第二章 运动的描述 匀变速直线运动.ppt

1、第二部分 运动的描述 匀变速直线运动,专题一描述运动的物理量,专题二匀变速直线运动的规律的应用,专题三运动图象、运动的追及和相遇问题,专题四自由落体运动竖直上抛运动,专题五实验：研究匀变速直线运动,专题一描述运动的物理量,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 本节涉及的知识点： 机械运动、参考系、质点、时间、时刻、位置、位移、路程、速度、速率、加速度等基本概念。这些概念是构建高中物理知识体系的基础，要理解它们的物理意义和应用. 要理解时间和时刻、位移和路程及位置、速度和速率的区别和联系，这些概念是最简单、最容易错的内容之一，同学们必须准确掌握. （二）过程与方法 在本节复习过程中，要注意对基本

2、概念的理解.,其中参考系和质点在考试说明中属类要求，在高考命题中可能在选择题中出现.本节大部分内容在高考中单独命题的可能性不大，但在选择题中同其他内容组合考查的可能性还是有的，在其他题型中涉及到对本节知识的考查一定会有，对本节所涉及的基本概念同学们必须熟练掌握.重点要理解各物理量的物理意义和其应用.,北京奥运会在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桂冠.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请判断下列说法正确的是 ( ) A若以水面为参考系，郭晶晶

3、/吴敏霞做自由落体运动. B若郭晶晶以吴敏霞为参考系，二者相对静止. C若以跳台侧面的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无论选什么样的参考系，郭晶晶/吴敏霞都是在做抛体运动.,【思路剖析】 1.本题考查对参考系的理解. 2.读题时注意提取有效信息.,解析: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，则A错，C对；两位选手动作的高度一致，她们以对方为参考系时是相对静止的，则B对，D错.,【答案】BC,【易错分析】本题的易错点是认为选取静止的镜头和选取地面为参考系效果不同而不选C.,【思

4、维拓展】参考系是高中第一个概念，同学们要注意系是指系统，如本题中若以静止的镜头为参考系，也就是选取了静止的地面、水面等一切相对镜头静止的物体组成的系统为参考系.从现实生活中提取信息是近年高考命题的热点，所谓现实就是生活中的经验也是已知条件之一，如本题的跳板跳水运动员在跳板上振动后起跳就是题目中没有说明的已知条件.,如右图所示，我国自行研究和生产的高速列车已经成为铁路运输的重要方面军，在研究列车运动情况中，哪些情况可以将列车视为质点？哪些情况不可以将列车视为质点？ （1）研究列车进站时间. （2）研究列车从北京到广州的时间. （3）研究列车车轮上某点的运动情况.,【思路剖析】 1.对同一物质能否

5、看作质点，条件不同，结论不同. 2.要学会抓住主要予值.,解析:（1）列车进站时，列车的长度与站台相比不能忽略，所以在研究列车进站的时间时，不能将列车看作质点. （2）列车的长度与北京到广州的距离相比，可以忽略不计，所以在研究列车从北京到广州的时间时，可以将列车看作质点. （3）研究列车车轮上的某点运动时，与其大小和形状有关，这种情况不能将列车看作一个质点.,【答案】（1）（3）不能看作质点；（2）可以看作质点.,【思维拓展】列车能否看作质点要看列车的大小和形状在所研究的运动情况中能否忽略.,以下的计时数据中指时间的是（ ） A. 北京开往上海的和谐号动车组D31次列车于10时50分从北京发车

6、 B.某人用15s跑完了100m C.中央电视台新闻联播节目19时开播 D.北京奥运会于2008年8月8日20时开幕,【思路剖析】 （1）时间是两个时刻的间隔，是标量. （2）时刻对的是点. （3）生活中常说的时间同物理中的定义是有区别的.,解析:有的同学常说火车到站时间是12点30分，发车时间是10点50分，认为选项A正确；某某电视台什么时间开播，北京奥运会什么时间开幕等，所以选项C、D正确；当然选项B自然也是时间.,出现上述错误的原因在于对时间和时刻这两个概念理解不清.其实，我们平时习惯说的时间，有时指的是时间，有时则指的却是时刻.如火车发车和进站时间，实质上是指的时刻；电视节目的开播时间

7、也是指某一时刻开始；北京奥运会2008年8月8日20时开幕，即是指从20时这一时刻算起.故本题中的选项A、C、D皆指时刻，只有选项B是指时间.,【答案】B,【易错分析】生活中习惯讲的时间与物理学中时间的区别，如生活中我们会问：“新闻联播什么时间开始？”回答：“19时.”生活中这一问一答都没错，但在物理学习中就错了，19时是时间轴上的一个点，是时刻不是时间.,【思维拓展】时间与时刻比较容易区分，对于时刻所描述的点如何表达，同一时刻有几种描述方法，同学们要注意其表述形式与时间轴上对应的点.,为了迎接北京奥运会，全民健身运动在全国兴起，运动员在进行折返跑测试时，在运动场的一条直线跑道上，每隔5m放置

8、一个空瓶运动员从中间某一瓶子处出发，跑向最近的空瓶将其扳倒后返回，再扳倒出发点处的第一个瓶子，之后再折返扳倒前面的最近处的瓶子.依次下去，当他扳倒第6个空瓶时，他跑过的路程是多大？位移是多大？在这段时间内，他一共几次经过出发点？,解析:根据题意画出运动情境如上图，设运动员从D瓶开始出发，以后的运动中经历的是E（第一个瓶）、D（第二个）、F（第三个）、C（第四个）、G（第五个）、B（第六个），显然运动员跑过的路程是DE段、ED段、DF段、FC段、CG段和GB段的总和，路程是80m，位移是从D到B的有向线段，则位移大小是10m，在这段时间内，共4次经过出发点.,【答案】见解析.,【易错分析】本题在

9、路程求解过程中易错，最好的方法是画运动过程图，这样就不易出错.,在2008年8月16日，牙买加选手尤塞恩-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100m短跑就要到达比赛的终点处，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1/60s，得到照片后测得 照片中人高度为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（ ） 100m成绩 冲刺速度 100m内的平均速度 冲刺时1/60s内的位移 A B C

10、 D,【答案】C,【思路剖析】（1）要理解速度平均速度的位移的概念. （2）本题只需空性分拓，不要空量计算.,【思维拓展】本题设计新颖，要求学生能从所得到的照片中提取出有关的信息.如放大率，对应拍摄时间内运动的冲刺时间及该时间段内的位移，利用平均速度公式再求解冲刺速度，需要指出的是虽然1/60s是很短的，但此速度仍为1/60s内平均速度，相比于运动员的百米的成绩，我们在平时通常将此速度说成是最后的冲刺速度，看作瞬时速度了.,专题二匀变速直线运动的规律的应用,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 本节所涉及的知识点： 匀变速直线运动的基本公式及推论是研究运动学问题的基础，同学们必须在充分理解基础

11、上才能熟练应用. （二）过程与方法 初速度为零的匀变速直线运动的特殊规律给我们分析问题带来很大方便，匀变速直线运动的平均速度公式是一个重点内容，同学们必须灵活的掌握和应用这些规律. 匀变速运动规律的应用是高中阶段的最重要基础性知识，在高考中单独命题,的可能性有，但题量和分值都不会太大，这不意味着本专题内容不重要，因为是基础知识和基本方法，涉及到相关内容的考题年年有，经常考，更多的是同其他内容组合考查，如与牛顿第二定律、动量守恒定律、曲线运动、带电粒子在电场中的运动等知识相结合.,一物体做匀变速直线运动，某时刻速度的为4m/s，2s后速度的大小变为10m/s，在这该物体的（ ） 速度变化的大小可

12、能小于4m/s 速度变化的大小可能大于10m/s 加速度的大小可能等于4m/s2 加速度的大小可能等于7m/s2,【思路剖析】 （1）读题时要注意速度“大小”两字，说明其方向有两种可能. （2）计算加速度时，速度有同向、反向两种.,【答案】BD,【思路拓展】要确立加速度与速度之间的关系时，一般设初速度的方向为正，再根据矢量的关系，即同向为正，异向为负，才能很好运用加速度的定义式确立加速度（结果反映的是矢量，不是单纯数值量）.从本例看到，加速度对应于速度的变化量，而非速度.,奥运会公路自行车比赛通常选择路面有起伏和斜坡等各种地形变化的公路上进行，北京奥运会道路选择成为奥运史上景观最美，文化内含最

13、丰富的比赛路线.比赛距离通常为：男子220250公里、女子 100140公里. 要注意这些信息的有效性如图所 示为某自行车运动员以5m/s的初速度匀减速地 上一个斜坡，加速度大小是0.4m/s2，斜坡长30m， 该运动员通过斜坡要用多长时间？,【思路剖析】 （1）对于阅读量在的题，要学习提取有效信息. （2）要善于正确设已知量.,【答案】10s,【思维拓展】一般情况下取初速度方向为正方向，所以匀减速运动的加速度为负值，对减速运动，还要特别注意讨论用公式直接地运算出来的结论是否符合运动的实际情况.本题中t215s这一解的意义是：若斜坡足够长，且是骑自行车减速上坡至速度为0后又以原加速度返回，则1

14、5s时将再次到达,【易错分析】本题的易错点是死套公式得出时间的两个解而不知取舍.,x30m处，有些运动，如物体沿光滑斜面冲上去，速度为0后可以以原加速度返回，则这两个解都有意义，但像本题中的运动（还有像汽车在粗糙水平面上刹车减速滑行等）物体不可能返回，这一解就无意义，应舍去.,汽车以10m/s的速度行驶5分钟后突然刹车.如刹车过程是做匀变速直线运动，加速度大小为5m/s2，则刹车后3秒钟内汽车所通过的距离是多少？,【思路剖析】 （1）要注意生活经验为题中的隐含条件，如本题的刹车问题. （2）此题也可通过过程图或图象进行求解.,【易错分析】本题的易错点是:认为汽车刹车过程做匀减速直线运动时间t=

15、3s,根据运动学位移公式得s=v0t+ at2=7.5m.,【思维拓展】出现以上错误有两个原因.一是对刹车的物理过程不清楚.当速度减为零时，车与地面无相对运动，滑动摩擦力变为零.二是对位移公式的物理意义理解不深刻.位移s对应时间t，这段时间内加速度a必存在，而当a不存在时，求出的位移则无意义. 物理问题不是简单的计算问题，当得出结果后，应思考是否与实际相符，如本题若要求刹车后6s内的位移，根据公式得s=v0t+ at2=-30m，显然，这个结果与实际是不相符的.,牙买加运动员尤塞恩博尔特在2008北京奥运会上三次打 破世界记录，获得三枚金牌.如图所示是世纪飞人博尔特100m冲刺 前的一个特写经

16、典镜头，他在男子100米决赛中的成绩是9秒69. 假如在100米决赛中最后2s内他做匀变速直线运动，他前1s运动 的距离是10m，后1s运动的距离是12m,则： （1）他最后2s内的加速度是多少？ （2）他冲刺的速度多大？,【思路剖析】（1）本题中有多个文字和多组数据与解题无关，要注意删除.（2）在例题学习时，要对多解解法进行分析，找出最佳方案，能够简捷、快速、准确地解决问题.,【答案】(1) a=2m/s2 (2)13m/s,【思维拓展】此题有几种不同的解法，用s=aT2求解最简单.此结论的使用率应该说是较高的，特别是后面要复习的利用纸带计算小车的加速度、利用自由落体的闪光照片计算重力加速度

17、时都要用到此结论.对一般的匀变速直线运动问题，若出现相等的时间间隔问题，应优先考虑用s=aT2求解.,专题三运动图象、运动的追及和相遇问题,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 本专题主要涉及的知识点有位移、速度图象、追及问题和相遇问题，主要考查理解能力，综合分析能力，运用数学知识解决物理问题能力. （二）过程与方法 图象问题是解决许多物理问题最简捷有效的方法之一，从近年高考命题情况看高考对图象问题的重视程度逐年加大，对图象问题的正确解读有助于同学们提高应试能力. 追及和相遇问题在历年高考中单独命题的概率较小，一般是在解题过程中用到相关知识，如与牛顿运动定律、动量问题、带电粒子运动问题相结合的

18、命题,较多. 图象、图表和实物图近年大量在高考命题中出现，解决此类问题的关键是如何从相关图象、图表和实物图中提取有效信息，特别要注意的是一些与生活常识相关的隐含信息.,某物体的位移时间图象如下图所示，若规定向东为位移的正方向，试求： (1) 物体在OA、AB、BC、CD、DE各阶段的速度; (2)6s内和12s内的平均速度; (3)物体在OA、AB、BC、CD、DE各阶段的加速度是多少.,【思路剖析】 （1）要学会根据位移图象判断物体运动状态. （2）要理解速度大小、方向变化在图象中的体现.,【思维拓展】对于位移时间图象问题的解读要切记图象并不表示质点运动的轨迹，同时要注意研究问题的起点和终点

19、、位移的正负等问题.,（2008年广东）某人骑自行车在平直道路上行进，如下图中的实验记录了自行车开始一段时间内的v-t图象，某同学为了简化计算，用虚线作近似处理，下列说法正确的是( ) A在t1时刻，虚线反映的加速度比实际的大 B在0t1时间内，由虚线计算出的平均速度 比实际的大 C在t1t2时间内，由虚线计算出的平均速度比实际的大 D在t3t4时间内，虚线反映的是匀速运动,【思路剖析】 （1）要学会通过图象定性进行分析. （2）要找到运动状态变化的点.,解析:速度时间图象中切线的斜率为加速度，在t1时刻，虚线的斜率比实线的斜率小，选项A错误；速度时间图象中，图线与速度轴、时间轴所包围的“面积

20、”为位移，在0-t1时间内，由虚线计算出的面积大于由实线计算出的面积，故虚线计算出的平均速度比实际的大，选项B正确、C错误；在t3-t4时间内，速度不变，反映的是匀速直线运动，选项D正确.,【答案】BD,【思维点评】近年广东和全国高考命题中出现了大量从生活中提取信息的命题，而从生活中得到的数据本身就不规范，如本题所示，如何把这些实验数据正确理想化，这需要同学们根据题意抓住主要矛盾，忽略次要矛盾进行探究.,某物体的运动图象如图所示， （1）若x表示位移，则物体做（ ） A往复运动 B匀速直线运动 C朝某一方向的直线运动 D匀变速直线运动 （2）若x表示速度，则物体做（ ） A往复运动 B匀速直线

21、运动 C朝某一方向的直线运动 D匀变速直线运动,【思路剖析】 （1）外形相同的图象，若坐标所描述的物理量不同， 则所表示的运动状态不同. （2）画定动坐标图有利于快捷准确解题.,解析:分析图象问题时，先要看纵坐标表示什么，再看图线，注意图线不代表物体运动的轨迹，物体做直线运动.若x表示位移，位移图线的斜率表示速度，图线的斜率在02s、46s为正，24s、68s为负，表示相应的速度一会为正，一会为负，故物体做往复直线运动，选项A正确.若x表示速度，速度图线的斜率表示加速度，图线的斜率在02s、46s为正，24s、68s为负，表示相应的加速度一会儿为正，一会儿为负，但大小相等，因而速度均为正，故物

22、体先匀加速运动，再匀减速度运动到0，接着再做匀加速运动，然后匀减速运动到0，所以物体一直向某一方向做直线运动.,【答案】（A）（C）,【思维拓展】此题最大特点是图象相同，所描述的物理意义不同，这提醒同学们注意在解题时一定要注意坐标轴所代表的物理量是什么.,如下图所示，一辆汽车由静止开始以a1=1m/s2加速度沿直线前进，在车后s0=25m处，与车行驶方向相同的小莉同时以v2=6m/s的速度匀速追汽车，试分析小莉能否追上汽车？若能追上，求追上的时间.若追不上，求人和车间的最小距离Lmin是多少.,【思路剖析】（1）对于有多种选择解法的问题，在学习时要认真思考每种解法的优劣. （2）在本题的各解法

23、中，没有最好的，只有适当的.,【答案】不能追上，最小距离是7m.,【思维拓展】此法利用数学方法判断人追车的情况，数学特点浓，但它回避了人和车速度相等时，距离最小的特定的物理条件，物理方面的特点表现得不够明显.,【答案】不能追上，最小距离是7m.,【思维拓展】此种方法是直接利用人和车的速度相等时，人和车的位移差最大，人和车间的距离最小来确定是否能追上，并确定最小距离的.,【答案】不能追上，最小距离是7m.,【思维拓展】利用图象法解题能够把物理过程变得直观形象，易于接受，而且计算过程也相对简化了许多.,解法四：巧选参考系法 若选汽车为参考系（即假设汽车不动），则人做初速度为v0=v2=6m/s，加

24、速度为a1=-1m/s2的匀减速直线运动.当人的速度减小到零时，人就追不上车了. 运动的示意图如下图所示，人运动的最大位移（相对于车）为smax. 由速度位移关系公式v21-v20=2as可得smax=- m=18m25m， 所以，人追不上汽车.人和车的最小距离为Lmin=s0-s=25m-18m=7m,【答案】不能追上，最小距离是7m.,【易错分析】巧妙地选择参考系，使两个物体的运动转化为一个物体运动，解题思想变得非清晰明了.需要提醒同学们的是，题目中的物体的参考系一般都是选地球的，在不选地球做参考系时，速度和加速度的转化一定要小心.,专题四自由落体运动竖直上抛运动,备考导航,例题剖析,（一

25、）知识与技能 本单元所涉及的知识点有自由落体运动规律，竖直上抛运动规律等，考查理解能力，逻辑推理能力，分析综合能力和运用数学知识解决物理问题能力. （二）过程与方法 自由落体运动初速度为零，加速度为g的匀变速直线运动，处理自由落体运动要注意相关特殊规律的应用. 本专题主要是匀变速运动规律的应用，通过自由落体运动规律和竖直上抛运动规律，掌握解决匀变速运动的一般方法.,处理竖直上抛运动的实际问题可能有多种方法选择，如整体法或分段法，至于选用哪种方法主要是以方便计算为主. 本专题内容单独命题一般是以选择题为主，也有可能在实验探究中应用到相关知识，如滴水法测重力加速度等，同学们要注意此类从现实中提取信

26、息的命题的解读.,小敏在学过自由落体运动规律后，对自家房上下落的雨滴产生了兴趣，她坐在窗前（如下右图所示）发现从屋檐每隔相等时间滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴刚好落到地面，而第3滴与第2滴分别位于高1m的窗子的上、下檐，小敏同学在自己的作业本上画了如下图右所示雨滴下落同自家房子的关系，其中2点和3点之间的小矩形表示小敏正对的窗，请问： （1）此屋檐离地面多高？ （2）滴水的时间间隔是多少？,【思路剖析】 （1）本题是由文字提供信息，同时又有示意图提供相关信息，由示意图看出可以把水滴看成打点计时器打的点. （2）此题有多种解法，你在学习时可以把多种解法的思路比较一下，找出解决本题的最佳方

27、法.,【答案】（1）3.2m； （2）0.2s.,【思维拓展】（1）要养成根据题意画出物体运动示意图的习惯，特别对比较复杂的运动画出物体运动示意图可以使运动过程直观，物理图象清晰，便于分析研究.（2）由于公式较多，且各公式间有相互联系，因此，题目常常可一题多解.解题时要思路开阔，联想比较，筛选最简捷的解题方案.解题时除了采用常规的解析法外，还可用图象法、比例法、极值法等.,（2008年上海）某物体以30m/s的初速度竖直上抛，不计空气阻力，g取10m/s2.5s内物体的（ ） A.路程为65m B.位移大小为25m，方向向上 C.速度改变量的大小为10m/s D.平均速度大小为13m/s，方向

28、向上,【思路剖析】 （1）对竖直上抛运动，要画出运动过程图，然后分别计算相关物理量. （2）本题考查对路程、位移、速度改变量、平均速度概念的理解，及匀变速直线运动的规律.,【答案】AB,【思维拓展】对于竖直上抛运动要注意其速度方向可以发生变化，但加速度和受力方向不变，要注意区别路程与位移，在同一位置上升和下降各物理之间的关系.,射水鱼是一种神奇的动物，它可以在水中捕食到水面以上很高处的猎物，射水鱼是在水中通过两眼来估测猎物所在位置，然后确定用水量和速度，高速准确的向猎物发射水弹，将猎物击落水中，射水鱼捕猎几乎是弹无虚发.如下图所示的射水鱼以v0=8m/s的速度竖直向上射出一串水珠，0.4s后以

29、相同的初速度在同一点竖直向上射出另一串水珠，以每次向上射出的第一个水珠为研究对象，则两个小水珠相碰处离出发点的高度是多少？（g=10m/s2）,【思路剖析】 因两小水珠都以相同的初速度抛出，故运动轨迹完全一样，因 时间有后，所以水珠相遇一定是在第一个水珠下降和第二个水 珠上升过程.可以把小水珠简化为两个小球，其运动过程示意图 如右图所示.,【答案】3m,【思维拓展】本题是从现实生活中提取信息的问题，对此类问题的解析过程主要分成两部分，一是把现实生活中的实际情况抽象为理想的物理模型；二是画出理想小球竖直上抛运动示意图，充分考虑上升过程和下降过程中速度、时间的对称性可以快速准确的解题.通过“一题多

30、解”可以培养发散思维的能力，扎实内功.,专题五实验：研究匀变速直线运动,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 本单元涉及的知识点有打点计时器的使用，研究匀变速直线运动实验原理，纸带处理等知识点，考查实验探究能力. （二）过程与方法 1.研究匀变速直线运动实验是高中最重要的基础实验之一，同学们必须熟练掌握实验目的、实验原理、实验器材和实验步骤. 2.使用打点计时器，能够从纸带中提取研究匀变速直线运动的各种信息是本专题同学们应掌握的重要方法. 3.打点计时器的使用是必须掌握的方法，要了解其工作原理，知道打点计时,器能同时记录时间和位移两个物理量，而打点计时器打下的纸带包含了高中物理研究问题的重要信

31、息.对纸带的正确处理是学习关键. 4.学会使用打点计时器，能够准确提取并正确应用纸带所提供的信息是本专题必须掌握的实验与探究能力. 5.实验是历年高考必考内容之，且一般对力学实验的要求较高，在高考命题中除考试大纲规定的实验外，还可能考查与之相似的一些探究实验，同学们必须注意对一些另类打点计时器进行研究.,利用打点计时器测定匀加速直线运动的小车的加速度,如图所示,给出了该次实验中,从0点开始,每5个点取一个计数点的纸带,其中0、1、2、3、4、5、6都为记数点,测得:x1=1.40cm, x2=1.90cm, x3=2.38cm, x4=2.88cm,x5=3.39cm, x6=3.87cm (1)在计时器打出点1、2、3、4、5时,小车的速度分别为:v1= cm/s, v2= cm/s, v3= cm/s, v4= cm/s, v5= cm/s. (2)作出速度时间图象,并由图象求出小车的加速度