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第1讲 运动的描述课件PPT
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这是一份第1讲 运动的描述课件PPT，共38页。
1.质点:用来代替物体的有 质量 的点。它是一种理想化模型。
2.参考系:为了研究物体的运动而选定用来作为参考的物体。参考系可以任 意选取。通常以 地面 或相对于地面不动的物体为参考系。注意 理想化模型是研究物理问题常用的方法,主要目的是突出主要因素,忽 略次要因素。
1.位移和路程(1)位移:描述物体(质点)的 位置 的变化,用从 初位置 指向 末位置 的有向线段表示,是矢量。(2)路程是物体运动 轨迹 的长度,是标量。
2.速度(1)平均速度:在变速运动中,物体在某段时间内的位移与 发生这段位移 所用时间的比值,即 = ,是矢量。(2)瞬时速度:运动物体在 某一时刻 (或某一位置)的速度,是矢量。
3.速率和平均速率(1)速率: 瞬时速度 的大小,是标量。(2)平均速率: 路程 与 时间 的比值,不一定等于平均速度的大小。
1.定义式:a= ,单位是m/s2。
2.物理意义:描述速度变化的 快慢 。
3.方向:与速度变化的方向相同。注意 位移与速度、加速度都是矢量,我们在研究相关问题时要注意正方向 的选取。
1.判断下列说法对错。(1)研究物体的运动时,不能选择变速运动的物体作为参考系。 ( )(2)研究里约奥运会跳水冠军陈艾森的动作时,不能把运动员看作质点。 ( )(3)在直线运动中,物体的位移大小一定等于其路程。 ( )(4)子弹击中目标的速度属于瞬时速度。 ( )(5)平均速度的方向与位移方向相同。 ( )(6)甲的加速度a甲=2 m/s2,乙的加速度a乙=-3 m/s2,a甲>a乙。 ( )
2.(2020山东济南期末)2019年4月1日,济南R1线首班车于早6:00在工研院站 和方特站同步对向始发,标志着济南首条轨道交通路线正式开通运营。有关 这列列车的描述,下列选项正确的是 ( )A.早6:00在工研院站和方特站同步对向始发,“6:00”指的是时间B.研究该列车通过一座桥梁所用的时间,可以把列车视为质点C.列车运行的最快速度可达100千米/小时,指的是平均速度D.以列车车厢为参考系,列车上的乘客是静止的
3.(新人教版必修第一册P18·T5改编)一辆汽车在教练场上沿平直道路行驶,以 x表示它相对出发点的位移。汽车在0~40 s内运动的x-t图像如图所示,则汽车 ( )
A.10~20 s内做匀速运动B.前10 s内速率是后20 s内速率的两倍C.前10 s内与后20 s内运动方向相同D.始终沿同一方向运动
考点一 质点、参考系、位移的理解
1.[质点、位移、参考系与时间、时刻](2020河南商丘期末)2020年7月23日我 国发射火星探测器“天问一号”,并计划2021年实现火星软着陆,开展火星环 绕探测和巡视探测。火星的自转和地球十分相似,自转一周为24小时37分22.6秒。火星上的一昼夜比地球上的一昼夜稍长一点。火星公转一周约为687 天,火星的一年约等于地球的两年。下列说法正确的是 ( )
A.题中“24小时37分22.6秒”是指时刻B.研究火星自转时可以将其看作质点C.火星公转一周的位移要比地球公转一周的位移大D.比较火星、地球运行速度的大小,应当以太阳为参考系
2.[位移与路程的认识]机器人大赛中,为研究机器人的运动建立平面直角坐 标系。某机器人在平面内由点(0,0)出发,沿直线运动到点(1 m,3 m),紧接着又 由点(1 m,3 m)沿直线运动到点(3 m,4 m),所用总时间是10 s。平面直角坐标 系横、纵坐标轴的单位长度为1 m。则在整个过程中( )
A.机器人的运动轨迹是一条直线B.机器人的路程为6 mC.机器人的位移大小为7 mD.机器人的平均速度大小为0.5 m/s
解析 画出机器人运动的轨迹如图,可知,机器人的运动轨迹为折线,故A错 误;机器人的轨迹前一段长度s1= m= m,后一段的长度s2= m= m,总路程s=s1+s2=( + ) m,故B错误;机器人的位移x= m=5 m,故C错误;平均速度 = = m/s=0.5 m/s,故D正确。
1.对质点的说明(1)模型分析:质点是一种理想化物理模型,实际并不存在。(2)物体能否被看作质点,一是要明确题目中需要研究的问题,二是看所研究 物体的形状和大小对所研究问题是否有影响,并非依据物体自身大小和形状 来判断。
2.参考系的“两性”(1)任意性:参考系的选取原则上是任意的,通常选地面为参考系。(2)同一性:比较不同物体的运动必须选同一参考系。
3.位移和路程的“两点”区别(1)决定因素不同:位移由始、末位置决定;路程由实际的运动路径决定。(2)运算法则不同:位移应用矢量的平行四边形定则运算,路程应用标量的代 数运算。
考点二 瞬时速度与平均速度的计算
平均速度、平均速率、瞬时速度的比较
例1 (多选)如图所示,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:1 s、2 s、3 s、4 s。下列说法 正确的是 ( )
A.物体在AB段的平均速度大小为1 m/sB.物体在ABC段的平均速度大小为 m/sC.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能精确反映物体处于A点时的瞬 时速度D.物体在B点的速度等于ABC段的平均速度
解析 由 = 可得: = m/s=1 m/s, = m/s,故A、B正确;所选取的过程离A点越近,其阶段的平均速度越接近A点的瞬时速度,故C正确;由A经B 到C的过程不是匀变速直线运动过程,故B点虽为中间时刻,但其速度不等于 ABC段的平均速度,故D错误。
解题感悟(1)平均速度的两个计算公式
(2)计算平均速度时应注意的问题①平均速度的大小与物体的运动阶段有关,求解平均速度时必须明确是哪一 段位移或哪一段时间内的平均速度。②粗略计算时可以用极短时间内的平均速度代替某时刻的瞬时速度。
1.[速度的理解](2020广东广雅中学月考)如图所示为成都到重庆的和谐号动 车车厢内可实时显示相关信息的显示屏示意图,图中甲、乙两处的数据分别 表示了两个物理量。下列说法中正确的是 ( )
A.甲处表示时间,乙处表示平均速度B.甲处表示时间,乙处表示瞬时速度C.甲处表示时刻,乙处表示平均速度D.甲处表示时刻,乙处表示瞬时速度
2.[瞬时速度的求解]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。已知固定在滑块上遮光条的宽度为4.0 mm,遮光条经过光电门的 遮光时间为0.040 s,则滑块经过光电门位置时的速度大小为 ( ) m/s B.100 m/sC.4.0 m/s m/s
考点三 加速度的理解与计算
1.速度、速度的变化量和加速度的比较
2.平均加速度和瞬时加速度
例2 (多选)甲、乙两个物体沿同一直线向同一方向运动时,取物体的初速度 方向为正,甲的加速度恒为2 m/s2,乙的加速度恒为-3 m/s2,则下列说法中正确 的是 ( )A.两物体都做加速直线运动,乙的速度变化快B.每经过1 s,甲的速度增加2 m/sC.乙做减速直线运动,它的速度变化率大D.甲的加速度比乙的加速度大
审题关键 (1)加速度的正负表示什么?提示:方向。(2)如何根据加速度和速度的关系判断物体加速还是减速?提示:判断物体加速还是减速,要看加速度与速度的方向关系。二者同向,物 体加速,反向则减速。
解析 加速度的正负表示与规定的正方向相同还是相反,不表示大小,所 以a乙>a甲。甲的加速度方向与初速度方向相同,做加速直线运动,每秒速度大 小增加2 m/s,乙的加速度与初速度方向相反,做减速直线运动。因a乙>a甲,所以 乙的速度变化率大。故B、C正确,A、D错误。
解题感悟对加速度大小和方向的进一步理解
1.[加速度的认识](2020山东泰安期末)一质点做直线运动,某时刻v>0,a>0,s>0, 从该时刻把加速度均匀减小,则 ( )A.速度继续增大,直到加速度为零时,速度最大B.位移逐渐减小,直到加速度等于零时,质点静止C.位移继续增大,直到加速度等于零时,质点静止D.速度逐渐减小,直到加速度等于零时,速度为零
2.[加速度的计算]如图所示,子弹和足球的初速度均为v1=10 m/s,方向向右。 设它们分别与木板作用的时间都是0.1 s,那么: (1)子弹击穿木板后速度大小变为7 m/s,求子弹击穿木板过程中加速度的大 小及方向;(2)足球与木板作用后反向弹回的速度大小为7 m/s,求足球与木板碰撞过程 中加速度的大小及方向。
答案 (1)30 m/s2 方向向左 (2)170 m/s2 方向向左
科学思维——极限思维法
1.方法概述由平均速度公式v= 可知,当Δx、Δt都非常小、趋向于极限时,这时的平均速度就可认为是某一时刻或某一位置的瞬时速度。极限思维法只能用于在 选定区域内所研究的物理量连续、单调变化的情况。
2.常见类型用极限法求瞬时速度和瞬时加速度(1)公式v= 中,当Δt→0时,v是瞬时速度。(2)公式a= 中,当Δt→0时,a是瞬时加速度。
例3 如图所示,在气垫导轨上安装有两个光电门A、B,A、B间距离为L=30 cm。为了测量滑块的加速度,在滑块上安装了一宽度为d=1 cm的遮光条。现 让滑块以某一加速度通过光电门A、B,记录了遮光条通过两光电门A、B的 时间分别为0.010 s、0.005 s,滑块从光电门A到B的时间为0.200 s。则下列说 法正确的是 ( )
A.滑块经过A的速度大小为1 cm/sB.滑块经过B的速度大小为2 cm/sC.滑块的加速度大小为5 m/s2D.滑块在A、B间的平均速度大小为3 m/s
解析 滑块经过A的速度大小为vA= =1 m/s,经过B的速度大小为vB= =2 m/s,选项A、B错误;滑块在A、B间的平均速度大小为v= =1.5 m/s,选项D错误;由a= ,解得滑块的加速度大小为a=5 m/s2,选项C正确。
解题感悟极限法求瞬时速度的方法(1)用v= 求瞬时速度时,求出的是粗略值,Δt(Δx)越小,求出的结果越接近真实值。(2)对于匀变速直线运动,一段时间内的平均速度可以精确地表示物体在这一 段时间中间时刻的瞬时速度。
如图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时 器可自动记录遮光时间Δt,测得遮光条的宽度为Δx,用 近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度,为使 更接近瞬时速度,正确的措施是 ( )
A.换用宽度更窄的遮光条B.提高测量遮光条宽度的仪器的精确度C.使滑块的释放点更靠近光电门D.增大气垫导轨与水平面间的夹角
1.质点:用来代替物体的有 质量 的点。它是一种理想化模型。
2.参考系:为了研究物体的运动而选定用来作为参考的物体。参考系可以任 意选取。通常以 地面 或相对于地面不动的物体为参考系。注意 理想化模型是研究物理问题常用的方法,主要目的是突出主要因素,忽 略次要因素。
1.位移和路程(1)位移:描述物体(质点)的 位置 的变化,用从 初位置 指向 末位置 的有向线段表示,是矢量。(2)路程是物体运动 轨迹 的长度,是标量。
2.速度(1)平均速度:在变速运动中,物体在某段时间内的位移与 发生这段位移 所用时间的比值,即 = ,是矢量。(2)瞬时速度:运动物体在 某一时刻 (或某一位置)的速度,是矢量。
3.速率和平均速率(1)速率: 瞬时速度 的大小,是标量。(2)平均速率: 路程 与 时间 的比值,不一定等于平均速度的大小。
1.定义式:a= ,单位是m/s2。
2.物理意义:描述速度变化的 快慢 。
3.方向:与速度变化的方向相同。注意 位移与速度、加速度都是矢量,我们在研究相关问题时要注意正方向 的选取。
1.判断下列说法对错。(1)研究物体的运动时,不能选择变速运动的物体作为参考系。 ( )(2)研究里约奥运会跳水冠军陈艾森的动作时,不能把运动员看作质点。 ( )(3)在直线运动中,物体的位移大小一定等于其路程。 ( )(4)子弹击中目标的速度属于瞬时速度。 ( )(5)平均速度的方向与位移方向相同。 ( )(6)甲的加速度a甲=2 m/s2,乙的加速度a乙=-3 m/s2,a甲>a乙。 ( )
2.(2020山东济南期末)2019年4月1日,济南R1线首班车于早6:00在工研院站 和方特站同步对向始发,标志着济南首条轨道交通路线正式开通运营。有关 这列列车的描述,下列选项正确的是 ( )A.早6:00在工研院站和方特站同步对向始发,“6:00”指的是时间B.研究该列车通过一座桥梁所用的时间,可以把列车视为质点C.列车运行的最快速度可达100千米/小时,指的是平均速度D.以列车车厢为参考系,列车上的乘客是静止的
3.(新人教版必修第一册P18·T5改编)一辆汽车在教练场上沿平直道路行驶,以 x表示它相对出发点的位移。汽车在0~40 s内运动的x-t图像如图所示,则汽车 ( )
A.10~20 s内做匀速运动B.前10 s内速率是后20 s内速率的两倍C.前10 s内与后20 s内运动方向相同D.始终沿同一方向运动
考点一 质点、参考系、位移的理解
1.[质点、位移、参考系与时间、时刻](2020河南商丘期末)2020年7月23日我 国发射火星探测器“天问一号”,并计划2021年实现火星软着陆,开展火星环 绕探测和巡视探测。火星的自转和地球十分相似,自转一周为24小时37分22.6秒。火星上的一昼夜比地球上的一昼夜稍长一点。火星公转一周约为687 天,火星的一年约等于地球的两年。下列说法正确的是 ( )
A.题中“24小时37分22.6秒”是指时刻B.研究火星自转时可以将其看作质点C.火星公转一周的位移要比地球公转一周的位移大D.比较火星、地球运行速度的大小,应当以太阳为参考系
2.[位移与路程的认识]机器人大赛中,为研究机器人的运动建立平面直角坐 标系。某机器人在平面内由点(0,0)出发,沿直线运动到点(1 m,3 m),紧接着又 由点(1 m,3 m)沿直线运动到点(3 m,4 m),所用总时间是10 s。平面直角坐标 系横、纵坐标轴的单位长度为1 m。则在整个过程中( )
A.机器人的运动轨迹是一条直线B.机器人的路程为6 mC.机器人的位移大小为7 mD.机器人的平均速度大小为0.5 m/s
解析 画出机器人运动的轨迹如图,可知,机器人的运动轨迹为折线,故A错 误;机器人的轨迹前一段长度s1= m= m,后一段的长度s2= m= m,总路程s=s1+s2=( + ) m,故B错误;机器人的位移x= m=5 m,故C错误;平均速度 = = m/s=0.5 m/s,故D正确。
1.对质点的说明(1)模型分析:质点是一种理想化物理模型,实际并不存在。(2)物体能否被看作质点,一是要明确题目中需要研究的问题,二是看所研究 物体的形状和大小对所研究问题是否有影响,并非依据物体自身大小和形状 来判断。
2.参考系的“两性”(1)任意性:参考系的选取原则上是任意的,通常选地面为参考系。(2)同一性:比较不同物体的运动必须选同一参考系。
3.位移和路程的“两点”区别(1)决定因素不同:位移由始、末位置决定;路程由实际的运动路径决定。(2)运算法则不同:位移应用矢量的平行四边形定则运算,路程应用标量的代 数运算。
考点二 瞬时速度与平均速度的计算
平均速度、平均速率、瞬时速度的比较
例1 (多选)如图所示,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:1 s、2 s、3 s、4 s。下列说法 正确的是 ( )
A.物体在AB段的平均速度大小为1 m/sB.物体在ABC段的平均速度大小为 m/sC.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能精确反映物体处于A点时的瞬 时速度D.物体在B点的速度等于ABC段的平均速度
解析 由 = 可得: = m/s=1 m/s, = m/s,故A、B正确;所选取的过程离A点越近,其阶段的平均速度越接近A点的瞬时速度,故C正确;由A经B 到C的过程不是匀变速直线运动过程,故B点虽为中间时刻,但其速度不等于 ABC段的平均速度,故D错误。
解题感悟(1)平均速度的两个计算公式
(2)计算平均速度时应注意的问题①平均速度的大小与物体的运动阶段有关,求解平均速度时必须明确是哪一 段位移或哪一段时间内的平均速度。②粗略计算时可以用极短时间内的平均速度代替某时刻的瞬时速度。
1.[速度的理解](2020广东广雅中学月考)如图所示为成都到重庆的和谐号动 车车厢内可实时显示相关信息的显示屏示意图,图中甲、乙两处的数据分别 表示了两个物理量。下列说法中正确的是 ( )
A.甲处表示时间,乙处表示平均速度B.甲处表示时间,乙处表示瞬时速度C.甲处表示时刻,乙处表示平均速度D.甲处表示时刻,乙处表示瞬时速度
2.[瞬时速度的求解]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。已知固定在滑块上遮光条的宽度为4.0 mm,遮光条经过光电门的 遮光时间为0.040 s,则滑块经过光电门位置时的速度大小为 ( ) m/s B.100 m/sC.4.0 m/s m/s
考点三 加速度的理解与计算
1.速度、速度的变化量和加速度的比较
2.平均加速度和瞬时加速度
例2 (多选)甲、乙两个物体沿同一直线向同一方向运动时,取物体的初速度 方向为正,甲的加速度恒为2 m/s2,乙的加速度恒为-3 m/s2,则下列说法中正确 的是 ( )A.两物体都做加速直线运动,乙的速度变化快B.每经过1 s,甲的速度增加2 m/sC.乙做减速直线运动,它的速度变化率大D.甲的加速度比乙的加速度大
审题关键 (1)加速度的正负表示什么?提示:方向。(2)如何根据加速度和速度的关系判断物体加速还是减速?提示:判断物体加速还是减速,要看加速度与速度的方向关系。二者同向,物 体加速,反向则减速。
解析 加速度的正负表示与规定的正方向相同还是相反,不表示大小,所 以a乙>a甲。甲的加速度方向与初速度方向相同,做加速直线运动,每秒速度大 小增加2 m/s,乙的加速度与初速度方向相反,做减速直线运动。因a乙>a甲,所以 乙的速度变化率大。故B、C正确,A、D错误。
解题感悟对加速度大小和方向的进一步理解
1.[加速度的认识](2020山东泰安期末)一质点做直线运动,某时刻v>0,a>0,s>0, 从该时刻把加速度均匀减小,则 ( )A.速度继续增大,直到加速度为零时,速度最大B.位移逐渐减小,直到加速度等于零时,质点静止C.位移继续增大,直到加速度等于零时,质点静止D.速度逐渐减小,直到加速度等于零时,速度为零
2.[加速度的计算]如图所示,子弹和足球的初速度均为v1=10 m/s,方向向右。 设它们分别与木板作用的时间都是0.1 s,那么: (1)子弹击穿木板后速度大小变为7 m/s,求子弹击穿木板过程中加速度的大 小及方向;(2)足球与木板作用后反向弹回的速度大小为7 m/s,求足球与木板碰撞过程 中加速度的大小及方向。
答案 (1)30 m/s2 方向向左 (2)170 m/s2 方向向左
科学思维——极限思维法
1.方法概述由平均速度公式v= 可知,当Δx、Δt都非常小、趋向于极限时,这时的平均速度就可认为是某一时刻或某一位置的瞬时速度。极限思维法只能用于在 选定区域内所研究的物理量连续、单调变化的情况。
2.常见类型用极限法求瞬时速度和瞬时加速度(1)公式v= 中,当Δt→0时,v是瞬时速度。(2)公式a= 中,当Δt→0时,a是瞬时加速度。
例3 如图所示,在气垫导轨上安装有两个光电门A、B,A、B间距离为L=30 cm。为了测量滑块的加速度,在滑块上安装了一宽度为d=1 cm的遮光条。现 让滑块以某一加速度通过光电门A、B,记录了遮光条通过两光电门A、B的 时间分别为0.010 s、0.005 s,滑块从光电门A到B的时间为0.200 s。则下列说 法正确的是 ( )
A.滑块经过A的速度大小为1 cm/sB.滑块经过B的速度大小为2 cm/sC.滑块的加速度大小为5 m/s2D.滑块在A、B间的平均速度大小为3 m/s
解析 滑块经过A的速度大小为vA= =1 m/s,经过B的速度大小为vB= =2 m/s,选项A、B错误;滑块在A、B间的平均速度大小为v= =1.5 m/s,选项D错误;由a= ,解得滑块的加速度大小为a=5 m/s2,选项C正确。
解题感悟极限法求瞬时速度的方法(1)用v= 求瞬时速度时,求出的是粗略值,Δt(Δx)越小,求出的结果越接近真实值。(2)对于匀变速直线运动,一段时间内的平均速度可以精确地表示物体在这一 段时间中间时刻的瞬时速度。
如图所示,气垫导轨上滑块经过光电门时,其上的遮光条将光遮住,电子计时 器可自动记录遮光时间Δt,测得遮光条的宽度为Δx,用 近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度,为使 更接近瞬时速度,正确的措施是 ( )
A.换用宽度更窄的遮光条B.提高测量遮光条宽度的仪器的精确度C.使滑块的释放点更靠近光电门D.增大气垫导轨与水平面间的夹角
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