描述運動的基本概念 講義

1、第1講描述運動的基本概念板塊一主干梳理夯實基礎(chǔ)【知識點1】參考系、質(zhì)點1參考系(1)定義：在描述物體的運動時，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，既可以是運動的物體，也可以是靜止的物體，通常選地面為參考系。比較兩物體的運動情況時，必須選同一參考系。對于同一物體，選擇不同的參考系結(jié)果一般不同。2質(zhì)點(1)定義：用來代替物體的有質(zhì)量的點。(2)把物體看作質(zhì)點的條件：物體的大小和形狀對研究的問題的影響可以忽略不計。【知識點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)生這個位移所用時間的比值。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，

2、表示物體在時間t內(nèi)的平均快慢程度。(2)瞬時速度：運動物體在某一位置或某一時刻的速度，表示物體在某一位置或某一時刻的快慢程度，瞬時速度是矢量，方向即物體的運動方向。(3)速率：瞬時速度的大小叫速率，是標(biāo)量。(4)平均速率指物體通過的路程和所用時間的比值，是標(biāo)量?！局R點3】加速度1定義速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值。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相同。4物理意義描述物體速度變化快慢的物理量。板塊二考點細(xì)研悟法培優(yōu)考點1對質(zhì)點和參考系的理解深化理解1質(zhì)點是一種理想化模型，實際并不存在。類似的理想化模型還有“輕桿”“光滑平面”“點電荷”等，這些都是

3、突出主要因素、忽略次要因素而建立的物理模型，目的是使一些復(fù)雜的問題簡單化。2物體能否被看作質(zhì)點是由所研究問題的性質(zhì)決定的，并非依據(jù)物體自身大小和形狀來判斷。3物體可被看作質(zhì)點主要有三種情況(1)平行移動的物體通常可以看作質(zhì)點。(2)有轉(zhuǎn)動但轉(zhuǎn)動可以忽略不計時，可把物體看作質(zhì)點。(3)同一物體，有時可以看作質(zhì)點，有時不能。當(dāng)物體本身的大小對所研究問題的影響可以忽略不計時，可以把物體看作質(zhì)點；反之，則不行。4對參考系的理解(1)由于運動描述的相對性，凡是提到物體的運動，都應(yīng)該明確它是相對哪個參考系而言的，在沒有特殊說明的情況下，一般選大地作為參考系。(2)在同一個問題中，若要研究多個物體的運動或同

4、一個物體在不同階段的運動，則必須選取同一個參考系。例1(多選)以下關(guān)于質(zhì)點和參考系的說法正確的是()A研究“嫦娥二號”衛(wèi)星在繞月球飛行的軌跡時，衛(wèi)星可以看成質(zhì)點B研究在平直公路上汽車的行駛速度時，可以將汽車看成質(zhì)點C參考系是在描述物體運動時，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述同一個物體的運動時，結(jié)果是相同的(1)物體能否視為質(zhì)點，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)同一物體的運動所選的參考系不同，觀察到的結(jié)果相同嗎？提示：觀察到的結(jié)果與所選參考系有關(guān)。嘗試解答選AB?！版隙鸲枴毙l(wèi)星在繞月球飛行時和汽車在平直公

5、路上行駛時，其大小和形狀對所研究問題的影響可忽略不計，所以可以看作質(zhì)點，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動的物體，選擇的參考系不同運動結(jié)果可能也不同，C、D錯誤?？偨Y(jié)升華建立質(zhì)點模型的兩個關(guān)鍵點(1)明確題目中要研究的問題是什么。如例1 A選項中研究的是衛(wèi)星繞月球飛行的軌跡。(2)分析物體的大小和形狀對所研究的問題能否忽略不計。當(dāng)物體的大小和形狀對所研究的問題影響很小，可以忽略不計時，可將其視為質(zhì)點。如“嫦娥二號”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。如圖所示，我國空軍在進(jìn)行空中加油訓(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水平飛行。下列說法

6、中正確的是()A選地面為參考系，受油機(jī)是靜止的B選地面為參考系，加油機(jī)是靜止的C選加油機(jī)為參考系，受油機(jī)是運動的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)都相對地面飛行，所以選地面為參考系時，兩者都是運動的，A、B錯誤；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水平飛行，所以選加油機(jī)為參考系時，受油機(jī)是靜止的，C錯誤，D正確?？键c2平均速度與瞬時速度對比分析1平均速度與瞬時速度的區(qū)別平均速度與位移和時間有關(guān)，表示物體在某段位移或某段時間內(nèi)的平均快慢程度；瞬時速度與位置或時刻對應(yīng)，表示物體在某一位置或某一時刻的快慢程度。2平均速度與瞬時速度的聯(lián)系(1)瞬時速度是運動時間t

7、0時的平均速度。(2)對于勻速直線運動，瞬時速度與平均速度相等。例2下列所說的速度中，哪些是平均速度，哪些是瞬時速度？百米賽跑的運動員以9.5 m/s的速度沖過終點線；經(jīng)提速后列車的速度達(dá)到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_，表示瞬時速度的是_。 (1)如何區(qū)分某一速度是平均速度還是瞬時速度？提示：平均速度對應(yīng)時間和位移，瞬時速度對應(yīng)時刻和位置。(2)平均速度能精確描述運動快慢嗎？提示：不能，只能粗略描述運動快慢。嘗試解答_。中運動員沖過終點時的速度，中太空艙落

8、入太平洋中的速度，中子彈撞擊墻時的速度，這三個速度強調(diào)的是某一位置或某一時刻的速度屬于瞬時速度。中提到的速度只是粗略描述列車行駛過程中的運動快慢，屬于平均速度?？偨Y(jié)升華平均速度和瞬時速度的三點注意(1)求解平均速度必須明確是哪一段位移或哪一段時間內(nèi)的平均速度。如例題中堵車的那段時間或堵車的那段隧道的平均速度。(2)是平均速度的定義式，適用于所有的運動。(3)粗略計算時我們可以用很短時間內(nèi)的平均速度來代替某時刻的瞬時速度。1.2019梅州模擬(多選)某賽車手在一次野外訓(xùn)練中，先利用地圖計算出出發(fā)地和目的地之間的直線距離為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

9、15 km，當(dāng)他經(jīng)過某路標(biāo)時，車內(nèi)速率計指示的示數(shù)為150 km/h，那么可以確定的是()A在整個過程中賽車手的位移大小是9 kmB在整個過程中賽車手的路程是9 kmC在整個過程中賽車手的平均速度是180 km/hD經(jīng)過路標(biāo)時的瞬時速率是150 km/h答案AD解析利用地圖計算出的出發(fā)地和目的地之間的直線距離為整個運動過程的位移大小，里程表顯示的是路程，平均速度108 km/h，A正確，B、C錯誤；車內(nèi)速率計示數(shù)為對應(yīng)位置的瞬時速率，D正確。2一質(zhì)點沿直線Ox方向做加速運動，它離開O點的距離x隨時間變化的關(guān)系為x32t3(m)，它的速度隨時間變化的關(guān)系為v6t2(m/s)。則該質(zhì)點在t2 s時

10、的瞬時速度和t0到t2 s間的平均速度分別為()A8 m/s, 24 m/s B24 m/s, 8 m/sC12 m/s, 24 m/s D24 m/s, 12 m/s答案B解析由速度隨時間變化關(guān)系公式v6t2，可得t2 s時的速度為：v6t2 m/s622 m/s24 m/s；由x與t的關(guān)系得出初、末時刻對應(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c3速度、速度變化量和加速度的關(guān)系對比分析1速度、速度變化量和加速度的對比比較項目速度速度變化量加速度物理意義描述物體運動的快慢描述物體速度的變化描述物體速度變化快慢定義式vvvv0a方向物體運動

11、的方向與a的方向相同，二者之間不存在決定和被決定關(guān)系與v的方向一致，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、乙兩個物體沿同一直線向同一方向運動時，取物體的初速度方向為正，甲的加速度恒為2 m/s2，乙的加速度恒為3 m/s2，則下列說法中正確的是()A兩物體都做加速直線運動，乙的速度變化快B甲做加速直線運動，它的速度變化快C乙做減速直線運動，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

12、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關(guān)系。二者同向，物體加速，反向則減速。加速度的大小與物體的速度及速度變化量無必然聯(lián)系。嘗試解答選C。加速度的正負(fù)代表與規(guī)定的正方向相同還是相反，不代表大小，所以a乙a甲。甲的加速度方向與初速度方向相同，做加速直線運動，乙的加速度與初速度方向相反，做減速直線運動。因a乙a甲，所以乙的速度變化率大。故C正確，A、B、D錯誤?？偨Y(jié)升華對加速度大小和方向的進(jìn)一步理解如圖是火箭點火升空瞬間的照片，關(guān)于這一瞬間火箭的速度和加速度的判斷，下列說法正確的是()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

13、，所以加速度也很小D火箭的速度很大，但加速度一定很小答案A解析火箭點火瞬間，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方法概述如果把一個復(fù)雜的物理全過程分解成幾個小過程，且這些小過程的變化是單一的。那么，選取全過程的兩個端點及中間的極限來進(jìn)行分析，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速度和瞬時加速度。(1)公式v中，當(dāng)t0時v是瞬時速度。(2)公式a中，當(dāng)t0時a是瞬時加速度。3解題思路

14、(1)選取研究過程的一段位移(或一段時間)。(2)判斷本段時間是否可視為極短。(3)如果可視為極短，用定義式v或a求解。2019西城區(qū)模擬用如圖所示的裝置可以近似測出氣墊導(dǎo)軌上滑塊的瞬時速度。已知固定在滑塊上的遮光條的寬度為4.0 mm，遮光條經(jīng)過光電門的遮光時間為0.040 s，則滑塊經(jīng)過光電門位置時的速度大小為()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)過光電門位置時的瞬時速度，即v m/s0.10 m/s，A正確。名師點睛本題中由于時間極短，所以才能用平均速度表示瞬時速度，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，如理想實驗法、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