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1、第一章运动的描述匀变速直线运动2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三2第1讲描述运动的基本概念2021/8/11 星期三3一、质点和参考系1.质点(1)忽略物体的大小和形状,把物体简化为一个有质量的物质点叫质点。(2)物体能看作质点的条件:物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略。2.参考系(1)定义:要描述一个物体的运动,首先要选定某个其他物体做参考,这个用来做参考的物体称为参考系。(2)选取:可任意选取,但对同一物体的运动,所选的参考系不同,运动的描述可能会不同,通常以地面为参考系。3.坐标系(1)直线运动的描述:建立直线坐标系,在直线上规定原点、正方向和单位长度。(2)
2、如果物体在一平面内运动,一般建立平面坐标系;如果物体在立体空间内运动,一般建立空间坐标系。2021/8/11 星期三42021/8/11 星期三5三、速度和加速度1.速度(1)物理意义:描述物体运动快慢和方向的物理量,是状态量。(3)方向:与位移同向,即物体运动的方向。2.平均速度(2)平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度,它与一段时间或一段位移相对应。(3)平均速率是路程与时间的比值,它与平均速度的大小没有对应关系。2021/8/11 星期三63.瞬时速度(1)运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,方向沿轨迹上物体所在点的切线方向指向前进的一侧,是矢量。瞬时速度的大小叫速率,是标量
3、。(2)瞬时速度能精确描述物体运动的快慢,它是在运动时间t0时的平均速度,与某一时刻或某一位置相对应。4.速度变化量(1)物理意义:描述物体速度改变的物理量,是过程量。(2)定义式:v=v-v0。(3)方向:由v或a的方向决定。5.加速度(1)定义:速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。(2)物理意义:描述物体速度变化快慢的物理量。(4)方向:与速度变化量的方向相同。2021/8/11 星期三7【提示】对加速度和速度问题的四点提醒:(1)加速度的负号仅表示加速度方向与正方向相反,不表示加速度的大小,也不表示物体做减速运动。(2)速度的大小与加速度的大小没有必然联系。(3)速度变化量与加速度
4、没有必然的联系,速度变化量的大小不仅与加速度有关,还与速度变化的时间有关。(4)速度增大或减小是由速度与加速度的方向关系决定的。2021/8/11 星期三8考点二考点三考点一考点一对质点和参考系的理解1.明确题目中要研究的问题是什么。质点是对实际物体科学地抽象,是研究物体运动时对实际物体进行的近似,质点实际上并不存在。2.物体的大小和形状对所研究的问题能忽略不计时,可将物体视为质点,并非依据物体自身大小来判断。3.参考系可以是运动的物体,也可以是静止的物体,但被选为参考系的物体,我们假定它是静止的。比较两物体的运动情况时,必须选同一参考系。选参考系的原则是观测运动方便和描述运动尽可能简单。20
5、21/8/11 星期三9考点二考点三考点一典例12016年第31届奥运会将在巴西的里约热内卢举行,届时中国代表团将参加包括田径、体操、柔道等项目的比赛,下列几种比赛项目中的研究对象可视为质点的是()A.在撑竿跳高比赛中研究运动员手中的支撑竿在支撑地面过程中的转动情况时B.帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时C.跆拳道比赛中研究运动员的动作时D.跳水比赛中研究运动员在空中的运动情况时【解题思路】撑竿跳时,若将支撑竿看作质点,则无法研究支撑竿的转动情况,A项错误;研究帆船在大海中的位置时,帆船对于大海是很渺小的,其大小和形状可以忽略,故可看作质点,B项正确;跆拳道比赛中若将运动员看作质点,则运动员的
6、动作就无法研究,故运动员此时不能看作质点,C项错误;研究跳水运动员在空中的运动情况时,要看他具体的肢体动作,其大小和形状不能忽略,故不能看作质点,D项错误。【参考答案】B2021/8/11 星期三10考点二考点三考点一【总结提升】物体可视为质点主要有以下三种情形:(1)物体各部分的运动情况都相同时(如平动)。(2)当问题所涉及的空间位移远远大于物体本身的大小时。(3)物体有转动,但转动对所研究的问题影响很小(如研究小球从斜面上滚下的运动)。2021/8/11 星期三11考点二考点三考点一(2015德州质检)如图是体育摄影中“追拍法”的成功之作,摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的,而模糊的背景是
7、运动的,摄影师用自己的方式表达了运动的美。请问摄影师选择的参考系是(C)A.大地 B.太阳C.滑板运动员 D.步行的人【解析】由于滑板运动员和摄影师以相同的速度运动,故以滑板运动员作为参考系,摄影师是静止的,故滑板运动员的图片是清晰的,但由于背景相对于滑板运动员是运动的,所以背景相对于摄影师是运动的,所以拍摄的背景是模糊的,故在“追拍法”中摄影师选择的参考系是滑板运动员,C项正确。2021/8/11 星期三12考点二考点三考点一1.平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度,它与一段时间或一段位移相对应。瞬时速度能精确描述物体运动的快慢,它是在运动时间t0时的平均速度,与某一时刻或某一位置相
8、对应。2.瞬时速度的大小叫速率,但平均速度的大小不能称为平均速率,因为平均速率是路程与时间的比值,它与平均速度的大小没有对应关系。考点二平均速度和瞬时速度的关系2021/8/11 星期三13考点二考点三考点一典例2(2015黄山模拟)(多选)如图所示,每个小方格是边长为1m的正方形,物体沿曲线轨迹的箭头方向运动,AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是:1s、2s、3s、4s。下列说法正确的是()2021/8/11 星期三14考点二考点三考点一【参考答案】ABC2021/8/11 星期三15考点二考点三考点一2021/8/11 星期三16考点二考点三考点一一质点沿直线
9、Ox方向做加速运动,它离开O点的距离x随时间变化的关系为x=3+2t3(m),它的速度随时间变化的关系为v=6t2(m/s)。则该质点在t=2s时的瞬时速度和t=0到t=2s间的平均速度分别为(B)A.8m/s,24m/s B.24m/s,8m/sC.12m/s,24m/sD.24m/s,12m/s2021/8/11 星期三17考点二考点三考点一考点三速度、速度变化量与加速度的关系2021/8/11 星期三18考点二考点三考点一典例3一个质点做方向不变的直线运动,加速度的方向始终与速度方向相同,但加速度大小逐渐减小直至为零。在此过程中()A.速度逐渐减小,当加速度减小到零时,速度达到最小值B.
10、速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值C.位移逐渐增大,当加速度减小到零时,位移将不再增大D.位移逐渐减小,当加速度减小到零时,位移达到最小值【解题思路】因加速度方向与速度方向相同,故质点速度增大,当加速度减为零时,速度达到最大值,A项错误,B项正确;因质点沿直线运动方向不变,所以位移一直增大,C、D项错误。【参考答案】B2021/8/11 星期三19考点二考点三考点一2021/8/11 星期三20考点二考点三考点一(多选)下列所描述的运动中,可能的有(AD)A.速度变化很大,加速度很小B.速度变化方向为正,加速度方向为负C.速度变化越来越快,加速度越来越小D.速度越来越大,加速度越
11、来越小2021/8/11 星期三21用极限法求瞬时速度2021/8/11 星期三22典例(2016贵州兴义第八中学月考)为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光板,如图所示。滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为t1=0.30s,通过第二个光电门的时间为t2=0.10s,遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为t=3.0s。试估算:(1)滑块的加速度多大?(2)两个光电门之间的距离是多少?2021/8/11 星期三23【参考答案】(1)0.067m/s2(2)0.6m2021/8/11 星期三
12、242021/8/11 星期三25用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度。已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4.0mm,遮光条经过光电门的遮光时间为0.040s,则滑块经过光电门位置时的速度大小为(A)A.0.10m/sB.100m/sC.4.0m/sD.0.40m/s2021/8/11 星期三261.(2015江南十校联考)关于速度、速度的变化和加速度的关系,下列说法中正确的是(D)A.速度变化的方向为正,加速度的方向为负B.加速度增大,速度一定越来越大C.速度越来越大,加速度一定越来越大D.加速度可能既不与速度同向,也不与速度反向【解析】由加速度的定义可知,速度变化的方向为
13、正,加速度的方向为正,A项错误;物体做减速运动时,物体加速度增大,速度反而越来越小,B项错误;若物体做加速度逐渐减小的加速运动,速度越来越大,加速度反而越来越小,C项错误;在曲线运动中,加速度既不与速度同向,也不与速度反向,D项正确。2021/8/11 星期三27A.控制变量法 B.假设法C.微元法D.极限法【解析】在时间间隔t较小的情况下,平均速度能比较精确地描述物体运动的快慢程度,当t0时,此时的平均速度即可认为是瞬时速度,这里利用的是极限法,D项正确。2021/8/11 星期三283.(2015潮州模拟)(多选)无人战斗机由无人侦察机发展而来,但其复杂程度远高于无人侦察机,下列可将无人战
14、斗机视为质点的是(AC)A.研究人员测试无人战斗机的飞行速度时B.研究人员观察无人战斗机飞行姿势、测各项技术参数时C.敌方确定无人战斗机位置时D.敌方欲对无人战斗机关键部位实施打击时【解析】测试无人战斗机的飞行速度或确定其位置时,无须考虑其形状、大小,可将其看成质点,A、C项正确;而观察无人战斗机飞行姿势或确定关键部位时,都必须考虑其形状、大小,不能看成质点,B、D项错误。2021/8/11 星期三294.甲、乙两个物体在同一直线上沿正方向运动,a甲=4m/s2,a乙=-4m/s2,那么对甲、乙两物体判断正确的是(B)A.甲的加速度大于乙的加速度B.甲做加速直线运动,乙做减速直线运动C.甲的速度比乙的速度变化快D.甲、乙在相等时间内速度变化量可能相同【解析】加速度的正、负表示方向,绝对值表示大小,甲、乙加速度大小相等,A项错误;甲的加速度与速度同向,所以做加速运动,乙的加速度与速度方向相反,所以做减速运动,B项正确;加速度大小表示速度变化的快慢,甲、乙速度变化一样快,C项错误;由v=at可知在相等时间内,甲、乙速度变化量大小相等,方向相反,D项错误。2021/8/11 星期三30