1、第二章 物體的運(yùn)動(dòng),第一講 描述運(yùn)動(dòng)的概念 勻速直線運(yùn)動(dòng),一、描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念,1.機(jī)械運(yùn)動(dòng):物體的空間位置隨時(shí)間的變化.,運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的,靜止是相對(duì)的.運(yùn)動(dòng)具有相對(duì)性:,位置、位移、速度、加速度都具有相對(duì)性.,參考系:在描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),選來(lái)作為參考的其它物體.,運(yùn)動(dòng)具有相對(duì)性是研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)要選擇參考系的原因.,參考系可以任意選取,但參考系的選取不同,觀察的結(jié)果往往不同.不特殊聲明時(shí)以地面為參考系.,機(jī)械運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性:只能做相對(duì)的描述.,被選作參考系的物體認(rèn)為是靜止的.,在比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),要采用同一參考系.,注:四選.參考系;坐標(biāo)系;研究對(duì)象;物理過(guò)程.,例:有甲、乙、丙三架觀光

2、電梯,甲中的乘客看到高樓在向下運(yùn)動(dòng),乙中的乘客看到甲在向下運(yùn)動(dòng),乙中的乘客看到甲、乙都在向上運(yùn)動(dòng).則這三架電梯對(duì)地的運(yùn)動(dòng)情況可能是 A.甲向下,乙向上,丙不動(dòng) B.甲向上,乙向上,丙不動(dòng) C.甲向上,乙向上,丙向下 D.都向上,丙的速度最小,B C D,例:站在地面上的人看來(lái),從水平勻速飛行的轟炸機(jī)上投下的炸彈的運(yùn)動(dòng)軌跡是_線,而在該轟炸機(jī)的駕駛員看來(lái)該炸彈的運(yùn)動(dòng)軌跡是_線.,直,拋物,問(wèn)題:研究汽車(chē)從長(zhǎng)春到北京的運(yùn)動(dòng),選擇哪個(gè)參考系更方便? A.地面 B.地心 C.汽車(chē).,例:,問(wèn)題:地理上“東”或“西”的含義是什么?,兩個(gè)位置比較,沿著地球自旋的方向在前的稱之為 “東”,在后的稱之為“西”

3、.是一個(gè)相對(duì)的概念.,問(wèn)題:題干中的“東邊” 或“西邊”是以什么為參考系的?由此你能得出什么結(jié)論?,是指相對(duì)觀察者在“東邊”或“西邊”,所以是以觀察者為參考系的.結(jié)論:這種現(xiàn)象發(fā)生在傍晚.,問(wèn)題:題中的飛機(jī)速度是相對(duì)地面的?還是相對(duì)地心的?,問(wèn)題:一般假設(shè)太陽(yáng)靜止.則飛機(jī)是迎著太陽(yáng)(向西)飛行,還是背著太陽(yáng)(向東)飛行?飛行速率如何?,是相對(duì)地面的.,是向西,速度大于該緯度上的點(diǎn)的自旋的線速度.,問(wèn)題:題干中為什么強(qiáng)調(diào)“維度較高地區(qū)”?,該緯度上的點(diǎn)的線速度較小.,發(fā)生時(shí)間,飛行方向,緯度的高低,速率的大小,坐標(biāo)系和位置坐標(biāo),為了定量的描述物體的位置,要在參考系上建立坐標(biāo)系.物體的位置用物體所

4、處位置的坐標(biāo)描述.,建立坐標(biāo)系時(shí)要規(guī)定好原點(diǎn)、坐標(biāo)軸指向(矢量正方向)、刻度值、單位.,運(yùn)動(dòng)軌跡和坐標(biāo)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系.,直線運(yùn)動(dòng),一維坐標(biāo)系;,平面運(yùn)動(dòng),二維坐標(biāo)系;,立體運(yùn)動(dòng),三維坐標(biāo)系.,問(wèn)題:為了確定航行中的飛機(jī)位置,需要幾維坐標(biāo)?,2.質(zhì)點(diǎn):用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn).,是一個(gè)理想化模型:忽略了物體的形狀和體積. 沒(méi)有忽略質(zhì)量,其質(zhì)量等于所代表的物體的質(zhì)量.,物體可以看做質(zhì)點(diǎn)的條件:在所研究的問(wèn)題中物 體的形狀和體積屬于無(wú)關(guān)因素或次要因素.,物體做平動(dòng);,與所研究的空間尺度相比,物體的幾何尺寸很小.,具有相對(duì)性:是“空間尺度”與物體的“幾何尺寸” 比較的結(jié)果.,3.時(shí)刻和時(shí)間間隔,時(shí)刻:用

5、時(shí)間軸上的一個(gè)點(diǎn)表示.對(duì)應(yīng)狀態(tài).(物理量瞬時(shí)值),時(shí)間間隔(時(shí)間):兩個(gè)時(shí)刻間的間隔.用時(shí)間軸上 兩個(gè)時(shí)刻間的線段長(zhǎng)度表示.對(duì)應(yīng)過(guò)程(物理量變化),問(wèn)題:下面兩句話中的34分28秒指的是時(shí)刻還是時(shí)間間隔? 開(kāi)賽后34分28秒甲隊(duì)攻破了乙隊(duì)的大門(mén). 經(jīng)過(guò)34分28秒激戰(zhàn),甲隊(duì)終于攻破了乙隊(duì)的大門(mén).,4.位移和路程,位移:表示物體位置改變的物理量.,是矢量:用從初位置指向末位置的有向線段表示.,由始末位置決定,與軌跡(路徑)的具體形狀無(wú)關(guān).,箭頭指向表示位移的方向,長(zhǎng)度表示位移的大小.,路程:物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度.是標(biāo)量.,問(wèn)題:位移和路程有哪些區(qū)別?,問(wèn)題:在什么情況下位移的大小等于路程?,問(wèn)題:

6、汽車(chē)?yán)锍瘫斫o出的是位移還是路程?,區(qū)別:矢量和標(biāo)量;與軌跡形狀的關(guān)系.,在直線運(yùn)動(dòng)中,坐標(biāo)軸建在運(yùn)動(dòng)方向上,b.相對(duì)原點(diǎn)的位移等于位置坐標(biāo)值.,a.普遍表達(dá)式.,5.平均速度和平均速率,平均速度:物體的位移x和發(fā)生這個(gè)位移所用的時(shí)間t的比值.,是矢量:方向與位移方向相同.,公式:,平均速率:物體通過(guò)的路程s和通過(guò)這 些路程所用的時(shí)間t的比值. 是標(biāo)量.,問(wèn)題:汽車(chē)速度表給出的是速度還是速率?,兩者的區(qū)別:,矢量和標(biāo)量;,大小:,平均速度和平均速率的值,都與在哪段時(shí)間(位移,路程)計(jì)算有關(guān).,問(wèn)題:做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體, ts內(nèi)的速度為v1,在緊 接著的ts內(nèi)的速度為v2,則在2t時(shí)間內(nèi)的平均速

7、 度是多大?,問(wèn)題:如果是前一半位移的速度為v1,后一半位移的 速度為v2,全程的平均速度是多大?,結(jié)論:嚴(yán)格按照定義式計(jì)算.,問(wèn)題:若前1/3s為v1,后2/3s為v2結(jié)果如何?,6.瞬時(shí)速度和瞬時(shí)速率(速率),瞬時(shí)速度:運(yùn)動(dòng)的物體在某一時(shí)刻或某點(diǎn)的速度.,是矢量:方向沿著軌跡的切線方向.,與平均速度的關(guān)系:當(dāng)t0時(shí),平 均速度的極限值等于瞬時(shí)速度.,例:勻加速運(yùn)動(dòng),瞬時(shí)速率:瞬時(shí)速率就是瞬時(shí)速度的大小.是標(biāo)量.,例:汽車(chē)速度計(jì)給出的是 A.平均速度 B.平均速率 C.瞬時(shí)速度 D.瞬時(shí)速率,D,7.速度變化量v:末速度和初速度的矢量差.,幾何表示:通過(guò)平移,將初速度和末速度的始端相 接,從

8、初速度的末端向末速度的末端所作的有向 線段,表示速度的變化量.,表示速度變化的大小和方向.,問(wèn)題:乒乓球垂直入射到墻壁上后垂直反射回來(lái), 速率都是10m/s.求反射過(guò)程中的速度變化量.畫(huà)出矢量圖.,問(wèn)題:以10m/s的速率做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在轉(zhuǎn)過(guò)60o角的過(guò)程中速度變化量是多少?畫(huà)出矢量圖.,大小: v=2v1cos,大小:v=2v1,大小:v=v1=10m/s,8.加速度a:速度變化量v跟發(fā)生這一變化所用時(shí)間 t的比值.,是表示速度變化快慢的物理量,又稱速度變化率.,是矢量:其方向與速度變化量v方向相同. 表示速度變化的方向.,加速運(yùn)動(dòng):a、v夾角為銳角(同向).,減速運(yùn)動(dòng):a、v夾角為

9、鈍角(反向).,av:只改變速度方向,不改變大小.,表示速度變化的快慢,而不是大小.,表示速度方向和大小兩方面變化的快慢.,a和v的關(guān)系:方向關(guān)系;大小關(guān)系;,邏輯關(guān)系:a和t決定v;a由F和m決定,a=F/m.,(平拋,圓周),問(wèn)題:關(guān)于加速度,下列說(shuō)法中正確的是,A.物體運(yùn)動(dòng)的速度越大時(shí),加速度也一定越大,速 度為零時(shí)加速度一定為零,B.物體運(yùn)動(dòng)的速度變化越大,加速度越大,C.物體運(yùn)動(dòng)的速度變化越快,加速度越大,D.物體的速度保持不變時(shí),物體運(yùn)動(dòng)的加速度為零.,E.物體運(yùn)動(dòng)的速率不變時(shí),加速度一定為零,F.物體運(yùn)動(dòng)的加速度保持不變時(shí), 速度一定不變.,G.加速度取正值時(shí)物體做加速運(yùn)動(dòng),加速

10、度取負(fù)值 時(shí)物體做減速運(yùn)動(dòng),H.加速度減小時(shí),物體的運(yùn)動(dòng)速度減小;加速度增大 時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)速度增大,9.位移、速度、加速度的關(guān)系.,圖象關(guān)系.,位移圖象上某點(diǎn)的斜率表示該時(shí)刻的速度.,速度圖象上某點(diǎn)的斜率表示該時(shí)刻的加速度.,注:這里的斜率不是幾何斜率,而是根據(jù)坐標(biāo)值的變化量計(jì)算出的斜率.是速度(加速度)的瞬時(shí)值.,圖象關(guān)系.,位移對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)是速度.,速度對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)是加速度.,注:求導(dǎo)的前提寫(xiě)出x(t)或v(t)的表達(dá)式.是速度(加速度)的瞬時(shí)值.例: 求t=2s時(shí)的速度和加速度.,二、勻速直線運(yùn)動(dòng),1.定義:物體在一條直線上運(yùn)動(dòng),在相等的時(shí)間內(nèi)位移相等的運(yùn)動(dòng).,3.特征:xt, x=s路

11、; v=C; a=0; xt圖象為傾斜直線, vt圖象為水平直線.,2.公式: x=vt v=x/t,問(wèn)題:說(shuō)明各圖象表示的位移或速度的特點(diǎn).,運(yùn)動(dòng)性質(zhì):軌跡形狀;速度隨時(shí)間的變化情況.,問(wèn)題:能否求速度?,問(wèn)題:能否求位移?,例(01.上海):圖A是在高速公路上用超聲波測(cè)速儀測(cè)量車(chē)速的示意圖,測(cè)速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號(hào),根據(jù)發(fā)出和接收到的信號(hào)間的時(shí)間差,測(cè)出被測(cè)物體的速度.圖B中p1、p2是測(cè)速儀發(fā)出的超聲波信號(hào),n1、n2是p1、p2由汽車(chē)反射回來(lái)的信號(hào).設(shè)測(cè)速儀勻速掃描.p1、p2之間的時(shí)間間隔t1.0 s,超聲波在空氣中傳播的速度是 v340m/s,若汽車(chē)是勻速行駛的,則根據(jù)圖B可

12、知,汽車(chē)在接收到p1、p2兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間內(nèi)前進(jìn)的距離是_m,汽車(chē)的速度是_m/s.,問(wèn)題1:圖B中的刻度表示哪個(gè)物理量的值?每一小格代表多少?,1.刻度表示時(shí)間; t0=tpp/30=1s/30.,過(guò)程分析:,1.汽車(chē)接收和反射信號(hào)是在同時(shí),同一信號(hào)去和回路程相等.,t1=(175)s/30=0.4s s1=vt1/2=3400.2m=68m,t2=(4435)s/30=0.3s s2=vt2/2=3400.15m=51m,s=s1s2=(6851)m=17m,2.2s1(s2)由信號(hào)完成.,問(wèn)題:s是汽車(chē)在哪段時(shí)間內(nèi)的位移?,3:s是汽車(chē)兩次反射之間的時(shí)間間隔內(nèi)t的位移.,問(wèn)題:如何確定

13、兩次反射的時(shí)刻?,4.分別是t1和t2的中間時(shí)刻.,t=(39.511)s/30=0.95s v=s/t=17/0.95m/s=17.9m/s,總結(jié):加強(qiáng)過(guò)程分析,靜下心來(lái),逐步分析細(xì)節(jié).,10.相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題:變換式,研究對(duì)象對(duì)靜止參考系的量:x、v、a;,運(yùn)動(dòng)參考系對(duì)靜止參考系的量: x0、v0、a0;,研究對(duì)象對(duì)運(yùn)動(dòng)參考系的量:x、v、a.,涉及的物體:研究對(duì)象、靜止參考系、運(yùn)動(dòng)參考系,注:是矢量式, 滿足平行四邊形法則;,在一條直線時(shí),必須選好正方向,根據(jù)正方向確定各量的正負(fù)號(hào).,物理量設(shè)定:,例:卡車(chē)和小客車(chē)在同一條平直的公路上向東勻速行駛, 卡車(chē)的速度20m/s,小客車(chē)的速度30m/

14、s,某時(shí)卡車(chē)在小客車(chē)前面30m處.求: 在以后的5s內(nèi)卡車(chē)相對(duì)小客車(chē)的位移. 5s時(shí)兩車(chē)的距離.(以向東為矢量的正方向),問(wèn)題:那個(gè)車(chē)是研究對(duì)象?那個(gè)車(chē)是運(yùn)動(dòng)參考系？,問(wèn)題:問(wèn)中的位移是什么位移?,解:取車(chē)行方向?yàn)槭噶康恼较?小客車(chē)為參考系 v=vv0=(2030)m/s=10m/s,x=vt=105m=50m/s,x=v0t ( vt+x0) =20m,問(wèn)題:誰(shuí)的位移是運(yùn)動(dòng)參考系對(duì)地的位移?,例:做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的物體A,相對(duì)做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體B的加速度是多大?,例:一列士兵隊(duì)伍正以某一速度v0做勻速直線運(yùn)動(dòng), 因有緊急情況通知排頭兵,一通訊員以不變的速 率跑步從隊(duì)尾趕到排頭,又從排頭返回

15、隊(duì)尾,在此 過(guò)程中通訊員的平均速度為v,則 A.v =v0 B.v v0 C.v v0 D.無(wú)法確定,A,問(wèn)題:這里的v是通訊員相對(duì)誰(shuí)的什么速度?,問(wèn)題:通訊員相對(duì)隊(duì)伍的位移是多少?,x=0 x=x0+x=x0,v= x/t= x0/t= v0,問(wèn)題:小船逆水航行,其速度大于水流速度v.在經(jīng)過(guò) 一座橋時(shí)從船上掉下一個(gè)密度極小的小物體, 經(jīng)過(guò)時(shí)間t發(fā)現(xiàn)后立即調(diào)轉(zhuǎn)船頭追趕,問(wèn): 再經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間船能夠趕上小物體? 趕上時(shí)小物體離橋多遠(yuǎn)?,分析:小物體的速度等于水速.,船相對(duì)小物體離開(kāi)過(guò)程的位移大小,等于追 趕過(guò)程中相對(duì)位移的大小.,船相對(duì)小物體(水)的速率始終相同.,解:t=x1/v1 t=x2/v

16、2 x1=x2 v1=v2 t=t x=vt,結(jié)論:分清三個(gè)速度(v、 v0、 v)、位移、加速度.,確定相對(duì)位移時(shí),可考慮兩物體間初始距離x1和末態(tài)距離x2的差x=x1-x2.,用好三個(gè)變換公式.,例:長(zhǎng)為30m的隊(duì)伍正以速度3m/s勻速行進(jìn),通訊員以不變的速率跑步從隊(duì)尾趕到排頭,又從排頭返回隊(duì)尾,此過(guò)程中隊(duì)伍前進(jìn)了40m.求通訊員的速率v.,解:由通訊員對(duì)隊(duì)伍的運(yùn)動(dòng)有,問(wèn)題:如何計(jì)算速率?,問(wèn)題:路程是多少?,問(wèn)題:知道哪些路程?,問(wèn)題:三個(gè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間關(guān)系如何?,考慮相對(duì)運(yùn)動(dòng),利用時(shí)間關(guān)系.,由隊(duì)伍對(duì)地的運(yùn)動(dòng)有,v=6m/s,加強(qiáng)物理過(guò)程的分析:認(rèn)真研究每一個(gè)細(xì)節(jié).,解:設(shè)扶梯長(zhǎng)L,階梯數(shù)為n,運(yùn)行速度為v.,例:自動(dòng)扶梯正在勻速向上運(yùn)送顧客,現(xiàn)有甲、乙兩 人分別以相對(duì)扶梯1.5m/s和1.8m/s的速度沿著扶 梯向上奔跑,甲、乙登階梯數(shù)分別為42級(jí)和45級(jí), 則自動(dòng)扶梯的運(yùn)動(dòng)速度為多少?階梯數(shù)為多少?,由甲對(duì)地的運(yùn)動(dòng)有 L=(v1+v) t1,由甲相對(duì)扶梯的運(yùn)動(dòng)有 x1=v1t1,由比例關(guān)系有 n/42=L/s1,聯(lián)立以上三式得 n/42=(1.5+v)/1.5.,同理