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1、第一章第一章 运动的描述运动的描述巴东县第三高级中学巴东县第三高级中学作者作者 谭洋谭洋生活中生活中我们常常用我们常常用速度速度一词来描述物体的一词来描述物体的运动运动快慢快慢。而在。而在物理研究中物理研究中我们常常关注的是物体我们常常关注的是物体的位置变化情况，所以我们在物理学中所提及的位置变化情况，所以我们在物理学中所提及的物体的的物体的速度速度指的是指的是物体位置变化的快慢物体位置变化的快慢。由此由此速度速度的的含义含义有有两个两个：1.1.描述物体描述物体运动的快慢运动的快慢2.2.描述物体描述物体位置变化的快慢位置变化的快慢对于描述物体的位置变化的快慢，我们在物理对于描述物体的位置变
2、化的快慢，我们在物理学中有两种方法：学中有两种方法：1.1.粗略粗略描述描述2.2.精确精确描述描述例：例：若一个人要从若一个人要从A A点沿直线到达点沿直线到达B B点，已知点，已知A A、B B两点的距离为两点的距离为10m10m，要求他在，要求他在5s5s内到达，请问内到达，请问他应该怎么做？他应该怎么做？同学们很容易想到，此人应该同学们很容易想到，此人应该保持保持以以2m/s2m/s的的速度速度运动，运动，从从A A向向B B运动运动即可。即可。其实同学们运用的方法就是我们物理学中的其实同学们运用的方法就是我们物理学中的平平均速度均速度的计算方法。的计算方法。对于刚刚我们解决的问题，仔
3、细分析可以得到：对于刚刚我们解决的问题，仔细分析可以得到：1.1.我们计算的我们计算的速度速度实际是实际是反映反映此人应该在这次此人应该在这次运动过程中的运动过程中的位置位置的的平均变化快慢平均变化快慢。2 2. .他在运动的时候还必须有他在运动的时候还必须有方向性方向性。3.3.我们为他想出的解决问题的方案不一定是他我们为他想出的解决问题的方案不一定是他实际的运动情况，也就是我们用这样的方式来实际的运动情况，也就是我们用这样的方式来描述此人的运动是描述此人的运动是不够精确不够精确的。的。平均速度：平均速度：描述运动物体的位置的描述运动物体的位置的平均平均变化快慢的物理量。变化快慢的物理量。它
4、只能它只能粗略粗略地描述物体的运动。地描述物体的运动。表达式：表达式：标矢性：平均速度是标矢性：平均速度是矢量矢量，其方向：，其方向：1.1.与物体的与物体的运动方向相同运动方向相同2.2.与物体的与物体的位移方向相同位移方向相同前面我们知道了利用平均速度可以粗略描述物前面我们知道了利用平均速度可以粗略描述物体的运动，那么怎样才能体的运动，那么怎样才能精确精确地地描述物体的运描述物体的运动动呢？呢？如果能知道物体如果能知道物体每时每刻的运动情况每时每刻的运动情况，那么你，那么你是不是能够精确地描述物体的运动了呢？是不是能够精确地描述物体的运动了呢？由前面的分析，我们知道要精确地描述物体的由前面
5、的分析，我们知道要精确地描述物体的运动，至少我们要能够知道物体每时每刻的运运动，至少我们要能够知道物体每时每刻的运动速度。动速度。那么怎样才能求出物体每时每刻的速度呢？那么怎样才能求出物体每时每刻的速度呢？ 为了解决这个问题，我们得先回忆一下初中所为了解决这个问题，我们得先回忆一下初中所学的一种特别的运动学的一种特别的运动匀速直线运动匀速直线运动。匀速直线运动：物体匀速直线运动：物体运动速度保持不变运动速度保持不变的运动。的运动。由由其概念结合前面我们所学的平均速度的概念，其概念结合前面我们所学的平均速度的概念，我们能够得出什么结论呢？我们能够得出什么结论呢？提示：提示：匀速直线运动的物体在某
6、个过程的平均匀速直线运动的物体在某个过程的平均速度与其在这个运动过程中的任何一个时刻的速度与其在这个运动过程中的任何一个时刻的速度有怎样的关系呢？速度有怎样的关系呢？结论：结论：匀速直线运动中物体的匀速直线运动中物体的平均速度平均速度与其与其任任意时刻的速度意时刻的速度相同相同。（。（大小大小和和方向方向都相同都相同）接着我们还要感知一个规律：接着我们还要感知一个规律：生活生活中很多事实情况表明：中很多事实情况表明：时间间隔越短时间间隔越短，速速度变化度变化就就越不越不明显明显。例：汽车启动和刹车，也就是我们生活中所说例：汽车启动和刹车，也就是我们生活中所说的的来不及变来不及变，其中的本质原因
7、就是物体具有，其中的本质原因就是物体具有惯惯性性。有了前面两条规律：有了前面两条规律：1.1.匀速直线运动中物体的平均速度与其运动中匀速直线运动中物体的平均速度与其运动中任意时刻的速度相同。任意时刻的速度相同。2.2.在时间间隔极短的情况下物体的速度在时间间隔极短的情况下物体的速度来不及来不及变变，即，即认为认为在这个过程中物体的在这个过程中物体的速度不变速度不变。作为基础我们就可以继续往下研究了：作为基础我们就可以继续往下研究了：例：例：见板书见板书分析：分析：在在 过程中：过程中：如果如果 极小，那么此过程就符合前面所提到极小，那么此过程就符合前面所提到的规律。的规律。即在即在 极小的情况
8、下，物体的速度来不及变，极小的情况下，物体的速度来不及变，即可以视为其在这个过程中做匀直，因此在这即可以视为其在这个过程中做匀直，因此在这个过程中计算出的平均速度就可以表示在这个个过程中计算出的平均速度就可以表示在这个过程中任意时刻的速度，也就是可以表示过程中任意时刻的速度，也就是可以表示 、以及它们之间任意时刻的速度。、以及它们之间任意时刻的速度。我们将我们将这样的平均速度这样的平均速度称为称为瞬时速度瞬时速度。瞬时速度瞬时速度：运动物体在运动物体在某一时刻某一时刻（或（或某一位置某一位置）时的速度。）时的速度。可以可以精确精确的描述物体的运动。的描述物体的运动。标矢性标矢性：瞬时速度是：瞬
9、时速度是矢量矢量，其方向与物体在这，其方向与物体在这一瞬间的一瞬间的运动方向相同运动方向相同。平均速率平均速率：1.1.运动物体的运动运动物体的运动路程路程与所花与所花时间时间的的比值比值。2.2.其可以用于其可以用于生活中生活中粗略地描述物体的运动快慢。粗略地描述物体的运动快慢。3.3.是标量，只有大小没有方向。是标量，只有大小没有方向。速率速率：1.1.物体瞬时速度的大小。物体瞬时速度的大小。2.2.是标量，没有方向。是标量，没有方向。B BD DACACC C前面我们学习了利用坐标系、质点模型、时间前面我们学习了利用坐标系、质点模型、时间轴、速度来描述物体的运动，今天我们要介绍轴、速度来
10、描述物体的运动，今天我们要介绍另一种即简洁又直观的方法来描述物体的运动。另一种即简洁又直观的方法来描述物体的运动。位置位置- -时间图像。时间图像。首先我们前面所建立的运动图所呈现的数据做首先我们前面所建立的运动图所呈现的数据做一下处理。一下处理。由前面的位置由前面的位置- -时间图像我们可以得到其函数表时间图像我们可以得到其函数表达式：达式：有了这个函数表达式，我们就可以在物体有了这个函数表达式，我们就可以在物体保持运动状态的情况下预测到他在任意时保持运动状态的情况下预测到他在任意时刻的位置，同时还可以以此得到在任意时刻的位置，同时还可以以此得到在任意时间内的运动位移。间内的运动位移。位置位
11、置- -时间图像在我们研究直线运动的物体中时间图像在我们研究直线运动的物体中是十分方便的，但是当我们用其研究更为复杂是十分方便的，但是当我们用其研究更为复杂的运动的时候其缺陷也就表现出来了，之后我的运动的时候其缺陷也就表现出来了，之后我们便引入了位移们便引入了位移- -时间图像。时间图像。例例：（平抛运动为例）：（平抛运动为例）由前面的分析我们可以看出，其实位移由前面的分析我们可以看出，其实位移- -时间时间图像就是以相对于同一初始位置的位移和对应图像就是以相对于同一初始位置的位移和对应的时间做出的图像，和位置的时间做出的图像，和位置- -时间图像是十分时间图像是十分相似的（请同学们自己下去后好好体会）。相似的（请同学们自己下去后好好体会）。位移位移- -时间图像能够描述的信息：时间图像能够描述的信息：1.1.描述物体描述物体空间位置空间位置、运动、运动位移位移、时刻时刻、时间时间之间的之间的对应关系对应关系2.2.描述物体描述物体运动的快慢程度运动的快慢程度利用位移利用位移- -时间图像分析物体的运动情况时间图像分析物体的运动情况CDCD