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1、运动的描述与匀变速直线运动【一、基本概念】第一节 质点、参考系和坐标系质点定义:有质量而不计形状和大小的物体。参考系定义:用来作参考的物体。坐标系定义:在某一问题中确定坐标的方法,就是该问题所用的坐标系。第二节 时 间 和 位移时 刻和 时 间间隔在表示时间的数轴上, 时刻用点表示, 时间间隔用线段表示。路程和位移路程物体运动轨迹的长度。位移表示物体(质点)的位置变化。从初位置到末位置作一条有向线段表示位移。矢量和标量矢量既有大小又有方向。标量只有大小没有方向。直 线运 动 的位置和位移公式: x=x1- x2第三节 运 动 快 慢的描述速度坐 标与 坐 标的变化量公式: t =t2- t1速
2、度定义:用位移与发生这个位移所用时间的比值表示物体运动的快慢。公式: v=x/ t单位:米每秒( m/s)速度是矢量,既有大小,又有方向。速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小,速度的方向也就是物体运动的方向。平 均速 度 和瞬时速度平均速度物体在时间间隔内的平均快慢程度。瞬时速度时间间隔非常非常小, 在这个时间间隔内的平均速度。速率瞬时速度的大小。第四节 实验:用打点计时器测速度1. 两种打点计时器比较电源原理电磁打点计时器46V交流电交变的电流磁场引起振片振动电火花打点计时器220V交流电高压脉冲电流产生火花放电2. 打点计时器操作要领:固定以后再接电,复写纸压在纸带上,先通电后释
3、放,先断电后卸带。3. 速度的计算: V = / t 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页,共 12 页 - - - - - - - - - - 第 五节速 度变 化快慢的描述加速度加速度定义:速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。公式:tva单位:米每二次方秒( m/s2)加 速度 方 向与 速度 方 向的关系在直线运动中, 如果速度增加, 加速度的方向与速度的方向相同; 如果速度减小, 加速度的大方向与速度的方向相反。从 v-t图象看加速度从曲线的倾斜程度就饿能判断加速度的大小。
4、*速度与加速度的关系1、速度与加速度没有必然的关系,即:速度大,加速度不一定也大;加速度大,速度不一定也大;速度为零,加速度不一定也为零;加速度为零,速度不一定也为零。2、当加速度 a 与速度 V方向的关系确定时,则有:若 a 与 V方向相同时,不管a如何变化,V都增大。若 a 与 V方向相反时,不管a如何变化,V都减小。例 1)A.B.C.D.例 2)A.中央电视台新闻联播节目19B.某人用 15 s 跑完 100 mC.早上 6 hD.天津开往德州的625次硬座普快列车于13 h 35 min例 3)A.B.C.D.例 4、两辆汽车在平直的公路上行驶,甲车内的人看见窗外的树木向东移动,乙车
5、内的人发现甲车没有运动,如果以大地为参照系,上述事实说明()A.B.C.甲车向西运动,乙D.甲乙两车以相同的速度都向西运动精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页,共 12 页 - - - - - - - - - - 例 5、下列关于速度和速率的说法正确的是(A.B.C.D.例 6、一辆汽车从甲地开往乙地的过程中,前一半时间内的平均速度是30 km/h,后一半时间的平均速度是60 km/h.)A.35 km/ hB.40 km/ hC.45 km/ hD.50 km/ h例 7、一辆汽车以速
6、度v1匀速行驶全程的32的路程,接着以v2=20 km/h 走完剩下的路程,若它全路程的平均速度v=28 km/h, 则 v1)A.24 km/h B.34 km/hC.35 km/h D.28 km/h例8、做匀加速直线运动的物体, 加速度为 2m/s2, 它的意义是()A物体在任一秒末的速度是该秒初的速度的两倍 B物体在任一秒末速度比该秒初的速度大2m/s C 物体在任一秒的初速度比前一秒的末速度大2m/s D 物体在任一秒的位移都比前一秒内的位移增加2m 例 9、不能表示物体作匀速直线运动的图象是()例 10、在下述关于位移的各种说法中, 正确的是()A位移和路程是两个量值相同、而性质不
7、同的物理量B位移和路程都是反映运动过程、位置变化的物理量C 物体从一点运动到另一点, 不管物体的运动轨迹如何, 位移的大小一定等于两点间的距离D 位移是矢量 , 物体运动的方向就是位移的方向例 11、下列说法正确的是()A匀速直线运动就是速度大小不变的运动B在相等的时间里物体的位移相等, 则物体一定匀速直线运动C 一个做直线运动的物体第一秒内位移1m, 则第一秒内的平均速度一定是1m / s D 一个做直线运动的物体第一秒内的位移1m, 则 1 秒末的即时速度一定是1m / s 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - -
8、- - - - -第 3 页,共 12 页 - - - - - - - - - - 例 12、对做匀减速运动的物体(无往返) ,下列说法中正确的是()A速度和位移都随时间减小B速度和位移都随时间增大C 速度随时间增大,位移随时间减小D 速度随时间减小,位移随时间增大例 13、下面关于加速度的描述中正确的有()A加速度描述了物体速度变化的多少B加速度在数值上等于单位时间里速度的变化C 当加速度与位移方向相反时,物体做减速运动 D当加速度与速度方向相同且又减小时,物体做减速运动例 14、甲、乙两物体沿一直线同向运动,其速度图象如图所示,在t时刻,下列物理量中相等的是()A运动时间B速度C 位移D
9、加速度例 15、骑自行车的人沿着直线从静止开始运动,运动后,在第1、2、3、4 秒内,通过的路程分别为 1 米、2 米、3 米、4 米。有关其运动的描述正确的是()A4 秒内的平均速度是2.5 米/ 秒B在第 3、4 秒内平均速度是 3.5 米/ 秒C第 3 秒末的即时速度一定是3 米/ 秒D该运动一定是匀加速直线运动例 31.2010 年 8 月 7 日,甘肃甘南藏族自治州舟曲县发生特大泥石流,一汽车停在小山坡底,突然司机发现在距坡底240 m的山坡处泥石流以8 m/s 的初速度、 0.4 m/s2的加速度匀加速倾泻而下,假设司机(反应时间为 1 s) 以 0.5 m/s2的加速度匀加速启动
10、汽车且一直做匀加速直线运动 (如图所示 ) , 而泥石流到达坡底后速率不变且在水平面的运动近似看成匀速直线运动问:汽车司机能否安全脱离?例子 32. A、B两辆汽车在笔直的公路上同向行驶。当 B 车在 A车前 84 m处时, B车速度为 4 m/s,且正以 2 m/s2 的加速度做匀加速运动;经过一段时间后,B车加速度突然变为零。A车一直以 20 m/s 的速度做匀速运动。经过12 s 后两车相遇。问 B车加速行驶的时间是多少?例 33. 如图,A、B 两物体相距x=7 米,A 正以 V1=4 米/ 秒的速度向右做匀速直线运动, 而物体 B此时速度 V2=10米/ 秒, 方向向右 , 做匀减速
11、直线运动 (不能返回 ), 加速度大小 a=2m/s2,从图示位置开始计时 , 经多少时间 A追上 B. 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页,共 12 页 - - - - - - - - - - 【二、匀变速直线运动的研究】1匀变速直线运动最常用的3 个公式(括号中为初速度00v的演变)(1)速度公式:0tvvat(tvat)(2)位移公式:2012sv tat(212sat)(3)课本推论:2202tvvas(22tvas)(4)平均速度:02tvvv(这个是匀变速直线运动才可以用)
12、(5)位移:02tvvst2匀变速直线运动有用的推论(一般用于选择、填空)(1)中间时刻的速度:0/ 22ttvvvv。此公式一般用在打点计时器的纸带求某点的速度(或类似的题型)。 匀变速直线运动中,中间时刻的速度等于这段时间内的平均速度。(2)中间位置的速度:220/ 22tsvvv(3)逐差相等:221321nnsssssssaT这个就是打点计时器用逐差法求加速度的基本原理。相等时间内相邻位移差为一个定值2aT。3. 匀变速直线运动规律的应用(1)初速度为零的匀变速直线运动的常用推论:相同时间内的位移之比 1:3:5:7. (火车的例子)(2)追及和相遇问题:匀加追匀速(匀速追匀减) :例
13、如:设从同一位置,同一时间出发,匀速运动质点的速度为v,匀加速运动质点初速为零,加速度为a,则: (1) 经 t=v/a两质点相距最远 (2) 经 t=2v/a 两质点相遇匀减追匀速(匀速追匀加) :设 A质点以速度 v 沿 x 轴正向做匀速运动, B质点在 A质点后方 L 处以初速 vo,加速度 a 沿 x 正向做匀减速运动,则:(1) B能追上 A的条件是:(2) B和 A相遇一次的条件是;(3) B和 A相遇二次的条件是:精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页,共 12 页 - -
14、- - - - - - - - 自由落体运动自 由落 体 运动定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。自由落体运动是初速度为0 的匀加速直线运动。自 由落 体 加速度 (重力加速度)定义:在同一地点,一切物体自由下落的加速度。用g表示。一般的计算中,可以取g=9.8m/s2或 g=10m/s2公式:gtv221gthghv222gTh4. 匀变速直线运动的实验研究实验步骤:关键的一个就是记住:先接通电源,再放小车。常见计算:一般就是求加速度a,及某点的速度v。T 为每一段相等的时间间隔,一般是0.1s 。(1)逐差法求加速度如果有 6 组数据,则4561232()()(3 )ssssss
15、aT如果有 4 组数据,则34122()()(2)ssssaT如果是奇数组数据,则撤去中间一组就可以。( 2)求某一点的速度,应用匀变速直线运动中间时刻的速度等于平均速度即12nnnSSvT比如求 A点的速度,则2OAABASSvT直线运动的图象运动种类位移时间图象( xt 图象)速度时间图象( Vt 图象匀速直线运动匀变速直线运动t x V t ?O A B C D E3.07 12.38 27.87 49.62.77.40 图 2-5 V t 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页,共
16、 12 页 - - - - - - - - - - 1、从 xt 图象中可求:(1)任一时刻物体运动的位移(2)物体运动速度的大小(直线或切线的斜率大小)(3)图线向上倾斜表示物体沿正向作直线运动,图线向下倾斜表示物体沿反向作直线运动。(4)两图线相交表示两物体在这一时刻相遇(5)比较两物体运动速度大小的关系(看两物体St 图象中直线或切线的斜率大小)2、从 Vt 图象中可求:(1)任一时刻物体运动的速度(2)物体运动的加速度( a0 表示加速,a0 表示减速)(3)图线纵坐标的截距表示t=0 时刻的速度(即初速度0V)(4)图线与横坐标所围的面积表示相应时间内的位移。在 t轴上方的位移为正,
17、在 t轴下方的位移为负。某段时间内的总位移等于各段时间位移的代数和。(5)两图线相交表示两物体在这一时刻速度相同(6)比较两物体运动加速度大小的关系例 16甲的重力是乙的3 倍,它们从同一地点同一高度处同时自由下落,则下列说法正确的是()A.甲比乙先着地BC甲、乙同时着地D例 17从某高处释放一粒小石子,经过1 s 从同一地点释放另一小石子,则它们落地之前,两石子之间的距离将(A.保持不变B.C.不断减小D.有时增大有时减小例 18一物体以 5 m/s 的初速度、 -2 m/s2的加速度在粗糙水平面上滑行,在4 s 内物体)A.4 m B.36 mC.6.25 m D.例 19)A.B.C.D
18、.例 20某质点的位移随时间的变化规律的关系是:x=4t +2t2, s 与 t 的单位分别为 m和 s,则质点的初速度与加速度分别为(A.4 m/s 与 2 m/s2 B.0 与 4 m/s2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页,共 12 页 - - - - - - - - - - C.4 m/s 与 4 m/s2 D.4 m/s 与 0 例 21一个物体由静止开始做匀加速直线运动,第1 s 末的速度达到 4 m/s,物体在第 2 s 内的位移是(A.6 m B.8 m C.4 m D
19、.1.6 m 例 22做匀加速运动的列车出站时,车头经过站台某点O 时速度是 1 m/s ,车尾经过 O点时的速度是 7 m/s ,则这列列车的中点经过OA5 m/s B、5.5 m/sC4 m/s D、3.5 m/s例 23下列关于速度和加速度的说法中,正确的是()()A物体的速度越大,加速度也越大B物体的速度为零时,加速度也为零C 物体的速度变化量越大,加速度越大D 物体的速度变化越快,加速度越大例 25、 如图所示为一物体沿南北方向 (规定向北为正方向)做直线运动的速度时间图象,由图可知()A3s 末物体回到初始位置B3s 末物体的加速度方向发生变化C. 物体的运动方向一直向南D物体加速
20、度的方向一直向北例 26汽车正在以 10m/s 的速度在平直的公路上前进,在它的正前方x 处有一辆自行车以 4m/s 的速度做同方向的运动,汽车立即关闭油门做a = - 6m/s2的匀变速运动,若汽车恰好碰不上自行车,则x 的大小为()A9.67m B3.33m C 3m D7m 例 27一辆汽车从车站以初速度为零匀加速直线开去,开出一段时间之后,司机发现一乘客未上车,便紧急刹车做匀减速运动. 从启动到停止一共经历t =10 s,前进了 15m ,在此过程中,汽车的最大速度为()A1.5 m/s B3 m/s C 4 m/s D 无法确定例 28. 已知自行车作速度为6m/s 的匀速直线运动,
21、汽车从同时同地以初速10m/s,加速度 a=0.5m/s2直线运行,试求自行车追上汽车前,两车的最大距离。例 29. 一辆值勤的警车停在公路边,当警员发现从他旁边以8m/s 的速度匀速行驶的货车有违章行为时,决定前去追赶,经2.5s ,警车发动起来,以加速度2m/s2做匀加速运动。试问: (1)警车要多长时间才能追上货车?(2)在警车追上货车之前,两车间的最大距离是多少?例 30.A 火车以 v1=20m/s速度匀速行驶,司机发现前方同轨道上相距100m处有另一列火车 B正以 v2=10m/s速度匀速行驶, A车立即做加速度大小为a 的匀减速直线运动。 要使两车不相撞, a 应满足什么条件?图
22、精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页,共 12 页 - - - - - - - - - - 相互作用1. 力(1)定义:力是物体对物体的作用。(2)力的三要素:大小、方向、作用点(3)力的作用效果:使物体产生形变;使物体产生加速度。(力是不维持物体运动状态的因素;力是改变物体运动状态的原因)2. 重力(1) 产生:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力。 (一般不等于地球对物体的吸引力)说明:重力是地球对物体的万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球旋转所需的向心力。 由于物体随地球自
23、转所需向心力很小,所以计算时一般可近似地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力。(2)大小:mgG,g 一般取 9.8m/s2,粗略计算中可认为g10m/s2,地球上不同位置g 值一般有微小差异,一般的g 值在两极比在赤道处大,在地势低处比地势高处大。(3)方向:竖直向下(4)力的作用点:物体的重心例 1. 如图所示,有一等边三角形ABC ,在 B、C两点各放一个质量为m的小球,在 A处放一个质量为 2m的小球,求这三个球所组成的系统的重心在何处3. 弹力(1)定义:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用。(2)产生条件:“直接接触”“弹性形变” ( 假设法判断有无
24、弹力)(3)弹力的方向:面面、点点、点面(模型:绳子、弹簧、轻杆) (4) 弹力的大小:受力平衡判断;对于弹簧kxF例 2. 用一根长 1m的轻质细绳将一副质量为1kg 的画框对称悬挂在墙壁上, 已知绳能承受的最大张力为10N,为使绳不断裂,画框上两个挂钉的间距最大为(g取210m/s) A3m2 B2m2 C1m2 D3m4例 3. 如图所示,斜面倾角 =37o,光滑小球所受的重力为20N ,在竖直挡板 AB的作用下,小球静止在斜面上,小球对挡板和斜面的压力大小分别为_N和_N 。例 4. 如图所示,五个完全相同的物体并排放在水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数相同,现用一个水平力F推着它们
25、匀速运动,求2、3 两物体间的弹力的大小。372m m A B C 1 2 3 4 5 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页,共 12 页 - - - - - - - - - - 4. 摩擦力(1)定义:两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力,这种力叫摩擦力。(2)产生条件: 接触面粗糙; 相互接触的物体间有弹力; 接触面间有相对运动或相对运动趋势。说明:注意“相对”的理解(3)静摩擦力: 方向:静摩擦力的方向总跟接触
26、面相切,并与相对运动趋势方向相反。 大小:受力分析(物体平衡)(4)滑动摩擦力: 方向:动摩擦力的方向总跟接触面相切,并与相对运动方向相反。( 自行车轮胎) 大小:NFf(5)方法归纳:先判断是静摩擦力还是动摩擦力。如果是静摩擦力, 则受力分析, 根据运动状态用平衡条件或牛顿运动定律求解;如果是动摩擦力,就找压力,用公式NFf求解。例 5. 物体静止在水平地面上, 现对物体施加力F, 如图所示,在 F 由 0 逐渐增大的过程中,则物体受到的摩擦力的大小将()A逐渐增大 B逐渐减小C先增大后减小 D先减小后增大例 6. 物块静止在固定的斜面上,分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F,A中 F
27、垂直于斜面向上。 B中 F 垂直于斜面向下, C中 F竖直向上, D中 F竖直向下,施力后物块仍然静止,则物块所受的静摩擦力增大的是()例 7. 如图 A、B、C是三个相同的物块叠放在水平桌面上,作用在B上的拉力 F=4N ,已知A、B、C、桌面间动摩擦因数 为 0.15,A、B、C 均重 10N ,物体间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力大小,且A、B相对静止,则 B、C间的摩擦力为 _,C与桌面的摩擦力为_。例 8. 如图, 位于水平桌面上的物块块P,由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连, 从滑轮到 P和到 Q的两段绳都是水平的 , 已知 Q与 P之间以及 P与桌面之间的动摩擦因数都是, 两物块的质量
28、都是 m,滑轮的质量、 滑轮轴上的摩擦都不计 . 若用一水平向右的力F 拉 P使它做匀速运动 , 则 F的大小为精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页,共 12 页 - - - - - - - - - - 5. 受力分析,力的合成与分解一. 受力分析1、一般步骤:(1) 明确分析对象(2) 将分析对象单独隔离出来(3) 按照“一重二弹三摩擦”的顺序进行分析a、一般情况下,重力一定有;b、弹力看四周:看研究对象跟其他物体有几个接触面(点),直接是否有相互挤压,有则存在弹力。c、摩擦力看接触
29、面:有弹力的接触如果不是光滑的,而且有相对运动或者相对运动趋势的话,那么就存在着摩擦力(4) 检查是否漏力,是否添力2、注意事项:(1) 只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其他对象的作用力。(2) 每个力都有其施力物体;(3) 平衡力和相互作用力的异同:相互作用的两个力和平衡力的两个力都是大小相等,方向相反,作用在同一直线上的两个力,但相互作用力作用在两个物体上. (4) 结合牛顿定律3、整体法和假设法相结合。二力的合成、合力与分力1. 合力与分力 2. 共点力3. 力的合成(平行四边形定则)三力的分解1. 分解力的步骤(1)根据力作用效果确定分力作用的方向,作出力的作用线。(2)根据平
30、行四边形定则,作出完整的平行四边形。(3)根据数学知识计算分力2. 一个力分解为二个分力的几种情况(唯一解,多解,无解)例 9. 质量 m放在斜面上的物体受到水平推力F,摩擦因数 ,斜面倾角为,物体静止求摩擦力大小例 10.三角支架顶端悬一重G的物体,求重物的拉力对支架作用大小。FABCFBFAG精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页,共 12 页 - - - - - - - - - - 例子 11、画出下图中光滑斜面上被一挡板挡住的静止钢球的受力示意图对下列小球进行受力分析(小球表面光滑,期中o 为球心, o 为质心)。对物体 A进行受力分析(墙壁、地面和物体表面均粗糙、;物体 A和 B均保持静止) 。(物体 A的表面光滑)对木棒进行受力分析(墙壁光滑,地面粗糙)。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页,共 12 页 - - - - - - - - - -