高中物理必修描述直线运动的基本概念

高中物理必修描述直线运动的基本概念第1页，共29页，2023年，2月20日，星期四例1：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，，丙停在空中B．甲、乙匀速下降，，丙匀速上升C．甲、乙匀速下降，，丙匀速下降，且D．以上说法均不对AB1.机械运动与参考系第2页，共29页，2023年，2月20日，星期四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甲在匀速下降甲看到乙匀速下降，说明乙在匀速下降，且有三种可能，①丙停在空中；②丙匀速上升；③丙匀速下降。乙看到丙匀速上升，丙也有三种可能：①丙停在空中止；②丙匀速上升；③丙匀速下降，且

。第3页，共29页，2023年，2月20日，星期四例2．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解析：如图，ObO’为晨线，ObO’为昏线（右半球上为白天，左半球上为夜晚）．若在纬度较高的d点（在昏线上），飞机向东（如图上向左）飞行，飞机处于地球上黑夜区域，旅客看不到太阳；飞机向西（如图上向右）飞行，若v机＞v地，旅客可看到太阳从西边升起，若v机＜v地，飞机在黑夜区域，因此，飞机必须在傍晚向西飞行，并且速度要足够大时才能看到“日头从西天出”的奇景。C第4页，共29页，2023年，2月20日，星期四例1.关于质点的说法中正确的是(

)A.质量和体积很小的物体可看做质点B.研究地球绕太阳公转规律时，可以把地球看做质点C.研究一列火车通过南京长江大桥时间时，不能把火车看做质点D.计算列车从北京开到上海的时间时，可以把列车看做质点E.做直线运动的物体能看成质点，而做曲线运动的物体不能看成质点F.杂技演员做空翻动作时，可视为质点BCD点评：一个物体能否看作质点，不是由物体自身的大小决定的，而是由研究问题的实际情况决定的，当物体自身的形状和大小与所研究的问题范围相比较，可以忽略时，抓主要因素、忽略次要因素，这是一种科学抽象方法，因此要具体问题具体分析。杂技演员在空中优美的动作被人欣赏，不能视为质点2.质点第5页，共29页，2023年，2月20日，星期四3.时间与时刻例1.参照所示时间坐标轴，下列关于时刻和时间的说法是正确的是

00t112t2t33tn-1tnn-1nt/sA.t2表示时刻，称为第2秒末或第3秒初，也可称为2秒内B.t2-t3表示时间，称为第3秒内C.0～t2表示时间，称为最初2秒内或第2秒内D.tn-1～tn表示时间，称为第n-1秒内解析：分析此题首先注意时刻和时间分别对应于时间轴上的一个点和一段线段。其次再注意(1)“第n秒末=第(n+1)秒初”；(2)“n秒内≠第n秒内”，n秒内是指的0-n秒的时间。可知此题答案为B。B第6页，共29页，2023年，2月20日，星期四例2：匀变速直线运动的物体第3s内走过8m，第10s内走过15m，求其加速度和初速度。第7页，共29页，2023年，2月20日，星期四例1.汽车先向东行驶了40km,接着又向南行驶了30km,求整个过程中:(1)汽车通过的路程.(2)汽车的位移.ABCS4.位移与路程位移是始点到终点的有向线段,是矢量；路程是质点在空间运动轨迹的长度，是标量。只有当质点做单向直线运动时，二者才相等。在研究机械振动中，物体的位移是指物体离开平衡位置的位移，实质上是一个位置矢量．⑴⑵汽车位移方向为东偏南370第8页，共29页，2023年，2月20日，星期四例2．一实心的长方体，三边长分别是a、b、c（a＞b＞c），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．ABabc解析：将长方体的上表面向前翻转900,跟其前表面在同一平面内，A、B的连线是直线时，质点通过的路程最短．质点的位移就是过A、B的长方体的对角线。（1）(2）第9页，共29页，2023年，2月20日，星期四例3．一列长100m的队伍在匀速前进，队尾的通讯员接到命令，立即快步匀速追赶到队前，然后又以同样的速率返回队尾，当通讯员回到队尾时，整个队伍又前进了100m的路程，这一过程中，通讯员一共走的路程是＿＿＿＿m，位移大小是＿＿＿＿m。100m①②241.4100求解“追击问题”的关键是找两个物体的⑴时间关系⑵位移关系⑶速度关系第10页，共29页，2023年，2月20日，星期四例4．在与x轴平行的匀强电场中，一带电量q=1.0×10-8C、质量m=2.5×10-3kg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x＝0.16t－0.02t2，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。解：第一问要求的是路程；第二问求功，要用到的是位移。将x＝0.16t－0.02t2和v0=0.16m/s，加速度a=-0.04m/s2.由加速度的物理意义可知在4s末物体速度减小到零，然后反向做匀加速运动，末速度大小v5=0.04m/s。前4s内位移大小第5s内位移大小因此从开始运动到5s末物体所经过的路程为0.34m，而位移大小为0.30m，克服电场力做的功W=mas=3×10-5J。对照，可知该物体初速度第11页，共29页，2023年，2月20日，星期四5.速度与速率例1．以某一速度竖直向上抛出一个小球,小球经过2s上升到最大高度H=20m,又经过2s回到抛出点.求(1)从抛出点到最高点(2)从抛出点到落回抛出点中小球的平均速度和平均速率.解：⑴平均速度方向竖直向上；平均速率⑵平均速度平均速率平均速度平均速率平均速度是位移除以时间，平均速率是路程除以时间．平均速度是矢量，方向就是位移的方向。平均速率是标量．只有物体做单方向的直线运动时，平均速度的大小才等于平均速率．瞬时速度是矢量，方向就是该时刻的运动方向；瞬时速率是标量．瞬时速度的大小总等于瞬时速率．（极限）第12页，共29页，2023年，2月20日，星期四例1.一个做变速直线运动的物体，通过一段位移，在前1/5段位移上的平均速度为1m/s，在接下来的1/5段位移上的平均速度为2m/s，在最后3/5段位移上的平均速度为3m/s，求该物体在整段位移上的平均速度为多少？6.平均速度的计算使用于任何机械运动只使用于匀变速直线运动求解平均速度的两种途径求平均速度或平均速率时，必须指明“哪段时间”或“哪段过程”。第13页，共29页，2023年，2月20日，星期四例2.甲、乙两质点沿直线从A运动到B处，甲前一半时间的速度为V1，后一半时间的速度为V2；乙前一半路程的速度为V1，后一半路程的速度为V2，则A.甲先到达B

B.乙先到达B

C.甲、乙同时到达B

D.因不知V1和V2大小，无法比较谁先到达BA第14页，共29页，2023年，2月20日，星期四例3.汽车从甲地由静止出发，沿直线运动到丙地，乙在甲丙两地的中点．汽车从甲地匀加速度运动到乙地，经过乙地速度为60km／h；接着又从乙地匀加速运动到丙地，到丙地时速度为120km／h，求汽车从甲地到达丙地的平均速度．解：设甲丙两地距离为2s，汽车通过甲乙两地时间为t1，通过乙丙两地的时间t2。从甲到乙是匀加速运动从乙到丙也是匀加速运动，同理计算平均速度常见的错误是滥用．如将本例求解为：60km/h或90km/h，这种解法的错误是认为汽车全过程作加速度恒定的直线运动．其实，汽车从甲地到乙地和从乙地到丙地两段的加速度并不相同。第15页，共29页，2023年，2月20日，星期四7.速度、速度变化、速度变化率（加速度）速度速度的变化量速度的变化率即加速度描述物体运动的快慢和方向描述物体速度变化的大小和方向描述物体速度的大小和方向变化快慢三个量都是矢量，它们之间没有直接关系第16页，共29页，2023年，2月20日，星期四⑴有速度,不一定有加速度;有加速度,不一定有速度。如：作匀速运动的物体，有速度，但没有加速度；竖上抛的物体在最高点时，有加速度，但没有速度。⑵速度大,加速度不一定大;加速度大,速度不一定大。如：天上匀速飞行的飞机，速度很大，但加速度为0；射击时火药爆炸瞬间，子弹的加速度很大，而速度几乎为0。⑶加速度的方向可以与速度方向成任意夹角。加速度的方向由合外力的方向决定，加速度的方向由与物体速度的变化量的方向相同去量度，加速度的方向与速度的方向可能相同，可能相反，还可能垂直，可以成任何角度．⑷速度变化大，加速度不一定大；加速度大，速度变化不一定大。由a=Δv/t知，a的大小还与t有关。由Δv=at知，Δv的大小还与t有关。⑸物体有加速度，速度一定变化；物体速度变化，一定有加速度。速度变化：速度的大小或方向之一发生变化，速度就发生了变化。做曲线运动的物体一定有加速度，其所受合外力一定不为0。第17页，共29页，2023年，2月20日，星期四例1．小球以3m/s的速度水平向右运动，碰到墙壁经=0.01s后以=2m/s的速度沿同一直线反弹，如图所示，则小球在这0.01s内的平均加速度的大小为＿＿＿＿m/s2，方向为＿＿＿＿。500水平向左解：规定水平向左为正方向正号说明加速度方向为水平向左．求解加速度的两种基本途径决定式①度量式②对于匀变速直线运动还有运动学公式和v-t图像法求加速度等方法研究物理过程为小球与墙壁的碰撞过程，V1和V2初速度和末速度．同一条直线上的矢量合成建立符号规则，把矢量运算变成代数运算．第18页，共29页，2023年，2月20日，星期四对于自由落体运动和竖直上抛运动根据加速度的物理意义口算可以快速解决问题．例2：一个物体以40m/s的初速度从地面竖直上抛，问⑴5s末物体的速度是多大？方向如何？⑵此物体经多长时间落回地面？⑶最高可上升到距地面多高处？（忽略空气阻力，取g=10m/s2）⑵t=8s⑶H=80m⑴v=10m/s方向竖直向下物体做竖直上抛运动g=10m/s2

上升段物体的加速度与速度方向相反，且物体加速度恒定，物体做匀减速直线运动，速度每秒钟减少10m/s；下降段物体的加速度与速度方向相同，且加速度恒定，物体做匀加速直线运动，速度每秒钟增加10m/s．第19页，共29页，2023年，2月20日，星期四例3.一个做变速直线运动的物体，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，而后做匀速运动B.速度不断减小到零，然后反向做加速运动，最后做匀速运动C.速度不断减小，直到加速度为零时，速度减到最小而后做匀速运动D.速度不断增大ABCD第20页，共29页，2023年，2月20日，星期四例1.一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Δt=2.5s光束又射到小车上，问小车的速度为多少？（结果保留两位有效数字）8、匀速运动的基本规律应用左右NMd光求解“追击问题”的关键是找两个物体的⑴时间关系⑵位移关系⑶速度关系第21页，共29页，2023年，2月20日，星期四光束转过角度光束照到小车时，小车可能正在从左侧接近N点，也可能小车正在从右侧远离N点。接近N点时，在Δt内光束与MN夹角从450变为300远离N点时，在Δt内光束与MN夹角从600变为450左右NMd光第22页，共29页，2023年，2月20日，星期四例2.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v＝Hr。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H＝3×10-２m/(s·ly)(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”）。第23页，共29页，2023年，2月20日，星期四解析：根据题目提供的宇宙大爆炸理论，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（想象礼花爆炸时的情景），并设想我们就位于中心，那么宇宙的年龄就是星体远离我们的运动时间。解：星体远离我们的运动时间就是宇宙的年龄，由匀速运动公式可得：t＝r／v，天文观察结果：v＝Hr。所以第24页，共29页，2023年，2月20日，星期四例3．图A是在高速公路上用超声波速度仪测量车速的示意图，测速仪固定并正对被测物发出和接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图B是测量仪记录脉冲信号得到的纸带，p1、p2表示测速仪发出的超声波信号，n1、n2表示pl、p2经汽车反射回来的信号。设记录时纸带匀速移动，p1、p2之间的时间间隔△t＝1.0s，超声波在空气中传播的速度是v＝340m／s，若汽车是匀速行驶的，则根据图B可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是_____________，汽车的速度是______________m／s。第25页，共29页，2023年，2月20日，星期四解：p1p2=30格,所以每格代表因此从p1到n1需时间因此从p2到n2需时间汽车与第一个脉冲相遇的时刻为p1n1段的时间中点，汽车与第二个脉冲相遇的时刻为p2n2段的时间中点,两次相遇的时间差汽车与第一个脉冲相遇的位置离测速仪的距离为汽车与第二个脉冲相遇的位置离测速仪的距离为汽车与两次与超声脉冲信号相遇的这段时间内运动距离为这段时间内汽车的