第1講　描述運(yùn)動(dòng)的基本概念 講義

1、.第1講描繪運(yùn)動(dòng)的根本概念板塊一主干梳理·夯實(shí)根底【知識(shí)點(diǎn)1】參考系、質(zhì)點(diǎn)1參考系1定義：在描繪物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來作參考的物體。2參考系的選取參考系的選取是任意的，既可以是運(yùn)動(dòng)的物體，也可以是靜止的物體，通常選地面為參考系。比較兩物體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，必須選同一參考系。對(duì)于同一物體，選擇不同的參考系結(jié)果一般不同。2質(zhì)點(diǎn)1定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。2把物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件：物體的大小和形狀對(duì)研究的問題的影響可以忽略不計(jì)?！局R(shí)點(diǎn)2】位移、速度1位移和路程2.速度和速率1平均速度：物體的位移與發(fā)生這個(gè)位移所用時(shí)間的比值。公式v，單位：m/s。平均速度是矢量，方向就是物體位移的方向，表示物

2、體在時(shí)間t內(nèi)的平均快慢程度。2瞬時(shí)速度：運(yùn)動(dòng)物體在某一位置或某一時(shí)刻的速度，表示物體在某一位置或某一時(shí)刻的快慢程度，瞬時(shí)速度是矢量，方向即物體的運(yùn)動(dòng)方向。3速率：瞬時(shí)速度的大小叫速率，是標(biāo)量。4平均速率指物體通過的路程和所用時(shí)間的比值，是標(biāo)量。【知識(shí)點(diǎn)3】加速度1定義速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值。2定義式a，單位：m/s2。3方向加速度為矢量，方向與速度變化量的方向一樣。4物理意義描繪物體速度變化快慢的物理量。板塊二考點(diǎn)細(xì)研·悟法培優(yōu)考點(diǎn)1對(duì)質(zhì)點(diǎn)和參考系的理解深化理解1質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型，實(shí)際并不存在。類似的理想化模型還有“輕桿“光滑平面“點(diǎn)電荷等，這些都是突出主要因素

3、、忽略次要因素而建立的物理模型，目的是使一些復(fù)雜的問題簡(jiǎn)單化。2物體能否被看作質(zhì)點(diǎn)是由所研究問題的性質(zhì)決定的，并非根據(jù)物體自身大小和形狀來判斷。3物體可被看作質(zhì)點(diǎn)主要有三種情況1平行挪動(dòng)的物體通?？梢钥醋髻|(zhì)點(diǎn)。2有轉(zhuǎn)動(dòng)但轉(zhuǎn)動(dòng)可以忽略不計(jì)時(shí)，可把物體看作質(zhì)點(diǎn)。3同一物體，有時(shí)可以看作質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不能。當(dāng)物體本身的大小對(duì)所研究問題的影響可以忽略不計(jì)時(shí)，可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)；反之，那么不行。4對(duì)參考系的理解1由于運(yùn)動(dòng)描繪的相對(duì)性，但凡提到物體的運(yùn)動(dòng)，都應(yīng)該明確它是相對(duì)哪個(gè)參考系而言的，在沒有特殊說明的情況下，一般選大地作為參考系。2在同一個(gè)問題中，假設(shè)要研究多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)或同一個(gè)物體在不同階段的運(yùn)動(dòng)，那

4、么必須選取同一個(gè)參考系。例1多項(xiàng)選擇以下關(guān)于質(zhì)點(diǎn)和參考系的說法正確的選項(xiàng)是A研究“嫦娥二號(hào)衛(wèi)星在繞月球飛行的軌跡時(shí)，衛(wèi)星可以看成質(zhì)點(diǎn)B研究在平直公路上汽車的行駛速度時(shí)，可以將汽車看成質(zhì)點(diǎn)C參考系是在描繪物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來作參考的物體，必須選靜止的物體D參考系可以任意選擇，并且選擇不同的物體作參考系來描繪同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，結(jié)果是一樣的1物體能否視為質(zhì)點(diǎn)，取決于物體本身還是取決于研究的問題？提示：取決于研究的問題。2同一物體的運(yùn)動(dòng)所選的參考系不同，觀察到的結(jié)果一樣嗎？提示：觀察到的結(jié)果與所選參考系有關(guān)。嘗試解答選AB。“嫦娥二號(hào)衛(wèi)星在繞月球飛行時(shí)和汽車在平直公路上行駛時(shí)，其大小和形狀對(duì)所研究問題的

5、影響可忽略不計(jì)，所以可以看作質(zhì)點(diǎn)，A、B正確；參考系的選取是任意的，可以選靜止的物體也可以選運(yùn)動(dòng)的物體，選擇的參考系不同運(yùn)動(dòng)結(jié)果可能也不同，C、D錯(cuò)誤?？偨Y(jié)升華建立質(zhì)點(diǎn)模型的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)1明確題目中要研究的問題是什么。如例1 A選項(xiàng)中研究的是衛(wèi)星繞月球飛行的軌跡。2分析物體的大小和形狀對(duì)所研究的問題能否忽略不計(jì)。當(dāng)物體的大小和形狀對(duì)所研究的問題影響很小，可以忽略不計(jì)時(shí)，可將其視為質(zhì)點(diǎn)。如“嫦娥二號(hào)衛(wèi)星繞月飛行中月球本身大小與軌跡半徑相比可忽略不計(jì)。如下圖，我國(guó)空軍在進(jìn)展空中加油訓(xùn)練，大型加油機(jī)與受油機(jī)在空中以同樣的速度沿同一方向程度飛行。以下說法中正確的選項(xiàng)是A選地面為參考系，受油機(jī)是靜止的B選

6、地面為參考系，加油機(jī)是靜止的C選加油機(jī)為參考系，受油機(jī)是運(yùn)動(dòng)的D選加油機(jī)為參考系，受油機(jī)是靜止的答案D解析加油機(jī)和受油機(jī)都相對(duì)地面飛行，所以選地面為參考系時(shí)，兩者都是運(yùn)動(dòng)的，A、B錯(cuò)誤；由于大型加油機(jī)與受油機(jī)在空中以同樣的速度沿同一方向程度飛行，所以選加油機(jī)為參考系時(shí)，受油機(jī)是靜止的，C錯(cuò)誤，D正確?？键c(diǎn)2平均速度與瞬時(shí)速度比照分析1平均速度與瞬時(shí)速度的區(qū)別平均速度與位移和時(shí)間有關(guān)，表示物體在某段位移或某段時(shí)間內(nèi)的平均快慢程度；瞬時(shí)速度與位置或時(shí)刻對(duì)應(yīng)，表示物體在某一位置或某一時(shí)刻的快慢程度。2平均速度與瞬時(shí)速度的聯(lián)絡(luò)1瞬時(shí)速度是運(yùn)動(dòng)時(shí)間t0時(shí)的平均速度。2對(duì)于勻速直線運(yùn)動(dòng)，瞬時(shí)速度與平均速度

7、相等。例2以下所說的速度中，哪些是平均速度，哪些是瞬時(shí)速度？百米賽跑的運(yùn)發(fā)動(dòng)以9.5 m/s的速度沖過終點(diǎn)線；經(jīng)提速后列車的速度到達(dá)150 km/h；由于堵車，車在隧道內(nèi)的速度僅為1.2 m/s；返回地面的太空艙以8 m/s的速度落入太平洋中；子彈以800 m/s的速度撞擊在墻上。表示平均速度的是_，表示瞬時(shí)速度的是_。 1如何區(qū)分某一速度是平均速度還是瞬時(shí)速度？提示：平均速度對(duì)應(yīng)時(shí)間和位移，瞬時(shí)速度對(duì)應(yīng)時(shí)刻和位置。2平均速度能準(zhǔn)確描繪運(yùn)動(dòng)快慢嗎？提示：不能，只能粗略描繪運(yùn)動(dòng)快慢。嘗試解答_。中運(yùn)發(fā)動(dòng)沖過終點(diǎn)時(shí)的速度，中太空艙落入太平洋中的速度，中子彈撞擊墻時(shí)的速度，這三個(gè)速度強(qiáng)調(diào)的是某一位置

8、或某一時(shí)刻的速度屬于瞬時(shí)速度。中提到的速度只是粗略描繪列車行駛過程中的運(yùn)動(dòng)快慢，屬于平均速度?？偨Y(jié)升華平均速度和瞬時(shí)速度的三點(diǎn)注意1求解平均速度必須明確是哪一段位移或哪一段時(shí)間內(nèi)的平均速度。如例題中堵車的那段時(shí)間或堵車的那段隧道的平均速度。2是平均速度的定義式，適用于所有的運(yùn)動(dòng)。3粗略計(jì)算時(shí)我們可以用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度來代替某時(shí)刻的瞬時(shí)速度。1.2019·梅州模擬多項(xiàng)選擇某賽車手在一次野外訓(xùn)練中，先利用地圖計(jì)算出出發(fā)地和目的地之間的直線間隔 為9 km，從出發(fā)地到目的地用了5 min，賽車上的里程表指示的里程數(shù)值增加了15 km，當(dāng)他經(jīng)過某路標(biāo)時(shí)，車內(nèi)速率計(jì)指示的示數(shù)為150 km

9、/h，那么可以確定的是A在整個(gè)過程中賽車手的位移大小是9 kmB在整個(gè)過程中賽車手的路程是9 kmC在整個(gè)過程中賽車手的平均速度是180 km/hD經(jīng)過路標(biāo)時(shí)的瞬時(shí)速率是150 km/h答案AD解析利用地圖計(jì)算出的出發(fā)地和目的地之間的直線間隔 為整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程的位移大小，里程表顯示的是路程，平均速度108 km/h，A正確，B、C錯(cuò)誤；車內(nèi)速率計(jì)示數(shù)為對(duì)應(yīng)位置的瞬時(shí)速率，D正確。2一質(zhì)點(diǎn)沿直線Ox方向做加速運(yùn)動(dòng)，它分開O點(diǎn)的間隔 x隨時(shí)間變化的關(guān)系為x32t3m，它的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系為v6t2m/s。那么該質(zhì)點(diǎn)在t2 s時(shí)的瞬時(shí)速度和t0到t2 s間的平均速度分別為A8 m/s, 24 m/

10、s B24 m/s, 8 m/sC12 m/s, 24 m/s D24 m/s, 12 m/s答案B解析由速度隨時(shí)間變化關(guān)系公式v6t2，可得t2 s時(shí)的速度為：v6t2 m/s6×22 m/s24 m/s；由x與t的關(guān)系得出初、末時(shí)刻對(duì)應(yīng)的位置，再利用平均速度公式可得t0到t2 s間的平均速度為： m/s8 m/s，故B正確?？键c(diǎn)3速度、速度變化量和加速度的關(guān)系比照分析1速度、速度變化量和加速度的比照比較工程速度速度變化量加速度物理意義描繪物體運(yùn)動(dòng)的快慢描繪物體速度的變化描繪物體速度變化快慢定義式vvvv0a方向物體運(yùn)動(dòng)的方向與a的方向一樣，二者之間不存在決定和被決定關(guān)系與v的方向

11、一致，由F的方向決定，而與v0、v方向無關(guān)2a是加速度的定義式，加速度的決定式是a，即加速度的大小由物體受到的合力F和物體的質(zhì)量m共同決定，加速度的方向由合力的方向決定。例3甲、乙兩個(gè)物體沿同一直線向同一方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，取物體的初速度方向?yàn)檎?，甲的加速度恒? m/s2，乙的加速度恒為3 m/s2，那么以下說法中正確的選項(xiàng)是A兩物體都做加速直線運(yùn)動(dòng)，乙的速度變化快B甲做加速直線運(yùn)動(dòng)，它的速度變化快C乙做減速直線運(yùn)動(dòng)，它的速度變化率大D甲的加速度比乙的加速度大 1加速度的正負(fù)代表什么？提示：方向。2如何根據(jù)加速度和速度的關(guān)系判斷物體加速還是減速？提示：判斷物體的速度增加或減小，要看加速度與速度的方向

12、關(guān)系。二者同向，物體加速，反向那么減速。加速度的大小與物體的速度及速度變化量無必然聯(lián)絡(luò)。嘗試解答選C。加速度的正負(fù)代表與規(guī)定的正方向一樣還是相反，不代表大小，所以a乙>a甲。甲的加速度方向與初速度方向一樣，做加速直線運(yùn)動(dòng)，乙的加速度與初速度方向相反，做減速直線運(yùn)動(dòng)。因a乙>a甲，所以乙的速度變化率大。故C正確，A、B、D錯(cuò)誤?？偨Y(jié)升華對(duì)加速度大小和方向的進(jìn)一步理解如圖是火箭點(diǎn)火升空瞬間的照片，關(guān)于這一瞬間火箭的速度和加速度的判斷，以下說法正確的選項(xiàng)是A火箭的速度很小，但加速度可能很大B火箭的速度很大，加速度可能也很大C火箭的速度很小，所以加速度也很小D火箭的速度很大，但加速度一定很

13、小答案A解析火箭點(diǎn)火瞬間，速度幾乎為零，速度很小，而加速度是由火箭得到的反沖力產(chǎn)生的，而反沖力很大，故加速度可能很大。1方法概述假如把一個(gè)復(fù)雜的物理全過程分解成幾個(gè)小過程，且這些小過程的變化是單一的。那么，選取全過程的兩個(gè)端點(diǎn)及中間的極限來進(jìn)展分析，其結(jié)果必然包含了所要討論的物理過程，從而能使求解過程簡(jiǎn)單、直觀，這就是極限思維法。極限思維法只能用于在選定區(qū)間內(nèi)所研究的物理量連續(xù)、單調(diào)變化單調(diào)增大或單調(diào)減小的情況。2常見類型用極限法求瞬時(shí)速度和瞬時(shí)加速度。1公式v中，當(dāng)t0時(shí)v是瞬時(shí)速度。2公式a中，當(dāng)t0時(shí)a是瞬時(shí)加速度。3解題思路1選取研究過程的一段位移或一段時(shí)間。2判斷本段時(shí)間是否可視為極

14、短。3假如可視為極短，用定義式v或a求解。2019·西城區(qū)模擬用如下圖的裝置可以近似測(cè)出氣墊導(dǎo)軌上滑塊的瞬時(shí)速度。固定在滑塊上的遮光條的寬度為4.0 mm，遮光條經(jīng)過光電門的遮光時(shí)間為0.040 s，那么滑塊經(jīng)過光電門位置時(shí)的速度大小為A0.10 m/s B100 m/s C4.0 m/s D0.40 m/s答案A解析遮光條經(jīng)過光電門的遮光時(shí)間很短，所以可以把遮光條經(jīng)過光電門的平均速度當(dāng)作滑塊經(jīng)過光電門位置時(shí)的瞬時(shí)速度，即v m/s0.10 m/s，A正確。名師點(diǎn)睛此題中由于時(shí)間極短，所以才能用平均速度表示瞬時(shí)速度，但并不是所有問題都能這樣處理。在物理學(xué)研究過程中科學(xué)家們創(chuàng)造了許多物理學(xué)研究方法，如理想實(shí)驗(yàn)法、控制變量法、極限法、等效替代法、理想模型法、微元法等，以下關(guān)于所用物理學(xué)研究方法