高一物理运动的描述-课件

必修(1)第一章 运动的描述一 质点 参考系和坐标系一 物体和质点1 质点:2 质点是一种科学的抽象,是一种理想化的模型(理想化模型:指抓住问题主要因素,忽略次要因素,对实际问题近似的一种思想)不考虑物体的大小和形状,把物体简化为一个有质量的点活动与交流1.研究火车的各种运动情况时,哪些情况下需要考虑火车的长度?哪些情况不需要?2.研究地球自转和地球绕太阳公转时,是否可以忽略地球的大小?c)同一个物体在不同的问题中,有时可以当做质点,有时不能当做质的质点b)物体的大小、形状对所研究的问题可以忽略不计的情况下可看成质点a)当物体上各部分运动情况都相同时,物体上任何一点的运动情况都能反映物体的运动,物体可看成质点3 物体看成质点条件实例分析在下列运动中,研究对象可当做质点的有 A 远洋航行的巨轮 B 做花样滑冰的运动员 C 绕地球运动的人造卫星 D 转动中的砂轮 E 从斜面上滑下的物体 F 火车从车站开出通过站口的时间 G 只有体积很小或质量很小的物体 H 研究飞行中直升飞机上的螺旋浆的转动情况二 参考系 1 问题讨论毛泽东主席送瘟神中有“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”的句子，如果从物理学的角度来分析我们“坐地”时，感觉不到自己在动，而主席却说“日行八万里”，这说明运动的描述与什么有关？参考系(1)参考系:描述一个物体运动时,用来做参考的另一个物体(2)几点提醒 a.描述同一个物体运动时,若以不同的物体为参考系观察的结果可能不同问题1在空中,“空姐”热情为旅客服务,为了描述“空姐”的运动情况,应选下列哪个物体为参考系()A 飞机场 B 飞机C 沿航线的山,树或云彩 D 都可以Bb.参考系的选取原则上是任意的,在实际问题中应以研究问题方便为原则.c.应认识到运动是绝对的,静止是相对的唯物辨证思想.参考系三 坐标系.实例分析一辆小轿车在平直的路面上行使,怎样描述不同时刻车的位置及其位置变化?2.坐标系(1)建立思想a.如何选则坐标轴和正方向b.如何选坐标原点c.如何确定坐标轴上的刻度值(2)建立原则a.对直线运动的质点,一般选质点运动轨迹为坐标轴,质点运动方向为坐标轴正方向,选取质点经过坐标轴原点的时刻为时间的起点.b.对于曲线运动的质点,可建立二维、三维或多维坐标系.3.全球定位系统(GPS)x/moAB2-2随堂训练下列关于质点的说法正确的是 ()A.只要是体积很小的物体都可以看成质点B.只要是质量很小的物体都可以看成质点C.质量很大或体积很大的物体都一定不能看成质点D.由于所研究的问题不同,同一物体有时可以看成质点,有时不能看成质点甲物体以乙物体为参考系是静止的,甲物体以丙物体为参考系,又是运动的,那么,以乙物体为参考系,丙物体的运动情况是()A.一定是静止的 B.一定是运动的C.运动或静止都有可能 D.条件不足,无法判断二 时间和位移实例分析如图是小明从家到学校一些必经之路及其某天上学经过图中各处所对应的时间,请你根据图分析,用学过的知识将小明上学时间表示出来.家车站公园学校6h6h10m6h20m6h40mt/h家车站 公园学校6710min10min 10min10min20min20min一 时刻和时间间隔1 时刻指的是某一瞬间,在时间坐标轴上用一点表示2 时间间隔 指的是两个时刻的间隔.在时间坐标轴上用一线段表示3 平时所说的“时间.有时指的是时刻,有时指的是时间间隔材料1:电台报时时一般是这样说:“现在是北京时间八点整”.听评书连播等节目时,最后播音员往往说“请明天这个时间继续收听”.这里的两个“时间”是什么意思?材料2:“1s末”“1s时”“2s初”物理意思是否相同?一 时刻和时间间隔ABC10km20km从ABC路程是多少?从AB位置变化是多少?从BC位置变化是多少?从AC呢?问题1条件:人做单向直线运动问题2AB沿四条不同路径到达B点路程是否相同,位置变化是否相同?根据上述两个问题,你可以得到什么样的结论?结论:路程与物体运动轨迹有关,而位置的变化仅与物体起点与终点的位置有关二 路程和位移1 路程 是物体运动轨迹的长度2 位移表示物体位置的变化表示方法用初始位置指向末位置的有向线段表示大小线段的长短表示位移的大小方向线段的指向表示位移的方向由初位置指向末位置3 当物体做单向直线运动时,位移的大小就等于 路程1 关于位移和路程,下列说法正确的是()A 沿直线运动的物体,位移和路程是相等的 B 质点沿不同的路径由A到B,其路程可能不同而 位移是相同的 C 质点通过一段路程,其位移可能是零 D 质点运动的位移大小可能大于路程二 路程和位移2.气球上升到100m的高空时,从气球上落下一物体,物体又上升了10m后开始下落,若取向上为正方向,则物体从离开气球开始到落到地面时的位移为多少?通过的路程为多少?二 路程和位移3.下列哪种情况下指的是位移()A.机动车里程表上所显示的千米数B.标准田径尝跑道的周长是400mC.乘火车或飞机由北京到上海的直线距离约为 1080kmD.计量跳远运动员的比赛成绩二 路程和位移如图.某同学沿平直路面由A点出发,前进了100m到达斜面底端B点,又沿倾角为45的斜坡前进160m到达C点,求他的位移大小和路程.ABC45一个质点沿两个半径为R的半圆弧由A经B到达C,在此过程中,它的位移和路程分别为()A.4R,2R B.4R,-2R C.-4R,2R D.-4R,-2R xABC三 矢量和标量1 矢量既有大小又有方向的物理量 如位移、速度、加速度等2 标量只有大小，没有方向的物理量注意点：矢量计算平行四边形定则标量计算算术加法法则如质量、长度等在一条直线上遇到矢量问题时,可以规定一个正方向,凡是与正方向相同的用“+”来表示,与正方向相反的用“”来表示.小明从A点出发,向东走了30m,到达B点.然后向南又走了40m,到达C点.用有向线段表明他第一次的位移,第二次的位移以及从A到C的位置变化(即两次行走的合位移).三个位移的大小各是多少?你能通过这个实例总结出矢量相加的法则吗?ABC30m40m四 直线运动的位置和位移0 x1x2X初位置末位置X=X2X1位置：状态量,与物体某一状态相对应,与时刻 相对应,在坐标轴上为一点.位移:过程量.与物体的某一运动过程相对应,与时间间隔相对应,在坐标轴上为一线段t1t2t=t2-t1实例2：为了推动我国田径事业的发展，四川省曾举办过一次100m飞人挑战赛，有8名世界短跑名将参加角逐.其中包括我国的李雪梅和美国的琼斯,最终琼斯夺得冠军.我们知道百米赛跑分为起跑,途中跑和冲刺三个阶段,李雪梅的途中跑阶段比琼斯的起跑阶段跑的快,但我们都说琼斯比李雪梅跑的快,这是为什么?（1）生活中两个物体都在运动，哪一个运动更快？（2）如何比较物体运动快慢？要比较不同物体运动的快慢，必须寻找一个统一的标准，这就是速度总结:1.在坐标系中,某点的数值为坐标.2.在坐标系中,某两点的数值差为坐标的变化 量.对应时间的差值叫时间的变化量3.时刻、坐标对应轴上一点；时间、坐标变化,对应轴上一段实例分析(1)比较A和B,可以得到怎样的结论?(2)比较B和D,可以得到怎样的结论?(3)比较B和C,你有何感想?运动的快慢跟时间及通过的位移都有关系二 速度1.定义:位移(x)与发生这个位移所用时间(t)的比值2.公式:3.单位:国际单位:m/s常用:km/h、cm/s4.速度是矢量,既有大小,又有方向5.物理意思:表示物体运动快慢的物理量实例分析:在日常生活中,物体运动快慢不一,如:天空,日出日落;草原,骏马奔驰;树丛,蜗牛爬行;在许多情况下,物体运动的快慢会发生改变:飞机的起飞;汽车行驶;运动员的奔跑等.在自然界中,物体运动状态各不相同,为了较准确的描述物体的运动,人们引入了平均速度的概念.三平均速度.定义：运动物体在某段时间内的位移(x)与发生这段位移所用时间(t)的比值.公式：.平均速度是矢量,它的方向由位移方向决定4.平均速度能粗略描述物体运动的快慢和方向讨论与交流美国田径运动员刘易斯,在1991年的世界田径锦标赛上创下了9.86s的百米跑世界记录.下表中给出了当时的实测记录.请算出每个20m内的平均速度,并填入表中.通过该表,你能得到怎样的结论?结论:平均速度应强调是哪一段时间(或位移)内的平均速度例题分析一辆汽车沿平直的公路行使,第1s内通过5m的距离,第2s内和第3s内各通过20m的距离,第4s内又通过15m的距离,求汽车在最初2s内的平均速度和这4s内的平均速度各是多少?学生做一做1.一物体直线向东运动,前一半路程的平均速度是3m/s,后一半路程的平均速度是2m/s,则全部路程中的平均速度应是多少?2.光在空气中传播的速度约等于3.0108m/s,声音在空气中传播速度是340m/s,一个人看到闪电后5s听到雷声,则打雷的地方大约离他多远?思考与讨论一质点沿直线Ox轴做变速运动,它离开O点的距离X随时间t的变化关系为x=(5+2t3)m,则该质点在t=0至t=2s时间内的平均速度为多少?在t=2s至t=3s时间内的平均速度是多少?一质点从O点出发沿X轴方向做直线运动,它的位移大小与时间的函数关系为X=t2(m),求:(1)t1=1s到t2=1.1s这段时间内的平均速度(2)t1=1s到t2=1.01s这段时间内的平均速度(3)t1=1s到t2=1.001s这段时间内的平均速度(4)t1=1s到t2=1.0001s这段时间内的平均速度探究与讨论你从上述解中发现了什么规律?根据你发现的规律可以得到什么结论?四.瞬时速度1.定义:指物体经过某一时刻(或位置)的速度2.公式:4.瞬时速度的方向就是某时刻物体运动的方向5.对于匀速直线运动,物体在任意一段时间内的平均速度和物体在任意一点的瞬时速度都相等3.瞬时速度的大小叫瞬时速率,有时简称速率五.平均速度和瞬时速度的比较问题讨论1.下列说法正确的是 ()A.平均速度就是速度的平均值B.瞬时速率是指瞬时速度的大小C.火车以速度v经过某一路段,v是指瞬时速度D.子弹以速度v从枪口射出,v是平均速度2.在公路的每个路段都有交通管理部门设置限速标志,这是告诫驾驶员在这一路段驾驶车辆时()A.必须以这一规定速度行驶B.平均速度不得超过这一规定数值C.瞬时速度不得超过这一规定数值D.汽车上的速度计指示值,有时还是可以超过这 一 规定值的轿车中常见的速度计如图所示,你能从中直接读出三个数据:一个是指针指示的读数,它表示 (填“平均”或“瞬时”)速度值;另外两个是图下、中部的数码显示,它们分别表示本次行车的 (填“位移”或“路程”)和该车总的里程数.想 想 看一学生在百米赛跑中,测得他在50m处得瞬时速度为6m/s,在16s末到达终点时得瞬时速度为7.5m/s,则他在全程的平均速度是多少?五.速率1.平均速率(1)定义:路程与所用时间的比值(2)定义式:2.瞬时速率(1)定义:瞬时速度的大小(2)定义式:精确描述物体运动的快慢(3)物理意思:(3)物理意思:仅粗略描述物体运动的快慢(一)速度和速率的比较速度速率意义描述运动的快慢和方向仅表示运动快慢定义位移与时间的比值路程与时间的比值性质矢量标量关系在匀速直线运动中,速度大小等于速率几个比较(二).平均速度和瞬时速度的比较粗略描述物体运动快慢和方向位移与发生位移所对应时间的比值平均速度瞬时速度意义定义公式性质联系矢量,方向与位移方向相同匀速运动中匀速运动中,平均速度等于瞬时速度平均速度等于瞬时速度,瞬时速瞬时速度是极短时间内的平均速度度是极短时间内的平均速度精确描述物体运动精确描述物体运动快慢和方向快慢和方向指物体经过某一时指物体经过某一时刻刻(或位置或位置)的速度的速度矢量,方向:物体运动方向(三)平均速度和平均速率的比较平均速度平均速率意义粗略描述物体运动快慢和方向粗略描述物运动快慢定义位移与发生位移所对应时间的比值路程与所用时间的比值性质矢量,方向:物体位移的方向标量关系对于单方向直线运动,平均速度的大小和同一时间段的平均速率相等注意:1.在谈到平均速度或平均速率时,都必须要指明是哪段时间2.对于往复的直线运动或曲线运动,平均速度大小小于同一时间段内的平均速率实例分析材料:2001年10月,全国铁路网实施了第四次大面积提速,下表所列是提速后其中的T14次列车时刻表的部分(1)分析这张“时刻表”,你可从中直接获得哪些信息?(2)从时刻表可知,列车在蚌埠至济南区间段运行过程中的平均速率为多少?(单位:km/h)如图,一修路工在长s=100m的隧道中,突然发现一列火车出现在右隧道口200m处,修路工所处的位置恰好在无论向左还是向右均能安全脱离危险的位置,问这个位置离隧道右出口距离是多少?他奔跑的最小速度至少应是火车速度的多少倍?100m200m隧道两潜艇相距一段距离，以相同速度v成单行纵队航行，后艇的水声定位器发出的信号到达前艇并被反射回来，声音在水中的传播速度为v0，已知从发出信号到收到回声的时间为t，则两艇相距为多少？工厂的一辆汽车每天定时来上班接一位工程师上班.一天,工程师比平时提前1h出门步行上班,他途中遇到来接他的汽车,就乘车来到工厂,结果比平时提前10min到厂.求:(1)这位工程师在与汽车相遇前已经步行多长时间?(2)汽车的速率是工程师步行速率的几倍?假设这位工程师的家与工厂都位于同一直线上.一木排顺河水漂流,木排通过一码头时,一艘摩托艇正好经过此码头向下游距码头s1=15km的村庄驶去,经过0.75h到达村庄并立即返回,又在距村庄s2=9km处遇到木排,求河水的流速v1和艇在静水中的速度V2的大小如如图所示，直所示，直线AB以大小以大小v1的速度沿垂直于的速度沿垂直于AB方向向下移方向向下移动，而直，而直线CD以大小以大小v2的速的速度沿垂直于度沿垂直于CD的方向向右下方移的方向向右下方移动，两直，两直线交角交角为，求它，求它们的交点的交点P的速度大小。的速度大小。v1v2某人在某人在O点，与一平直公路点，与一平直公路AB相距相距h=50m。一。一辆汽汽车以速度以速度v1=10m/s沿公路沿公路驶来。当人与来。当人与车相距相距L200m时，人开始匀速跑，人开始匀速跑动，如，如图所示，求此人可以与汽所示，求此人可以与汽车相遇的奔跑速度的相遇的奔跑速度的最小最小值？描述物体运动的方法描述物体运动的方法图象法图象法 1.xt图象(1)描绘图象有一小球沿水平的长木板运动,运动位移随时间变化,如下表所示:以x为纵坐标,t为横坐标,画出物体的位移时间图象(2)认识图象直线运动的物体图象是反映直线运动的物体位移随时间变化的规律，横轴表示时间，纵轴表示位移图象可能是直线，也可能是曲线(3)理解图象xOt表示物体做匀速直线运动表示物体静止表示物体反方向做匀速直线运动(4)应用图象a.判断运动性质(匀速、变速、静止)b.判断运动方向(正方向、负方向)OXtt1xOtc.比较运动快慢Oxtd.确定位移或时间等OXtt1x1t2Oxtt1问题探究问题探究1.一做直线运动的物体的位移时间图象如图,根据图象判断下列说法正确的是()A.物体在AB段做匀速直线运动,速度大小x2/t2B.物体在BC段做匀速直线运动,速度大小为x2/(t3-t2)C.物体从出发点运动到B的过程中的平均速度大小为x2/t2D.物体在从O到t3时间内的平均速度大小为x2/t2Otxx1x2t1t2t3ABC如图.1、2、3表示三个物体的xt图象，它们是匀速直线运动吗？三个图有什么区别？oxtt0 x02.Vt图象(1)描绘图象有一小球沿水平放置的长木板运动,运动速度几乎不变,可看作匀速直线运动,现在用秒表记录该物体在一些时刻的速度,如下表所示以v为纵坐标,t为横坐标,画出物体的速度时间图象Ox/(m/s)t/s0.21234(2)认识图象v图象是反映物体速度随时间变化的规律，横轴表示时间，纵轴表示速度匀速直线运动速度图象是一条平行于时间轴的直线变速直线运动的速度图象随时间而变化速度图线与t轴所围成的“面积”的值等于物体的位移t1t2t1(3)理解图象若图象位于时间轴的上方,表示物体运动方向与正方向相同,位于时间轴下方,表示物体运动方向与正方向相反.vo(4)应用图线a.确定某时刻的速度b.求位移c.判断运动性质(静止、匀速、匀变速、非匀变速)d.判断运动的方向(正方向、负方向)e.比较加速度的大小等2.如图所示位移图象,表示三个物体都在做直线运动,试分析三个物体的运动情况:从0t0时刻三个物体发生的位移是否相同?经过的路程是否相同?x/mot/st0t2t1x0在图所示的四个图象中,表示匀速直线运动的是()sotAvtoBstoCvotD一支长120m的队伍正在前进,某时刻通讯员从队尾赶到队前传达命令后立即返回,当通讯兵回到队尾时队伍已前进了288m,整个过程中通讯员和队伍的速率保持不变,求:(1)通讯员通过的位移 (2)通讯员通过的总路程问题探究分析下表:(设所有物体都做直线运动)试根据上述数据,推算出这些物体在1s内速度的增加量,且根据上表数据,你能说明“速度快”“速度变化大”“速度变化得快”物理意义一样吗?速度改变快慢的描述加速度一.加速度实例:在直线运动中,物体从A点运动到B点,如图所示x/mAB2460(1)物体从AB位置变化为多少?(2)如果物体从AB是做匀速直线运动,如果所用时间为2s,求这段过程中物体的速度(3)如果物体做加速直线运动,同样在2s内,速度从2m/s增加到4m/s,怎样描述物体运动的速度增加的快慢?1.定义:速度的变化量与发生这一变化所用时间 的比值2.定义式:3.物理意义:表示速度改变快慢的物理量4.单位:在SI:m/s2,常用:cm/s25.加速度是矢量,方向与速度变化的方向相同开始结尾v0vtt加速直线运动:加速度方向和初速度方向相同,a0,为正减速直线运动:加速度方向和初速度方向相反,a0,为负如:汽车启动.飞机起飞等如:火车进站.汽车刹车等对做直线运动的物体,加速度方向与初速度方向v0方向相同或相反,若取v0的方向为正方向,则a的方向可用正、负号表示: