1、運動的描述,第一節(jié) 運動學(xué)的基本概念 勻速直線運動,一、基本概念,1、機(jī)械運動：一個物體相對于另一個物體的 改變叫機(jī)械運動,簡稱 。它包括平動、轉(zhuǎn)動和振動等運動形式。,位置,運動,運動是絕對的，靜止是相對的。,2、參考系：為了研究物體的運動而假定為 的物體叫參考系，同一個物體由于選擇的參考系 ，觀察的結(jié)果往往是不同的，所以研究運動時，必須指明 ，通常取 作為參考系。,不動,不同,參考系,大地,3、質(zhì)點：用來代替物體的有質(zhì)量的點叫質(zhì)點。 它是一種 。 物體能簡化成質(zhì)點的條件是：在研究的問題中，物體只做平動，或物體的 對研究物體運動無影響，才可以把物體簡化為質(zhì)點。,理想化模型,形狀和大小,4、路程

2、和位移,（1）路程：物體 的長度，是標(biāo)量。,（2）位移：描述物體 變化的物理量，是從物體運動的 指向 的有向線段，是矢量。,位移大小:,位移方向：,如果物體做單方向直線運動，則位移大小就等于路程。,運動軌跡,位置,初位置,末位置,初位置到末位置的距離,由初位置指向末位置,5、時刻與時間,時刻指的是某一瞬時，在時間軸上用一個點來表示。對應(yīng)的是位置、速度、動量、動能等 量。 時間是兩個時刻間的間隔，在時間軸上用一段長度來表示。對應(yīng)的是位移、路程、沖量、功等 量。,狀態(tài),過程,初始時刻零時刻,第3秒末第4秒初,第1秒,前2秒,第3秒,后2秒,6、速度和速率,（1）平均速度：運動物體的位移和所用時間的

3、比值，叫做這段時間內(nèi)的平均速度，即 ，平均速度是矢量，其方向跟 的方向相同。,速度:是描述物體運動方向和運動 的物理量,快慢,位移,（2）瞬時速度：運動物體經(jīng)過某一時刻（或某一位置）的速度，叫瞬時速度。瞬時速度精確描述物體在某一時刻（或某一位置）的運動快慢。,（3）速率：瞬時速度的 叫速率。是標(biāo)量。,大小,（4）平均速率：物體在某段時間內(nèi)通過的 與所用時間的比值，叫做這段時間內(nèi)的平均速率，它是標(biāo)量，它并不是平均速度的大小。,路程,在變速運動中， 隨x或t選取的不同而不同，它只能粗略地描述這段位移上或這段時間內(nèi)運動的快慢程度。,7、加速度,是描述速度變化 的物理量，是矢量。,是速度變化和所用時間

4、的比值,加速度a的方向與速度變化v的方向相同。,快慢和方向,當(dāng)a與v方向相同時加速當(dāng)a與v方向相反時減速,重力加速度g：物體只受 而產(chǎn)生的加速度 方向： 大小:不同位置g的數(shù)值一般不同,重力,豎直向下,8、勻速直線運動,物體在一條直線上運動，如果在任意相等的時間內(nèi) 相等，這種運動就叫做勻速直線運動。,位移,議一議：若物體在第1秒內(nèi)的位移為1m，第2秒內(nèi)的位移為1m，第3秒內(nèi)的位移為1m，依次類推。這個物體的運動時勻速直線運動嗎？,答：不一定。 定義中的“相等時間”應(yīng)理解為：任意的相等時間。,勻速直線運動的特點：速度時刻保持不變。,勻速直線運動中，物體的位移與時間成正比，即x = v t,二、概

5、念理解,1、對質(zhì)點概念的深入理解,一個物體能否看作質(zhì)點，并非依物體自身大小來判斷，而是要看物體的大小、形狀在所討論的問題中是屬于主要因素還是次要因素。若屬次要因素，即使物體很大，也能看作質(zhì)點。,例：在研究地球公轉(zhuǎn)問題中，地球就可以看作質(zhì)點。,相反，若物體的大小、形狀屬于主要因素，即使物體很小，也不能看作質(zhì)點。,例：研究乒乓球的弧旋球技術(shù)中，乒乓球就不能看作質(zhì)點。,一個物體能否看作質(zhì)點是相對的。,例：研究火車從廣州開往北京的時間，可以把火車看成質(zhì)點；但如果是研究火車通過一座橋的時間，就不能把火車看成質(zhì)點了。,例：下列物體中，可當(dāng)作“質(zhì)點”的有（ ） A、做花樣滑冰的運動員 B、遠(yuǎn)洋航行的巨輪 C

6、、環(huán)繞地球的人造衛(wèi)星 D、轉(zhuǎn)動著的砂輪,BC,2、位移與路程的區(qū)別，平均速度與平均速率的區(qū)別,關(guān)于平均速度的大小與平均速率,（1）當(dāng)物體做單向直線運動時，二者才相等,（2）當(dāng)物體做直線運動，但方向有改變時，由于路程大于位移的大小，這時平均速度的大小要小于平均速率。,（3）物體做曲線運動時，位移的大小要小于路程，故平均速度的大小要小于平均速率。,例1：如圖所示，三個物體甲、乙、丙相對于同一質(zhì)點沿同一直線作直線運動的位移圖像，在時間t1內(nèi)， （1）三者位移關(guān)系 （2）三者路程關(guān)系 （3）三者平均速度關(guān)系 （4）三者平均速率關(guān)系,甲=乙=丙,甲=乙=丙,甲乙=丙,甲乙=丙,例2一實心的長方體，三邊長

7、分別是a、b、c（abc），如圖所示有一質(zhì)點，從頂點A沿表面運動到長方體的對角B，求：（1)質(zhì)點的最短路程（2)質(zhì)點的位移大小,解析：將長方體的上表面向前翻轉(zhuǎn)900, 跟其前表面在同一平面內(nèi)，A、B的連線是直線時，質(zhì)點通過的路程最短質(zhì)點的位移就是過A、B的長方體的對角線。,（1）,(2）,3、速度v、速度的變化量v、加速度a,加速度不是速度的增加，加速度是描述速度變化快慢與變化方向的物理量，也叫速度的變化率,（1）a的大小是由v和t 兩個因素共同決定的，a與v、 v大小無關(guān)。,（2）從本質(zhì)上講，加速度是由作用在物體上的合外力和物體的質(zhì)量兩個因素決定的。,（3）a的方向一定與v的方向相同，也一定

8、與物體所受合外力的方向相同；而與速度方向沒有必然的聯(lián)系。,可見，速度、速度的變化量和速度變化率（即加速度）為三個不同的物理量，沒有直接關(guān)系。,例：以下說法中正確的是（ ） A、物體速度越大，加速度一定越大 B、物體速度變化越快，加速度一定大 C、物體加速度不斷減小，速度一定越來越小 D、物體在某時刻速度為零，加速度也一定為零,B,三、題型分析,1、對平均速度公式的理解,例1：一個物體作直線運動，前一半路程的平均速度為v1，后一半路程的平均速度為v2，則全程的平均速度為多少？,解：,例2：一個朝著某方向做直線運動的物體，在時間t內(nèi)的平均速度為v，緊接著t/2時間內(nèi)的平均速度為v/2，則物體在這段

9、時間內(nèi)的平均速度為多少？,解：,2、位移、速度、加速度的矢量性問題,例1、一物體做勻變速直線運動，某時刻的速度大小為4m/s，1s后速度的大小變?yōu)?0m/s，則在這1s內(nèi)該物體（ ） A、位移大小可能小于4m B、位移大小可能大于10m C、加速度的大小可能小于4m/s2 D、加速度的大小可能小于10m/s2,AD,例2、籃球以10m/s的速度水平地撞擊籃板后以8m/s的速度反向彈回，球與板的接觸時間為0.1s，則籃球在水平方向的平均加速度為 m/s2，方向為 。,180,與8m/s方向相同,3、巧選參考系，解決運動的相對性問題,例1、太陽從東邊升起，西邊落下，是地球上的自然現(xiàn)象，但在某些條件

10、下，在緯度較高地區(qū)上空飛行的飛機(jī)上，旅客可以看到太陽從西邊升起的奇妙現(xiàn)象，這些條件是（ ） A、時間必須是在清晨，飛機(jī)正在由東向西飛行，飛機(jī)的速率必須較大 B、時間必須是在清晨，飛機(jī)正在由西向東飛行，飛機(jī)的速率必須較大 C、時間必須是在傍晚，飛機(jī)正在由東向西飛行，飛機(jī)的速率必須較大 D、時間必須是在傍晚，飛機(jī)正在由西向東飛行，飛機(jī)的速率不能太大,C,解決此類問題,可設(shè)身處地(把你所處的環(huán)境比作題中環(huán)境)地想.,例2、一游艇勻速沿河流逆水航行，在某處丟失一個救生圈，丟失后經(jīng)t秒才發(fā)現(xiàn)，于是游艇立即返航去追趕，結(jié)果在丟失點下游距丟失點s處追上。設(shè)水流速度恒定，游艇往返的劃行速率不變，游艇調(diào)頭的時間

11、不計，求水速。,解析：以水流為參考系。則救生圈靜止不動，游艇往返速率不變，故返航追上救生圈的時間也為t秒，從丟失到追上的時間為2t秒。 在2t秒內(nèi)，救生圈運動了s，故水速,例3、一列長為l的隊伍，行進(jìn)速度為v1，通訊員從隊尾以速度v2趕到排頭，又立即以速度v2返回隊尾，求這段時間里隊伍前進(jìn)的距離。,解析：若以隊伍為參考系，則通訊員從隊尾趕到排頭這一過程中，相對速度為（v2-v1）；再從排頭返回隊尾的過程中，相對速度為（v2+v1）。則 整個運動時間,則隊伍在這段時間相對地面前進(jìn)的距離s為,例4、甲乙兩站每隔相等的時間同時發(fā)出一輛汽車向?qū)Ψ杰囌緞蛩亳側(cè)?。一人騎自行車沿汽車行駛路線向乙站勻速行駛。

12、騎車人發(fā)現(xiàn)，每隔36分鐘有一輛車迎面向他駛來，每隔45分鐘有一輛車從他身后駛過。若汽車行駛速度相同，問車站每隔幾分鐘發(fā)一輛車。,解析：,解得：t =40min,t1=36min t2=45min,例1、一輛實驗小車可沿水平地面(圖中紙面)上的長直軌道勻速向右運動,有一臺發(fā)出細(xì)光束的激光器裝在小轉(zhuǎn)臺M上,到軌道的距離MN為d=10m,如圖所示,轉(zhuǎn)臺勻速轉(zhuǎn)動,使激光束在水平面內(nèi)掃描,掃描一周的時間為T=60s,光速轉(zhuǎn)動方向如圖中箭頭所示,當(dāng)光速與MN的夾角為45時,光速正好射到小車上,如果再經(jīng)過t=2.5s光束又射到小車上,則小車的速度為多少？（結(jié)果保留兩位數(shù)字 ),L1,L2,解:,代入數(shù)據(jù)得:

13、v1=1.7m/s,v2=2.9m/s,4、勻速直線運動的應(yīng)用,例1、如圖，圖A是高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖。測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號。根據(jù)發(fā)出和接收的時間差，測出被測物體的速度。圖B中P1、P2是測速儀發(fā)出的超聲波信號，n1 、n2分別是P1 、P2由汽車反射回來的信號。設(shè)測速儀勻速掃描，P1 、P2之間的時間間隔t=1.0s，超聲波在空氣中傳播速度v=340m/s，若汽車是勻速行駛的,則根據(jù)圖B可知,汽車接收到P1 、P2兩個信號之間的時間內(nèi)前進(jìn)的距離是多少米？汽車的速度是多少米/秒？,解析:理解題意,P1n1這段時間t1表示什么時間? P2n2這段時間t2表示什么時間

14、?,汽車接收到第一列波時,距波源距離:,汽車接收到第二列波時,距波源距離:,在接收到上述兩列波之間行駛的距離:,上述式子中:,綜上可得:,汽車在發(fā)生上述17m位移所用時間為兩次接收到波之間的時間:,汽車運動的速度:,1、天文觀測表明，幾乎所有遠(yuǎn)處的恒星（或星系）都在以各自的速度背離我們而運動，離我們越遠(yuǎn)的星體，背離我們運動的速度（稱為退行速度）越大；也就是說，宇宙在膨脹，不同星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比，即v=Hr式中H為一常量，稱為哈勃常數(shù)，已由天文觀察測定為解釋上述現(xiàn)象，有人提出一種理論，認(rèn)為宇宙是從一個大爆炸的火球開始形成的假設(shè)大爆炸后各星體即以不同的速度向外勻速運動，并設(shè)

15、想我們就位于其中心，則速度越大的星體現(xiàn)在離我們越遠(yuǎn)這一結(jié)果與上述天文觀測一致由上述理論和天文觀測結(jié)果，可估算宇宙年齡T，其計算式為T_.根據(jù)近期觀測，哈勃常數(shù)H=310-2米秒光年，其中光年是光在一年中行進(jìn)的距離，由此估算宇宙的年齡約為_年,補充題：,解析：由于宇宙是從一個大爆炸前的火球開始的，大爆炸后各星體做的是勻速運動，令宇宙年齡為T，則星球現(xiàn)在距我們?yōu)椋?r=vT=HrT,T=1/H,T=1/H=1秒光年/(310-2m) =13108/(310-2m)=11010年,3、百貨大樓一、二樓內(nèi)有一部正以恒定速度向上運動的自動扶梯.某人相對扶梯以速度v沿梯從一樓向上跑至二樓，數(shù)得梯子有N1級；到二樓后他又反過來相對扶梯以速度v沿梯向下跑至一樓，數(shù)得梯子有N2級,求自動扶梯的梯子實際為多少級？,分析：人在運動的扶梯上跑動時同時參與了兩個分運動：一個是人相對扶梯的運動，另一個是扶梯相對地面的運動，人相對地面的運動是這兩個分運動的合運動。人在扶梯上數(shù)得的梯子數(shù)由人相對扶梯運動的位移大小決定，上跑和下跑時人相對扶梯運動的位移大小不等，所以數(shù)得的梯子數(shù)不同，但上跑和下跑時人相對地面運動的位移大小相等，都等于扶梯的長度。人沿梯上跑時相對地面的位移方向向上，大小等于人相對扶梯的位移與扶梯相對地面位移之和；人沿梯下跑時相對地面的位移方向向下，大