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1初三升高一年级物理运动的描述（1）——几个基本概念一知识点归纳（一）重点知识内容1.质点：如果被研究物体的形状、大小在所讨论的问题中可以忽略，就可把整个物体简化为一个有质量的点，这个用来代替物体的有质量的点称为质点。注意：A．只有质量，没有形状和大小的点叫做质点。B．质点是一种科学抽象，一种理想化的模型，这种忽略次要因素、突出主要因素（质量）的处理方法是一种非常重要的科学研究方法。C．一个物体能否看成质点，取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。D．一个物体能否被看成质点，取决于所研究的问题的性质，同一个物体在不同的问题中，有的能被看作质点，有的却不能被看成质点。２．参考系：物体的运动和静止时相对的，要确定一个物体的位置并描述它的运动情况，就要选定某个其他物体做参考，这个被选作参考的物体叫做参照物，也称为参考系注意：A．参考系是参照物的科学名称，是假定不动的物体。B．运动和静止都是相对的。C．参考系的选择是任意的，一般选择地面或相对地面静止的物体。3.坐标系A．为了定量描述物体的位置随时间的变化规律，我们可以在参考系上建立适当的坐标系，这个坐标系应该包含原点、正方向和单位长度。B．对于质点的直线运动，一般选取质点的运动轨迹为坐标轴，质点运动的方向为坐标轴的正方向，选取计时起点为坐标轴的原点。单位长度的选定要根据具体情况。C．位置的表示方法，例：x=5m。4.时刻和时间间隔（1）如果建立一个表示时间的一维直线系，则在这个坐标系中，时刻用点表示，时间间隔是两个时刻之差，用线段表示。例：见下图所示(2)要注意严格区分时间间隔(时间)和时刻。例如：“第6秒末”、“第7秒初”、“6秒末”等指的都是时刻而不是时间。其中“第6秒末”、“第201345678t/s←前2s第4s第6s末、第7s初2→←→27秒初”指的是同一时刻，在时间轴上都是指t=6秒这一点；“6秒末”在时间轴上指t=6s这一点。“第4秒内”、“前2秒内”都是指时间间隔。其中“第4秒内”就是“第4秒初”(或“第3秒末”)到“第4秒末”这两个时刻之间的时间间隔，时间长度为1秒,在时间轴上指t=3s到t=4s两点间的时间间隔。“前2秒内”就是“0时刻”到“2秒末”这两个时刻之间的时间间隔，时间长度为2秒，在时间轴上指t=0s到t=2s两点间的时间间隔。5.路程和位移（1）路程：路程是质点运动轨迹的长度。当物体从某位置A运动到另一位置B时,可以沿不同的轨迹运动,如图1—2—2所示,走过不同的路程。路程不能描述质点的位置的变化，与运动路径有关。路程只有大小，没有方向。“某一时间内路程等于零”表示这段时间物体静止。(2)位移：位移用来表示物体位置变化的物理量，它是从初位置到末位置的有向线段,如右图中的有向线段AB。位移既有大小，又有方向，位移的大小与路径无关，仅由初、末位置决定。“某一时间内位移等于零”表示这段时间物体的初末位置相同，而不表示这段时间内物体静止。(3)在任何情况下，位移的大小都不可能大于路程。当物体做方向不变的直线运动时，位移的大小才等于路程。(4)位移的单位是“米(m)”，有时也用“千米(km)”或“厘米(cm)”。6.矢量和标量(1)矢量：在物理学上既有大小又有方向的物理量叫做矢量。位移就是矢量。(2)标量：在物理学上只有大小没有方向的物理量叫做标量。例如：时间、质量、温度、功、能量、路程等都是标量。(3)矢量相加和标量相加遵从不同的法则。两个标量相加遵从算术加法的法则。而矢量相加遵从平行四边形法则。比如:从A点向北走了40m到C，再从C向东走了30m到D,则有向线段AC、CD和AD分别表明第一次、第二次的位移和两次行走的合位移。如图1—2—3。第一次位移大小为40m，第二次位移大小为30m，两次行走的合位移大小为50m．而第一次路程的为40m，第二次路程为30m，两次行走的合路程为70m.7.直线运动的位置和位移在本章和后面两章中，我们主要研究直线运动。怎样更好的描述呢？在直线运动中，用坐标表示物体的位置，坐标的正负表示位置在原点的哪一侧，坐标的数值表示位置到原点的距离。用坐标的变化量表示物体位移坐标差的正负表示位移的方向与坐标轴正方向相同还是相反，坐标差的数值表示位移的大小——位置移动的距离。物体做直线运动，若物体在时刻t1处于“位置”x1，在时刻t2处于“位置”x2，那么，x2-x1就是物体的“位移”，记为△x=x2-x1。即初、末位置坐标的变化量△x表示物体的位移。xy①②③ABO30123t/sx/m21例如:物体从A到B，xA＝2mxB＝5m，△xAB＝xB－xA＝5－2＝3m,从C→B，xC＝6m，△xCB＝xB－xC＝5－6＝－1m，负号表示位移的方向和规定的正方向相反，所以在直线运动中，矢量运算可化为代数运算，用正、负代表方向。二、精讲与拓展例1在研究火车从上海站到苏州或南京站的运动时间（通常只须精确到“分”），能不能把火车看成质点？在研究整列火车经过一个隧道的时间（通常精确到“秒”），能不能把火车看成质点？由此你得出什么看法？解：火车从上海到苏州时间是大概30分钟，路程大一百公里，而火车的长度相对于100公里很小，所以可以看成质点；火车穿过隧道，火车的长度和隧道差不多，所以不能看成质点拓展练习1：研究下列运动时，可以把物体看作质点的是（）A、做精彩表演的花样滑冰运动员B、测量运动员参加马拉松比赛的成绩C、研究飞出枪口的子弹运动轨迹时的子弹D、研究绕地球运动一周所用时间的航天飞机拓展练习2：下列关于质点的说法正确的是（）A、质点是一个理想化模型，实际并不存在B、因为质点没有大小，所以与几何中的点没有区别C、凡轻小的物体，都可看作质点D、如果物体的大小和形状对所研究的问题属于无关或次要因素，就可以把物体看作质点。拓展练习3：某质点做直线运动的tx图像如图所示，那么该质点在3S内通过的路程为（）A．1mB．2mC．3mD．5m例2敦煌曲子词中有一首：“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”．请用物理学知识解释“山走来”和“山不动，是船行”。你由此又得到什么看法？解：“山走来”是作者以自己为参考系，认为自己不动，而是山在向他走来。“山不动，是船行”是作者以山或者以岸边不动的物体为参考系，那么此时，山是不动的，而是船在动。例3：A、B两辆汽车在一条东西方向的直路上向东行驶，若以地球为参考系，A速度为6m/s，B速度为10m/s。⑴若以A为参考系，B的速度多大？方向如何？⑵若以B为参考系，A的速度多大？方向如何？⑶以A或B为参考系，地面的运动情况如何？解:(1)以A为参考系，那么A应该认为是不动的，由于A与B是同向的，所以B相对A的速度是4m/s(2)同理，B应该认为不动，A的速度应该是向西的4m/s(3)以A为参考系，那么地面的速度应该就是向的6m/s，以B为参考系，地面的速度是向西10m/s总结：选定参考系后，确定物体的运动，注意第一步：选取速度正方向，第二步用所求物体的速度减去参考系的速度。例4：小华、小明和小红三人到上海“金茂大厦”游玩，三人分别乘坐一个观光电梯。当他们从自己乘的观光电梯向外看时，分别发现如下现象：小华看见小红乘的电梯匀速上升；小明看到小华的电梯匀速下降；小红看到地面在匀速上升。试分析小华、小明和小红三人乘的电梯相对于地面是怎样运动的？4解：题中所描述的三人分别以各自所乘的电梯为参照物所看到的现象。而本题要求讨论以地面为参照物时三人所乘电梯的运动情况。所以，分析和判断参照物的选择是本题的关键，同时要注意理解运动的相对性。由题意可知，小红看见地面匀速上升，那么若以地面为参照物，小红所乘的的电梯是处于匀速下降的。小华看见小红所乘的电梯是匀速上升的，说明以地面为参照物则小华乘的电梯比小红乘的电梯匀速下降的速度还要快。小明看见小华乘的电梯匀速下降，说明若以地面为参照物，小明所乘的电梯可能是静止，可能是匀速上升，也可能以比小华小的速度匀速下降。）拓展练习4：毛主席著名诗词《送瘟神》中：“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”。这又是怎么回事？拓展练习5：中国摇滚之父崔健成名曲《一无所有》有一句歌词“脚下的地在走，身边的水在流”歌词中隐含着的参考系各是什么？拓展练习6：第一次世界大战期间的一次空战中，一个法国飞行员正在2000米高的空中飞行，忽然，他发现脸旁好像有一个小东西在飞舞，他以为是一只小昆虫，于是就伸手轻松地把它抓了过来，仔细一看，把他吓出一身冷汗来。他抓住的不是别的，是德国飞机射向他的一颗子弹。你能解释这个“奇怪”的现象吗？例5：分清几个概念和说法。以后，我们在研究运动时，常常会要求出“物体在1秒末、2秒末（或第1秒末、第2秒末）的速度及位置”，也会要求“物体在1秒内、2秒内（或第1秒内、第2秒内）的位移和平均速度”。请问：（1）其中哪个表示时刻、哪个表示时间间隔？（2）“1秒内”和“第1秒内”的位移（以及平均速度）是同一概念吗？“2秒内”和“第2秒内”的位移（以及平均速度）是同一概念吗？（3）“第2秒末的速度”与“第2秒内的平均速度”相同吗？解：（1）时刻：物体在1秒末、2秒末（或第1秒末、第2秒末）的速度及位置，时间间隔：物体在1秒内、2秒内（或第1秒内、第2秒内）的位移和平均速度（2）不是，1秒内是指随便的一秒内，可以是随意的第n秒到第n+1内，而第一秒内是指：0s到1s这个时间间隔。后面也是一样的道理。（3）不一定，如果是匀速运动，那肯定是相等的，如果是变速运动，那此时就不一定相等了。例6．如图1-2-1所示，一辆汽车在马路上行驶，t=0时，汽车在十字路口中心的左侧20m处，过了2秒钟，汽车正好到达十字路口的中心，再过3秒钟，汽车行驶到了十字路口中心右侧30m处，如果5把这条马路抽象为一条坐标轴x，十字路口中心定为坐标轴的原点，向右为x轴的正方向，试将汽车在三个观测时刻的位置坐标填入下表，并说出前2秒内、后3秒内汽车的位移分别为多少？这5秒内的位移又是多少？观测时刻t=0时过2秒钟再过3秒钟位置坐标x1=—20mx2=0x3=30m例7.如图1-2-2所示，物体沿着两个半径均为R的半圆弧由A点运动到C点，A、B、C三点在同一直线上．在此过程中，物体位移的大小是xAC方向为由A指向B，物体通过的路程为_________或者_________拓展练习7：小红在遥控一玩具小汽车，她让小汽车沿一条东西方向的笔直路线运动，开始时在某一标记点东2m处，第1s末到达该标记点西3m处，第2s末又处在该标记点西1m处．分别求出第1s内和第2s内小车位移的大小和方向．（思路分析：建立坐标系，使我们能更好的描述运动，在坐标系中，一质点在t1时刻的坐标为x1,经过一段时间，在t2时刻的坐标为x2。则x1x2就是质点的坐标，相应的x2-x1就是质点位置坐标的变化量，可用△x表示。我们已经学习了位移，知道在直线运动中△x就表示物体的位移。其大小表示位移的大小，其正负表示位移的方向。）三、课后作业2BCx42ABx461.在下述问题中能够将研究对象看作质点的是（）A．研究地球自转的过程中地球上的昼夜长短B．研究地球绕太阳公转一周的时间C．裁判员对花样溜冰运动员动作进行技术统计D．裁判员对速滑运动员计时2.下述情况中的物体，可视为质点的是（CD）A．研究小孩沿滑梯下滑B．研究地球自转运动的规律C．研究手榴弹被抛出后的运动轨迹D．研究人造地球卫星绕地球做圆周运动3.下列各种情况中，可以所研究对象（加点者）看作质点的是（D）A.研究小木块．．．的翻倒过程B．汽车后轮．．，在研究牵引力来源的时C.研究从桥上通过的一列队伍D.研究在水平推力作用下沿水平面运动的木箱．．4.下列说法正确的是（）A．参考系就是不动的物体B．任何情况下，只有地球是最理想的参考系C．不选定参考系，就无法研究物体的运动D．同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观察结果5.某人坐在甲船中，他看到乙船在运动，那么相对河岸两船的运动情况不可能是（ABC）A．甲船不动，乙船在运动B．甲船运动，乙船不