11-12高中物理全程学习方略配套课件:第1章 运动的描述(4份)(鲁科版必修1)

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名称 11-12高中物理全程学习方略配套课件:第1章 运动的描述(4份)(鲁科版必修1)
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资源类型 教案
版本资源 鲁科版
科目 物理
更新时间 2012-09-11 08:20:09

文档简介

(共24张PPT)
【典例1】下列说法中正确的是
A.与时刻对应的物理量为状态量,与时间对应的物理量为过程量
B.直线运动中,位移的大小等于路程
C.平均速率越大,平均速度一定越大
D.加速度方向保持不变,速度方向也一定保持不变
【解析】选A.时刻对应某一瞬间,与其对应的量是状态量,时间即为时间间隔,与其对应的量为过程量,A对.只有在单向直线运动中,位移的大小才等于路程,B错.平均速率越大,说明单位时间运动的轨迹越长,但运动的位移不一定越大,即平均速度不一定越大,C错.物体先做减速直线运动,然后反向做加速直线运动,其加速度方向保持不变,而速度方向发生了变化,D错.
二、用位移—时间(s-t)图象判断物体的运动情况
用图象可直观地表达物理量的变化关系,可直接判断物体的运动情况,在物理学中经常用到.位移—时间(s-t)图象表示做直线运动的物体的位移随时间的变化规律,其主要应用有:
1.确定某时刻的位置
根据图象中时刻与位置的对应关系:一一对应即可.如图,t1时刻,甲物体位于s3处,丙物体位于s1处,丁物体位于s2处,t2时刻,甲、乙、丙、丁都位于s2处.
2.判断运动的方向
根据斜率的正负:斜率为正表示沿正方向运动,斜率为负表示沿负方向运动.如图,甲沿负方向运动,乙、丙沿正方向运动.
3.判断速度的大小
根据图象切点斜率绝对值的大小:斜率绝对值越大,速度越大,反之越小.如图,甲的速度大于丙的速度,乙的速度逐渐增大,丁的速度一直为零.
4.判断物体运动的性质是静止、匀速还是变速运动
根据图线的形状:图线为平行于时间轴的直线,说明静止;图线为倾斜的直线,说明做匀速直线运动;图线为曲线,说明做变速直线运动.如图,丁处于静止状态,甲、丙做匀速直线运动,乙做变速直线运动.
5.判断多个运动是否途中相遇
根据图象的交点:两图象的交点表示相遇的时刻和位置.如图,甲、乙、丙和丁在t2时刻相遇在s2处.
6.判断计时零时刻的位置
根据纵轴截距:当t=0时,纵轴的坐标即为出发点的位置.如图,甲的出发点为s4,乙、丙的出发点为位移原点.
7.判断运动到位移原点的时刻
根据横轴截距:横轴截距表示位于位移原点的时刻.如图,甲在t3时刻运动到位移原点.
【典例2】(2011·厦门高一检测)某同学从学校沿直线以一定速率回家去拿一本忘在家中的参考书;他在家中逗留片刻,然后又以一定速率返回学校上课,则在以下s-t图象中能粗略表示他的运动过程的是
【解析】选B.该同学的运动过程可分为三个阶段:第一个阶段从学校向家做匀速直线运动,第二个阶段在家静止不动,第三个阶段从家向学校做匀速直线运动.选取出发点为坐标原点,根据匀速直线运动位移—时间图象的特点,第一阶段的图线为过原点的倾斜向上的直线;第二阶段位置不变,图线为与时间轴平行的直线;第三阶段从家匀速回到出发点,图线为倾斜向下的直线,且图线末端落在时间轴上,故C错误.因为时间不会倒流,故A、D错误.因此B是正确的.(共78张PPT)
一、正确理解参考系
1.参考系的选取原则
研究物体的运动时,参考系的选取是任意的,但选择不同的参考系描述同一个物体的运动,繁简程度不一样,因此,一般根据研究问题的方便选取.
研究地面上物体的运动时,常选地面或相对于地面静止不动的物体为参考系;研究人造地球卫星、月球的运动时,通常选地球为参考系;研究地球、行星的运动时通常选太阳为参考系.
2.参考系的四性
(1)在研究物体的运动时,参考系一旦被选定,就视其为静止.
(2)比较两个物体及描述同一物体在不同阶段的运动情况时必须选择同一参考系.
【典例1】平直公路上一汽车甲中的乘客看见窗外树木向东移动,恰好此时看见另一汽车乙从旁边匀速向西行驶,此时站在公路两边的人观察的结果是
A.两车均向西运动,乙车速度大于甲车
B.乙车向西运动,甲车不动
C.甲车向西运动,乙车向东运动
D.甲车向东运动,乙车向西运动
【解题指导】解答本题突破点在于完成参考系的转换,具体思路如下:
【标准解答】选A.汽车甲中的乘客看其他物体的运动情况时,是以自己所乘的甲车为参考系,甲车中的乘客看见窗外树木向东移动,说明甲相对于树木一定向西运动;同理,看见另一汽车乙从旁边匀速向西行驶,说明乙车相对树木也是向西运动,且运动得比甲车快,故选A.
【规律方法】物体运动情况的判断方法
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)根据题意确定合适的参考系.
(3)分析被研究物体相对于所选参考系的位置变化情况.
【变式训练】(2011·揭阳高一检测)火车停靠在站台上,乘客往往会发现这样的现象:对面的火车缓缓开动了,等到站台出现,才知道对面的火车没有动,而是自己乘坐的火车开动了,则前、后两次乘客选用的参考系是( )
A.站台,对面火车
B.两次都是对面火车
C.两次都是站台
D.自己乘坐的火车,站台
【解析】选D.乘客以自己乘坐的火车为参考系,看到对面的火车开动了.乘客以站台为参考系看到对面的火车没动,而是自己乘坐的火车开动了,故D正确.
二、建立坐标系的意义、坐标系的种类和建立原则
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(平面坐标).
(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(空间坐标).
如图所示为三种不同的坐标系,其中:甲中M点位置坐标为2 m;乙中N点位置坐标为(3 m,4 m);丙中P点位置坐标为(2 m,2 m,1 m).
3.建立坐标系的原则
(1)坐标系的原点应建立在参考系上或相对参考系静止的位置.
(2)坐标轴正方向的选取要使对物体运动规律的描述尽量简洁.
(1)建立何种坐标系要根据所研究物体是在直线上、平面内,还是空间中运动而定.
(2)画坐标系时必须标上坐标原点、正方向、单位长度和坐标单位.
【典例2】从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球,它上升到5 m处回落,最后小球到达地面,以抛出点为坐标原点建立一维坐标系,竖直向上为正方向.小球最高位置和最终位置的坐标分别为
A.2 m 3 m B.2 m -3 m
C.-2 m 3 m D.5 m -3 m
【解题指导】要想准确得出位置坐标,审题时应重点明确以下两点:
(1)坐标原点的位置直接影响位置坐标的数值大小.
(2)坐标正方向的选取直接影响位置坐标的正负.
【标准解答】选B.由题意知,小球最高位置到坐标原点的距离为2 m,且位于坐标轴的正半轴,所以其位置坐标为2 m;同理,小球最终位置到坐标原点的距离为3 m,且位于坐标轴的负半轴,即位置坐标为-3 m,所以B选项正确.
【规律方法】 坐标系建立的方法
(1)坐标原点要相对于参考系静止,坐标轴正方向的选取要使物体运动规律的描述尽量简便.
(2)同一位置,选取不同的坐标系,其坐标值不同.
(3)若物体在一直线上运动,则建立一维坐标系;若物体在某一平面内运动,则在运动所在的平面内建立二维直角坐标系;若物体在空间运动,则应建立三维空间坐标系.
【互动探究】若以抛出点正下方地面上的点为坐标原点,竖直向上为正方向,求小球最高位置和抛出点的位置坐标.
【解析】以抛出点正下方地面上的点为坐标原点,小球最高位置和抛出点到坐标原点的距离分别为5 m、3 m,且都位于坐标轴的正半轴,故小球最高位置和抛出点的位置坐标分别为5 m、3 m.
答案:5 m 3 m
【变式备选】一辆治安巡逻警车行驶在城市大街上执行任务,以市中心为参考系,用二维坐标系表示出警车行驶至市中心东面3 km、北面5 km处的具体位置.
【解析】若取市中心为坐标原点O,东方为x轴正方向,北方为y轴正方向,坐标的单位长度为1 km,如图所示,则汽车在此坐标系的位置可记为(3 km,5 km)或者记为x=3 km、y=5 km.
答案:见解析
三、时间与时刻的区别与联系
时间与时刻的区别与联系
(2)时间与时刻在时间轴上的示例:如图所示.
(1)在生活中我们所说的“时间”,有时指的是时刻,有时指的是时间间隔,要根据具体情境区分其含义.
(2)可以从关键字词的使用区分时间与时刻,如“初”、“末”、“时”一般表示时刻;如“内”、“用”、“历时”一般表示时间.
【典例3】以下说法中正确的是
A.南非世界杯于北京时间2010年6月11日21:00开幕,是指时间
B.火车站公布的旅客列车运行表是时刻表
C.柏林田径世锦赛上飞人博尔特创造了新的百米世界纪录9秒58,是指时间
D.高速列车从北京到天津仅用30分钟,是指时间
【解题指导】解答本题应注意以下两点:
(1)时间对应于一个过程,是过程量.
(2)时刻对应于一个瞬时,是状态量.
【标准解答】选B、C、D.南非世界杯于北京时间2010年6月11日21:00开幕,是一瞬时;火车站公布的旅客列车运行表是指列车进站或离站的瞬间;百米运动是一个过程,9秒58是时间;高速列车从北京到天津用时30分钟是一个过程,是时间,故A错误,B、C、D正确.
【变式训练】(2011·长春高一检测)以下的计时数据指时间间隔的是( )
A.天津开往徐州的1469次列车于13点28分在天津发车
B.某人用17秒跑完100米
C.新闻联播节目19点准时开播
D.1997年7月1日零时起中国对香港恢复行使主权
【解析】选B.天津开往徐州的1469次列车于13点28分在天津发车指的是时刻,A错误;某人用17秒跑完100米指的是时间间隔,B正确;新闻联播节目19点准时开播,1997年7月1日零时起中国对香港恢复行使主权都是指时刻,C、D错误.
运动的绝对性与相对性
研究宇宙中任何一个物体的机械运动时,我们总能找到一个参考系,能够使我们所描述的物体是运动的,也就是说,只要选择合适的参考系,一切物体都是运动的,这就是机械运动的绝对性.机械运动的绝对性区别于哲学意义上运动的绝对性,后者的运动是物质存在的形式,它不仅包括位置的变化,还包括物质发展的一切变化.
在物理学中,描述每个具体物体的机械运动情况时,首先都要选定一个参考系.描述同一个物体的运动,会因为所选择的参考系不同,而得出不同的结论,所以就有相对运动或相对静止,运动的这种特性叫运动的相对性.
【典例】观察图中的烟和小旗,
关于甲、乙两车相对于房子的运
动情况,下列说法正确的是
A.甲、乙两车一定向左运动
B.甲、乙两车一定向右运动
C.甲车可能运动,乙车向右运动
D.甲车可能静止,乙车向左运动
【解题指导】解答本题可按以下思路进行:
(1)从烟囱冒出的烟的偏向判断风向.
(2)从小旗的飘动方向判断小车相对于风的运动方向.
(3)判断小车相对地面的运动方向.
【标准解答】选D.图中房子相对于地面是静止的,由烟囱冒出的烟向左飘,可知此时风向向左(相对于地面而言).甲车上的小旗向左飘,则有三种可能的情况:一是甲车不动,风把小旗向左吹;二是甲车向右运动,风相对甲车向左,风把小旗向左吹;三是甲车向左运动但速度小于风速,因此风仍能把小旗向左吹.对于乙车,则只有乙车向左运动并且速度大于风速时,风才能把小旗向右吹.故只有选项D正确.
对参考系的选择思维定势导致错误
如图所示是体育摄影中“追拍法”的成功之作,摄影师眼中清晰的运动员是静止的,而模糊的背景是运动的,摄影师用自己的方式表达了运动的美.请问摄影师选择的参考系是
A.大地 B.太阳
C.运动员 D.步行的人
【正确解答】题目中明确告诉我们,摄影师眼中清晰的运动员是静止的,而模糊的背景是运动的,这说明摄影师与运动员以相同的速度运动,并且以运动员为参考系拍摄,这样背景上其他物体相对运动员是运动的,摄影师看背景就是“运动”的,因而模糊不清.
正确答案:C
【易错分析】在解答本题时易犯错误具体分析如下:
1.关于参考系的描述中正确的是( )
A.参考系是为了研究物体的运动而假定不动的物体
B.参考系必须是正在做匀速直线运动的物体
C.参考系必须是相对于地面静止的物体
D.参考系必须是固定不动的物体
【解析】选A.为了描述运动,选定假定不动的物体为参照物即参考系,参考系的选取是任意的,一般选取使所研究的运动描述方便的物体为参考系,所以A正确,B、C、D错误.
2.(2011·宁波高一检测)敦煌曲子中有这样的诗句:“满眼风光多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行.”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是( )
A.船和山 B.山和船
C.地面和山 D.河岸和水流
【解析】选A.“看山恰似走来迎”所选的参考系是船,“是船行”所选的参考系是山,故A正确.
3.关于时间和时刻,下列说法正确的是( )
A.时刻与时间没有严格的区别
B.时刻表示时间短,时间表示时间长
C.时刻在时间坐标轴上对应线段,时间在时间坐标轴上对应点
D.时刻对应物体运动的位置,时间对应物体运动的过程
【解析】选D.时刻是一瞬时,对应时间轴上的一点,对应运动的位置,而时间在时间轴上对应一段线段,对应运动的一个过程,所以A、B、C错误,D正确.
4.以下下划线上的数字指时间(即时间间隔)的是( )
A.某兴趣小组作息表上写着,科技课:10:00-11:50
B.在广州亚运会男子110米栏决赛中,飞人刘翔以13秒09的赛季个人最好成绩夺得冠军,不仅连续第三次打破了亚运会纪录,并且成为亚运会历史上第一位三夺110米栏冠军的选手
C.中央电视台《新闻联播》每晚7:00准时与您见面
D.午休从12:30开始
【解析】选B.选项A、C、D中下划线上的数字都表示一件事情的开始或结束瞬间,都为时刻;而B选项表示的是跨栏整个过程的用时,为时间,所以只有B正确.
5.(2011·济南高一检测)要描述在纸箱表面爬行的蚂蚁的位置,可以选用什么坐标系( )
A.一维坐标系
B.二维坐标系
C.三维坐标系
D.以上坐标系无法描述
【解析】选C.由于蚂蚁在纸箱表面上爬行位置的变动是立体空间的,所以应选择三维坐标系描述其位置,C正确.
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分.每小题至少一个选项正确)
1.(2011·湖州高一检测)宋代诗人
陈与义乘着小船出游时(如图所示)
写了一首诗,其中两句是:“卧看满
天云不动,不知云与我俱东.”从描
述运动的角度来看,“云不动”的参
考系是( )
A.河岸 B.大山
C.水草 D.作者
【解析】选D.从诗句“不知云与我俱东”判断,由于作者与云一起向东同速运动,所以作者看到“云不动”是以自己为参考系,D正确.
2.(2011·济宁高一检测)我们描述某个物体的运动时,总是相对一定的参考系而言的.下列说法中正确的是( )
A.我们说“太阳东升西落”,是以地球为参考系的
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.“太阳东升西落”是相对地球而言,故以地球为参考系,A正确.“地球围绕太阳转”,是以太阳为参考系,B错.坐在火车上的乘客看到树木、电线杆迎面向他飞奔而来,是以乘客自己为参考系,C正确.参考系的选取是任意的,一般选取使所研究的运动描述方便的物体为参考系,D错.
3.列车甲和乙并排停在某站,当甲车启动后乙车还未启动,此时列车乙内的一乘客看到自己所乘的列车运动了,他选择的参考系是( )
A.列车甲 B.列车乙
C.站台 D.铁轨
【解析】选A.甲车启动了,乙车还未启动,乙车相对于甲车向后退,故乙车中的乘客选择甲车作为参考系,觉得自己随乙车在动,A对.若选乙车为参考系,无论其是否启动,一定是静止的,B错.站台和铁轨与乙车均相对地面静止,选择站台或铁轨为参考系,乙车是静止的,C、D错.
4.一个小球从距地面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,故抛
出点的坐标应为-2 m,落地点的坐标为2 m,接住点的坐
标为1 m,故B项正确.
5.下列关于时间与时刻的说法正确的是 ( )
A.第1 s、第2 s、第3 s…指的是时间,其时间分别为
1 s、2 s、3 s…
B.前1 s、前2 s、前3 s、…指的是时间,其时间分别为
1 s、2 s、3 s…
C.第1 s初、第2 s初、第1 s末、第2 s末指的是时间
D.第ns末与第(n+1)s初是相同时刻
【解析】选B、D.第1 s、第2 s、第3 s都是指长为1 s的时间,A错.前1 s、前2 s、前3 s指的是时间,其时间分别为1 s、2 s、3 s,B正确.第1 s初、第2 s初、第1 s末、第
2 s末指的是时刻,C错.时刻第n s末也就是第(n+1) s初,D正确.
【方法技巧】区分时间与时刻的方法
在解答时间和时刻的问题时,必要时要画出表示时间和时刻的时间轴,在时间轴上,每一点表示一个时刻,每两点间线段的长度表示一段时间,这是正确解答时间和时刻问题的关键.
6.在图中所示的时间轴上标出的t是指 ( )
A.第4 s初 B.第3 s末
C.第3 s D.前3 s
【解析】选D.图中所示的时间轴上标出的t是指从零时刻算起长为3 s的一段时间,即为前3 s.
二、非选择题(本题包括2小题,共20分,要有必要的文字叙述)
7.(10分)2010年11月中国广州成功举
办了第16届亚运会.本届亚运会的田径
比赛在广东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,故建立三维坐标系.
答案:直线坐标系 平面直角坐标系 三维坐标系
8.(10分)(挑战能力)有一天下午,
在高楼林立的某大城市中心广场上行
人拥挤,有人突然高喊:“楼要倒了
!”其他人猛然抬头观看也发现楼在
慢慢倾倒,如图所示,便纷纷狂奔逃
生,引起交通混乱.但过了一会儿,高
楼并未倒塌,仍稳稳地矗立在那里.请你分析一下,为何有这种事情发生?
【解析】人们看到固定的楼在运动,应该是选择了运动的物体为参考系.高楼矗立在空中,行人仰视时以开阔的天空为背景,旁边没有别的相对地面静止的参考系,若此时人以运动的云为参考系,则楼在运动,从而产生楼要倾倒的错觉.
答案:见解析(共117张PPT)
一、正确理解质点
1.对质点概念的理解
质点是用来代替物体的有质量的点,其突出特点是没有大小、形状和体积,但具有物体的全部质量,有确定的位置.质点是一种科学的抽象,是在研究物体运动时,抓住主要因素,忽略次要因素,对实际物体的近似处理,是一个理想化的物理模型.建立理想化物理模型是研究物理问题的科学思维方法.
2.在什么情况下物体可以被当做质点处理
一个物体是否可以视为质点,在于物体的大小和形状对所研究问题的影响是否可以忽略不计.要具体情况具体分析.例如:一列火车从北京开往上海,在计算全程的运动时间时,可以忽略列车的长短对问题的影响,把列车看成质点;但同是这列火车,如果计算它通过黄河大桥所需的时间,则必须考虑列车长度,就不能把列车视为质点.
(1)并非小物体就一定能看成质点,大物体就一定不能看成质点,必须具体情况具体分析.
(2)同一物体在某些运动中能看成质点,在另外一些运动中不能看成质点,不能一概而论.并非平动的物体一定能视为质点,而转动的物体一定不能视为质点.
【典例1】在下列问题中,被选做研究对象的物体可以看成质点的是
A.以航天飞机为研究对象,研究航天飞机相对地球飞行的周期
B.选铅球为研究对象,研究铅球比赛时铅球在空中的运动轨迹
C.选万吨货轮为研究对象,确定它在大海中某时刻的位置
D.选火车为研究对象,计算一列火车通过某一路标所需的时间
【解题指导】能否将某一物体看成质点,关键是考虑具体问题中,物体的大小与形状对问题的研究产生的影响是否可以忽略.
【标准解答】选A、B、C.研究航天飞机相对地球飞行的周期时,航天飞机的大小相对于它绕地球运动轨迹的长度可以忽略,可以看成质点,A正确;铅球的大小远小于其运动轨迹的长度,研究它在空中的运动轨迹时,可以将其看成质点,B正确;万吨货轮相对于茫茫大海显得微乎其微,确定它在大海中某时刻的位置时,可以将其看成质点,C正确;计算一列火车通过某一路标所需的时间,也就是计算它整个车身(车头到车尾)经过路标的时间,所以不能将其看成质点,D错误.
【规律方法】物体能否看成质点的判断方法
在某个运动中,能否将物体看成质点,不能仅看物体本身的形状和大小,还要看具体的问题,其一般判断方法为:
(1)确定研究的对象.
(2)根据题意确定研究的问题.
(3)分析研究对象的形状大小对所研究问题的影响程度,若没有影响或影响可以忽略,则可以将物体看成质点,反之,影响较大,则不能看成质点.
【变式训练】(2011·青岛高一检测)以下运动物体可以视为质点的是( )
A.裁判员给体操比赛中的运动员打分
B.火车从济南开往青岛的行车时间
C.火车通过隧道的时间
D.绕太阳公转的地球,研究其运动轨迹
【解析】选B、D.体操运动员身体各部分的姿态动作是裁判员打分的依据,不能将体操运动员视为质点,A错;火车长度相对于济南到青岛的距离可以忽略,B正确;火车长度相对于隧道的长度不能忽略,研究火车通过隧道的时间时,不能将其看成质点,C错;地球的大小相对于绕太阳公转的轨迹的长度可以忽略,研究其运动轨迹时可以将其看成质点,D正确.
二、正确理解和表示位移
1.对位移概念的理解
位移是描述质点位置变化的物理量,是从初始位置指向末位置的有向线段,既有大小,又有方向,是矢量.有向线段的长度表示位移的大小,有向线段方向表示位移的方向,它是一个与运动路径无关,仅由初末位置决定的物理量.
2.位移与路程的比较
(1)位移与路程的异同
(2)位移与路程的关系
①位移与路程不可能相同
由于位移是矢量而路程是标量,所以位移不可能和路程相同,但大小可能相等.
②位移的大小小于或等于路程
当质点做单方向的直线运动时,位移的大小才等于路程,但不能说位移就是路程;任何情况下,位移的大小都不可能大于路程.
③同一位移路程多解
质点的始末位置一旦确定,位移是惟一的,而路程可能有多个取值.
④位移为零时,路程不一定为零;但路程为零时,位移一定为零.
3.位移在坐标系中的表示方法
物体的位置可以用坐标来表示,而位移是描述物体位置变化的物理量,所以位移可以用坐标的变化量来表示.
(1)当物体做直线运动时,我们可以借助一维坐标系,
利用坐标的变化来描述其位移.若物体的初始位置坐标为
x1,一段时间后末位置坐标为x2,则该段时间的位移为
s=x2-x1,s的数值大小表示位移的大小,正、负号分别表
示位移的方向与坐标轴的正方向相同或相反.
(2)当物体在平面内做曲线运动时,如图所示,若物体
的初始位置为(x1,y1),末位置为(x2,y2),则物体
位移的大小等于两点间的距离,即s=
位移的方向可用位移方向与x轴正方向的夹角来表示,其
正切值为:tanθ=
(1)运动物体的位移相同,路程不一定相同.同样,物体运动的路程相同,位移也不一定相同.
(2)位移可用“+”、“-”表示,但位移的正负不表示大小,仅表示方向.
(3)求解位移时,由于位移是矢量,不仅要明确其大小,还要明确其方向.
【典例2】如图所示,某人沿半径为R的
圆形跑道跑步,从A点出发沿逆时针方
向跑过3/4圆周到达B点,试求由A到B的
过程中,此人运动的路程和位移.
【解题指导】解答本题要深刻理解位移与路程的区别,求位移时关键要明确初始位置和末位置,另外不要忘记描述其方向,而求路程关键要明确具体的运动轨迹,然后求轨迹长度即可.
【标准解答】此人运动的路程等于ACB所对应的弧长,即
路程L= πR,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s= R,位移的方向由A指向B,与半径AO的夹角为45°.
答案: πR R,位移的方向由A指向B,与半径AO的夹角为45°
【规律方法】位移和路程问题的解题技巧
(1)在处理位移和路程的问题时,注意两者是不同的物理量,位移大小取决于初位置指向末位置有向线段的长度,方向由初位置指向末位置,求解位移时不要受复杂运动过程的影响,而路程取决于具体轨迹的长度,所以要明确具体轨迹的细节,必要时可通过画运动轨迹草图帮助求解.
(2)位移和路程都是过程量,所以在求解前必须弄清所求的是哪一段时间的位移和路程,否则,可能导致答非所问.
【互动探究】求此人第一次沿圆周回到A时的位移和路程.
【解析】由于此人第一次回到出发点A,初、末位置相同,故其位移为零.路程为圆形跑道的周长,即L=2πR.
答案:位移为零 路程为2πR
【变式备选】如图所示,一个物体从A运动到B,又
从B运动到C,A、B、C三点的位置坐标分别为xA=3 m,xB=
-4 m,xC=-1 m,试分别求出物体从A到B,从B到C,从A到
C的位移.
【解析】三个过程的位移分别为:
从A到B时s1=xB-xA=-4 m-3 m=-7 m
从B到C时s2=xC-xB=-1 m-(-4) m=3 m
从A到C时s3=xC-xA=-1 m-3 m=-4 m
正号表示位移的方向与x轴的正方向相同,负号表示位移的方向与x轴的正方向相反.
答案:-7 m 3 m -4 m
三、对位移—时间(s-t)图象的理解
1.匀速直线运动的位移—时间(s-t)图象
匀速直线运动的s-t图象如图所示,是一条倾斜的直线.
2.对位移—时间(s-t)图象的识别
(1)纵截距:表示初始时刻的位置.
(2)横截距:表示位移为零的时刻.
(3)两图象的交点:表示两物体在同一位置(即相遇).
(4)图象斜率的正负,表示物体运动的方向.即
①斜率为正表示物体向正方向运动.
②斜率为负表示物体向负方向运动.
(5)图象为平行于时间轴的直线:表明物体处于静止状态.
(1)由于曲线运动的位移方向在变化,不能简单用正负表示,所以位移—时间(s-t)图象只能描述直线运动,不能描述曲线运动.
(2)位移—时间(s-t)图象表示位移s随时间t的变化情况,而不是物体的运动轨迹.
(3)位移—时间(s-t)图象上各点的坐标值表示该时刻物体所处的位置,而某段时间的位移对应坐标的变化.
【典例3】(2011·东城区高一检测)如图是甲、乙两个物体在同一直线上运动时的位移—时间图象,由图象可知
A.乙开始运动时,两物体相距20 m
B.在0~10 s这段时间内,两物体间的距离逐渐增大
C.在10~25 s这段时间内,两物体间的距离逐渐减小
D.两物体在10 s时相距最远,在25 s时相遇
【解题指导】两物体间的距离通过同一时刻两物体所处位置的坐标的差来判断.“相遇”即位置坐标相同.
【标准解答】选B、C、D.由图象可知,乙在10 s时开始运动,此时两物体间的距离已超过20 m.在0~10 s这段时间内,两物体纵坐标的差值逐渐增大,说明两物体间的距离逐渐增大.在10~25 s这段时间内,两物体纵坐标的差值越来越小,说明两物体间的距离逐渐减小.因此两物体在10 s时相距最远,在25 s时,两图线相交,两物体纵坐标相等,说明它们到达同一位置,即相遇.故B、C、D正确.
【规律方法】位移—时间(s-t)图象的运用技巧
位移—时间(s-t)图象是描述物体运动的位移随时间的变化规律,运用技巧如下:
(1)正确分析物理图象的前提是建立清晰的物理情景,要将图象与实际运动情况结合起来,不要就图论图,纸上谈兵.
(2)理解并熟记五个对应关系:图象斜率的正负对应运动的方向,纵截距对应计时零时刻的位置,横截距对应位移为零的时刻,两时刻的坐标值之差即两个时刻的位置变化对应该段时间的位移,两图象的交点对应相遇.
【互动探究】判断甲、乙两物体的运动方向.比较甲、乙两物体在0~25 s这段时间内的位移大小.
【解析】甲、乙两物体的s-t图象的斜率都是正的,即它们的运动方向都沿正方向.甲在0~25 s这段时间内的位移大小s甲=30 m-20 m=10 m,乙在0~25 s这段时间内的位移大小s乙=30 m-0=30 m,故 s甲<s乙.
答案:都沿正方向 甲的位移小于乙的位移
【变式备选】如图所示为甲、
乙两物体相对于同一参考系的位移
—时间图象.下列说法正确的是( )
A.甲、乙两物体的出发点相距s0
B.甲物体比乙物体早出发的时间为t1
C.甲、乙两物体在 处相遇
D.甲、乙两物体沿同一方向运动
【解析】选A、B、C.甲物体在t=0时出发,其运动方向与
规定的正方向相反,出发点距原点s0;乙物体在t=t1时
出发,运动方向与规定正方向相同,出发点在原点,A、
B正确,D错误.两直线相交于 处,甲、乙两物体所处
的位置一样,即相遇,C正确.
平动或转动的物体能否看做质点
1.平动的物体一般可以看做质点
(1)物体在运动过程中,物体上任意两点所连成的直线,在整个运动过程中,始终保持平行移动,这种运动叫做平动. 如升降机的运动,汽缸中活塞的运动,刨床上刨刀的运动,车床上车刀的运动.
(2)平动的物体运动轨迹可以是直线,也可以是曲线,做平动的物体上每个点在相同时刻具有相同的速度,在某段时间内各点具有相同的位移,所以一般情况下可选物体上任一点的运动代替物体的运动,即平动的物体在研究其运动性质时,一般可以视为质点.
2.转动的物体一般不能看做质点
(1)运动物体上,除转动轴上各点外,其他各点都绕同一转动轴线做圆周运动,这种运动叫做转动. 如门、窗、机器上飞轮的运动等.
(2)转动的物体上各点的运动轨迹是以转轴为中心的同心圆,在同一时刻,转动物体上各点的线速度不尽相同,距转轴较近的点,其线速度较小,所以一般转动的物体不能看成质点.如门、窗、机器上飞轮的运动等.
3.“平动物体一般可看做质点,转动物体一般不能看做质点”只是经验之谈,不能一概而论,还是要根据具体情况具体分析,如在平直轨道上运动的火车做的是平动,当要分析其通过某一路标的时间时,是不能看做质点的.相反的,地球在不停的自转,是转动,但要研究它绕太阳公转的轨迹时,地球是可以看做质点的.
【典例】下列关于质点的说法正确的是
A.平动的物体一定可以看成质点,转动的物体不能看成质点;平动或转动的物体能否看做质点,不要根据物体是做平动还是转动
B.各部分运动状态完全一致的物体一定可看成质点
C.铅球比赛中研究铅球的运动轨迹时,由于铅球的转动不能看成质点
D.平动的物体有时不能看成质点,转动的物体有时可以看成质点
【解题指导】判断物体能否看做质点不是看物体做平动还是转动,而是要具体问题具体分析,看物体的形状和大小对研究问题的影响是否可以忽略不计.
【标准解答】选D.平动是各部分运动状态完全一致的运动,平动或转动不是判断物体能否看成质点的依据,平动或转动的物体有时可以看成质点,有时不能看成质点,A、B错误,D正确.研究铅球比赛中铅球的运动轨迹时,铅球大小对轨迹的影响可以忽略,故铅球可以看成质点,C错.
对质点理解不到位导致错误
关于质点,以下说法中正确的是
A.长方体有形状和大小,所以不能把长方体看做质点
B.地球虽在自转,但有时仍能看做质点
C.大的物体不能看做质点,小的物体能看做质点
D.计算一列火车通过黄河大桥的时间时可以把火车看做质点
【正确解答】长方体有形状和大小,但对所研究的问题来说形状和大小若可忽略则可看成质点,A错.地球虽在自转,但研究公转时能看做质点,因为地球与太阳之间的距离比地球的直径大得多,可以忽略地球自转的影响,B对.物体能否看成质点与物体的大小无关,取决于所研究的问题能否忽略物体本身的大小和形状,C错.与黄河大桥的长度相比,火车的长度不能忽略,所以火车不能看做质点,
D错.
正确答案:B
【易错分析】在解答本题时易犯错误具体分析如下:
1.质点是研究物体运动时的一种理想模型,关于质点的下列说法中正确的是( )
A.质点就是物体的中心
B.质点是实际存在的有质量的点
C.它涉及的研究方法是科学抽象法
D.任何物体在一定条件下都可以看成质点
【解析】选C、D.质点是具有物体全部质量的理想化的点,现实不存在,是一种忽略次要因素,突出主要因素的科学抽象方法,任何物体只要其形状和大小对所研究的问题无影响时,都可以看成质点,所以A、B错,C、D正确.
2.以下关于质点的说法正确的是( )
A.质量小的物体都能看成质点
B.体积小的物体都能看成质点
C.某些情况下地球也可以看成质点
D.研究花样游泳运动员的运动时,可将运动员看成质点
【解析】选C.物体能否看成质点与物体的质量大小和体积大小无关,A、B错.研究地球绕太阳公转的轨迹时,可以将地球看成质点,C正确.研究花样游泳运动员的技术动作时,要关心其肢体动作的优美程度和规范程度,所以不能看成质点,D错.
3.下列说法中,正确的是( )
A.路程和位移的大小相等的运动一定是单向直线运动
B.质点做曲线运动时,某段时间内位移的大小一定小于路程
C.两个质点通过的位移相同,它们所通过的路程不一定相等
D.两个质点通过位移相同,它们的路程一定相等
【解析】选A、B、C.只有物体做单向直线运动时,路程和位移的大小相等,A正确. 质点做曲线运动时,初末位置间的有向线段的长度一定小于轨迹的长度,B正确. 两个质点通过的位移相同,它们所通过的路径不一定相同,即路程不一定相等,C正确,D错误.
4.(2011·南京高一检测)体育课上,小明同学把一个篮球从离操场地面高H处自由释放,篮球经多次弹跳,最后停在正下方的操场上的某点,则在此过程中,篮球的位移大小为( )
A.H
B.2H
C.0
D.因篮球弹跳的次数不知道,故无法判断
【解析】选A.位移的大小等于初始位置指向末位置的有向线段的长度,所以位移大小是H,A正确.
5.如图所示为一物体沿直线运动的
s-t图象,根据图象,求:
(1)第2 s内的位移;
(2)第3 s内的位移;
(3)前5 s内的总路程和总位移.
【解析】(1)第2 s内的位移是
s2-s1=30 m-20 m=10 m,方向沿正方向.
(2)第3 s内的位移是s3-s2=0.
(3)前5 s内的总路程s路=10 m+10 m+0+30 m=50 m,
总位移s位=s5-s0=0-10 m=-10 m,方向与正方向相反.
答案:(1)10 m,方向沿正方向 (2)0
(3)50 m -10 m,方向与正方向相反
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分.每小题至少一个选项正确)
1.某同学研究平直路面上自行车的运动,以下是他的处理方法:①以地面为参考系;②将自行车视为质点;③忽略空气阻力的影响;④将自行车的运动方向规定为正方向.其中属于理想化方法的是( )
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
【解析】选B.质点是理想化模型,不计空气阻力的影响是理想化条件,所以B正确.
2.(2011·太原高一检测)下列关于质点的说法中,正确的是( )
A.用北斗导航系统确定正在玉树参加抗震救灾部队队员位置时,该队员可看做质点
B.研究子弹穿过一张薄纸所需的时间时,可以把子弹看做质点
C.研究哈雷彗星绕太阳的公转周期时,哈雷彗星不可以看做质点
D.花样滑冰运动员正在表演冰上舞蹈动作,此时运动员可看做质点
【解析】选A.用北斗导航系统确定正在玉树参加抗震救灾部队队员位置时,可以忽略队员身体形状对问题的影响,即可看做质点,A正确. 研究子弹穿过一张薄纸所需的时间时,子弹的长度直接影响它穿过薄纸的时间,子弹不能看做质点,B错.研究哈雷彗星绕太阳的公转周期时,哈雷彗星的大小相对于轨迹的长度可以忽略,故可以看做质点,
C错.花样滑冰运动员正在表演冰上舞蹈动作,此时不能看成质点,D错.
3.(2011·湛江高一检测)关于位移和路程,下列说法正确的是( )
A.物体沿直线向某一方向运动,通过的路程就是位移
B.物体沿直线向某一方向运动,通过的路程等于位移的大小
C.物体通过一段路程,其位移不可能为零
D.物体通过的路程不等,位移不可能相同
【解析】选B.位移是由初始位置指向末位置的有向线段,是矢量;路程是物体经过的路线的长度,是标量,物体沿直线向某一方向运动,路程等于位移的大小,但路程不是位移,A错误,B正确.物体通过一段路程,位移可能为零,物体通过的路程不等,位移可能相同,故C、D错误.
4.如图所示,某物体沿两个半径
为R的圆弧由A经B到C,下列结论
正确的是( )
A.物体的位移等于4R,方向向东
B.物体的位移等于2πR
C.物体的路程等于4R,方向向东
D.物体的路程等于2πR
【解析】选A、D.位移s=4R,方向由西向东,A正确,B错误;路程等于物体所经路线的长度,为2πR,D正确,C错误.
5.龟兔赛跑的故事流传至今,
按照龟兔赛跑的故事情节,兔
子和乌龟的位移图象如图所示,
下列关于兔子和乌龟的运动正
确的是( )
A.乌龟和兔子是同时从同一地点出发的
B.乌龟和兔子是同地出发,但兔子比乌龟先运动一段时间
C.兔子虽然中途休息了一段时间,但最终还是兔子先到达终点
D.乌龟虽然中途落后,但最终还是先于兔子到达终点
【解析】选D.乌龟和兔子都是从s=0的位置出发,且乌龟比兔子早出发的时间为t1,在中途有一段时间兔子在乌龟前方,但由于兔子在t2到t4休息了一段时间,最终还是乌龟在时刻t5先于兔子到达终点,所以只有D正确.
6.如图所示为甲、乙、丙三个物体
在同一直线上运动的位移—时间图
象,下列说法正确的是( )
A.前5 s内甲的位移最大
B.前10 s内甲、乙、丙一直向着同一方向运动
C.前10 s内甲、乙、丙的位移相同
D.前10 s内甲、乙、丙的路程相同
【解析】选A、C.前5 s内的位移关系s甲>s乙>s丙,A正
确.乙、丙的位移一直增大,说明始终朝一个方向运动,
而甲的位移先增大后减小,说明在后一段做反向运动,
B错.10 s末三者运动到同一位置,所以前10 s内,三者
位移相同,甲的路程最大,乙、丙路程相同,C正确,D
错误.
【方法技巧】由位移—时间(s-t)图象判断物体运动性质的策略
位移—时间(s-t)图象能够形象直观的反映物体的运动过程,判断物体的运动性质方法如下:
(1)若图象是一条平行于时间轴的直线表示物体处于静止状态.
(2)若图象是一条倾斜直线,表示位移随时间均匀变化,表示物体做匀速直线运动,而且直线倾斜程度越陡,物体运动越快.
(3)物体运动方向的判断:一是根据位移的方向与其大小变化的关系判断,若位移为正(负)且大小一直增加,则朝正(负)方向运动,反之,若位移为正(负)且大小一直减小,则朝负(正)方向运动;二是根据斜率与运动方向的关系判断,若图象的斜率为正,则朝正方向运动,若斜率为负,则朝负方向运动.
二、非选择题(本题包括2小题,共20分,要有必要的文字叙述)
7.(10分)一个质点在x轴上运动,各个时刻的位置如表所示(质点在第1 s、第2 s、第3 s、第4 s内都做单向直线运动),求:
(1)前4 s的位移和路程.
(2)第几秒内的位移最大,并求出最大位移.
【解析】(1)根据在坐标系中位移等于末位置坐标减初位置坐标可求得前4 s的位移为-5 m,负号表示方向沿x轴负方向.前4 s内,每一秒的路程分别为4 m、7 m、2 m、
4 m,故前4 s内的路程为每一秒路程之和,即17 m.
(2)第1 s至第4 s的位移分别为4 m、-7 m、2 m、-4 m,故第2 s的位移最大,且最大位移为7 m,方向沿x轴负方向.
答案:(1)-5 m 17 m (2)第2 s -7 m
8.(10分)(挑战能力)如图所示是
两质点A和B沿一条直线运动的s-t图
象,结合图象求出:
(1)质点A在第1 s内的位移是多少?
(2)质点B在前2 s内的位移是多少?
(3)两图线的交点P表示什么?
(4)A、B两质点相比较哪一个运动得快?
【解析】(1)根据图象可以知道质点A在第1 s内从-4 m
处到0处,所以sA=4 m.(2)质点B在前2 s内从2 m处到
4 m处,所以sB=2 m.(3)两图线的交点P表示A、B两质点在第2 s末相遇.(4)同样是2 s的时间,A通过的位移是
8 m,B通过的位移是2 m,所以A运动得快.
答案:(1)4 m (2) 2 m
(3)A、B两质点在第2 s末相遇 (4)A运动得快(共79张PPT)
一、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.因此必须指明求出的平均速度是对应哪段时间内或哪段位移内的平均速度,不指明对应过程的平均速度是没有意义的.
(3)在变速直线运动中,两段相等时间内的平均速度或两段相等位移内的平均速度,一般不相等.
(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Δt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)瞬时速率是指瞬时速度的大小,简称速率,它是标量,只有大小,没有方向.
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)瞬时速度的大小和方向与平均速度的大小和方向无必然联系.
(2)在匀速直线运动中,瞬时速度与平均速度相同,但在其他运动中,两者一般是不相同的.
【典例1】(2011·三明高一检测)刘翔在广州亚运会实
现三连冠后,为迅速提高其成绩,孙海平教练分析了刘
翔训练中跑110米栏全程的录像带,测得:他在前7 s跑
了51 m,7 s末到7.1 s末跑了0.89 m,跑到终点共用
了13.09 s,则下列说法错误的是
A.全过程的平均速度为8.40 m/s
B.前7 s的平均速度为7.29 m/s
C.在7 s末的瞬时速度约为8.9 m/s
D.无法估计7 s末的瞬时速度
【解题指导】解答本题时应明确以下两点:
(1)平均速度等于位移与时间的比值.
(2)当位移或时间足够短时,可以认为瞬时速度就等于平均速度.
【标准解答】选D.由平均速度的定义计算后判断A、B选项正确.从7 s到 7.1 s仅有较短时间0.1 s,这段时间内的平均速度近似等于7 s末的瞬时速度,C正确,D错误.
【规律方法】平均速度的求解方法
(1)平均速度是过程量,计算平均速度时,必须明确所求的是哪一段时间或哪一段位移的平均速度.
(2)明确所研究过程的初末位置,求该过程的位移.
(3)利用平均速度的定义求其大小,最后明确平均速度的方向即为位移的方向.
【变式训练】关于平均速度、瞬时速度叙述正确的是( )
A.匀速直线运动位移与时间的比值,既是平均速度又是瞬时速度
B.路程与时间的比值等于平均速度
C.对于变速运动不同时间段内平均速度一定不相等
D.平均速度和瞬时速度都能精确地描述变速运动
【解析】选A.匀速直线运动的瞬时速度不变,所以其平均速度等于瞬时速度,A正确.平均速度等于位移与时间的比值,B错.对变速运动不同时间段内平均速度也可能相等,
C错.平均速度只能粗略地描述变速运动,而瞬时速度能精
确地描述变速运动,D错.
二、理解加速度a与速度v、速度变化量Δv的关系
1.速度v、速度变化量Δv及加速度a的比较
2.在直线运动中,如何判断物体做加速运动还是减速运动
(1)根据s-t图象,看随着时间的推移,图象斜率的绝对值如何变化,若越来越大,则做加速运动,反之则做减速运动.
(2)根据加速度方向与速度方向间的关系判断,加速度方向和速度方向相同时,物体做加速运动;加速度方向和速度方向相反时,物体做减速运动.这个判断依据与加速度的正负、大小变化无关.
(1)加速度a的大小与速度v的大小、速度的变化量Δv的大小无直接联系,v大或Δv大,a不一定大.
(2)a= 是加速度的定义式,加速度a仅在量值上等
于 不是由 决定的,不能说a与Δv成正比,a与Δt
成反比.
【典例2】一个足球以10 m/s的速度沿正东方向运动,运动员飞起一脚,足球以20 m/s的速度向正西方向飞去,运动员与足球的作用时间为0.1 s,求足球速度的变化量、足球获得的加速度.
【解题指导】求解时,速度是矢量,矢量的运算不能用代数运算.
【标准解答】规定正东为正方向,则v0=10 m/s,vt=
-20 m/s.此过程足球速度的变化量Δv=vt-v0=-20 m/s
-10 m/s=-30 m/s,“-”号表示速度变化量的方向与正
方向相反,即向正西.足球获得加速度a= m/s2
=-300 m/s2,“-”号表示加速度的方向与正方向相反,
即向正西.
答案:速度的变化量大小为30 m/s,方向向正西
加速度的大小为300 m/s2,方向向正西
【规律方法】利用定义式求加速度的解题技巧
虽然运用加速度定义式求加速度比较基本,但如果不注重细节,往往会导致求解错误.其正确的方法如下:
(1)明确初末位置或初末时刻,进而明确初末速度.
(2)选择正方向,将初末速度含着方向符号代入加速度定义式进行求解.
(3)加速度是矢量,明确其方向.
(4)注意一点,利用加速度定义式求解的加速度一定是该过程的平均加速度,只有速度均匀变化时,平均加速度才等于瞬时加速度.
【互动探究】若以例题解答中相反方向为正方向,求足球获得的加速度,并与例题的结果进行比较分析,判断加速度的大小和方向与选择的正方向有关吗?
【解析】规定正西为正方向,足球获得的加速度
m/s2=300 m/s2
加速度为正,表示方向与正方向相同,即向正西.
将结果与例题结果比较可以看出,当选取的正方向不同时,答案的表达形式有变化,但加速度的大小和方向的实际结果不变,即加速度的大小和方向与选择的正方向无关.
答案:加速度大小为300 m/s2,方向向正西 加速度的大小和方向与选择的正方向无关
【变式备选】在下列关于运动的描述中,不可能的情况是(a≠0)( )
A.物体的加速度在增大,而速度却在减小
B.物体速度为零时加速度却不为零
C.物体的加速度始终不变,速度也始终不变
D.物体的速度变化越来越慢,加速度越来越小
【解析】选C.加速度增大,物体可能做减速运动,速度在减小,A可能.加速度和速度没有直接关系,速度为零时但速度可能正在变化,加速度不为零,B可能.因为加速度a≠0,所以速度一定发生改变,C不可能.物体的速度变化越来越慢,说明加速度越来越小,D正确.故不可能的是C.
速度、速率、平均速度和平均速率的辨析
1.速度是矢量,它描述质点运动的快慢和运动方向.也可以表述为:描述质点空间位置改变的快慢和位置改变的方向.它有平均速度和瞬时速度之分,平均速度是质点发生的位移和发生这段位移所用时间的比值;瞬时速度是指质点在某一时刻或某一位置的速度.
2.速率是标量,它只描述质点运动的快慢.平均速率是质点通过路程和通过这段路程所用时间的比值,它与平均速度的大小是两个不同的物理量.由于一般情况下质点的路程要大于位移的大小,所以平均速率一般要大于平均速度的大小,只有单向直线运动中,平均速率才等于平均速度的大小.瞬时速率就是瞬时速度的大小,简称为速率.
3.平均速度= 平均速率=
【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】求平均速度时,要明确对应的时间和位移,即是哪一个过程的平均速度.
【标准解答】(1)设甲、乙两地的距离为s,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s1=v1·
后一半时间的位移为s2=v2·
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)后一种情况下的平均速度较大
对加速度理解不清导致错误
关于速度和加速度的关系,下列说法中正确的是
A.速度变化越大,加速度就越大
B.速度变化越快,加速度就越大
C.只要加速度的方向保持不变,速度的方向也保持不变
D.只要加速度的大小不断变小,速度的大小也不断变小
【正确解答】根据a=Δv/Δt可知,Δv/Δt越大,即速度变化得越快,加速度就越大.所以,B对,A错.速度的方向与a无关,所以C错.速度变大还是变小取决于速度和加速度的方向,与加速度的大小变化无关,所以D错.
正确答案:B
【易错分析】在解答本题时易犯错误具体分析如下:
1.下列关于速度的说法中,正确的是( )
A.速度是描述物体位置变化的物理量
B.速度是描述物体位置变化大小的物理量
C.速度是描述物体位置变化快慢的物理量
D.速度是描述物体运动路程和时间关系的物理量
【解析】选C.速度是描述物体运动快慢的物理量,即描述物体位置变化快慢的物理量,故C正确,A、B、D均错.
2.下列关于平均速度和瞬时速度的说法,正确的是( )
A.平均速度是矢量,方向与运动方向相同
B.平均速度的大小又称为平均速率
C.瞬时速度方向与平均速度方向总是相同
D.瞬时速度对应物体运动的某一时刻或某一位置
【解析】选D.平均速度是矢量,方向与位移方向相同,A错.平均速度的大小与平均速率是两个不同的物理量,B错.瞬时速度方向为运动方向,与平均速度的方向不一定相同,C错.瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置的速度,D正确.
3.(2011·厦门高一检测)如图所示
为某校学生开展无线电定位“搜狐”
比赛,甲、乙两人从O点同时出发,
并同时到达A点搜到狐狸,两人的搜
狐路径已在图中标出,则( )
A.甲的平均速度大于乙的平均速度
B.甲的平均速度小于乙的平均速度
C.两人运动的平均速度相等
D.甲的位移大于乙的位移
【解析】选C.甲乙的位移相同,所用时间相同,由 知平均速度相同,C正确,A、B、D错误.
4.(2011·徐州高一检测)下列关于加速度的说法,正确的是( )
A.速度越大,加速度越大
B.速度变化越大,加速度越大
C.速度变化越快,加速度越大
D.加速度的方向和速度的方向一定相同
【解析】选C.加速度表示物体速度变化快慢,其大小与速度的大小、速度的变化量的大小无必然联系,仅等于速度的变化率,A、B错,C正确.加速度的方向与速度变化的方向相同,和速度的方向不一定相同,D错.
5.一物体以初速度1.5 m/s沿光滑斜面上滑,2 s末物体沿斜面下滑,速度大小为1 m/s,求物体的加速度.
【解析】取物体的初速度方向为正,物体的末速度与初
速度的方向相反,为负值,所以加速度a= m/s2
=-1.25 m/s2,负号“-”表示加速度与初速度方向相反,即沿斜面向下.处理一条直线上的矢量加减运算时必须先规定正方向,矢量的方向用正、负号表示;计算结果中出现负号必须要加以说明.
一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分.每小题至少一个选项正确)
1.(2011·哈尔滨高一检测)我国运动员刘翔获得广州亚运会110米跨栏冠军,成绩是13秒09,在男子110米跨栏中夺得金牌,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v= 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.(2011·衡水高一检测)下面列举的几种速度中,指瞬时速度的是( )
A.某同学百米赛跑的速度是9 m/s
B.汽车以60 km/h的速度通过秦岭终南山公路隧道
C.汽车速度计指示的速度是90 km/h
D.子弹在枪管里的速度是400 m/s
【解析】选C.根据平均速度对应的是时间和位移,由于百米赛道、隧道和枪管都是一段位移,所以指的都是平均速度,A、B、D错.而汽车速度计显示的是每个瞬时的速度,故C正确.
3.如图所示是一辆汽车做直线运动的
s-t图象,对相应的线段所表示的运
动,下列说法正确的是( )
A.AB段表示车静止
B.BC段发生的位移大小大于CD段发生
的位移大小
C.CD段运动方向和BC段运动方向相反
D.CD段运动速度大小大于BC段运动速度大小
【解析】选A、C、D.s-t图象中,斜率的大小表示速度大小,斜率的正负表示速度方向,故A、C、D对,B错.
4.一物体的加速度方向始终与速度方向相同,但加速度在逐渐减小,则关于物体的运动描述正确的是( )
A.物体始终做加速运动
B.物体始终做减速运动
C.物体速度减小的越来越慢
D.在相同时间内,物体速度的变化量越来越大
【解析】选A.因加速度与速度方向始终相同,所以物体始终做加速运动,但由于加速度减小,故物体加速越来越慢,即相同时间内,速度的变化量越来越小,只有A正确.
【方法技巧】有关加速度辨析题解题技巧
要想正确解决有关加速度的辨析题,必须深刻理解有关加速度与运动的关系,其技巧如下:
(1)一个物体的速度很大,其加速度可能很小,甚至为零;一个物体的速度很小,其加速度可能很大.
(2)只要加速度a的方向和速度v的方向相同,物体的运动就是加速运动.a不变,则v均匀增加,即为匀加速运动;a增大,则v增加得越来越快;a减小,则v增加得越来越慢.
(3)只要加速度a的方向和速度v的方向相反,物体的运动就是减速运动.a不变,则v均匀减小,即为匀减速运动;a增大,则v减小得越来越快;a减小,则v减小得越来越慢.
5.物体做加速直线运动,已知其加速度恒为3 m/s2,那么在任意1 s内( )
A.物体的末速度一定等于初速度的3倍
B.物体的末速度一定比初速度大3 m/s
C.物体的末速度一定比前1 s末速度大3 m/s
D.物体的末速度一定比前1 s初速度大3 m/s
【解析】选B、C.在加速直线运动中,加速度恒为3 m/s2,表示每秒速度增加3 m/s,即每一秒内的末速度比初速度大3 m/s,或每秒的末速度比前1 s的末速度大3 m/s,并不表示末速度一定是初速度的3倍, A错,B、C正确.任意1 s末相对于前1 s初经过了2 s,所以速度增加量应为6 m/s,D错.
6.甲、乙两个物体沿同一直线向同一方向(设为正)运动时,甲的加速度为2 m/s2,乙的加速度为-3 m/s2,则下列说法中正确的是( )
A.两物体都做加速直线运动,乙的速度变化快
B.甲做加速直线运动,它的速度变化快
C.乙做减速直线运动,它的速度变化快
D.甲的加速度数值比乙的大
【解析】选C.因为选同一方向为正,且速度都沿正方向,所以a=2 m/s2的甲物体做匀加速直线运动,a=-3 m/s2的乙物体则做匀减速直线运动,而a绝对值越大,速度变化越快,所以A、B错,C正确;加速度的正、负仅表示方向不表示大小,所以D错,故选C.
二、非选择题(本题包括2小题,共20分,要有必要的文字叙述)
7.(10分)汽车在制造完成出厂之前,
都要经过严格的技术检测.一辆汽车从
原点O由静止出发沿x轴做直线运动,自
动检测系统记录下了该汽车启动、运行
及刹车过程的数据,求:
(1)汽车在第2 s末的瞬时速度;
(2)汽车在前3 s和最后2 s的平均加速度;
(3)汽车在第4 s内的平均速度.
【解析】(1)由表可知,第2 s末的瞬时速度为3 m/s.
(2)汽车在前3 s内的平均加速度
a= m/s2=1.67 m/s2,方向与运动方向相同.
同理,最后2 s内的平均加速度为
a= m/s2=-2.5 m/s2,“-”表示方向与运动方向相反.
(3)第4 s内的平均速度
v= m/s=4 m/s,方向与运动方向相同.
8.(10分)(挑战能力)有些国家的交管部门为了交通安全,特制定了死亡加速度大小为500 g(g取10 m/s2),用这一数值以警示世人.意思是如果行车加速度超过此值,将有生命危险.这么大的加速度,一般车辆是达不到的,但是发生交通事故时,将会达到这一数值.试判断:两辆汽车以
36 km/h的速度相向而撞,碰撞时间为2×10-3 s,驾驶员是否有生命危险?
【解析】汽车的初速度v0=36 km/h=10 m/s,末速度vt=0,这一碰撞过程的时间Δt=2×10-3 s.
由加速度的定义式a= 得加速度的大小为
m/s2=-5×103 m/s2=-500 g.
所以驾驶员有生命危险.
答案:有生命危险