1、第一章运动的描述匀变速直线运动的研究第1课时描述运动的物理量基础知识归纳1.机械运动物体的空间位置随时间的变化.2.参考系为了研究物体的运动而假定为不动，用来做参考的物体，对同一个物体的运动，所选择的参考系不同，对它运动的描述可能就会不同，通常取地面为参考系来描述物体的运动.3.质点(1)定义：用来代替物体的有质量的点.(2)物体可看做质点的条件：研究物体的运动时，物体的大小和形状可以忽略.4.时刻和时间间隔时刻时间间隔区别(1)在时间轴上用点表示(2)时刻与物体的位置相对应，表示某一瞬时(1)在时间轴上用线段表示(2)时间间隔与物体的位移相对应，表示某一过程联系两个时刻的间隔即为时间间隔5.
2、位移和路程定义区别联系位移位移表示质点的 位置 变化，它是质点由 初位置 指向 末位置 的有向线段位移是矢量，方向由 初 位置指向 末 位置(1)在单向直线运动中，位移的大小 等于 路程(2)一般情况下，位移的大小 小于 路程路程路程是质 运动轨迹 长度路程是标量，没有方向6.速度和速率(1)平均速度：运动物体的位移与所用时间的比值.(2)瞬时速度：运动物体在某一位置或时刻的速度.(3)速率：瞬时速度的大小叫速率，是标量.7.加速度(1)定义：a，v是速度变化量，t是时间间隔.(2)物理意义：描述速度变化的快慢.(3)方向：与v的方向相同，单位是m/s2.8.匀速直线运动(1)定义：轨迹为直线
3、，且在任意相等的时间内位移相等的运动.(2)规律的描述公式：vx/t. 图象：如图所示.重点难点突破一、对质点概念的理解1.质点是一种科学抽象，是在研究物体运动时，抓住主要因素、忽略次要因素，对实际物体的近似，是一种理想化模型.2.一个物体是否可以视为质点，要具体情况具体分析.(1)平动的物体可以视为质点.所谓平动，就是物体运动时，其上任一点的运动与整体的运动有完全相同的特点，如水平传送带上的物体随传送带的运动.(2)有转动，但相对平动而言可以忽略时，也可以把物体视为质点.如汽车在运动时，虽然车轮有转动，但我们关心的是车辆整体运动的快慢，故汽车可以看成质点.(3)物体的大小、形状对所研究问题影
4、响可以忽略不计时，可视物体为质点.如地球是足够大的物体，但地球绕太阳公转时，地球的大小就变成次要因素，我们完全可以把地球当做质点看待.当然，在研究地球自转时，就不能把地球看成质点了.又如测量一个同学的跑步速度时，可以将他看成质点，但观察他做广播操时，就不能将他看成质点了.3.质点的物理意义当物体的形状、大小不起主要作用时，可把物体抽象为一个质点，以便简化问题；即使在物体形状、大小起主要作用时，也可根据质点的定义，把物体看成由无数多个质点组成的系统.所以，研究质点的运动，是研究实际物体运动的近似和基础.二、位移和路程的区别位移是描述物体位置变化大小和方向的物理量，它是从运动物体的初位置指向末位置
5、的有向线段.位移既有大小又有方向，是矢量，大小只跟运动起点、终点位置有关，跟物体运动所经历的实际路径无关.路程是物体运动所经历的路径长度，是标量，大小跟物体运动经过的路径有关.位移和路程都属于过程量，物体运动的位移和路程都需要经历一段时间.三、对平均速度和瞬时速度的理解在匀速直线运动中，由于速度不变，即x跟t的比值x/t不变，平均速度与瞬时速度相同，vx/t既是平均速度，也是物体各个时刻的瞬时速度.在变速运动中，x/t随x或t的选取不同而不同，而且是反映这段位移上的平均速度，它只能粗略地描述这段位移上运动的快慢程度.对做变速运动的物体，在它经过的某个位置附近选很小一段位移x，x小到在这段位移上
6、察觉不到速度有变化，即在x上物体是匀速，那么这段位移上的平均速度与这段位移上各个时刻的瞬时速度相等，即定义为：物体在这一位置的速度等于在这一位置附近取一小段位移x与经过这段 x所用时间 t的比值，即 t趋于0时，v.四、速度、速度变化量和加速度的关系物理量意义公式关系速度v表示运动的快慢和方向v=三者无必然联系，v很大，v可以很小，甚至为0，a也可大可小速度的变化量v表示速度变化的大小和方向v(vv0) 加速度a表示速度变化的快慢和方向，即速度的变化率a=五、参考系的理解和应用1.运动是绝对的，静止是相对的.一个物体是运动的还是静止的，都是相对于参考系而言的.2.参考系的选取可以是任意的.3.
7、确定一个物体的运动性质时，必须首先选取参考系，选择不同的物体做参考系，可能得出不同的结论.4.参考系本身既可以是运动的物体也可以是静止的物体，在讨论问题时，被选为参考系的物体，我们假定它是静止的.5.当比较两个物体的运动情况时，必须选择同一个参考系.6.参考系的选取原则.选取参考系时，应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则，一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定，如研究地面上物体的运动时，通常选地面或相对地面静止的物体为参考系.1.位移和路程的比较及计算【例1】在一条直线跑道上，每隔5 m远放置一个空瓶子，运动员进行折返跑训练，从中间某一瓶子处出发，跑向最近的空瓶子将其扳倒后返回再扳
8、倒出发点处的第一个瓶子，之后再折返扳倒前面的最近的瓶子，依次下去，当他扳倒第6个空瓶子时，他跑过的路程多大？位移是多大？【解析】设从O处出发，其运动情景如图所示，由路程是轨迹的长度得L(5510152025) m80 m由位移概念得x10 m【思维提升】本题主要考查对位移和路程的理解，作出运动员运动的示意图，使运动过程直观形象，易于求解.【拓展1】某同学从学校的门口A处开始散步，先向南走了50 m到达B处，再向东走了100 m到达C处，最后又向北走了150 m到达D处，则：(1)此人散步的总路程和位移各是多少？(2)要确切地表示这人散步过程中的各个位置，应采用什么数学手段较妥，分别应如何表示？
9、(3)要比较确切地表示此人散步的位置变化，应用位移还是路程？【解析】(1)这人散步的总路程为s(50100150) m300 m画图，如图所示，位移大小为x m100 m且tan 1，45，即位移方向为东偏北45.(2)应用直角坐标系中的坐标表示，以A为坐标原点，向东为x轴正向，向北为y轴正向，则A点为(0,0)，B(0，50)，C(100，50)，D(100,100).(3)应用位移可准确表示人散步的位置变化.2.平均速度的求法【例2】汽车从甲地由静止出发，沿直线运动到丙地，乙在甲、丙两地的中点.汽车从甲地匀加速运动到乙地，经过乙地时速度为60 km/h；接着又从乙地匀加速运动到丙地，到丙地
10、时速度为120 km/h.求汽车从甲地到达丙地的平均速度.【解析】设甲、丙两地距离为2l，汽车通过甲、乙两地的时间为t1，通过乙、丙两地的时间为t2.甲到乙是匀加速运动，由lt1得t1 h h从乙到丙也是匀加速运动，由lt2得t2 h= h所以 km/h45 km/h【思维提升】平均速度的常用计算方法有：(1)利用定义式=x/t，这种方法适合于任何运动形式；(2)利用=(v0v)，这种方法只适用于匀变速直线运动.求平均速度的关键是明确所求的是哪一段时间内的平均速度或哪一段位移的平均速度.【拓展2】某人爬山，从山脚爬上山顶，然后又从原路返回到山脚，上山的平均速率为v1，下山的平均速率为v2，则往
11、返的平均速度大小和平均速率是 ( D )A., B. , C.0, D.0,【解析】平均速度0，平均速率v3.位移、速度、速度变化率和加速度的关系【例3】一个质点做方向不变的直线运动，加速度的方向始终与速度方向相同，但加速度大小逐渐减小直至为零，则在此过程中 ()A.速度逐渐减小，当加速度减小到零时，速度达到最小值B.速度逐渐增大，当加速度减小到零时，速度达到最大值C.位移逐渐增大，当加速度减小到零时，位移将不再增大D.位移逐渐减小，当加速度减小到零时，位移达到最小值【解析】选项内容指向、联系分析结论A加速度与速度同向，速度应变大错误B物体做加速度减小的加速运动，最后达到匀速正确C因物体最终匀
12、速运动，所以位移仍增大错误D位移一直增大，没有最小值错误【答案】B【思维提升】不能认为加速度变小，速度一定变小，也不能认为加速度变大，速度一定变大.当加速度与速度方向相同时，速度变大；当加速度与速度方向相反时，速度变小.【拓展3】一物体做匀变速直线运动，某时刻速度的大小为4 m/s，1 s后速度的大小变为10 m/s.在这1 s内物体的 ( AD )A.位移的大小可能小于4 m B.位移的大小可能大于10 mC.加速度的大小可能小于4 m/s2 D.加速度的大小可能大于10 m/s2【解析】因物体做匀变速直线运动，有两种可能：若是匀加速直线运动，则vt10 m/s，位移xt=1 m7 m，加速
13、度a m/s26 m/s2若是匀减速直线运动，则vt10 m/s，位移xt1 m3 m，加速度am/s214 m/s2，故选A、D.4.参考系及其应用【例4】航空母舰是一种可以供军用飞机起飞和降落的军舰.蒸汽弹射起飞，就是使用一个长平的甲板作为飞机跑道，起飞时一个蒸汽驱动的弹射装置带动飞机在两秒钟内达到起飞速度，目前只有美国掌握生产蒸汽弹射器的成熟技术.某航空母舰上的战斗机，起飞过程中最大加速度是a4.5 m/s2，飞机要达到速度v060 m/s才能起飞，航空母舰甲板长为L289 m.为使飞机安全起飞，航空母舰应以一定速度航行才能保证飞机起飞安全，求航空母舰的最小航行速度v是多少？(设飞机起飞
14、对航空母舰的状态没有影响，飞机的运动可以看做匀加速直线运动)【错解】由运动学知识有2aL，解得v，代入数据得v m/sm/s31.6 m/s【错因】本题在解题的过程中如果以地面为参考系，飞机起飞的距离并不是航空母舰甲板长度L，甲板的长度应该是飞机与航空母舰的相对位移.错解中的速度是以地面为参考系，位移以航空母舰为参考系，同一个过程中物理量采用不同的参考系显然是不正确的.【正解】若航空母舰匀速运动，以地面为参考系，设在时间t内航空母舰和飞机的位移分别为x1和x2，航空母舰的最小速度为v，由运动学知识得x1vt，x2vtat2，x2x1L，v0vat联立以上几式解得v9 m/s【思维提升】若在分析问题的同一公式中，必须选用统一的参考系.