(共59张PPT)
一、时间间隔与时刻的理解
时间间隔与时刻的区别和联系
关于时间的测量,生活中一般用各种钟表来计时,在运动场上常用秒表计时,在实验室里通常用秒表或打点计时器进行计时.
【典例1】(2011·和平区高一检测)关于时刻和时间,下列说法正确的是( )
A.作息时间表上的数字均表示时间
B.1 min只能分成60个时刻
C.手表上指针指示的是时间
D.“宁停三分,不抢一秒”指的是时间
【解题指导】时间间隔对应着某个事件所经历的某个过程或位置变化,时刻对应的是运动中的某个状态或位置.
【标准解答】选D. 作息时间表上的数字表示的是起床、就餐、上下课的时刻,A错.1 min能分成无数多个时刻,B错.手表上指针指示的是时刻,C错.“宁停三分,不抢一秒”指的是时间,D对.
【规律方法】怎么区分时间间隔与时刻
首先,应明确时刻对应的是某个事件或运动的状态、位置,而时间间隔对应的是事件或运动的过程或是位置变化.其次,应掌握一些表示时刻与时间间隔的关键词:如时间数值后跟“初”、“末”、“时”应是时刻.如时间数值后跟“内”、“中”一般为时间间隔.
【变式训练】(2011·威海高一检测)一列火车从上海开往北京,下列叙述中,指时间间隔的是( )
A.火车在早晨6点10分从上海站出发
B.火车共运行了12小时
C.火车在9点45分到达中途的南京站
D.火车在19点55分到达北京
【解析】选B.时刻对应位置,时间间隔对应过程,出站、进站对应的是时刻,途中历经的是时间间隔,故B正确,A、C、D错误.
二、路程和位移的理解
路程和位移的区别和联系
(1)如果某段时间内某物体通过的路程为零,则这段时间内物体静止;但如果位移为零,则在这段时间内物体不一定静止.
(2)位移可用“+”、“-”表示,但位移的正、负不表示大小,仅表示方向.
【典例2】如图所示,某人沿半径
R=50 m的圆形跑道跑步,从A点出
发逆时针跑过3/4圆周到达B点,
试求由A到B的过程中,此人跑步
的路程和位移.
【解题指导】路程是运动轨迹的长度,位移为从起点A到终点B的有向线段,线段的长度为位移大小,方向由起点指向终点.
【标准解答】此人运动的路程等于ACB所对应的弧长,
此人从A点运动到B点的位移大小等于由A指向B的有向线段的长度,即
x= R=1.414×50 m=70.7 m,位移的方向由A→B,与半径AO的夹角为45°.
【规律方法】位移与路程的关系
位移与路程永远不可能相同.因为位移是矢量,既有大小又有方向;而路程是标量,它只有大小没有方向.两者的运算法则有很大不同.位移大小与路程可能相等.一般情况下,位移大小都要小于路程,只有当物体做单向直线运动时,位移大小与路程相等.
【变式训练】下列关于位移和路程的说法中,正确的是
( )
A.位移大小和路程不一定相等,所以位移不等于路程
B.位移的大小等于路程,方向由起点指向终点
C.位移描述物体相对位置的变化,路程描述路径的长短
D.位移描述直线运动,路程描述曲线运动
【解析】选C.选项A表述的因果关系没有意义,故A错.位移可以用从初位置指向末位置的有向线段来表示,但位移的大小并不等于路程,往往是位移的大小小于或等于路程,故选项B错.位移和路程是两个不同的物理量,位移描述物体位置的变化,路程描述物体运动路径的长短,所以选项C正确.无论是位移还是路程都既可以描述直线运动,也可以描述曲线运动,故选项D错误.
1.矢量的表示
(1)矢量的图示:用带箭头的线段表示,线段的长短表示矢量的大小,箭头的指向表示矢量的方向.
(2)在同一直线上的矢量,可先建立直线坐标系,可以在数值前面加上正负号表示矢量的方向,正号表示与坐标系规定的正方向相同,负号则相反.
2.大小的比较
标量大小的比较只看其自身数值大小,而矢量大小的比较要
看其数值的绝对值大小,绝对值大的矢量就大.
如两位移x1=2 m,x2=-3 m,则两位移的大小关系为x1<x2,
而对温度t1=2 ℃和t2=-3 ℃,则温度t1高于温度t2.
3.运算方法
标量的运算法则为算术法,矢量的运算法则为平行四边形法
则.
【典例】下列关于矢量(位移)和标量(温度)的说中,正确的是( )
A.两运动物体的位移大小均为30 m,这两个位移不一定相同
B.做直线运动的两物体的位移x甲=3 m,x乙=-5 m,则
x甲>x乙
C.温度计读数有正有负,其正负号表示温度方向
D.温度计读数的正负号表示温度高低,不能说表示方向
【解题指导】求解该题应注意以下两点:
(1)矢量既有大小,又有方向.其方向一般用正、负表示;
(2)标量只有大小没有方向.
【标准解答】选A、D. 两物体的位移大小虽然均为30 m,但由于不知其方向关系,两个位移不一定相同,A对.物体位移大小应比较其绝对值,B错.温度无方向,其正负表示温度的高低,不能说表示方向,C错,D对.
位移概念把握不准确造成错误
关于质点的位移和路程,下列说法中正确的是
A.位移是矢量,位移的方向即质点运动的方向
B.位移的大小不会比路程大
C.路程是标量,即位移的大小
D.当质点做直线运动时,路程等于位移的大小
【正确解答】位移是矢量,其大
小等于从初位置指向末位置的线
段的长度,其方向由初位置指向
末位置,而不是质点运动的方向,
A错.位移的大小是初位置到末位
置的线段的长度,而当物体从初
位置运动到末位置时,运动轨迹
可能是直线,也可能是曲线.如质点沿曲线ABC从A到达C,
路程是曲线ABC的长度,而位移大小是线段AC的长度,方向
由A指向C(如图甲).同样,质点沿直线从A点经B点到C
点,又从C点折回B点,质点通过的路程是线段AC的长度加
CB的长度,而质点的位移是线段AB的长度,方向由A指向B
(如图乙).B对,C错.只有在质点做单向直线运动时,位
移的大小才等于路程.
正确答案:B
【易错分析】本题易错选项及错误原因具体分析如下:
1.南非世界杯开幕式于2010年6月11日21:00时(北京时间)在约翰内斯堡举行,所有比赛历时31天.以上记录时间的数据分别指的是( )
A.时刻和时间间隔 B.时间间隔和时刻
C.都是时刻 D.都是时间间隔
【解析】选A.2010年6月11日21:00时指的是开幕的时刻;31天是所有比赛所用的时间,指的是时间间隔.故A正确.
2.一人沿着半径是40 m的圆形喷水池边散步,当他走了3圈半时,他的位移大小和经过的路程是( )
A.879 m、879 m B.80 m、879 m
C.80 m、80 m D.879 m、80 m
【解析】选B. 此人的位移大小等于圆形喷水池的直径80 m, 他经过的路程是3.5×2×40×3.14 m=879 m, 故选项B正确.
3.(2011·郑州高一检测)如图所示,
一物体沿3条不同的路径由A运动到B,
则沿哪条路径运动时的位移较大
( )
A.沿Ⅰ较大 B.沿Ⅱ较大
C.沿Ⅲ较大 D.一样大
【解析】选D.位移是指从初位置指向末位置的有向线段,与运动路径无关,物体沿3条不同的路径由A运动到B,初、末位置相同,位移相同,故D正确.
4.关于位移和路程,下列说法正确的是( )
A.在某一段时间内物体运动的位移为零,则该物体一定是静止的
B.在某一段时间内物体运动的路程为零,则该物体一定是静止的
C.在直线运动中,物体的位移大小一定等于其路程
D.在曲线运动中,物体的位移大小可能等于路程
【解析】选B.物体运动了一段时间后又回到出发点,位移为零,A错.物体不运动,则它的路程一定为零,反之物体在某一段时间内运动的路程为零,则它一定静止,B对.物体只有做单向直线运动时,其位移大小才等于路程,C、D错.
5.气球升到离地面80 m高时,从气球上掉下一物体,物体又上升了10 m后才开始下落,规定向上方向为正方向.讨论并回答下列问题,体会位移的正负表示方向.
(1)物体从离开气球到落到地面的路程是多少米?
(2)物体从离开气球到落到地面时的位移大小是多少米?方向如何?
【解析】(1)物体在整个运动过程中的路程
s=10 m+90 m=100 m,(2)物体从离开气球到落到地面时的位移x=-80 m,方向竖直向下.
答案:(1)100 m (2)80 m 方向竖直向下
一、选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分)
1.下列计时数据中指时刻的是( )
A.国家规定各类学校上一节课的标准时间为45分钟
B.广州亚运会于2010年11月27日胜利闭幕
C.人造卫星绕地球一圈的时间为1.5 h
D.由青岛开往通化的1406次列车在德州站停车3 min
【解析】选B.由于时刻是一瞬间,没有长短,时间间隔是一个过程,有一定的长短,题中的45分钟、1.5 h、3 min都有长短,均为时间间隔,故A、C、D均错;时刻是一瞬间,2010年11月27日是广州亚运会这个事件结束的时刻,故B正确.
2.关于位移和路程,以下说法正确的是( )
A.出租汽车按路程收费
B.出租汽车按位移的大小收费
C.在曲线运动中,同一运动过程的路程一定大于位移的绝对值(即大小)
D.在直线运动中,位移就是路程
【解析】选A、C. 出租汽车按路程收费,曲线运动路程一定大于初、末位置间线段的长度,所以路程一定大于位移的大小,所以A、C正确,B错误.只有在单向直线运动中,位移的大小才等于路程,而位移是矢量,路程是标量,任何情况下位移都不能是路程.所以D错误.
3.(2011·周口高一检测)一小球在周长为2 m的圆形轨道上运动,从某点开始绕行一周又回到该点,则小球的( )
A.位移大小是0,路程是2 m
B.位移大小和路程都是2 m
C.位移大小是2 m,路程是0
D.位移大小和路程都是0
【解析】选A.小球绕行一周后又回到出发点,位移为0,路程为圆的周长,即路程为2 m,A正确.
4.某人从一点出发向西运动了60 m,接着又向南运动了
80 m,则在整个运动过程中,该人运动的( )
A.路程为100 m
B.位移大小为100 m
C.位移大小为140 m
D.位移方向向南
【解析】选B.此人的路程为60 m+80 m=140 m,位移大小为
方向为西偏南53°,故B对,A、C、D错.
5.物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物体的位置,用坐标的变化量Δx表示物体的位移.如图所示,一个物体从A运动到C,它的位移Δx1=-4 m-5 m=-9 m;从C运动到B,它的位移为Δx2=1 m-(-4 m)=5 m.下列说法中正确的是( )
A.C到B的位移大于A到C的位移,因为正数大于负数
B.A到C的位移大于C到B的位移,因为符号表示位移的方向,不表示大小
C.因为位移是矢量,所以这两个矢量的大小无法比较
D.物体由A到B的位移Δx=Δx1+Δx2
【解析】选B、D.位移是矢量,“+”、“-”表示位移的方向,而不表示位移的大小,A到C的位移大于C到B的位移,A、C错误,B正确;A到B的位移Δx=1 m-5 m=-4 m,即Δx=Δx1+Δx2,故D正确.
二、非选择题(本题共3小题,共25分)
6.(2011·广州高一检测)(7分)第十六届亚运会于2010年11月12日20时在广州开幕,共有45个国家和地区的12 000多名运动员参加比赛,经过15天的激烈角逐,共决出42个竞赛项目的金牌.以上数据涉及时刻和时间间隔的各有哪些?
【解析】2010年11月12日20时是广州亚运会开幕的时刻, 15天为广州亚运会从开幕到结束经过的时间间隔.
答案:2010年11月12日20时为时刻,15天为时间间隔
7.(2011·济宁高一检测)(9分)在图中的时间轴上标出第2 s末、第 5 s 末、第2 s、第4 s,并说明它们表示的是时间还是时刻.
【解析】第2 s末和第5 s末在时间轴上为一点,表示时刻.第2 s在时间轴上为一段线段,是指第1 s末到第2 s 末之间的一段时间,即第二个1 s,表示时间.第4 s在时间轴上也为一段线段,是指第3 s末到第4 s末之间的一段时间,即第四个1 s,也表示时间.
答案:见解析
8.(挑战能力)(9分)如图所示,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20 m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30 m处,如果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表中,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?
【解析】马路演化为坐标轴,因为向右为x轴的正方向, 所以在坐标轴上原点左侧的点的坐标为负值,右侧的点的坐标为正值,即:
x1=-20 m, x2=0, x3=30 m.
前2秒内的位移Δx1=x2-x1=0-(-20) m=20 m
后3秒内的位移Δx2=x3-x2=30 m-0=30 m.
这5秒内的位移Δx3=x3-x1=30 m-(-20) m=50 m
上述位移Δx1、Δx2和Δx3都是矢量,大小分别为20 m、
30 m和50 m,方向都向右,即沿x轴正方向.
答案:见解析
【方法技巧】位移与路程的确定
1.对于物体的位移,首先要明确研究物体的初、末位置,不必考虑中间过程,其大小为初、末位置间线段的长度,方向为由初位置指向末位置,注意求位移时,必须指明大小和方向.
2.对于物体的路程,应注意物体运动的每一个细节,它等于所经过的路径的总长度.
3.只要初、末位置确定,位移也就一定,而路程可以有无数个数值,二者的大小关系是:路程不会小于位移的大小,只有单向直线运动中路程与位移的大小才相等.(共56张PPT)
一、速度、速度变化量和加速度的比较
速度v、速度变化量Δv和加速度a的比较如下:
(1)当物体做直线运动时,用Δv=v2-v1求速度变化量大小时,应先按选取的正方向确定v1、v2的正负值.(2)加速度a与速度v无直接关系,与速度变化量Δv也无直接关系.v大,a不一定大;Δv大,a也不一定大.
【典例1】(2011·烟台高一检测)以下对于加速度这个物理量的认识中,错误的是( )
A.加速度数值很大的运动物体,速度可以很小
B.加速度数值很大的运动物体,速度的变化量必然很大
C.加速度数值很大的运动物体,速度可以减小得很快
D.加速度数值减小时,物体运动的速度也必然随着减小
【解题指导】正确理解速度与加速度的关系是解决本题的关键.
【标准解答】选B、D.加速度大小与速度的大小之间无必然的关系,物体的加速度大它的速度不一定大,如匀速运动的高速列车的加速度为零,A对;加速度很大的物体只有在较长时间内它的速度变化量才很大,B错;加速度很大的物体在减速运动时其速度减小得很快,C对;加速度数值减小的加速运动,物体的速度逐渐增加,D错.
【规律方法】速度和加速度的关系
1.速度和加速度的大小无直接关系.速度大,加速度不一定大,加速度大,速度也不一定大;加速度为零,速度可以不为零,速度为零,加速度也可以不为零.
2.速度和加速度的方向无直接关系.加速度与速度的方向可能相同或相反,甚至两者的方向不在一条直线上.
【变式训练】(2011·蚌埠高一检测)关于速度、速度的改变量、加速度的关系,下列说法中错误的是( )
A.物体的速度不等于零,但加速度可能等于零
B.物体的速度改变越快,加速度就越大
C.物体的速度改变量越大,加速度就越大
D.物体的速度变化率越大,加速度就越大
【解析】选C.物体的速度不等于零,加速度可能为零,如做匀速直线运动的物体,A对;加速度是表示速度变化快慢的物理量,速度变化越快,加速度越大,B对;物体速度变化量很大,但如果时间很长,加速度也不大,C错;速度变化率表示速度变化的快慢,即加速度,D对.故选C.
二、物体做加速还是减速运动的判断方法
判断物体做加速运动还是减速运动的方法有两个:
1.根据v-t图象.看随着时间的增加,速度的大小如何变化,若越来越大,则加速,反之则减速.
2.根据加速度方向和速度方向间的关系.只要加速度方向和速度方向相同,就是加速;加速度方向和速度方向相反,就是减速.这与加速度的变化和加速度的正、负无关.
可总结如下:
(1)物体是做加速运动还是减速运动,不能根据加速度的正负来判断,当加速度与速度均为负值时,速度就增加.(2)速度的变化趋势与加速度的变化趋势无关,加速度减小时,速度不一定减小.
【典例2】某物体沿直线运动,其
v-t图象如图所示,则下列说法中
正确的是( )
A.前3 s内速度与加速度方向相同,
物体做加速运动
B.第5 s内速度与加速度方向相反,物体做减速运动
C.第6 s内速度与加速度方向相同,物体做加速运动
D.第6 s内速度与加速度方向相反,物体做减速运动
【解题指导】审题时应注意:速度、加速度的正、负不表示它们的大小,而是表示方向,根据二者的方向关系,判断物体做何种运动.切忌只根据加速度的正、负去判断物体的运动性质.
【标准解答】选A、B、C.前3 s内速度随时间均匀增大,故物体做加速运动,速度与加速度同向,A正确.第5 s内速度随时间减小,速度与加速度反向,物体做减速运动,B正确.第6 s内速度随时间增大,速度与加速度同向,物体做加速运动,D错、C正确.
【规律方法】怎么判断速度的变化
1.判断物体速度的大小变化,不必去管加速度的大小,也不用去管加速度大小的变化,只需看加速度的方向与速度的方向是否相同.若加速度与速度的方向相同,则物体一定做加速直线运动;加速度与速度的方向相反,物体一定做减速直线运动.
2.判断物体速度变化的快慢,只需看加速度的大小,不用去管加速度的方向或速度的大小.物体的加速度大,则表明物体的速度变化较快;加速度小则表明物体的速度变化较慢.
【变式训练】关于速度和加速度的关系,下列说法正确的是( )
A.速度变得越大,加速度就越大
B.速度变化得越快,加速度就越大
C.加速度方向保持不变,速度方向也保持不变
D.加速度大小不断变小,速度大小也不断变小
【解析】选B.加速度是表示速度变化快慢的物理量,加速度越大,表示速度变化越快,A错,B对;踢足球时,飞来的足球被踢回,足球的加速度方向未变,但其速度方向发生了改变,C错;加速直线运动中,物体的加速度减小,但其速度继续增加,D错.
1.物理量y
描述物理过程或物理状态的量称为物理量.如:位移x、时间t、质量m、速度v、力F等.
2.物理量y的变化量Δy
表达式为Δy=y2-y1,即物理量y的末过程(或末状态)值减去它的初过程(或初状态)值,表示物理量y的变化大小,也叫物理量y的增加量.如:位移x的变化量可表示为Δx、时间t的变化量可表示为Δt、质量m的变化量可表示为Δm、速度v的变化量可表示为Δv等.
3.物理量y对时间的变化率
即物理量的变化量Δy与所用时间Δt的比值,表示物理量y的变化快慢,物理学上常用另一个物理量来描述它.如:位移的变化率 就是速度v、速度的变化率 就是加速度a、功的变化率 就是功率P等.
无特殊说明时,某物理量的“变化率”是指该物理量“对时间的变化率”.
【典例】(2011·矾山高一检测)由变化率和变化量的概念,可知以下判断正确的是( )
A.加速度是速度的变化率
B.速度是加速度的变化率
C.加速度是速度的变化量
D.加速度是速度变化量的变化率
【解题指导】审题时应注意速度变化率指的是速度变化的快慢,速度变化量指的是速度变化的大小,理解速度、加速度的物理意义.
【标准解答】选A.加速度是指速度的变化率,表示速度变化的快慢,而速度是表示质点位置变化的快慢,故A正确,B、C、D错误.
加速度定义式应用中正负号错误
篮球以10 m/s的速度水平撞击篮板后以6 m/s的速度反向弹回,篮球与篮板的接触时间为0.1 s,则篮球在这段时间内的加速度为多大?加速度的方向如何?
【正确解答】选取篮球的初速度方向为正方向,则初速度v0=10 m/s.因为末速度方向与规定的正方向相反,故末速度为v=-6 m/s.由加速度的定义式可得:
本题也可以选取末速度的方向为正方向,解出的加速度将为正值.
正确答案:160 m/s2 方向与初速度的方向相反
【易错分析】在解答本题时易犯错误具体分析如下:
1.(2011·成都高一检测)关于做直线运动的物体的加速度方向,下列判断正确的是( )
A.加速度的方向就是速度的方向
B.加速度的方向就是位移的方向
C.当物体做加速运动时,加速度的方向与速度的方向相同
D.当物体做减速运动时,加速度的方向与速度的方向相同
【解析】选C.加速度的方向与速度变化量的方向相同,与物体的速度或位移的方向无关,A、B错;当物体做加速直线运动时,加速度与速度方向相同,做减速直线运动时,加速度与速度方向相反,C对,D错.
2.关于小汽车的运动,下列说法哪些是可能的( )
A.小汽车在某一时刻速度很大,而加速度为零
B.小汽车在某一时刻速度为零,而加速度不为零
C.小汽车在某一段时间,速度变化量很大而加速度较小
D.小汽车加速度很大,而速度变化很慢
【解析】选A、B、C.小汽车做高速匀速直线运动时,速度很大,加速度为零,A对;小汽车刚刚启动时,速度为零,加速度不为零,B对;如果汽车缓慢启动时,经过较长时间后速度变化量可以很大,但加速度很小.C对;小汽车加速度很大,表示其速度变化率很大,即其速度变化很快,D错.
3.一物体做变速直线运动,某时刻速度大小为4 m/s,2 s后速度大小变为10 m/s,则在这2 s内该物体的平均加速度大小可能为( )
A.2 m/s2 B.3 m/s2 C.5 m/s2 D.7 m/s2
【解析】选B、D.以初速度方向为正方向,若初、末速度方向相同时, 若初末速度方向相反时, 其大小为7 m/s2,故B、D正确.
4.如图为一质点做直线运动的速度—时间图象,则在图中给出的该质点在前3 s内的加速度a随时间t变化关系的图象中正确的是( )
【解析】选A.质点在第1秒内的加速度
1~3 s内的加速度 故选项A正确.
5.火车紧急刹车时,在30 s内速度从108 km/h均匀减小到零,求此过程中火车的加速度.
【解析】火车的初速度v=108 km/h=30 m/s,经时间t=30 s后其末速度为零,由加速度定义式得
负号表示加速度方向与火车运动方向相反.
答案:1 m/s2 方向与运动方向相反
一、选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分)
1.由 可知( )
A.a与Δv成正比
B.物体加速度大小由Δv决定
C.a的方向与Δv的方向相同
D.Δv/Δt叫速度变化率,就是加速度
【解析】选C、D.加速度的大小与Δv和Δt的比值有关,只知道Δv或Δt的大小,不能确定加速度的大小,A、B错;a的方向与Δv的方向相同,C对;Δv/Δt叫速度变化率,表示速度变化的快慢,也就是加速度,D对.
2.(2011·吉安高一检测)关于速度和加速度,下列说法中不正确的是( )
A.物体的加速度增大时,速度可能反而减小
B.物体的速度为零时,加速度可能不为零
C.物体的加速度不为零且始终不变,速度也始终不变
D.物体加速度越大,速度变化越快
【解析】选C.若加速度与速度方向相反,物体做减速运动,加速度增大,物体速度减小得更快,A对;物体由静止开始加速的瞬间,速度为零,加速度不为零,B对;物体的加速度恒定不变,物体一定做变速运动,C错;加速度是表示速度变化快慢的物理量,加速度越大,表明物体的速度变化得越快,D对.
3.一个加速运动的物体,其加速度是6 m/s2,关于这个
6 m/s2理解正确的是( )
A.某1 s末的速度比该1 s初的速度大6 m/s
B.某1 s末的速度比该1 s初的速度大6倍
C.某1 s初的速度与前1 s末的速度相差6 m/s
D.某1 s末的速度与前1 s初的速度总是相差6 m/s
【解析】选A.某1 s末比该1 s初多了1 s的时间,据加速度的物理意义,该段时间的初、末速度之差为6 m/s,A对,B错;某1 s初与前1 s末为同一时刻,速度为同一个值,C错;某1 s末比前1 s初多了2 s的时间,物体的速度增加了12 m/s,D错.
4.(2011·烟台高一检测)一足球以8 m/s的速度水平飞来,运动员把它以12 m/s的速度反向踢出,已知踢球时间为0.2 s,则在这段时间内,足球的平均加速度大小为
( )
A.20 m/s2 B.40 m/s2
C.60 m/s2 D.100 m/s2
【解析】选D.以足球飞来时的速度方向为正方向,则v1=
8 m/s, v2=-12 m/s,平均加速度
故选项D正确.
5.一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B.加速度和速度同向,故速度增加,当a=0时,速度达到最大值,A错、B正确;因为速度不为零,故位移增大,C、D错误.
二、非选择题(本题共3小题,共25分)
6.(8分)航天飞机以100 m/s的速度着陆,在25 s 内就可停下来,而以8 m/s的速度飞行的蜻蜓能在0.7 s内停下来.试比较两物体的速度v、速度的变化量Δv和加速度a的关系.
【解析】航天飞机的加速度的大小为
蜻蜓的加速度的大小为
二者相比,航天飞机着陆时的速度和速度变化量都比蜻蜓的大,但加速度却比蜻蜓的小.
答案:见解析
7.(8分)小木块以5 m/s的初速度自由冲上光滑斜面,2 s末速度大小变为1 m/s,求这段时间内的加速度.
【解析】选取沿斜面向上为正方向,则v0=5 m/s,2 s末若物体仍沿斜面向上运动,v=1 m/s,则加速度
2 s末若物体沿斜面向下运动,v′=-1 m/s,则加速度
答案:加速度大小为2 m/s2或3 m/s2 加速度的方向沿斜面向下
8.(挑战能力)(9分)如图为某物体做直线运动的v-t图象.试分析物体在各段时间内的运动情况并计算各阶段加速度的大小和方向.
【解析】质点在0~1 s内做加速直线运动,
速度变化量为Δv1=4 m/s-0=4 m/s,
加速度 方向与速度方向相同.
在1~3 s内做减速直线运动,速度变化量
Δv2=0-4 m/s=-4 m/s,
加速度 方向与速度方向相反.
在3~4 s内做加速直线运动,速度变化量
Δv3=-2 m/s-0=-2 m/s,
加速度 方向与速度方向相同.
答案:见解析
【方法技巧】
利用v-t图象分析物体运动的方法
图象能直观地反映物理量间的变化规律,应用v-t图象分析物体运动的方法为:
(1)选取v-t图线中的一段为研究过程,依据纵坐标的绝对值分析速度大小的变化,利用纵坐标的正、负了解速度的方向,也就是看图线是否处在t轴的两侧,在同一侧时,速度方向不发生变化.
(2)利用v-t图象中图线的倾斜程度分析加速度情况,具体做法是:在图线上取两点,由 可求该过程的加速度,a的正、负反映a方向与正方向的关系.(共70张PPT)
一、质点与物理模型的理解
1.质点的理解
(1)质点是用来代替物体的有质量的点,其特点是具有质量,没有大小、体积、形状,它与几何中的“点”有本质区别.
(2)质点是一种“理想化模型”.
(3)可将物体看成质点的几种情况:
2.物理模型的理解
(1)物理模型是在物理研究中,突出问题的主要方面,忽略次要因素而建立的.是经常采用的一种科学研究方法,质点就是典型的物理模型之一.
(2)物理模型作为一种理想模型,是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象,实际中并不存在.
(1)并不是只有很小的物体才能被看成质点,也不是很大的物体就一定不能被看成质点,关键是看物体的大小和形状在研究物体的运动时是否为次要因素.
(2)对于同一物体,能否将其看成质点要视研究的问题而定.
【典例1】(2011·南昌高一检测)下列关于质点的说法中正确的是( )
A.质点就是体积很小的物体
B.只有做直线运动的物体才能看成质点
C.转动着的物体不可以看成质点
D.任何物体在一定的条件下都可以看成质点
【解题指导】物体的大小和形状对所研究的问题无影响或影响可以忽略时,物体可以被看成质点.
【标准解答】选D.质点指没有形状和大小,而具有物体全部质量的点.一个物体能否可以看做质点不是以其大小而论,而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响,如果无影响或影响不大,该物体可以视为质点,否则不能视为质点,任何物体在一定的条件下都可以看成质点,A、B、C错误,D正确.
【规律方法】一个物体是否可以看做质点的判断方法
1.看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响,如果无影响或影响不大,该物体可以视为质点,否则不能视为质点.2.一般情况下,平动的物体可以看做质点,转动的物体不能看做质点.3.当物体的大小远小于所研究的范围时,该物体可以看做质点.
【变式训练】(2011·哈尔滨高一检测)下列情形中的物体,可以看做质点的是( )
A.跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中
B.一枚硬币用力上抛,猜测它落地时正面朝上还是反面朝上
C.花样滑冰运动员在比赛中
D.奥运冠军邢慧娜在万米长跑中
【解析】选D.跳水、花样滑冰比赛中,我们主要观看运动员的肢体动作,这类运动中运动员不能被看做质点,A、C错.万米长跑中,我们主要考虑运动员从起点到终点跑步所用的时间,考虑不同时刻运动员所在的位置,此时可以把运动员看做质点,D对.抛硬币猜它落地时朝上的是正面还是反面,需要区分它的正反面,即要考虑它的形状,故不能把它看做质点,B错.
二、对参考系的理解
1.选择参考系的意义
要描述一个物体的运动,必须首先选好参考系,对于同一个运动,如果选不同的物体作参考系,观察到的运动情况可能不相同.
例如:甲、乙两辆汽车由西向东沿同一直线均以15 m/s的速度行驶.若甲车以路边的树木或地面为参考系,则甲车是以15 m/s的速度向东行驶;若以乙车作为参考系,则甲车是静止的.
2.参考系的选取原则
研究物体的运动时,参考系的选取是任意的,一般根据研究问题的方便来选取.
在研究地面上物体的运动时,常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系.
3.注意问题
(1)由于运动描述的相对性,凡是提到物体的运动,都应该明确它是相对哪个参考系而言的.
(2)在同一个问题当中,若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动,必须选取同一个参考系.
(1)在研究物体的运动情况时,如果一个物体一旦被选为参考系,就认为它是静止的.
(2)在解题过程中,如果选地面作为参考系可以不指明,但选其他物体作为参考系时必须指明.
【典例2】A、B两辆汽车在一条东西方向的直路上向东行驶,A速度为6 m/s,B速度为10 m/s.(1)若以A为参考系,B的速度多大?方向如何?(2)若以B为参考系, A的速度多大?方向如何?(3)以A或B为参考系,地面的运动情况如何?
【解题指导】A、B两辆汽车都向东行驶表明两辆车的速度方向相同,速度的方向可以用速度的正负来表示,某物体相对于另一物体的速度等于两物体速度的差值.
【标准解答】(1)以A为参考系,B的速度大小为4 m/s,方向向东.(2)以B为参考系,A的速度大小也为4 m/s,方向向西.(也可以说成A的速度为-4 m/s,方向向西.)(3)以A为参考系,地面的运动速度方向向西,大小为
6 m/s;以B为参考系,地面的运动速度也是方向向西,大小为10 m/s.
【规律方法】根据参考系描述物体运动的方法
描述物体的运动,必须选择参考系.其一般方法为:
(1)确定研究对象.(2)根据题意确定参考系,并假定参考系是不动的.(3)分析被研究物体相对于参考系的位置变化情况.
【变式训练】(2011·淮安高一检测)2010年8月8日,淮安中学李明同学乘汽车从楚州到上海观看世博会,他看到道路两旁的树木在迅速后退.他所选的参考系是( )
A.地面 B.树木
C.汽车 D.道路旁的建筑物
【解析】选C.汽车前进,以汽车为参考系,观察到地面、树木、建筑物均向后退,C正确.
三、坐标系
1.建立坐标系的物理意义
借助适当的坐标系可以定量地描述物体的位置及位置变化.
2.坐标系的种类
(1)直线坐标系:如果物体沿直线运动,即做一维运动时,可以以这条直线为x轴,在直线上规定原点、正方向和标度,建立直线坐标系.
(2)二维坐标系:当物体在某一平面内做曲线运动时,需用两个相互垂直的坐标确定它的位置,即二维坐标系(平面直角坐标系).
(3)三维坐标系:当物体在空间内运动时,需采用三个坐标确定它的位置,即三维坐标系(空间坐标系).
如图所示为三种不同的坐标系,其中:甲中M点位置坐标为x=2 m;乙中N点位置坐标为x=3 m,y=4 m;丙中P点位置坐标为x=3 m,y=4 m,z=2 m.
3.原则
建立坐标系的原则是确定物体的位置方便、简捷.
建立何种坐标系要针对物体是在直线上、平面内,还是空间中运动而定.
【典例3】在60周年国庆盛典上,游行的队伍和彩车依次从天安门前经过,以北京长安街为坐标轴x,向西为正方向,以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O,建立一维坐标系.一辆彩车最初在原点以东3 km 处,一段时间后行驶到原点以西2 km处.这辆彩车最初位置和最终位置分别是
( )
A.3 km 2 km B.-3 km 2 km
C.3 km -2 km D.-3 km -2 km
【解题指导】注意所建坐标系以天安门中心所对的长安街中心为坐标原点O,向西为正方向.某位置离原点的距离为坐标绝对值,坐标的正负要看该位置在原点的哪个方向上.
【标准解答】选B.坐标轴的正方向向西,则位置在原点以西为正,在原点以东为负.彩车最初在原点以东且距原点
3 km处,所以最初位置是-3 km,同理最终位置是2 km,故B正确.
【规律方法】坐标系原点对位置坐标、位置变化的影响
1.物体的位置坐标与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定有关.同一位置,建立某种坐标系时所选的原点不同,或选定的正方向不同,物体的位置坐标不同.
2.物体的位置变化与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定无关.
【互动探究】如果将坐标原点向东移5 km,则这辆彩车的最初位置和最终位置分别是多少
【解析】坐标原点向东移5 km后,最初位置在原点以西,距离原点2 km.最终位置还在原点以西,距离变为7 km.
答案:2 km 7 km
【变式备选】如图所示,一根长0.8 m的杆,
竖直放置,今有一内径略大于杆直径的环,
从杆的顶点A向下滑动,向下为正方向,
(1)取杆的下端O为坐标原点,图中A、B
两点的坐标各是多少?环从A到B的过程中,
位置变化了多少?(OB间距离为0.2 m)
(2)取A端为坐标原点,A、B点的坐标又
是多少?环从A到B的过程中位置变化了多少?
(3)由以上两问可以看出,坐标原点的不同对位置坐标和位置变化有什么影响?
【解析】(1)由于杆长0.8 m,OB为0.2 m,题目给出坐标系向下为正方向,故以O点为坐标原点,A、B的坐标分别为xA=-0.8 m,xB=-0.2 m.由A到B位置变化为
xB-xA=-0.2 m-(-0.8) m=0.6 m.
(2)由题意得,AB长为0.6 m,以A为原点,A、B两点的坐标分别为xA=0,xB=0.6 m.A到B位置变化为
xB-xA=0.6 m-0=0.6 m.
答案: (1)-0.8 m -0.2 m 0.6 m
(2)0 0.6 m 0.6 m
(3)选取的坐标原点不同,同一位置的坐标不同,但位置变化相同
【典例】2010年11月第16届亚运会的圣火传递到达了广州,观察图中的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰,关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况,下列说法正确的是(旗杆和甲、乙火炬手在同一地区)( )
A.甲、乙两火炬手一定向左运动
B.甲、乙两火炬手一定向右运动
C.甲火炬手可能运动,乙火炬手向右运动
D.甲火炬手可能静止,乙火炬手向左运动
【解题指导】旗帜的摆动方向表明了风向,所看到的火炬火焰情形是以运动的风为参考系的.
【标准解答】选D.旗向左偏,说明有向左吹的风,由于甲的火焰向左偏,甲可能静止,可能向右运动,也可能向左运动且速度小于风速,故无法确定甲的运动状态,由于乙的火焰向右偏,所以乙一定向左运动,且速度大于风速.所以D正确.
对质点概念认识不清导致错误
在下列情形中,可以将研究对象看做质点的是
A.地面上放一只木箱,在上面的箱角处用水平力推它,在研究它是先滑动还是先翻转时
B.研究2011年2月14日在国际田联室内赛德国卡尔斯鲁厄站男子60米栏决赛中刘翔的跨栏动作时
C.研究“嫦娥二号”卫星在绕月球飞行的轨迹时
D.研究“嫦娥二号”在轨道上飞行的姿态时
【正确解答】当研究木箱的翻转时,其大小、形状不能忽略,所以不能看做质点,故A错,在研究刘翔的跨栏动作时,不能忽略其肢体的动作,所以也不能看做质点,故B错;研究“嫦娥二号”绕月球的飞行时,其大小、形状均可忽略,可看做质点,但研究它的飞行姿态时,就不能看做质点,故C正确,D错.
正确答案:C
【易错分析】本题易错选D,其原因有以下几点:
1.误认为同一物体在一个问题中可以视为质点时,在另一个问题中也一定能视为质点.实际上,一个物体能否视为质点与问题的研究角度有关.
2.对物体在什么情况下可视为质点,什么情况下不能视为质点认识不清,即对质点的概念认识不深刻.应明确质点是用来代替物体的有质量的点,其突出特点是“具有质量”但质点没有大小、形状.
1.以下情况中,能够将地球视为质点的是( )
A.研究物体在地球上的运动时
B.研究地球绕太阳公转的周期时
C.研究地球绕地轴的自转时
D.研究一年中地球不同地区季节的变化、昼夜的长短时
【解析】选B.研究物体在地球上的运动时,将地球视为一个较大的物体,不能将地球看做质点,A错;研究地球绕太阳公转时,不考虑地球的大小及形状,可以把地球看做质点,B对;研究地球的自转,需考虑地轴及地球的大小,此时不能把地球看做质点,C错;地球上不同位置的昼夜长短不同,同一时刻处于不同的季节,研究这些问题时不能把地球看做质点,D错.
2.关于质点,以下说法正确的是( )
A.物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用很小,可以忽略不计时,我们就可以把物体看成质点
B.只有物体运动得不是很快时,才可以把物体看成质点
C.只有体积很小或质量很小的物体才可以看成质点
D.质点是没有质量、形状和大小的点
【解析】选A.一个物体能否被看成质点与物体的运动无关,也不能由其大小决定,应视其大小和形状对所研究的问题是否有影响而定,A正确,B、C均错,质点有质量,没有大小和形状,故D错.
3.(2011·成都高一检测)我们描述某个物体的运动时,总是相对一定的参考系.下列说法中正确的是( )
A.我们说“日落西山”,是以山为参考系的
B.我们说“地球围绕太阳转”,是以地球为参考系的
C.坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来,乘客是以他自己为参考系的
D.参考系必须选取地面或相对于地面不动的其他物体
【解析】选A、C.“日落西山”指太阳在西方相对大山落下,是以山为参考系,A对.“地球围绕太阳转”是以太阳为参考系,B错.树木、电线杆迎面向乘客运动是以自己为参考系看到的现象,C对.参考系的选取是任意的,无论物体运动与否,一旦将它选为参考系就认为它是静止的,D错.
4.两列火车平行地停在一站台上,过了一会儿,甲车内的乘客发现窗外树木向西移,乙车内乘客发现甲车没有动,如果以地面为参考系,上述事实说明( )
A.甲车向东运动,乙车不动
B.乙车向东运动,甲车不动
C.甲车向西运动,乙车向东运动
D.甲、乙两车以相同的速度向东运动
【解析】选D.物体的运动是相对参考系而言的,同一物体参考系不同,其运动情况也可能不同.树木相对地面静止,甲车内的乘客发现窗外树木在向西移动,说明甲车在向东运动.乙车内的乘客发现甲车没有动,说明乙车相对甲车静止,由于甲车相对地面向东运动,所以乙车相对地面也以相同的速度向东运动,故D正确.
5.俄罗斯是盛产撑杆跳高运动员的
国家,布勃卡和伊辛巴耶娃,分别
35次和24次打破撑杆跳高世界纪录,
如图所示是伊辛巴耶娃越过横杆的
瞬间,撑杆跳高是一项非常刺激的
体育运动项目,一般来说可以把撑
杆跳高运动分为如下阶段:助跑撑杆起跳、越过横杆.讨论并思考后回答,在下列几种情况下运动员能否被看做质点.从中体会质点模型的建立过程.
(1)教练员针对训练录像纠正运动员的错误时,能否将运动员看成质点?
(2)分析运动员的助跑速度时,能否将其看成质点?
(3)测量其所跳高度(判断其是否打破纪录)时,能否将其看成质点?
【解析】(1)纠正错误动作时不能忽略运动员的姿势及动作,也就是说不能忽略运动员的形状和大小,不能将其看成质点.
(2)分析助跑速度时,可以忽略运动员的姿势及动作,此时姿势和动作对研究速度没有影响,能将其看成质点.
(3)只要看能否越过横杆即可,不必看运动员的姿势及动作,能将其看成质点.
答案:(1)不能 (2)能 (3)能
一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)
1.下列关于质点的说法中,正确的是( )
A.地球很大,一定不能看做质点
B.原子核很小,一定能看做质点
C.同一物体在不同的情况中,有时可看做质点,有时则不可看做质点
D.质点是一种理想化模型,无实际意义
【解析】选C.一个物体能否看做质点不是以其大小而论,而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响,如果无影响或影响不大,该物体可以视为质点,否则不能视为质点,A、B错,C对.质点作为一种理想化模型,对物理研究非常有意义,D错.
2.关于机械运动和参考系,以下说法正确的有( )
A.研究和描述一个物体的运动时,必须选定参考系
B.由于运动是绝对的,描述运动时,无需选定参考系
C.一定要选固定不动的物体为参考系
D.研究地面上物体的运动时,必须选地球为参考系
【解析】选A. 同一个物体的运动选定不同的参考系,其运动形式是不一样的,故研究和描述一个物体的运动时,必须选定参考系,A对,B错.参考系的选取具有任意性,C、D错.
3.(2011·南昌高一检测)以下说法正确的是( )
A.“一江春水向东流”的参考系是江岸
B.我们说“太阳从东方升起”是以太阳为参考系
C.研究某学生骑车回校的速度时可以把学生和车看做质点
D.研究某学生骑车姿势进行物理分析时可以把学生和车看做质点
【解析】选A、C.“江水向东流”是选择江岸(或岸上的树木)为参考系,A对.“太阳从东方升起”是以地面为参考系,B错. 研究某学生骑车回校的速度时,他与车的大小及形状可以忽略不计,此时他与车可看做质点,C对.研究某学生的骑车姿势时是观察其肢体动作,此时不能将其看做质点,D错.
4.关于坐标系,下列说法正确的是( )
A.建立坐标系是为了定量描述物体的位置和位置变化
B.坐标系与参考系都是为了研究物体的运动而引入的
C.物体做直线运动时必须建立平面直角坐标系
D.物体在平面内做曲线运动,需要用平面直角坐标系才能确定其位置
【解析】选A、B、D.为了描述物体运动及其位置和位置变化,物理上引入了坐标系与参考系,A、B对.物体做直线运动时一般要建立直线坐标系,C错.物体在平面内做曲线运动,需要建立平面直角坐标系,D对.
5.(2011·郑州高一检测)宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日出游时曾写下了一首诗,其中两句是“卧看漫天云不动,不知云与我俱东”,表达了他对运动相对性的理解,诗中这两句中涉及的参考系分别是( )
A.岸和船 B.船和岸
C.都是岸 D.都是船
【解析】选B.“卧看漫天云不动”的原因是诗人乘坐的小船与云以相同的速度运动,这里的“云不动”是以船为参考系的;“云与我俱东”意思是云和诗人都向东运动,这里是以河岸为参考系的,故B正确.
6.一个小球从距地面4 m高处落下,被地面弹回,在距地面1 m高处被接住.坐标轴的原点定在抛出点正下方2 m处,设向下的方向为坐标轴的正方向,则小球的抛出点、落地点、接住点的坐标分别是( )
A.2 m,-2 m,-1 m B.-2 m,2 m,1 m
C.4 m,0,1 m D.-4 m,0,-1 m
【解析】选B.确定物体的位置及其变化,要建立好坐标系,在确定原点和正方向后我们可在坐标系中得出数据.本题以抛出点下方2 m处为坐标原点,且向下为正方向,故抛出点坐标应为-2 m,落地点坐标为2 m,接住点坐标为
1 m,故B项正确.
二、非选择题(本题共2小题,共20分)
7.(10分)2010年11月中国广州成功
举办第16届亚运会.本次亚运会的田径
比赛在广州奥林匹克中心体育场举行,
要描述百米运动员在运动中的位置,需
要建立什么样的坐标系?要描述800米
赛运动员在运动中的位置,需要建立什
么样的坐标系?在足球比赛场中,要描
述足球的位置需要建立什么样的坐标系?
【解析】百米赛运动员沿直线运动.故建立直线坐标系.800米赛,运动员在弯曲的跑道上运动,故建立平面直角坐标系.足球比赛中,足球有时在空中、有时在地面上运动,故建立三维直角坐标系.
答案:直线坐标系 平面直角坐标系 三维直角坐标系
【方法技巧】如何建立坐标系描述物体的运动
1.坐标系相对参考系应是静止的.
2.坐标系要具有三个要素:原点、正方向和单位长度.
3.坐标值有正负,这里的正负不表示大小,只表示方向.正值表示与选定的正方向相同,负值表示与选定的正方向相反.
4.建立哪种坐标系要根据物体的运动性质而定.物体若做直线运动,一般要建立直线坐标系;若在某平面内做曲线运动要建立平面直角坐标系;若在空间中做曲线运动应建立三维直角坐标系.
8.(挑战能力)(10分)一物体从O点出发,沿东偏北30度的方向运动10 m至A点,然后又向正南方向运动5 m至B点.
(1)建立适当坐标系,大体描述出该物体的运动轨迹;
(2)依据建立的坐标系,分别求出A、B两点的坐标.
【解析】 (1)以出发点O为坐标原点,以正东方向为x轴正方向,正北方向为y轴正方向,建立平面直角坐标系如图,线OAB即为物体的运动轨迹.
(2) yA=10sin30° m=5 m;
答案:(1)见解析
(2)(共66张PPT)
一、对平均速度和瞬时速度的理解
1.平均速度
(1)反映一段时间内物体运动的平均快慢程度,它与一段位移或一段时间相对应.
(2)在变速直线运动中,平均速度的大小跟选定的时间或位移有关,不同时间段内或不同位移上的平均速度一般不同,必须指明求出的平均速度是对应哪段时间内或哪段位移的平均速度,不指明对应的过程的平均速度是没有意义的.
(3)在变速直线运动中,两段时间或两段位移的平均速度,一般不相同.
(4)平均速度是矢量,其大小可由公式 求出,其方向与一段时间Δ t内发生的位移的方向相同,与运动方向不一定相同.
2.瞬时速度
(1)瞬时速度精确地描述了物体运动的快慢及方向,是矢量,一般情况下所提到的速度都是指瞬时速度.
(2)瞬时速度与某一时刻或某一位置相对应,即对应于某一状态.
(3)瞬时速度的方向就是该状态物体运动的方向.
(4)瞬时速度的大小称为瞬时速率,简称速率.
3.两者的关系
(1)当位移足够小或时间足够短时,可以认为瞬时速度就等于平均速度.
(2)在匀速直线运动中,平均速度和瞬时速度相等.
(1)平均速度的大小与瞬时速度的大小没有必然的关系,即瞬时速度大的物体,其平均速度不一定大.
(2)平均速度与速度的平均值是不同的,速度的平均值并不一定等于平均速度.
【典例1】气象台对某次台风预报是:风暴中心以18 km/h左右的速度向西北方向移动,在登陆时,近中心最大风速达到33 m/s……,报道中的两个速度数值分别是指
( )
A.平均速度,瞬时速度 B.瞬时速度,平均速度
C.平均速度,平均速度 D.瞬时速度,瞬时速度
【解题指导】解答本题应注意以下两点:
(1)平均速度与时间或位移相对应.
(2)瞬时速度与时刻或位置相对应.
【标准解答】选A.平均速度对应的是一段时间或一段位移,而瞬时速度对应的是时刻或位置,18 km/h指的是台风向西北方向移动一段时间或一段位移的平均速度,33 m/s指的是台风登陆时刻的瞬时速度.故A正确.
【规律方法】 平均速度与瞬时速度的大小关系
平均速度的大小与瞬时速度的大小无必然关系,平均速度大的物体,其瞬时速度不一定大;平均速度为零的物体,其瞬时速度也可能很大.
在匀速直线运动中,物体的平均速度等于瞬时速度,在其他运动中,物体的平均速度一般不等于其瞬时速度.
【变式训练】(2011·郑州高一检测)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经过某一段位移,是指瞬时速度
D.子弹以速度v从枪口射出,是平均速度
【解析】选B.平均速度为位移与时间的比值,不一定等于速度的平均值,A错;瞬时速率是指瞬时速度的大小,简称速率,B对;火车经过某段位移时对应的速度是指平均速度,C错;子弹从枪口射出时的速度是指瞬时速度,D错.
二、平均速度、平均速率和速率的关系
1.平均速度和平均速率
(1)平均速度指在某段时间内的位移与发生这段位移所用的时间的比值,其表达式为: 而平均速率等于路程与时间的比值,即: 两者都与某段时间有关,是过程量.
(2)平均速率不是平均速度的大小,它们的大小没有必然的关系.物体的平均速率大,其平均速度不一定大;物体的平均速度为零,其平均速率不一定为零,但平均速率为零,其平均速度一定为零.在一段时间内,它们的大小关系为:平均速度大小≤平均速率.
2.速率与平均速率
(1)速率为瞬时速度的大小,是瞬时速率的简称,而平均速率为路程与时间的比值,不是速率的平均值.两者均是标量,前者是状态量,后者是过程量.
(2)速率与平均速率没有确定的必然关系,某一运动过程中,速率可能大于平均速率,也有可能小于或者等于平均速率.
(1)瞬时速率是瞬时速度的大小,但平均速率不是平均速度的大小.
(2)在匀速直线运动过程中,速率、平均速率、平均速度的大小均相等.
【典例2】一物体以v1=4 m/s的速度向东运动了5秒后到达A点,在A点停了5秒后又以v2=6 m/s的速度沿原路返回,运动了5秒后到达B点,求物体在全程的平均速度和平均速率.
【解题指导】平均速度和平均速率是两个不同的概念,平均速率不是平均速度的大小,它们的大小应用其定义式来求解.
【标准解答】物体全程的位移大小x=v2t2-v1t1=6×5 m-
4×5 m=10 m,全程用时t=5 s+5 s+5 s=15 s,故平均速度大
小 方向水平向西.物体全程的路程
s=v2t2+v1t1=6×5 m+4×5 m=50 m,故平均速率
【规律方法】 平均速度和平均速率的求解方法
首先应明确平均速率不是平均速度的大小,它们的大小没有必然的关系.其次要明确两种物理量的求解要应用它们的定义式,即
【互动探究】试求例题中:(1)前5秒的平均速度和平均速率.
(2)物体在3秒、8秒和12秒时的速率.
【解析】(1)前5秒物体以v1=4 m/s的速度向东匀速运动,此段时间内平均速度等于运动速度4 m/s,方向水平向东,平均速率和速率均为4 m/s.
(2)物体在3秒时的速率为4 m/s ,8秒时物体静止,12秒时的速率为6 m/s.
答案:(1)4 m/s 方向水平向东 4 m/s
(2)4 m/s 0 6 m/s
【变式备选】下列各物理量均属于矢量的是( )
A.速度、速率 B.平均速度、平均速率
C.平均速度、瞬时速度 D.平均速率、瞬时速率
【解析】选C.速度、平均速度、瞬时速度既有大小又有方向,是矢量,速率、平均速率、瞬时速率只有大小没有方向,是标量,故C正确.
【典例】汽车沿直线从甲地开往乙地.
(1)若在前一半路程的平均速度为v1,后一半路程的平均速度为v2,则汽车全程的平均速度 为多少?
(2)若汽车在全程所用时间的前一半时间的平均速度为v1,后一半时间的平均速度为v2,则全程的平均速度 为多少?
(3)若v1≠v2,两种情况下的平均速度哪个大?
【解题指导】
【标准解答】(1)设甲、乙两地的距离为x,前一半路程所
用时间为t1,后一半路程所用时间为t2,根据平均速度的定义
式: 则有 又:
解得:
(2)设全程所用时间为t,前一半时间的位移为
后一半时间的位移为 由平均速度的定义式得:
(3)两平均速度求差有:
由于v1≠v2,所以有 即后一种情况的平均速度较大.
答案:(1) (2)
(3)后一种情况平均速度较大
不能正确理解平均速度造成错误
短跑运动员在100 m比赛中,以8 m/s的速度迅速从起点冲出,到50 m处的速度是9 m/s,10 s末到达终点的速度是10.2 m/s,则运动员在全程中的平均速度是
A.9 m/s B.10.2 m/s
C.10 m/s D.9.1 m/s
【正确解答】由平均速度的定义式得
故C正确.
正确答案:C
【易错分析】本题易错选项及错误原因具体分析如下:
1. 关于速度,下面的说法正确的是( )
A.通过路程长的物体速度大
B.通过相同的路程,所用时间少的物体速度大
C.单位时间内通过路程长的物体速度大
D.运动快的物体速度大
【解析】选D.速度为位移与发生这段位移所用时间的比值,某段时间内的速度大小与路程无关,A、B、C错.速度是表示物体运动快慢的物理量,D对.
2.(2011·漳州高一检测)一汽车在平直的公路上先以
72 km/h的速度行驶20 km,又以108 km/h的速度行驶
10 km,则汽车在这30 km的全程中的平均速度为( )
A.20 m/s B.22.5 m/s C.25 m/s D.81 m/s
【解析】选B.汽车前20 km用时
后10 km用时 故总用时
全程中的平均速度
B选项正确.
3.有关瞬时速度、平均速度,下列说法中正确的是
( )
A.瞬时速度是物体在某一位置或某一时刻的速度
B.平均速度等于某段时间内物体运动的位移与所用时间的比值
C.做变速运动的物体,平均速度就是速度的平均值
D.做变速运动的物体,平均速度是物体通过的路程与所用时间的比值
【解析】选A、B.根据定义可知,瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置的速度,平均速度是物体在某段时间内的位移与所用时间的比值,不一定等于速度的平均值,由此可知,A、B正确,C、D错.
4.“嫦娥二号”于2010年10月1日18时59分57秒在西昌卫星发射中心发射升空,点火后1 533秒时,火箭将加速到
10.9 km/s,这个速度就是奔月速度.此时,“嫦娥二号”在某一高度完成星箭分离,并获得了圆满成功.下列说法正确的是( )
A.研究卫星绕月球运行时,不能把卫星看成质点
B.奔月速度10.9 km/s是指平均速度
C.描述火箭的运动要以火箭本身作为参考系
D.18时59分57秒表示的是时刻
【解析】选D.卫星绕月运动轨道半径远大于卫星的大小,研究卫星绕月运行的轨迹、时间、速度等可以将它视为质点,A错.10.9 km/s是卫星与火箭分离时的瞬时速度,B错.描述火箭的运动时不能选它本身作为参考系,C错.18时59分57秒是发射“嫦娥二号”的时刻,D对.
5.一汽艇在相距2 km的甲乙两码头之间往返航行,逆水时用1.5 h,顺水时用1 h,则往返一次的平均速度和平均速率各多大?
【解析】由于汽艇往返了一个来回,总位移为零,故其平均速度为零.汽艇的平均速率
答案:0 1.6 km/h
一、选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分)
1.(2011·哈尔滨高一检测)我国运动员刘翔在广州亚运会上以13秒09的成绩夺得男子110米跨栏项目的金牌,再次向世人证明了他是亚洲第一飞人.刘翔之所以能够取得冠军,取决于他在110米跨栏比赛中( )
A.某时刻的瞬时速度大
B.撞线时的瞬时速度大
C.平均速度大
D.任何时刻的速度都大
【解析】选C.刘翔在110米栏比赛中取得冠军,说明他跑完110米的位移用时最短,由速度公式 知他的平均速度最大,但并不表明他在某时刻的速度一定就大,C正确,A、B、D错误.
2.下列所说的速度中,属于平均速度的是( )
A.百米赛跑的运动员以9.5 m/s的速度冲过终点线
B.经过提速后,我国列车的最高速度达到410 km/h
C.由于堵车,在隧道中的车速仅为1.2 m/s
D.“嫦娥二号”卫星整流罩以20 m/s的速度落入江西境内某田地中
【解析】选C.平均速度对应着某段时间或位移,瞬时速度对应着某个时刻或者位置,故选项C正确.
3.(2011·郑州高一检测)一个做直线运动的物体,某时刻速度是10 m/s,那么这个物体( )
A.在这一时刻之前0.1 s内位移一定是1 m
B.从这一时刻之后1 s内位移一定是10 m
C.从这一时刻起10 s内位移可能是50 m
D.如果从这一时刻起开始匀速运动,那么它继续通过
1 000 m 路程所需时间一定是100 s
【解析】选C、D.某时刻速度是10 m/s指的是该时刻的瞬时速度,不能说明物体从此时起以后运动的快慢情况,以后做匀速直线运动,或非匀速直线运动均有可能,所以选项A、B均错.如果从某时刻(速度为10 m/s)起质点做变速直线运动,从这一时刻起以后的10 s内位移可能为50 m,所以选项C正确.如果从这一时刻起物体做匀速直线运动,那么经过1 000 m 路程所需时间t=100 s.正确选项是C、D.
4.某人骑自行车沿一斜坡从坡底到坡顶,再从坡顶到坡底往返一次,已知上坡时的平均速度大小为4 m/s,下坡时的平均速度大小为6 m/s,则此人往返一次的平均速度大小是
( )
A.10 m/s B.5 m/s C.4.8 m/s D.0
【解析】选D.此人沿斜坡往返一次的位移为0,由平均速度的定义式 可知此人往返一次的平均速度大小是0,故D正确.
【方法技巧】平均速率与平均速度的区别
平均速率是单位时间内通过的路程,表达式:平均速率=路程/时间,是标量;平均速度是单位时间内通过的位移,表达式:平均速度=位移/时间,是矢量,除了大小还有方向.
例如:你早上上学去学校,途中绕道去了个小吃店吃早饭,也就是说你先从A点到B点再到了C点,那么你的平均速率就是你一共走过的路线长度除以你用的时间;但平均速度大小则是你家到学校直线距离除以你所用的时间,方向为从你家指向学校的方向.
特别注意的是,速率是瞬时速度的大小,但平均速率不一定等于平均速度的大小.
5.三个质点A、B、C的运动轨迹如图所示,三个质点同时从N点出发,同时到达M点,下列说法正确的是( )
A.三个质点从N到M的平均速度相同
B.B质点从N到M的平均速度方向与任
意时刻瞬时速度方向相同
C.到达M点的瞬时速度的值一定是A的大
D.三个质点到M时的瞬时速度的值相同
【解析】选A.三个质点运动的初、末位置相同,故位移相同,又时间一样,故平均速度相同.B质点沿NM直线运动但有可能往返,故不能断定平均速度方向与任意时刻的瞬时速度方向相同,B不对,C项无法判定.到达M时,三者瞬时速度大小无法确定,D错误.
二、非选择题(本题共3小题,共25分)
6.(8分)一同学在遥控一玩具小汽车,他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2 m处,第1 s末到达该标记点西3 m处,第2 s末又处在该标记点西1 m处.请你分别求出第1 s内和第2 s内小车位移的大小和方向.
【解析】根据题意可建立一维直线坐标系,以题中所述标记点为参考坐标原点,向西方向为x轴正方向.则质点的初始位置坐标为x0=-2 m,第1 s末的位置坐标为x1=3 m,第2 s末的位置坐标为x2=1 m.这样可以根据位置坐标的变化量表示一段时间内的位移.小车在第1 s内的位移
Δx1 =x1- x0=3 m-(-2 m) =5 m,位移方向向西,在第2 s内的位移Δx2=x2- x1=1 m -3 m=-2 m,负号表示位移方向向东,如图所示.
答案:小车在第1 s内的位移为5 m,方向向西 第2 s内的位移为-2 m,方向向东
7.(8分)一物体沿直线运动,先以3 m/s的速度运动
60 m,又以2 m/s的速度继续向前运动60 m,物体在整个运动过程中平均速度是多少?
【解析】根据平均速度的定义式 ,x为总位移,t为总时间,等于前一段位移与后一段位移所用时间之和.
全过程的位移x=120 m
物体在前一段位移用的时间为
后一段位移用的时间为
整个过程所用的总时间为t=t1+t2=50 s
整个过程的平均速度
答案:2.4 m/s
8.(挑战能力)(9分)一架飞机水平匀速地在某同学头顶上飞过,当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来的时候,发现飞机在他前上方约与地面成60°角的方向上,据此可估算出此飞机的速度约为声速的多少倍?
【解析】飞机在空中水平匀速运动,速度为v飞,声音从头顶向下匀速传播,速度为v声,在发动机声从人头顶向下传播的时间t内,飞机向前飞行一段距离后在与地面成60°角的位置.
设飞机距地面的高度为h,则有h=v声t;当人听到发动机声音时,飞机到达图示位置,飞机向前飞行了x=v飞t,由几何知识可知 将x、h代入得 即飞机速度约为声速的0.58倍.
答案:0.58倍(共47张PPT)
数据的测量和计算
【典例1】(2011·泰州高一检测)在“用打点计时器测速度”的实验中,打点计时器使用的交流电的频率为50 Hz,记录小车运动的纸带如图所示,在纸带上选择0、1、2、3、4、5的6个计数点,相邻两计数点之间还有四个点未画出,纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺,零点跟“0”计数点对齐,由图可以读出三个计数点1、3、5跟0点的距离并填入表格中.
计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为v2 =____m/s.
【标准解答】d1=1.20 cm,d2=5.40 cm,d3=12.00 cm
每两个相邻计数点间的时间间隔T=0.10 s,
答案:0.21
瞬时速度的计算及速度图象的画法
【典例2】如图所示,是一条利用打点计时器打出的纸带,0、1、2、3、4、5、6是七个计数点,每相邻两个计数点之间还有四个点未画出,各计数点到0的距离如图所示.求出各计数点的瞬时速度并画出速度—时间图象.
【标准解答】1点对应时刻是0、2之间的中间时刻,求出0、2
间的平均速度即可认为是1点的瞬时速度,同理2、3、4、5点
的瞬时速度也可求出.而相邻计数点间的时间间隔
T=0.1 s.
故
同理v3=0.61 m/s,
v4=0.69 m/s,v5=0.70 m/s.以O点为坐标原点,横坐标表示时
间,纵坐标表示速度建立直角坐标系.
根据前面计算出的结果在直角坐标系
中描点,然后连线得到速度—时间图
象如图所示.
答案:见标准解答
1.(2011·哈尔滨高一检测)(5分)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上无需测量直接得到的物理量是( )
A.时间间隔 B.位移
C.平均速度 D.瞬时速度
【解析】选A.时间间隔可以通过数纸带上所打点的个数得出,故A正确.位移需通过测量纸带上所打点间的距离得出,故B错误.而平均速度和瞬时速度都是依据实验测量数据通过计算得出的,C、D错误.
2.(5分)通过打点计时器得到的一条纸带上的点不均匀,下列判断正确的是( )
A.点密集的地方物体运动的速度比较大
B.点密集的地方物体运动的速度比较小
C.点不均匀说明物体在相等时间内发生的位移不相等
D.点不均匀说明打点计时器有故障
【解析】选B、C.纸带上每相邻两个点之间的时间都相等,所以点密集的地方,说明相同长度的纸带通过打点计时器的时间长,所以物体运动的速度比较小,故A错、B对.点不均匀是由于物体在相等的时间内发生的位移不相等,故C对、D错.
3.(5分)使用打点计时器时应注意( )
A.无论使用电磁打点计时器还是电火花计时器,都应该把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸压在纸带的上面
B.使用打点计时器时应先接通电源,再拉动纸带
C.使用打点计时器在拉动纸带时,拉动的方向与限位孔平行
D.打点计时器只能连续工作很短时间,打点之后要立即关闭电源
【解析】选B、C、D.电磁打点计时器使用复写纸,电火花计时器不使用,故A错;实验时应当先接通电源,再拉动纸带,故B正确;为减小摩擦,拉动纸带的方向应当与限位孔平行,故C正确;打点计时器不能长时间连续工作,故D正确.
4.(2011·郑州高一检测)(5分)如图
所示,a、b两运动物体的速度—时间图
线互相平行,则下列对两物体运动情况
的说法中正确的是( )
A.它们的速度大小不同
B.在t=0以前它们一定都是静止的
C.它们的出发点一定相同
D.它们在相同时间内的位移不同
【解析】选A、D.由图线知,va>vb,A对;不能从所给图线判断t=0之前a、b的运动状态,也不能确定a、b是否从同一点出发,B、C错;由物体的位移x=vt知,相同时间内a、b物体的位移不同,D对.
5.(6分)打点计时器所用电源的频率为50 Hz,某次实验中得到一条纸带,用毫米刻度尺测出各点间的距离如图所示,则:AC=____mm,AD=____mm.那么由此可以算出纸带在AC间的平均速度为____m/s,纸带在AD间的平均速度为____m/s;B点的瞬时速度更接近于____m/s.
【解析】AC=14.0 mm,AC间的平均速度为
AD=25.0 mm,AD间的平均速度为 对描述B点的瞬时速度来说,AC段所取的位移间隔更小,更接近B点的真实速度,即B点速度更接近于0.35 m/s.
答案:14.0 25.0 0.35 0.42 0.35
6.(6分)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器,当电源的频率为50 Hz时,振针每隔____ s 打一个点.现在用打点计时器测定物体的速度,当电源频率低于50 Hz时,如果仍按50 Hz的时间间隔打一个点计算,则测出的速度数值将比真实数值____.
【解析】当交流电的频率为50 Hz时,打点计时器每隔0.02 s打一个点,当交流电的频率低于50 Hz时,打点计时器打一次点的时间间隔t将大于0.02 s.t时间内的位移大于0.02 s内的位移,因此根据速度定义式 可知测出的速度将比真实值大.
答案:0.02 大
7.(8分)某打点计时器在纸带上依次打出A、B、C、D、E、F等一系列的点,测得距离AB=11.0 mm, AC=26.5 mm, AD=
40.0 mm, AE=48.1 mm, AF=62.5 mm.通过计算说明在打A、F点的时间间隔内,纸带是否做匀速直线运动.如果是,则求速度;如果不是,则求平均速度.已知打点时间间隔为0.02 s.
【解析】 AB=11.0 mm, BC=AC-AB=15.5 mm, CD=AD-AC=13.5 mm, DE=AE-AD=8.1 mm, EF=AF-AE=14.4 mm,各段距离不等,说明在打A、F点的时间间隔内,纸带不是做匀速直线运动.
答案:不做匀速直线运动 0.625 m/s
8.(探究创新)(10分)某同学在“用打点计时器测速度”的实验中,用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点.其相邻点间的距离如图所示,每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10 s.
(1)试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下B、C、D、E、F5个点时小车的瞬时速度,并将各个速度值填入表中.(要求保留三位有效数字)
(2)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中,并在图中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线.
【解析】(1)据 知
B点对应的速度
C点对应的速度
D点对应的速度
E点对应的速度
F点对应的速度
如表所示
(2)将计算出的各点速度描在坐标纸上,并将各点用平滑的线连接起来,如图所示.
答案:见解析(共18张PPT)
一、几组物理概念的区别与联系
1.时间和时刻
2.位移和路程
3.速度与速率
【典例1】某同学从家出发骑车去上学,他先向西行驶了
4 km,接着又向南行驶了3 km到达学校,则他在整个运动过程中( )
A.路程为5 km B.路程为7 km
C.位移大小为7 km D.位移方向为西偏南
【解析】选B、D.该同学的运动路程为其运动轨迹的总长度
3 km+4 km=7 km, A错,B对;位移大小为从起点到终点的距离,由几何知识知位移x=5 km,方向为西偏南37°角,故C错,D对.
【典例2】(2011·徐州高一检测)某运动物体做直线运动,第1 s内的平均速度是3 m/s,第2 s、第3 s内的平均速度是
6 m/s,第4 s内的平均速度是5 m/s,则4 s内运动物体的平均速度是多少
【解析】物体在第1 s内的位移是
x1=v1t1=3 m/s×1 s=3 m
物体在第2、3秒内的位移是
x2=v2t2=6 m/s×2 s=12 m
物体在第4秒内的位移是x3=v3t3=5 m/s×1 s=5 m
4 s内运动物体的位移为
x=x1+x2+x3=3 m+12 m+5 m=20 m
4 s内运动物体的平均速度是
答案:5 m/s
二、从v-t图象看物体的运动性质及加速度
1.速度—时间图象(v-t图象)为一倾斜
直线,则表明物体的速度均匀变化,如
图中的图线a和b所示.
2.图象为曲线时表示物体的速度非均匀
变化,如图中的图线c、d分别表示物体的速度变化得越来越快和越来越慢.
3.图线的斜率等于物体的加速度,对于v-t图象为曲线的,某时刻的加速度等于该时刻过图线的切线的斜率.如图中直线e的斜率等于A点的加速度.
【典例3】如图所示为一物体做直线
运动的v-t图象,根据图象做出的以
下判断中,正确的是( )
A.物体始终沿正方向运动
B.物体的加速度一直没有变化
C.t=2 s前物体的加速度为负,t=2 s后加速度为正
D.在t=2 s时,物体的加速度为零
【解析】选B.从图象得知物体先向负方向运动,2秒后又向正方向运动,A错;v-t图象的斜率为运动物体的加速度,故
即物体的加速度一直为
10 m/s2 ,B对,C、D错.