高中物理---运动的描述

第一章运动的描述一质点参考系和坐标系一物体和质点(subjectandmasspoint)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活动内容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?讨论交流1.同一物体有时看做质点,有时又不能看做质点,要具体问题具体分析.如研究火车从北京到上海时,可把火车看做质点,不考虑火车的长度,而研究火车通过某一座桥时,这时就不能把火车看做质点2.质点是用来代替物体的具有质量的点,任何转动的物体,在研究自转时,都不可简化为质点.所以在研究地球自转时,不可以忽略地球的大小,地球不能当做质点来处理.质点不一定是很小的物体,很大的物体也可简化为质点,但在研究地球绕太阳公转运动时,由于地球的直径比地球和太阳之间的距离小得多,地球上各点相对于太阳的运动可以看做是相同的,即地球的大小可忽略不计,在这种情况下,地球当做质点来处理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(referenceframe)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？２参考系(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课本P121.1-4问题2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.问题分析材料一:“老师带同学们去春游,在车上,一位同学离开座位到处走,老师说‘你不要乱动,以免摔倒’,这位同学就坐好不动了”.他真的不动了吗?如果不动了,他为什么能从学校到达目的地呢?从这个材料中,你发现了什么?材料二:“坐在火车里的人看到窗外相邻轨道上的另一辆火车开动了,此时他感到自己坐的火车在后退实际上,他坐的火车并没有动”这句话中,所选则的参考系有多少?三坐标系(coordinatesystem)１.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6710min10min20min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交流与活动材料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?实例分析ABC10km20km①从A→B→C路程是多少?②从A→B位置变化是多少?从B→C位置变化是多少?从A→C呢?问题1条件:人做单向直线运动问题2④①②③AB沿①②③④四条不同路径到达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①表示方法用初始位置指向末位置的有向线段表示②大小线段的长短表示位移的大小③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针对训练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?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一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表则此质点开始运动后t/s012345x/m05-4-1-711.几秒内位移最大?2.第几秒内位移最大?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,2πRB.4R,-2πRC.-4R,2πRD.-4R,-2πRxABC探究与讨论材料:在某次铅球比赛中,某运动员以20.23m的成绩获得金牌.试问这里的计录成绩20.23m是铅球发生的位移大小,还是铅球经过的路程,还是都不是?你能说出表示什么吗?铅球比赛中的成绩是指投掷圈到铅球落地点的水平距离在2005年世界田径大奖赛上,甲、乙两运动员同时参加了在主体育场举行的400m田径决赛,甲在第二道,乙在第六道,则两人在比赛中通过的位移大小关系是甲的位移大还是乙的位移大?通过的路程关系呢?一支长150m的队伍匀速前进,通讯员从队尾前进300m后赶至队首,传达命令后立即返回,当通讯员回到队尾时,队伍已前进了200m,则过程中通讯员的位移是多少?走过的路程是多少?将一小球从离地面2m高处向上抛出,到达离地面5m处的最高点后回落至地面.(1)规定向下为坐标轴的正方向,以抛出点为坐标原点建立坐标系.则小球抛出时的坐标如何?到达最高点时的坐标如何?此时的位移如何?落地时呢?(2)若取地面为坐标原点,向上方向为坐标轴的正方向,则小球抛出时的坐标如何?到达最高点时的坐标如何?此时位移为多少?落地呢?一实心木块体积为a×b×c,如图,有一小虫自A点运动到B点.求:(1)最短路程(2)小虫位移大小ABabc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.交流与活动小明从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0x1x2X初位置末位置△X=X2—X1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t1t2△t=t2-t1实例1:龟兔赛跑实例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初始位置(m)经过时间(s)末了位置(m)A.自行车沿平直道路行驶020100B.公共汽车沿平直道路行驶010100C.火车沿平直轨道行驶500301250D.飞机在天空直线飞行500102500(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:txv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１.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２.公式：txv３.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.位移(m)020406080100时间(s)02.964.716.648.319.86通过每20m的时间(s)2.961.751.751.691.73每20m内的平均速度(m/s)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3.0×108m/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