a0，v=恒量 3位移公式：Svt 八、加速度 1、速度的变化：V=VtV0，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：aV/t，单位：ms2加速度是矢量，它的方向与速度变化（V）的方向相同3、速度、速度变化、加速度的关系：方向关系：加速度的方向与速度变化的方向一定相同。在直线运动中，若a的方向与V0的方向相同，质点做加速运动；若a的方向与V0的方向相反，质点做减速运动。大小关系：V、V、a无必然的大小决定关系。规律方法 1、灵活选取参照物【例1】甲、乙两辆汽车以相同的恒定速度直线前进，甲车在前，乙车在后，甲车上的人A和乙车上的人B各用石子瞄准对方，以相对自身为v0的初速度 同时水平射击对方，若不考虑石子的竖直下落，则A、A先被击中； B、B先被击中； C、两同时被击中； D、可以击中B而不能击中A；2、明确位移与路程的关系【例2】关于路程与位移，下列说法中正确的是（ ） A位移的方向就是质点运动的方向 B路程等于位移的大小 C位移的值不会比路程大 D质点运动的位移为零时，其运动的路程也为零ABabc【例4】一实心的长方体，三边长分别是a、b、c（abc），如图所示有一质点，从顶点A沿表面运动到长方体的对角B，求：（1)质点的最短路程（2)质点的位移大小【例5】在与x轴平行的匀强电场中，一带电量q=1.010-8C、质量m=2.510-3kg的物体在光滑水平面上沿着x轴作直线运动，其位移与时间的关系是x0.16t0.02t2，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，克服电场力所做的功为 J。3、充分注意矢量的方向性4、匀速运动的基本规律应用 【例7】一辆实验小车可沿水平地面（图中纸面）上的长直轨道匀速向右运动。有一台发出细光束的激光器装在小转台M上，到轨道的距离MN为d=10m，如所示。转台匀速运动，使激光束在水平面内扫描，扫描一周的时间为T=60s。光束转动方向如图中箭头所示。当光束与MN的夹角为450时，光束正好射到小车上。如果再经过t=25s光速又射到小车上，问小车的速度为多少？（结果保留二位数字） 【例8】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运动，离我们最远的星体，背离我们运动的速度（成为退行速度）越大。也就是说，宇宙在膨胀，不同星体的退行速度v和星体与我们的距离r成正比，即vHr。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做匀速运动，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H310-m/(sly)(ly表示“光年”：光在一年中行进的距离），由此估算宇宙的年龄约为Y(Y表示“年”）。 试题展示1对于质点的运动，下列说法中正确的是（ ） A质点运动的加速度为零，则速度为零，速度变化也为零 B质点速度变化率越大，则加速度越大 C质点某时刻的加速度不为零，则该时刻的速度也不为零 D质点运动的加速度越大，它的速度变化越大2某质点做变速运动，初始的速度为 3 ms，经3 s速率仍为 3 ms测（ ） A如果该质点做直线运动，该质点的加速度不可能为零 B如果该质点做匀变速直线运动，该质点的加速度一定为 2 ms2 C如果该质点做曲线运动，该质点的加速度可能为 2 ms2 D如果该质点做直线运动，该质点的加速度可能为 12 ms23关于物体的运动，不可能发生的是（ ） A加速度大小逐渐减小，速度也逐渐减小 B加速度方向不变，而速度方向改变 C加速度和速度都在变化，加速度最大时，速度最小 D加速度为零时，速度的变化率最大4一辆汽车在一直线上运动，第1s内通过5m，第2s内通过 10 m，第 3 s内通过20 m，4 s内通过5 m，则最初两秒的平均速度是 ms，最后两秒的平均速度是ms，全部时间的平均速度是ms 5在离地面高h处让一球自由下落，与地面碰撞后反弹的速度是碰前35，碰撞时间为t，则球下落过程中的平均速度大小为，与地面碰撞过程中的平均加速度大小为。（不计空气阻力） 6物体以5m/s的初速度沿光滑斜槽向上做直线运动，经4 s滑回原处时速度大小仍为 5 ms，则物体的速度变化为，加速度为（规定初速度方向为正方向）7人们工作、学习和劳动都需要能量，食物在人体内经消化过程转化为葡萄糖，葡萄糖在体内又转化为CO2和 H2O，同时产生能量 E2.80 106 Jmol1一个质量为60kg的短跑运动员起跑时以1/6s的时间冲出1m远，他在这一瞬间内消耗体内储存的葡萄糖质量是多少？1.2匀变速直线运动知识目标 一、匀变速直线运动1 定义：在相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫做匀变速直线运动 2 特点：a=恒量 3公式：（1）vt=v0十at（2）s=v0t at2（3）vt2v02=2as（4）s= 说明：（1）以上公式只适用于匀变速直线运动（2）四个公式中只有两个是独立的，即由任意两式可推出另外两式四个公式中有五个物理量，而两个独立方程只能解出两个未知量，所以解题时需要三个已知条件，才能有解（3）式中v0、vt、a、s均为矢量，方程式为矢量方程，应用时要规定正方向，凡与正方向相同者取正值，相反者取负值；所求矢量为正值者，表示与正方向相同，为负值者表示与正方向相反通常将v0的方向规定为正方向，以v0的位置做初始位置（4）以上各式给出了匀变速直线运动的普遍规律一切匀变速直线运动的差异就在于它们各自的v0、a不完全相同，例如a0时，匀速直线运动；以v0的方向为正方向； a0时，匀加速直线运动；a0时，匀减速直线运动；ag、v0=0时，自由落体应动；ag、v00时，竖直抛体运动（5）对匀减速直线运动，有最长的运动时间t=v0/a，对应有最大位移s=v02/2a，若tv0/a，一般不能直接代入公式求位移。4、 推论：（l）匀变速直线运动的物体，在任两个连续相等的时间里的位移之差是个恒量，即S S SaT2=恒量（2）匀变速直线运动的物体，在某段时间内的平均速度，等于该段时间的中间时刻的瞬时速度，即=以上两推论在“测定匀变速直线运动的加速度”等学生实验中经常用到，要熟练掌握（3）初速度为零的匀加速直线运动（设T为等分时间间隔）： IT末、2T末、3T末瞬时速度的比为VlV2V3Vn123n； 1T内、2T内、3T内位移的比为SlS2S3Sn=122232n2； 第一个T内，第二个T内，第三个T内位移的比为SISSSN=l35（2n1）；从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比t1t2t3tn规律方法 1、基本规律的理解与应用【例1】一物体做匀加速直线运动，经A、B、C三点，已知ABBC，AB段平均速度为20 ms，BC段平均速度为30m/s，则可求得（ ） A速度V B末速度Vc C这段时间内的平均速度 D物体运动的加速度解题指导： 1要养成根据题意画出物体运动示意图的习惯。特别对较复杂的运动，画出草图可使运动过程直观，物理图景清晰，便于分析研究。 2要分析研究对象的运动过程，搞清整个运动过程按运动性质的特点可分为哪几个运动阶段，各个阶段遵循什么规律，各个阶段间存在什么联系。 3本章的题目常可一题多解。解题时要思路开阔，联想比较，筛选最简的解题方案。解题时除采用常规的公式解析法外，图像法、比例法、极值法、逆向转换法（如将一匀减速直线运动视为反向的匀加速直线运动等）等也是本章解题的常用的方法4、列运动学方程时，每一个物理量都要对应于同一个运动过程，切忌张冠李戴、乱套公式。5、解题的基本思路：审题一画出草图一判断运动性质一选取正方向（或建在坐标轴）一选用公式列方程一求解方程，必要时时结果进行讨论【例2】一初速度为6m/s做直线运动的质点，受到力F的作用产生一个与初速度方向相反、大小为2ms2的加速度，当它的位移大小为3m时，所经历的时间可能为（ ）2、适当使用推理、结论【例4】一位观察者站在一列火车的第一节车厢的前端旁的站台上进行观察,火车从静止开始作匀加速直线运动,第一节车厢全部通过需时8秒,试问: (1)16秒内共有几节车厢通过？ (2)第2节车厢通过需要多少时间？试题展示1骑自行车的人沿着直线从静止开始运动，运动后，在第1 s、2 s、3 s、4 s内，通过的路程分别为1 m、2 m、3 m、4 m，有关其运动的描述正确的是A4 s内的平均速度是2.5 m/sB在第3、4 s内平均速度是3.5 m/sC第3 s末的即时速度一定是3 m/sD该运动一定是匀加速直线运动2汽车以20 m/s的速度做匀速直线运动，刹车后的加速度为5 m/s2，那么开始刹车后2 s与开始刹车后6 s汽车通过的位移之比为A14B.35C.34D.593有一个物体开始时静止在O点，先使它向东做匀加速直线运动，经过5 s，使它的加速度方向立即改为向西，加速度的大小不改变，再经过5 s，又使它的加速度方向改为向东，但加速度大小不改变，如此重复共历时20 s，则这段时间内A物体运动方向时而向东时而向西B物体最后静止在O点C物体运动时快时慢，一直向东运动D物体速度一直在增大4物体做匀变速直线运动，某时刻速度的大小为4 m/s，1 s后速度的大小变为10 m/s，关于该物体在这1 s内的位移和加速度大小有下列说法位移的大小可能小于4 m位移的大小可能大于10 m加速度的大小可能小于4 m/s2加速度的大小可能大于10 m/s2其中正确的说法是AB.C.D.5物体从斜面顶端由静止开始滑下，经t s到达中点，则物体从斜面顶端到底端共用时间为AsB.sC.2t s D.t s6做匀加速直线运动的物体，先后经过A、B两点时的速度分别为v和7v，经历的时间为t，则A前半程速度增加3.5 vB前时间内通过的位移为11 v t/4C后时间内通过的位移为11v t/4D后半程速度增加3v7一观察者站在第一节车厢前端，当列车从静止开始做匀加速运动时A每节车厢末端经过观察者的速度之比是1B每节车厢末端经过观察者的时间之比是135nC在相等时间里经过观察者的车厢数之比是135D在相等时间里经过观察者的车厢数之比是1238汽车A在红绿灯前停住，绿灯亮起时起动，以0.4 m/s2的加速度做匀加速运动，经过30 s后以该时刻的速度做匀速直线运动.设在绿灯亮的同时，汽车B以8 m/s的速度从A车旁边驶过，且一直以相同速度做匀速直线运动，运动方向与A车相同，则从绿灯亮时开始AA车在加速过程中与B车相遇BA、B相遇时速度相同C相遇时A车做匀速运动D两车不可能再次相遇12如图所示为用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的实验时记录下的一条纸带.纸带上选取1、2、3、4、5各点为记数点，将直尺靠在纸带边，零刻度与纸带上某一点0对齐.由0到1、2、3点的距离分别用d1、d2、d3表示，测量出d1、d2、d3的值，填入表中.已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，由测量数据计算出小车的加速度a和纸带上打下点3时小车的速度v3，并说明加速度的方向.距离d1d2d3d4d5测量值(cm)加速度大小a=_m/s2，方向_，小车在点3时的速度大小v3=_m/s.14某航空公司的一架客机，在正常航线上做水平飞行时，突然受到强大的垂直气流的作用，使飞机在10 s内下降高度为1800 m，造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究在竖直方向上的运动，且假设这一运动是匀变速直线运动.（1）求飞机在竖直方向上产生的加速度多大？（2）试估算成年乘客所系安全带必须提供多大拉力才能使乘客不脱离座椅.(g取10 m/s2)1.3匀变速直线运动规律的应用知识目标 一、自由落体运动 物体只受重力作用所做的初速度为零的运动特点：（l）只受重力；（2）初速度为零规律：（1）vt=gt；（2）s=gt2；（3）vt2=2gs；（4）s=；（5）； 二、竖直上抛1、将物体沿竖直方向抛出，物体的运动为竖直上抛运动抛出后只在重力作用下的运动。其规律为：（1）vt=v0gt，（2）s=v0t gt2 （3）vt2v02=2gh 几个特征量：最大高度h= v022g，运动时间t=2v0/g2两种处理办法：（1）分段法：上升阶段看做末速度为零，加速度大小为g的匀减速直线运动，下降阶段为自由落体运动（2）整体法：从整体看来，运动的全过程加速度大小恒定且方向与初速度v0方向始终相反，因此可以把竖直上抛运动看作是一个统一的减速直线运动。这时取抛出点为坐标原点，初速度v0方向为正方向，则a=一g。 3上升阶段与下降阶段的特点 （l）物体从某点出发上升到最高点的时间与从最高点回落到出发点的时们相等。即 t上=v0/g=t下 所以，从某点抛出后又回到同一点所用的时间为t=2v0/g （2）上把时的初速度v0与落回出发点的速度V等值反向，大小均为；即 V=V0= 注意：以上特点适用于竖直上抛物体的运动过程中的任意一个点所时应的上升下降两阶段，因为从任意一点向上看，物体的运动都是竖直上抛运动，且下降阶段为上升阶段的逆过程 以上特点，对于一般的匀减速直线运动都能适用。若能灵活掌握以上特点，可使解题过程大为简化尤其要注意竖直上抛物体运动的时称性和速度、位移的正负。规律方法 1、基本规律的理解与应用【例2】利用水滴下落可以测量重力加速度g，调节水龙头，让水一滴一滴地流出。在水龙头的正下方放一个盘子，调整盘子的高度，使一个水滴碰到盘子时，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。从第一个水滴离开水龙头开时计时，到第个水滴落到盘子中，共用时间为t问：第一个水滴落到盘中时，第二个水滴离开水龙头的距离为多少？可测得的重力加速度为多少？【解析】由于水龙头滴水的时间间隔是恒定的，因此，题中所提到的某一时刻恰好滴到盘子的水滴和正在空中下落的水滴，这两个水滴的状态可以看做是同一个水滴离开水龙头做自由落体运动的两个状态：滴到盘子的水滴运动时间为2t1，正在空中下落的水滴的位置相当于下落时间为t1的位置，通过比例关系可解每个水滴在下落的一半时间内的下落高度即为所求。依题意数清楚在计时内有多少个水滴离开水龙头，就得到了相邻两滴水滴落下的时间间隔，将此时间间隔用于开始下落的过程上，可解出重力加速度的表达式。 2、充分运用竖直上抛运动的对称性（1）速度对称：上升和下降过程经过同一位置时速度等大反向。（2）时间对称：上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等。3、两种运动的联系与应用试题展示1对于公式x=t （1），公式x=t （2）的适用条件，其正确说法是 （ ）A（1）（2）两式都可解变速直线运动的位移B（1）（2）两式都只能解匀变速直线运动的位移C（1）式可解非匀变速直线运动的位移D（2）式不能解非匀变速直线运动的位移2作匀变速直线运动的物体，在t s内位移的大小只决定于 （ ）A物体运动的加速度B物体运动的初速度C物体运动的平均速度D物体运动的末速度3甲、乙两汽车，速度相等，制动后做匀减速运动，甲在3s内前进8m停止，乙在制动后15s停止，则乙前进的距离为 ( )A 9m B18m C40m D72m4某质点的位移随时间而变化的关系式为x=4t+2t2，x与t的单位分别是米和秒，则质点的初速度和加速度分别是 ( )A4m/s 2m/s2 B0 4m/s2C4m/s 4m/s2 D4m/s 05一物体自静止开始作加速度逐渐变大的加速运动，经过时间t，末速度变为v，则这段时间内的位移x ( )A等于vt B等于vtC大于vt D小于vt6.作初速度为零的匀加速运动的物体，将其运动时间顺次分成1：2：3的三段，则每段时间内的位移之比为( ) A1：3：5 B1：4：9C1：8：27 D1：16：817一人从雪