(共17张PPT)
本章整合
第一章
2021
知识网络体系构建
重点题型归纳整合
题型一 速度相关概念的比较
速度与速率的联系与区别
项目 速度 速率
物理 意义 描述物体运动快慢和方向的物理量,是矢量 描述物体运动快慢的物理量,是标量
分类 平均速度、瞬时速度 平均速率、瞬时速率
决定 因素
方向 平均速度方向与位移方向相同;瞬时速度方向为该点运动的方向 无方向
联系 它们的单位都是m/s,瞬时速度的大小等于瞬时速率,即常说的速率
注意:速率是瞬时速度的大小,但平均速率不是平均速度的大小.
例1一质点沿直线Ox方向做变速运动,它离开O点的距离随时间变化的关系为x=5+2t3(m),该质点在0~2 s内的平均速度和2~3 s内的平均速度大小分别为( )
A.12 m/s 39 m/s B.8 m/s 38 m/s
C.12 m/s 19.5 m/s D.8 m/s 12 m/s
解析 t1=0时,x1=5 m;t2=2 s时,x2=21 m;t3=3 s时,x3=59 m.故0~2 s内的平均速
答案 B
题型二 速度v、速度的变化量Δv和加速度a
1.速度v描述物体运动的快慢;速度变化量Δv=v2-v1是末速度与初速度的矢量差;加速度a是速度变化量Δv与所用时间Δt的比值,它描述速度变化的快慢,也称为速度的变化率.
2.速度v、速度变化量Δv、加速度a三者的大小无必然联系.
(1)速度大,加速度不一定大,速度变化量也不一定大;速度小,加速度不一定小,速度变化量也不一定小.
(2)速度变化量大,加速度不一定大;速度变化量小,加速度不一定小.
3.瞬时速度的方向是物体的运动方向,速度变化量的方向是加速度的方向,加速度与速度的方向关系决定了物体做加速运动还是减速运动.
(1)当加速度与速度同向时,物体做加速直线运动.
(2)当加速度与速度反向时,物体做减速直线运动.
例2关于速度、速度变化量、加速度,下列说法正确的是( )
A.物体的速度变化量很大,它的加速度一定很大
B.速度很大的物体,其加速度可以很小,也可能为零
C.某时刻物体的速度为零,其加速度一定为零
D.加速度很大时,运动物体的速度一定很大
解析 由a= 知,速度变化量Δv很大,它的加速度不一定很大,选项A错误;沿直线匀速飞行的飞机,速度很大,加速度为零,选项B正确;做变速运动的物体一定有加速度,但它的速度有时可能为零,选项C错误;弹药爆炸瞬间,炮弹的加速度很大,但速度较小,选项D错误.
答案 B
规律总结(1)速度的大小与加速度的大小无直接关系.
(2)加速度的方向与速度的方向也无直接关系.
题型三 s-t图像和v-t图像的比较
公式和图像是物理思想呈现的两种方式,也是解答物理问题的两条途径.图像与物理公式相比,具有简洁、直观的优点.形状相同的图线,在不同的图像中所表示的物理规律不同.
项目 s-t图像 v-t图像
典型 图像 其中④为抛物线
其中④为抛物线
物理 意义 反映的是位移随时间的变化规律 反映的是速度随时间的变化规律
点 对应某一时刻物体所处的位置 对应某一时刻物体的速度
项目 s-t图像 v-t图像
线段 可求物体在某段时间内发生的位移 可求物体在某段时间内速度的变化量
斜率 斜率的大小表示速度的大小 斜率的正负表示速度的方向 斜率的大小表示加速度的大小
斜率的正负表示加速度的方向
截距 直线与纵轴截距表示物体在t=0时刻距离原点的位移,即物体的出发点;在t轴上的截距表示物体位移为0的时刻 直线与纵轴的截距表示物体在t=0时刻的速度;在t轴上的截距表示物体速度为0的时刻
项目 s-t图像 v-t图像
各条图线 的交点 同一时刻各物体处于同一位置 同一时刻各物体运动的速度相同
物体的运 动性质 ① 表示从正位移处开始向负方向一直做匀速直线运动并越过零位移处 表示先做正向匀减速运动,再做反向匀加速运动
② 表示物体静止不动 表示物体做正向匀速直线运动
③ 表示物体从零位移开始做正向匀速运动 表示物体从静止开始做正向匀加速直线运动
④ 表示物体做匀加速直线运动 表示物体做加速度增大的加速运动
图像与轴 所围面积 无实际意义 表示相应时间内的位移
例3(2020广东佛山一中段考)一质点在6 s内的s-t图像如图所示.试据此分析质点的运动情况并画出它的v-t图像.
解析 s-t图像上直线斜率表示速度,
质点的运动情况:0~2 s内做匀速直线运动,速度大小为3 m/s,2 s末离开出发点6 m;2~4 s内物体静止于离出发点6 m处;4~5 s质点反方向做匀速直线运动,速度大小为6 m/s,5 s末回到出发点;5~6 s质点继续以6 m/s的速度反方向匀速运动,6 s末位移为-6 m.v-t图像如图所示.
答案 见解析
规律总结(1)v-t图像和s-t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动.
(2)v-t图线与t轴的交点常是物体运动方向改变的时刻.
(3)v-t图线为曲线时,曲线的最高点或最低点是物体运动的加速度方向改变的时刻.(共35张PPT)
第二节 位置 位移
第一章
2021
学习目标
1.知道位置、位移、路程的概念,知道矢量、标量,并能解决实际问题.(物理观念)
2.掌握位移与路程的区别,能运用位移—时间图像分析相关物体的运动问题.(科学思维)
3.通过对生产生活中的现象的探究,区分位移大小和路程的关系,学会与他人交流和合作.(科学探究)
思维导图
课前篇 自主预习
必备知识
一、位置
1.定义:位置是指运动质点某一时刻在空间所处的地方.
2.质点位置的表示:首先选取一个参考系,然后在参考系上建立坐标系,质点的位置,可由质点在坐标系中的坐标确定.
3.研究物体的直线运动时,其位置可用直线坐标系的坐标x表示;物体在某一平面上运动时,其位置可用平面直角坐标系的坐标来表示.
二、位移
1.路程:物体运动轨迹的长度.路程是标量.
2.位移:
(1)物理意义:表示物体(质点)位置变化的物理量.
(2)表示:从物体(质点)运动的起始位置指向末位置的有向线段.是矢量,有向线段的长短表示位移的大小;有向线段的方向表示位移的方向.
(3)直线运动质点位移的表示:
①建立一维坐标系.
②质点的位置:用坐标(x)来表示,质点的初位置用x0表示,质点的末位置用x表示.
③质点的位移:用位置坐标的变化量,即s=Δx=x-x0来表示物体位移(s).
注意:位置坐标与坐标原点的选取有关,但位移与坐标原点的选取无关.
想一想800 m跑比赛中,不同跑道的运动员跑完全程的路程相同吗 跑完全程的位移相同吗
要点提示 800 m跑比赛中,运动员路程相同,但不同跑道的运动员起点不同,终点相同,故位移不同.
三、位移—时间图像
1.位移—时间图像中的位移的含义:当物体做直线运动时,可以把位置看成一种特殊的位移,即物体相对于坐标原点的位移,它的起点在坐标原点,终点在该时刻物体所在的位置.
2.位移—时间图像:在坐标系内,以时间t为横轴,以位移s为纵轴,位移随时间变化的图像称为位移—时间图像,纵坐标s是物体相对于坐标原点在时间t内的位移.
(1)匀速直线运动的位移—时间图像是一条倾斜的直线,其斜率表示速度.
(2)若位移—时间图像是一条平行于横轴的直线,表示物体静止在某位置.
说明:位移—时间图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动.
四、矢量和标量
1.矢量:既有大小又有方向的物理量.
2.标量:只有大小没有方向的物理量.
3.运算法则:两个标量的加减遵从算术加减法,矢量加减的法则与此不同.
说明:1.求矢量时既要求出大小,也要说明方向;
2.比较矢量大小时,只比较其绝对值的大小.
自我检测
1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.
(1)物体在一条直线上运动时,路程和位移的大小相等,且位移是矢量,路程是标量. ( )
解析 只有单向直线运动,路程和位移的大小才相等.
答案 ×
(2)位移取决于运动的始、末位置,路程取决于实际运动的路径. ( )
答案 √
(3)s-t图像中两图线的交点表示同一直线上的两个运动物体相遇. ( )
答案 √
(4)s-t图像与时间轴平行,表示物体处于静止状态. ( )
答案 √
2.(多选)下列关于位移(矢量)和温度(标量)的说法正确的是( )
A.两个运动的物体位移大小均为20 m,这两个位移一定相同
B.做直线运动的两个物体的位移s甲=1 m,s乙=-3 m,则甲的位移小于乙的位移
C.温度计读数有正负,其正、负号表示温度的方向
D.温度计读数时正的温度一定大于负的温度,正、负不代表方向
解析 位移是矢量,大小相等,方向不一定相同,所以大小相等的两个位移不一定相同,选项A错误;矢量比较大小时,比较绝对值,选项B正确;温度是标量,只有大小,没有方向,正号表示比零摄氏度高,负号表示比零摄氏度低,正的温度一定高于负的温度,选项C错误,选项D正确.
答案 BD
3.(多选)(2020广东深圳宝安区高一质检)在如图所示的s-t图像中,能表示质点做匀速直线运动的是( )
解析 质点做匀速直线运动,其s-t图像应为一条倾斜直线,故选项C、D正确.
答案 CD
课堂篇 探究学习
探究一
路程与位移
情境探究
“……蜗牛背着那重重的壳呀,一步一步地往上爬……”若一只蜗牛从某棵足够高的竖直葡萄藤底部向上爬行了2 m,又慢慢向下爬行了0.5 m后停止运动.
思考并探究下面的问题:
(1)求此过程中蜗牛爬行的位移.
(2)求此过程中蜗牛爬行的路程.
要点提示 (1)1.5 m,方向竖直向上.
(2)2.5 m.
知识点拨
1.路程与位移
路程不比位移小
项目 路程 位移
意义 表示物体运动轨迹的长度 表示物体位置的变化
大小 等于轨迹的长度 等于从物体运动起始位置到末位置的有向线段的长度
方向 无方向,是标量 从起始位置指向末位置,是矢量
联系 (1)二者单位相同,都是长度单位; (2)都是描述质点运动的空间特征的物理量; (3)同一运动过程中,路程不小于位移的大小,只有在单向直线运动中,位移的大小才等于路程
2.对矢量的理解
(1)图示表示:用带箭头的线段表示,线段的长度表示矢量的大小,箭头的方向表示矢量的方向.
两要素:大小、方向
(2)数字表示:先建立坐标系并规定正方向,然后用正负数来表示矢量,“+”“-”号表示方向(“+”号表示与坐标系规定的正方向一致,“-”号表示与坐标系规定的正方向相反).
(3)矢量大小的比较要看其数值的绝对值大小,绝对值大的矢量大,而“-”号只代表矢量的方向与规定正方向相反.
原点、正方向、单位长度
实例引导
例1如图所示,某人站在楼房顶层从O点竖直向上抛出一个小球,小球上升的最大高度为20 m,然后落回到抛出点O下方25 m处的B点,规定竖直向上为正方向,则小球在这一运动过程中通过的路程和位移大小分别为( )
A.25 m、25 m B.65 m、25 m
C.25 m、-25 m D.65 m、-25 m
解析 通过的路程l=(20+20+25) m=65 m,位移是矢量,有正负,规定竖直向上为正方向时,从O点指向末位置的位移应表示为s=-25 m,故选项D正确.
答案 D
规律方法位移的两种计算方法
(1)几何法:根据位移的定义先画出有向线段,再根据几何知识计算.
(2)坐标法:写出初、末位置坐标,位移即为末位置坐标减初位置坐标,结果中的正、负号表示位移方向.
变式训练1在例1图中,如果此人在O点把小球接住,重复竖直上抛到A点,再落回B点.试求位移大小和路程.(规定竖直向上为正方向)
解析 位移是初位置指向末位置的有向线段,故为s=-25 m,路程为轨迹长度,l=20 m+20 m+20 m+20 m+25 m=105 m.
答案 -25 m 105 m
探究二
位移—时间图像
情境探究
甲、乙、丙三人同时同地出发,3 s末同时到达同一目的地,作出他们的“位移—时间”图像如图所示.
思考并探究下面的问题:
(1)他们的位移关系如何
(2)他们的路程的大小关系如何
要点提示 (1)出发点和目的地相同,故位移大小相等,方向相同.
(2)路程是轨迹长度,而s-t图像只能描述直线运动,故s甲>s乙=s丙.
知识点拨
s-t图像的理解
1.斜率:斜率的绝对值表示速度的大小;斜率的正、负表示速度的方向.
2.截距:纵截距表示物体起始位置.
3.交点:交点表示两物体在同一时刻处于同一位置,即相遇.
4.几种常见的s-t图像:
(1)静止物体的s-t图像是平行于时间轴的直线,如图甲中直线A所示.
(2)匀速直线运动的s-t图像是一条倾斜的直线,如图甲中直线B和C所示,其斜率表示速度,其中B沿正方向运动,C沿负方向运动.
(3)若物体的s-t图像为曲线,如图乙所示,则说明相等的时间Δt内,位移Δs不相等,也说明物体的速度在变化,图线切线的斜率表示那一瞬时的速度.
甲
乙
例2(2020广东清远高一期末)在同一条直线上运动的A、B两质点的s-t图像如图所示,由图可知( )
A.t=0时,A在B后面
B.B质点在t2时追上A并在此后跑在A的前面
C.在0~t1时间内B的运动速度比A大
D.A质点在0~t1时间内速度越来越大,之后做匀速运动
实例引导
解析 由图像可知,t=0时,B在A后面,故选项A错误;B质点在t2时追上A并在此后跑在A的前面,选项B正确;在0~t1时间内B的斜率小于A,故B的运动速度比A小,选项C错误;A质点在0~t1时间内做匀速运动,之后处于静止状态,故选项D错误.
答案 B
规律方法由s-t图像可得出的三个结论
(1)s-t图像上两点纵坐标之差表示对应时间内的位移Δs,即Δs=s2-s1.
(2)s-t图像的斜率k= 表示质点的速度.
(3)交点坐标表示两质点同一时刻到达同一位置,即相遇.
变式训练2(多选)如图所示,Ⅰ和Ⅱ分别是甲、乙两物体运动的s-t图像,则由图像可知( )
A.甲、乙两物体同时、同向做匀速直线运动
B.甲的速度大于乙的速度
C.当t=15 s时,甲、乙两物体相距150 m
D.乙物体超前甲物体5 s到达位移150 m处
解析 s-t图像的斜率表示速度,图中两条直线的斜率都是正值且Ⅰ的斜率比Ⅱ大,故选项A、B正确;当t=15 s时,甲、乙两物体相距50 m,选项C错误;甲物体经过15 s运动到150 m处,乙物体经过22.5 s运动到150 m处,选项D错误.
答案 AB
随堂检测
1.下列关于位移和路程的说法正确的是( )
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,路程描述物体运动路径的长短
D.位移描述直线运动,路程描述曲线运动
解析 选项A中表述的因果关系没有意义,选项A错误;位移的方向从运动的起点指向终点,位移的大小小于或等于路程,选项B错误;位移和路程是两个不同的物理量,位移描述物体相对位置的变化,路程描述物体运动路径的长短,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,选项D错误.
答案 C
2.(2020广东肇庆高一期末)一辆汽车做直线运动的s-t图像如图所示,对线段OA、AB、BC、CD所表示的运动,下列说法正确的是( )
A.OA段运动速度最大
B.AB段物体做匀速运动
C.CD段的运动方向与初始运动方向相反
D.运动4 h汽车的位移大小为30 km
解析 由s-t图像的斜率表示物体的速度可知,CD段运动速度最大,AB段物体速度为零,选项A、B错误;由OA段斜率为正值,CD段的斜率为负值可知,CD段的运动方向与初始运动方向相反,选项C正确;由图可知,4 h后汽车又回到了原点,所以总位移为零,选项D错误.
答案 C
3.如图所示,一小球从A点竖直向上抛出,到达最高点B后,返回落至水平地面C处,AB、AC间距离如图所示.若以A点为坐标原点,竖直向上为正方向,建立直线坐标系,A、B、C三点位置坐标分别为xA= m,
xB= m,xC= m.AB间位移sAB= m,BC间位移
sBC= m,sAB (选填“>”“<”或“=”)sBC.
答案 0 5 -3 5 -8 <(共41张PPT)
第三节 速度
第一章
2021
学习目标
1.知道速度、平均速度、瞬时速度及速率的概念,能解决相关概念的实际问题.(物理观念)
2.掌握平均速度与瞬时速度的区别与联系,理解速率并能进行相关计算及处理v-t图像问题.(科学思维)
3.学会与他人合作探究瞬时速度的极限思想,能解释自然现象及生活中的瞬时速度.(科学探究)
思维导图
课前篇 自主预习
必备知识
一、速度
1.速度是反映物体运动快慢和方向的物理量.
2.平均速度
(1)定义:用位移跟发生这段位移所用时间之比来表示.
(2)物理意义:描述的是某一段时间内或某一段位移上物体运动的平均快慢程度.
(4)单位:国际单位是米每秒,符号是m/s或m·s-1.
常用单位还有千米每小时(km/h或km·h-1)、厘米每秒(cm/s或cm·s-1)等.
(5)矢量性:平均速度既有大小又有方向,是矢量.
①大小:表示物体在这段时间内运动的快慢.
②方向:由位移的方向决定.
说明:平均速度一般不是速度的平均值,要依据定义来计算.
(6)平均速率
①定义:路程与相应时间之比.
③矢量性:平均速率只有大小没有方向,是标量.
3.瞬时速度
(1)定义:运动物体在某一时刻或经过某一位置时的速度.
(2)物理意义:瞬时速度反映了物体某时刻的运动快慢.
(3)矢量性:瞬时速度是矢量,方向就是物体在该时刻的运动方向,即在物体运动轨迹中该点的切线方向.
(4)瞬时速率:瞬时速度的大小称为瞬时速率,简称速率.
想一想
汽车速度计的示数是汽车的瞬时速度吗
要点提示 汽车速度计的示数是汽车瞬时速度的大小,并没有显示汽车运动的方向,故是汽车的瞬时速率.
二、速度—时间图像
1.速度—时间图像:用纵坐标表示物体运动的速度v,用横坐标表示时间t,在坐标纸上建立直角坐标系,根据物体在各个时刻的速度,将(t,v)作为一组坐标在坐标系中描点,将点连线后得出的图像称为速度—时间图像或v-t图像.
2.图像上某点的纵坐标表示瞬时速度的大小和方向(其中正、负号表示速度的方向).
(1)匀速直线运动的v-t图像是一条平行于时间轴的直线,图像与时间轴所围成的面积表示这段时间内的位移(如图中阴影部分所示).
(2)图像是一条倾斜的直线时,图像与纵坐标轴的交点表示物体运动的初速度,直线向右上方倾斜,表示速度越来越大;直线向右下方倾斜,0~t1表示速度越来越小,t1以后,速度反向且越来越大.
(3)v-t图像只能描述直线运动,不能描述曲线运动.
自我检测
1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.
(1)通过相同的路程,所用时间少的物体速度一定大.( )
解析 通过相同的路程,所用时间少的物体平均速率一定大.
答案 ×
(2)物体的瞬时速度总是零,则平均速度一定为零.( )
答案 √
(3)匀速直线运动的v-t图像是一条倾斜的直线.( )
解析 匀速直线运动的v-t图像是一条平行于时间轴的直线.
答案 ×
(4)在v-t图像中,两图线的交点表示两物体在此时刻相遇.( )
解析 v-t图像中,两图线的交点表示两物体在此时刻速度相等.
答案 ×
2.(2020广东佛山质检)智能手机上装载的众多软件改变着我们的生活.如图所示为某地图软件显示的一张导航截图,关于图中显示的三个信息——95 km/h,7.6 km,15 min,下列说法正确的是( )
A.95 km/h表示此次行程的平均速率
B.15 min表示到目的地还需要的时间
C.7.6 km表示剩余行程的位移大小
D.根据7.6 km、15 min这两个数据,可以算出剩余行程的平均速度
解析 95 km/h表示此时的瞬时速率,选项A错误;7.6 km表示剩余行程的路程大小,选项C错误;根据7.6 km、15 min这两个数据,可以算出剩余行程的平均速率,选项D错误.
答案 B
3.(多选)下列关于平均速度、瞬时速度、平均速率的说法正确的是( )
B.匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度
C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述变速运动
D.平均速度的大小就是平均速率
解析 平均速度 ,当Δt充分小时,该式可表示t时刻的瞬时速度,选项A正确;匀速直线运动的瞬时速度不变,所以平均速度等于瞬时速度,选项B正确;瞬时速度可以精确描述变速运动中运动的快慢情况,平均速度描述的是一段时间内或一段位移内的运动的平均快慢,不能精确地描述变速运动的快慢,选项C错误;平均速度是质点在某段时间内运动的位移与所用时间之比,而平均速率是路程与所用时间之比,选项D错误.
答案 AB
课堂篇 探究学习
探究一
平均速度和瞬时速度
情境探究
为了兼顾行车安全与通行效率,高速公路上设置了许多指示标识.如图所示,在某段高速公路上,分别有甲、乙两块告示牌.
甲 乙
思考并探究下面的问题:
(1)“深圳:140 km”中的“140 km”指路程还是位移大小
(2)“100”指什么
要点提示 (1)指路程.
(2)指瞬时速度大小不超过100 km/h.
知识点拨
平均速度与瞬时速度的区别
粗略与精确
项目 平均速度 瞬时速度
物理 意义 描述物体在一段时间内运动的平均快慢和方向,与一段时间或位移对应
描述物体在某时刻运动的快慢和方向,与时刻或位置对应
大小
方向 与位移的方向相同,不一定与物体瞬间运动的方向相同 就是那一时刻物体运动的方向
或“某位置”
极限
思想
实例引导
例1(多选)下面描述的几个速度中,说法正确的是( )
A.子弹以790 m/s的速度击中目标指平均速度
B.信号沿运动神经传播的速度大约为10 m/s指瞬时速度
C.京沪高速铁路测试时的列车最高时速可达484 km/h,指的是瞬时速度
D.台风以360 km/h的速度向东北方向移动指平均速度
解析 子弹击中目标对应一个瞬间,故为瞬时速度,选项A错误;信号沿运动神经传播的速度是一段过程中的速度,故为平均速度,选项B错误;列车的最高时速指的是在安全情况下所达到的最大速度,为瞬时速度,选项C正确;台风以360 km/h的速度向东北方向移动指平均速度,选项D正确.
答案 CD
规律方法(1)在匀速直线运动中,平均速度和瞬时速度相等;
(2)当位移足够小或时间足够短时,可以认为平均速度就等于瞬时速度.
变式训练1(多选)如图所示,物体沿曲线轨迹的箭头方向运动,AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s,下列说法正确的是( )
A.物体在AB段的平均速度为1 m/s
B.物体在ABC段的平均速度为 m/s
C.物体在B点的速度等于AC段的平均速度
D.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度
答案 ABD
探究二
平均速度、平均速率与速率的比较
情境探究
开展全民健身活动的目的是提高全民族身体素质、健康水平和生活质量,促进人的全面发展.张华用手机计步器记录了自己在体育公园某次锻炼的情况,如图所示.
思考并探究下面的问题:
(1)图中行程7.12 km是位移吗
(2)图中的4.75 km/h指的是平均速度吗
要点提示 (1)行程7.12 km是路程.
(2)图中4.75 km/h指的是平均速率.
知识点拨
2.矢标性:平均速度是矢量,有方向;平均速率、速率是标量,无方向.
3.有关平均速度、平均速率和瞬时速度的三点提醒
(1)我们平时所说的速度有时指平均速度,有时指瞬时速度,应根据前后文判断.
(2)瞬时速度的大小叫作瞬时速率,但是平均速度的大小不是平均速率.
(3)在变速直线运动中,不同时间(或不同位移)内的平均速度一般不相同,因此,求出的平均速度必须指明是哪段时间(或哪段位移)内的平均速度.
单向直线运动可以
实例引导
例2一物体从A点沿正东方向以5 m/s的速度运动6 s到达B点,然后又以10 m/s的速度向北匀速运动4 s到达C点,求物体在这10 s内的平均速度和平均速率.
解析 物体从A到B的位移s1=v1t1=5×6 m=30 m
从B到C的位移s2=v2t2=10×4 m=40 m
则由图利用几何关系可知,总位移
答案 5 m/s,方向由A指向C 7 m/s
规律方法求解平均速度的步骤:
(1)先找出平均速度对应的过程.
(2)再求解相应的位移(两种方法:几何法与坐标法)与时间.
(3)代入平均速度的公式.
变式训练2(多选)如图所示是三个质点A、B、C的运动轨迹,三个质点同时从N点出发,又同时到达M点,下列说法正确的是( )
A.从N到M过程中,A的平均速率最大
B.三质点从N到M的平均速率相同
C.三质点从N到M的平均速度相同
D.到达M点时A的瞬时速率最大
解析 平均速率为路程与时间之比,A的路程最大,故A的平均速率最大,选项A正确,B错误;平均速度指位移与时间之比,三者位移、时间都相同,故平均速度也相同,选项C正确.
答案 AC
随堂检测
1.(2020广东深圳宝安区高一期末)开车从宝安区的某学校到宝安国际机场主要有两个线路,某次导航显示如图所示.线路1显示“21 min,18.6 km”,线路2显示“41 min,16.3 km”.根据该图信息并结合实际,可判断( )
A.起始两点间的位移分别为18.6 km和16.3 km
B.线路1比线路2行驶时间少20 min
C.线路1比线路2行驶路程少2.3 km
D.线路1比线路2行驶的平均速度小
解析 起始两点间的路程分别为18.6 km和16.3 km,选项A错误;线路1与线路2行驶时间相差Δt=t2-t1=41 min-21 min=20 min,说明线路1比线路2行驶时间少20 min,选项B正确;线路1与线路2行驶路程相差Δs=s1-s2=18.6 km-16.3 km=2.3 km,线路1比线路2行驶路程多2.3 km,选项C错误;线路1与线路2行驶位移相同,但线路1用时较短,说明线路1的平均速度大,选项D错误.
答案 B
2.(2020广东湛江高一期末调研)为了使交通安全有序,公路旁边设置了许多交通标志,如图所示,甲是限速标志,表示允许行驶的最大速度是60 km/h,乙是路线指示标志,表示从此处到广州还有210 km.下列对这两个数据的理解正确的是( )
A.甲表示瞬时速度,乙表示路程
B.甲表示瞬时速度,乙表示位移
C.甲表示平均速度,乙表示位移
D.甲表示平均速度,乙表示路程
解析 甲图最大速度60 km/h,表示瞬时速度;乙图表示从此处到广州还有210 km,表示路程,选项A正确.
答案 A
3.(多选)利用速度传感器与计算机结合,可以自动作出物体运动的图像.某同学在一次实验中得到的运动小车的速度—时间图像如图所示,则以下说法正确的是( )
A.小车先做加速运动,后做减速运动
B.小车运动的最大速度约为0.8 m/s
C.小车的前10 s朝正方向运动,10 s后朝负方向运动
D.小车做曲线运动
解析 由v-t图像可以看出,小车的速度先增加后减小,最大速度约为0.8 m/s,选项A、B正确;小车的速度先增大后减小,一直朝正方向运动,选项C错误;图线弯曲表明小车速度变化不均匀,不表示小车做曲线运动,选项D错误.
答案 AB(共39张PPT)
第四节 测量直线运动物体的瞬时速度
第一章
2021
学习目标
1.知道打点计时器、数字计时器,并会使用.(物理观念)
2.掌握打点计时器、数字计时器的使用方法,能用它们测量瞬时速度,能解决相关实际问题.(科学思维)
3.学会探究测量瞬时速度的方法,通过与他人交流合作,提高实验探究能力.(科学探究)
思维导图
课前篇 自主预习
必备知识
一、打点计时器
1.打点计时器:一种通过在纸带上打出一系列的点来记录物体运动信息的仪器.
2.分类:电火花计时器和电磁打点计时器.
(1)电火花计时器
①工作电压:220 V交流电源.
②原理:当接通电源、按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴,产生火花放电,在运动的纸带上打出一系列点迹.
(2)电磁打点计时器
①工作电压:4~6 V交流电源.
②原理:接通交流电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,振片振动起来,带动其上的振针上下振动,振针通过复写纸在运动的纸带上留下一系列点.
3.打点间隔:当交流电源频率是50 Hz时,每隔0.02 s打一次点.
注意:打点计时器不能长时间连续工作,纸带通过后应立即关闭开关.
4.纸带上获取的信息:从打出的纸带上可以获得物体运动的时间、物体在不同时刻的位置及某段时间内物体的位移.
二、数字计时器
1.数字计时器:是一个可以将采集的时间显示出来的仪器.如图所示的是由数字计时器和光电门组成的计时测量装置.
2.光电门:由发光装置和光线接收装置构成.
3.计时原理:
(1)当宽度一定的物体通过光电门时,光线被遮挡,数字计时器开始计时;当物体离开光电门时,数字计时器停止计时.这样就可以记录物体遮挡一个光电门光线的短暂时间.
(2)数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间以及测量物体运动的瞬时速度和平均速度.
自我检测
1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.
(1)电磁打点计时器和电火花计时器的工作电源都是220 V的交流电源.( )
解析 电磁打点计时器的工作电源是4~6 V交流电源.
答案 ×
(2)使用打点计时器(电源频率为50 Hz)打出的纸带相邻两个点的时间间隔为0.02 s.( )
答案 √
(3)打点计时器在纸带上记录了运动物体的位移和时间.( )
答案 √
(4)数字计时器不能记录物体前后两次挡光的时间间隔.( )
解析 数字计时器可以记录物体经过两个光电门之间的时间间隔,即光电门从第一次遮光时开始计时,到第二次遮光时停止计时的时间间隔.
答案 ×
2.关于打点计时器的使用,下列说法正确的是( )
A.电磁打点计时器使用的是6 V以下的直流电源
B.在测量物体速度时,先让物体运动,后接通打点计时器的电源
C.使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越小
D.纸带上打的点越密,说明物体运动得越快
解析 电磁打点计时器的工作电源是4~6 V的交流电源,选项A错误;交流电源频率越高,打点的时间间隔Δt就越小,选项C正确;使用时要先接通电源,再让物体运动,选项B错误;物体运动得越快,纸带上打的点就越稀疏,选项D错误.
答案 C
3.(2020广东肇庆高一期末)如图所示,将滑块放在气垫导轨上,滑块上安装了宽度为d=2.0 cm的遮光条,滑块在牵引力作用下沿导轨向左运动,先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为Δt1=0.20 s,通过第二个光电门的时间为Δt2=0.02 s,两光电门之间的距离l=0.6 m,遮光条从开始遮住第一个光电门到遮住第二个光电门所用时间为Δt=1.00 s,求:
(1)遮光条通过第一个光电门时速度的表达式是v1= ,大小是 m/s.
(2)滑块从光电门1运动到光电门2的平均速度 = m/s.
课堂篇 探究学习
探究一
打点计时器的使用及测量瞬时速度的方法
情境探究
电磁打点计时器是应用电磁铁的原理,让振针周期性的振动,通过复写纸在纸带上打下点迹,来记录物体运动情况.
思考并探究下面的问题:
(1)电磁打点计时器和电火花计时器各使用什么电源
(2)如果电磁打点计时器打的点不清晰,可能是什么原因
要点提示 (1)电磁打点计时器用4~6 V交流电源,电火花计时器用220 V交流电源.
(2)打点不清晰可能是电压太低,调高电压就可以.
知识点拨
1.实验步骤
(1)把打点计时器固定在桌子上,按照说明书安装好纸带.
避免仪器晃动
(2)先接通电源,待打点稳定后,用手水平地拉动纸带,纸带上就打出一行小点,随后立即关闭电源.
减小摩擦
(3)取下纸带,从能看得清的某个点数起,数一数纸带上共有多少个点,如果共有n个点,由Δt=T×(n-1)计算出纸带的运动时间,其中T=0.02 s.
(n-1)个间隔
(4)如图所示,用刻度尺测量出第1个点到第n个点的距离Ln.
估读到精度的下一位
2.求某点的瞬时速度
3.作出物体运动的v-t图像
(1)定标度:坐标轴的标度选取要合理,应使图像大致布满坐标纸.
(2)描点:在坐标纸上描出各个坐标点的位置.
(3)连线:用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点.
实例引导
例1(2020广东湛江高一期末调研)某实验小组测量沿斜面运动小车的瞬时速度,下图为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点(A点为第一个点),相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s.
(1)若时间较短,根据某段时间内的平均速度表示中间时刻的瞬时速度计算各点的瞬时速度,则vB= m/s,vC= m/s,vD= m/s.
(2)在如图所示坐标系中画出小车的v-t图线.
(3)将图线延长与纵轴相交,交点的物理意义是 .
解析 (1)若时间较短,平均速度可以代替中间时刻的瞬时速度.
(2)由(1)中数据画出小车的v-t图线如图所示.
(3)将图线延长后,与纵轴的交点表示零时刻小车经过A点的速度大小.
答案 (1)1.38 2.64 3.90
(2)见解析图
(3)表示零时刻小车经过A点的速度大小
规律方法(1)处理纸带时,一定要分清计时点和计数点,搞清计数点之间的时间间隔.
①计时点是打点计时器在纸带上打出来的点.
②计数点是从计时点中选出来的具有代表性的点,一般相邻两个计数点之间还有若干个计时点.
(2)对纸带进行测量时,不要分段测量各段的位移,正确的做法是一次测量完毕(可统一测量出各个测量点到起始测量点之间的距离).
(3)若作v-t图像,标度的选择要结合数据及其分布特点制定,以使图像在坐标系中合理分布,大小适中.
变式训练1(多选)下列关于打点计时器的说法正确的是( )
A.使用的交流电源的频率如果不是50 Hz,打点计时器的打点周期依然是0.02 s
B.电火花计时器是利用火花放电的原理来工作的
C.我国中学实验室用的打点计时器直接接到实验台的插座上使用,这种打点计时器是电磁打点计时器
D.从减小实验误差的角度考虑,选电火花计时器比电磁打点计时器好
解析 打点计时器的周期等于频率的倒数,选项A错误;我国使用的是220 V交变电流,所以直接接到实验台的插座上使用的打点计时器应该是电火花计时器,选项C错误;电火花计时器利用的是火花放电的原理来工作的,使用时摩擦比电磁打点计时器小,有利于减小实验误差,选项B、D正确.
答案 BD
探究二
数字计时器
情境探究
数字计时器是一种常用计时仪器,其结构如图所示,a、b分别是光电门激光的发射和接收装置,当一辆带有挡光片的小车从a、b间通过时,数字计时器就可以显示挡光片的挡光时间.
思考并探究下面的问题:
(1)如何计算小车通过光电门的瞬时速度大小
(2)若挡光片宽d=1.20 cm,计时器显示挡光时间
是2×10-2 s,求小车通过光电门时的速度大小.
要点提示 (1)用平均速度代替瞬时速度.
知识点拨
使用数字计时器应该注意的两个问题:
(1)实验前应先调整发光器件和光敏元件的相对位置,因为如果二者没有对准,则不能计时.
(2)根据实验要求正确选择数字计时器的计时功能.
实例引导
例2如图所示,用数字计时器研究物体的直线运动.1和2是固定在斜面上适当位置的两个光电门,让滑块从斜面的顶端滑下,光电门1、2各自连接的数字计时器显示的挡光时间分别为5.00×10-2 s、2.00×10-2 s.则:
(1)能否由此确定滑块由光电门1运动到光电门2的时间
(2)滑块通过光电门1时和通过光电门2时相比较,通过哪个位置时更快一些
解析 (1)数字计时器显示的挡光时间为滑块各自通过光电门1、光电门2的时间,不能由此确定滑块由光电门1运动到光电门2的时间.
(2)滑块宽度一定,滑块通过光电门时挡光时间越短,滑块运动得越快.
答案 (1)不能 (2)通过光电门2时更快些
规律方法利用光电门测量瞬时速度的两点说明:
(1)利用极限思想将平均值过渡到瞬时值是物理学中常用的方法.利用光电门测量瞬时速度,应用的原理是极限思想.
(2)遮光板宽度d越小,利用公式v= 求出的平均速度越接近物体经过光电门时的瞬时速度.
变式训练2(2020广东清远高一期末)如图所示,这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹,已知打点计时器所使用电源的周期为T,要计算打点计时器打E点时纸带的瞬时速度,下列做法中误差最小的是( )
解析 距离E点越近的两点之间的平均速度,越接近该点的瞬时速度,选项D正确.
答案 D
随堂检测
1.(多选)关于打点计时器的使用,下列说法正确的是( )
A.先接通电源,后释放纸带
B.电火花计时器使用的是220 V交流电源
C.使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越长
D.先释放纸带或先接通电源都可以
解析 为了增加纸带的使用率,应先接通电源,后释放纸带,选项A正确,D错误;电火花计时器使用的是220 V交流电源,选项B正确;因为T= ,所以使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越短,选项C错误.
答案 AB
2.关于数字计时器的说法正确的是( )
A.数字计时器只能记录物体通过一个光电门的时间
B.数字计时器能记录物体通过一个光电门的位移
C.数字计时器能记录物体先后两次经过光电门之间的时间
D.数字计时器不能记录物体先后两次经过光电门之间的时间
解析 数字计时器既可记录物体通过一个光电门的时间,也可记录物体先后两次经过光电门之间的时间,但不能记录物体经过一个光电门的位移,故选项C正确.
答案 C
3.运动小车拖动纸带经过打点计时器后,在纸带上留下的点中有6个连续清晰的点,测出这6个点的第1点到第6点的距离为18 cm,则( )
A.小车运动的平均速度为0.03 m/s
B.小车运动的平均速度为1.5 m/s
C.小车运动的平均速度为1.8 m/s
D.小车运动的平均速度为180 m/s
解析 从第1个点到第6个点间的时间为5×0.02 s=0.1 s,则平均速度
答案 C(共50张PPT)
第五节 加速度
第一章
2021
学习目标
1.知道加速度的概念、定义式和单位,能解决相关的实际问题.(物理观念)
2.掌握加速度的公式,理解其矢量性,能够计算有关加速度以及速度的问题,会在v-t图像中处理加速度.(科学思维)
3.学会探究加速度概念的建立过程,理解比值定义法,会与他人合作进行加速度的测量.(科学探究)
思维导图
课前篇 自主预习
必备知识
一、加速度
1.定义:物体速度的变化与发生这一变化所用时间t之比.
3.单位:m/s2,读作米每二次方秒.
二、加速度的方向
1.加速度的方向
加速度是矢量,不仅有大小,也有方向,其方向与速度变化量的方向相同.
2.加速度方向与速度方向的关系
在直线运动中,速度增加时,加速度的方向与速度方向相同,速度减小时,加速度的方向与速度方向相反.
3.匀变速直线运动
(1)定义:如果物体沿直线运动且其加速度保持不变,该物体的运动就是匀变速直线运动.
(2)特点:加速度不随时间变化.
想一想加速度方向与速度方向有必然联系吗
要点提示 加速度方向与速度方向没有必然联系,a、v可以同向,也可以反向.
a、v同向时,物体做加速运动;a、v反向时,物体做减速运动.
三、v-t图像中的加速度
在v-t图像中斜率表示物体的加速度,斜率不变,表示加速度大小、方向都不变.
1.定量计算:如图所示,在v-t图像上取两点E(t1,v1)、F(t2,v2),加速度的数值
2.定性判断:v-t图像的倾斜程度反映加速度的大小.
自我检测
1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.
(1)运动物体的速度变化量越大,时间越短,其加速度越大.( )
答案 √
(2)物体以a=2 m/s2的加速度运动,若v0与a同向,则做加速运动.( )
答案 √
(3)物体A的加速度aA=2 m/s2,B的加速度aB=-4 m/s2,则A的加速度大于B的加速度.( )
解析 加速度是矢量,比较大小时看绝对值的大小.
答案 ×
(4)做匀变速直线运动的物体,它的速度变化越快,加速度越大.( )
答案 √
(5)做匀变速直线运动的物体,它的加速度方向和速度方向总是相同的.( )
解析 加速度方向和速度方向也可以相反,此时物体做匀减速直线运动.
答案 ×
2.(2020广东深圳中学高一期末调研)关于速度和加速度的关系描述正确的是( )
A.速度越大,加速度也一定越大
B.速度变化得越快,加速度一定越大
C.速度变化越大,则加速度就越大
D.加速度方向不变,则速度方向也不变
解析 物体运动的速度越大,它的加速度不一定越大,如匀速飞行的飞机的速度很大,但加速度为零,选项A错误;加速度是表示速度变化快慢的物理量,则速度变化得越快,加速度一定越大,选项B正确;根据a= 可知,速度变化大,加速度不一定大,还与发生这一变化的时间有关,选项C错误;加速度的方向和速度方向没有直接的关系,加速度的方向不变,速度方向不一定不变,选项D错误.
答案 B
3.A、B两物体均做匀变速直线运动,A的加速度a1=1.0 m/s2,B的加速度a2=-2.0 m/s2,根据这些条件做出的以下判断,其中正确的是( )
A.B的加速度大于A的加速度
B.A做的是匀加速运动,B做的是匀减速运动
C.任意时刻两个物体的速度都不可能为零
D.两个物体的运动方向一定相反
解析 加速度是矢量,负号不表示大小,选项A正确;两物体的初速度方向不确定,不能判断是加速还是减速,选项B错误;若两物体均做减速运动,某时刻速度均可以为零,选项C错误;两个物体的运动方向可以相同,选项D错误.
答案 A
课堂篇 探究学习
探究一
对加速度的理解
情境探究
在学校运动会上,我们常说“某同学身体素质好,有很好的爆发力,起跑‘快’”;在观看赛车比赛时,我们又会说“某辆车性能不佳,起步太‘慢’”.某飞行器以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1 s内停下来.
思考并探究下面的问题:
(1)以上说法中的“快”与“慢”的含义是什么
(2)飞行器和蜻蜓,谁的初速度大,谁的速度变化量大 谁的加速度大
要点提示 (1)“快”是指单位时间(1 s)内速度变化量大,“慢”是指单位时间
(1 s)内速度变化量小.
知识点拨
速度、速度变化量、加速度的比较
比较 项目 速度 速度变化量 加速度
物理 意义 描述物体运动快慢和方向的物理量,是状态量 描述物体速度改变的物理量,是过程量 描述物体速度变化快慢和方向的物理量,是状态量
定义 式
Δv=vt-v0
方向 平均速度与位移同向 由vt-v0或a的方向决定 与Δv的方向一致,与v0、vt的方向无关
说明 a= 是加速度a的定义式,不是决定式,加速度a与v、Δv没有必然的大小关系. (1)v大,a不一定大,比如匀速飞行的飞机速度很大,但加速度却为零;v小,a也不一定小,如射击时火药爆炸瞬间,子弹的速度v可以看作零,这时加速度却很大. (2)速度变化量Δv大,加速度a不一定大,比如列车由静止到高速行驶,速度变化量很大,但经历时间也长,所以加速度并不大. (3)速度变化得快,即 大,表示单位时间内速度变化大(或速度的变化率大),加速度大
实例引导
例1(2020广东湛江高一期末调研)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
解析 选取篮球的初速度方向为正方向,则初速度v0=10 m/s,末速度为v=-6 m/s.
由加速度的定义式可得a= m/s2=-160 m/s2
负号表示加速度方向与初速度方向相反.
答案 160 m/s2 方向与初速度的方向相反
规律方法加速度的计算
(1)规定正方向.一般选初速度v1的方向为正方向.
(2)判定v2的方向,确定v2的符号.
①加速度的正、负表示加速度的方向,不表示大小.
②若加速度的方向与规定的正方向相同,则加速度为正;若加速度的方向与规定的正方向相反,则加速度为负.
变式训练1(多选)一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4 m/s,1 s后速度的大小变为10 m/s,在这1 s内该物体可能的运动情况为( )
A.加速度的大小为6 m/s2,方向与初速度的方向相同
B.加速度的大小为6 m/s2,方向与初速度的方向相反
C.加速度的大小为14 m/s2,方向与初速度的方向相同
D.加速度的大小为14 m/s2,方向与初速度的方向相反
答案 AD
探究二
加速度对物体运动的影响
情境探究
车的初速度是v1,经过一段时间后速度变为v2,用Δv表示Δt时间内速度的变化量,为了在图中表示加速度a,我们以初速度v1的箭头端为起点,以后来的速度v2的箭头端为终点,作出一个新的箭头,表示速度的变化量Δv.
思考并探究下面的问题:
(1)作出汽车做加速运动时,v1、v2、Δv关系的矢量图,指出加速度a与v1在方向上存在什么关系.
(2)作出汽车做减速运动时,v1、v2、Δv关系的矢量图,指出加速度a与v1在方向上存在什么关系.
要点提示 (1)加速时,由图知Δv与v1的方向相同;因为Δv与a的方向相同,故a与v1方向相同.
(2)减速时,由图知Δv与v1的方向相反;因为Δv与a的方向相同,故a与v1方向相反.
知识点拨
1.加速度的大小决定物体速度变化的快慢
2.加速度方向与速度方向的关系决定物体加速还是减速.物体是加速还是减速与加速度的变化和加速度的大小无关,可总结如下:
实例引导
例2(多选)(2020广东佛山一中段考)下列哪种情况是可能出现的( )
A.物体的加速度增大时,速度反而减小
B.物体的速度为零时,加速度却不为零
C.物体的加速度不为零且始终不变,速度也始终不变
D.物体的速度先减小后增大,加速度却始终不变
解析 加速度的方向与速度方向相反时,物体的加速度增大,速度反而减小,选项A正确;物体的速度为零时,加速度可以不为零,例如竖直上抛到最高点时,选项B正确;物体的加速度不为零且始终不变,速度一定变化,选项C错误;当物体的a与v反向时,物体将先减速到0,再反向加速,选项D正确.
答案 ABD
归纳总结 加速度正负的理解误区
1.物体有加速度,说明物体做变速运动,不一定是加速运动.
2.物体做加速运动还是减速运动与加速度的大小无关,与加速度方向无关,而与加速度方向和速度方向的关系有关,两者同向加速,反向减速.
变式训练2前几年,国内房价飙升,在国家宏观政策调控下,房价上涨现已出现减缓趋势.王强同学将房价的“上涨”类比成运动学中的“加速”,将房价的“下跌”类比成运动学中的“减速”,据此,你认为“房价上涨出现减缓趋势”可以类比成运动学中的( )
A.速度增加,加速度减小
B.速度增加,加速度增大
C.速度减小,加速度增大
D.速度减小,加速度减小
解析 “房价上涨”可以类比成运动学中的“速度增加”,“减缓趋势”则可以类比成运动学中的“加速度减小”,选项A正确.
答案 A
探究三
从v-t图像看加速度
情境探究
利用速度传感器与计算机结合,可以自动作出物体运动的图像,某同学在一次实验中得到的运动小车的速度—时间图像如图所示.
思考并探究下面的问题:
(1)在9 s后速度方向是否发生了变化 哪个时刻速度最大
(2)请描述0~15 s内的物体运动情况.
要点提示 (1)速度方向没有改变.t=9 s时速度最大,是0.8 m/s.
(2)物体先做加速运动,后做减速运动.
知识点拨
1.由图像计算或比较加速度
(2)v-t图线为倾斜直线时,表示物体的加速度不变,图线为曲线时表示物体的加速度变化.如图中物体的加速度在减小.
大小、方向均不变
2.由v-t图像判断速度的变化(如图所示)
(1)在0~t0时间内,v<0,a>0,物体做减速运动;
(2)在t>t0时间内,v>0,a>0,物体做加速运动.
a、v方向相反
实例引导
例3某物体沿直线运动,其v-t图像如图所示.
(1)求出物体在0~1 s内,1~3 s内,3~5 s内的加速度大小.
(2)下列说法正确的是 .
A.第1 s内和第2 s内物体的速度方向相反
B.第1 s内和第2 s内物体的加速度方向相反
C.第4 s内物体的速度方向和加速度方向相反
D.第3 s末物体的加速度为零
(2)第1 s内、第2 s内纵坐标为正,速度均为正向,A错误;根据斜率的正负,第1 s内加速度为正向,第2 s内加速度为负向,B正确;第4 s内速度为负向,加速度为负向,C错误;第3 s末物体的加速度为-1 m/s2,D错误.
答案 (1)2 m/s2 1 m/s2 1 m/s2
(2)B
归纳总结 在速度—时间图像中,需要掌握两点:
(1)速度的正负表示运动方向,看运动方向是否发生变化,只要考虑速度的正负是否发生变化;
(2)图像的斜率表示物体运动的加速度.同一直线上斜率不变,加速度不变.
变式训练3一质点做直线运动的速度—时间图像如图所示,则在给出的该质点在前3 s内的加速度a随时间t变化关系的图像中正确的是( )
答案 A
随堂检测
1.学习了加速度的内容后,某学习小组几位同学进行了讨论并发言,其中正确的是( )
A.甲说,加速度就是速度的“增加”
B.乙说,加速度表示速度的“变化”
C.丙说,加速度描述了速度变化的大小
D.丁说,加速度反映了速度变化的快慢
解析 加速度是反映速度变化快慢的物理量,选项D正确;加速度的大小与速度的变化量以及发生这一变化量所用的时间满足a= ,选项C错误;加速度与速度是两个彼此独立的物理量,从单位的角度看,也能说明这一点,选项A错误.
答案 D
2.(多选)如图所示为一物体做匀变速直线运动的速度图线,下列判断正确的是( )
A.物体的初速度是3 m/s
B.物体的加速度大小为1.5 m/s2
C.2 s末物体位于出发点
D.前2 s的加速度与后2 s的加速度方向相反
解析 由图像可知t=0时,v=3 m/s,选项A正确;v-t图像斜率表示加速度,则a=
=-1.5 m/s2,故物体加速度大小为1.5 m/s2,方向始终沿负方向,选项B正确,D错误;在前2 s物体的速度一直是正的,说明物体运动方向没有发生改变,是单向直线运动,物体不可能回到出发点,选项C错误.
答案 AB
3.篮球以6 m/s的速度竖直向下碰地面,然后以4 m/s速度竖直向上反弹,碰地的时间为0.2 s.
(1)求篮球在这0.2 s内的速度变化量.
(2)有的同学这样计算球的加速度:
a= m/s2=-10 m/s2.他的方法对吗 为什么 若不对,请写出正确的方法.
解析 (1)以向下为正方向,
所以Δv=v2-v1=-4 m/s-6 m/s=-10 m/s
负号表示Δv的方向向上.
(2)不对,他没有注意速度的方向.
正确解法为:
以向下为正方向,v1=6 m/s,v2=-4 m/s,
负号表示加速度方向与正方向相反,即向上.
答案 见解析(共42张PPT)
第一节 质点 参考系 时间
第一章
2021
学习目标 思维导图
1.知道质点、参考系、时间、时刻的概念,形成时间观念,能解决相关的实际问题.(物理观念) 2.理解建立质点模型的条件和方法,能根据实际情况选定坐标系,能在实际问题中识别时间与时刻.(科学思维) 3.学会在生活及自然现象中探究质点、参考系的相对性.(科学探究)
课前篇 自主预习
必备知识
一、质点
1.机械运动:物体相对于其他物体在空间位置上随时间的变化,叫作机械运动.
2.质点:用来代替物体的有质量的点叫作质点.
(1)把物体看作质点的条件:物体的大小和形状在所研究的问题中可以忽略.
(2)质点是一种理想化模型,实际上不存在(选填“存在”或“不存在”).
想一想在“金星凌日”的精彩天象中,从地球上可以看到金星就像一个小黑点一样在太阳表面缓慢移动.
(1)能否将太阳看成质点
(2)研究金星的轨迹,能否将金星看成质点
要点提示 (1)不能将太阳看成质点;(2)可以将金星看成质点.
二、参考系
1.参考系:研究一个物体的运动时,选来作为参考的物体,称为参考系.
(1)选取原则:参考系的选择是任意(选填“任意”或“唯一”)的,但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则;研究地面上物体的运动,常选择地面为参考系.
(2)选择不同的参考系来观察同一物体的运动,结果会有所不同.
2.坐标系:为了定量描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系.
(1)物体做直线运动,可以建立直线坐标系来描述.
(2)物体在某平面内做运动时,可以采用平面直角坐标系来描述.
(3)坐标系的三要素:原点、正方向和单位长度.
三、时间与时刻
1.时刻:指某一瞬间.在时间轴上用点表示.
2.时间:指某两个时刻之间的间隔.在时间轴上用线段表示.
自我检测
1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.
(1)乒乓球体积很小,可以看成质点;但地球体积比较大,一定不能看成质点.( )
解析 乒乓球虽小,但研究其旋转时,不能将其视为质点;地球虽大,但研究其绕太阳公转时,可以看成质点.
答案 ×
(2)质点与几何中心没有区别.( )
解析 质点是代替物体的一个有质量的点,几何中心是一个位置,二者有本质的区别.
答案 ×
(3)参考系可任意选取,对同一运动,选择不同的参考系观察的结果一定相同.( )
解析 对同一运动,选择不同的参考系观察的结果一般不同.
答案 ×
(4)时刻就是时间,两者没有本质区别.( )
解析 时刻指某一瞬间,时间指某两个时刻间的间隔.
答案 ×
(5)在时间轴上,时刻用线段表示,时间用点表示.( )
解析 在时间轴上,时刻用点表示,时间用线段表示.
答案 ×
2.(2020广东湛江高一期末调研)下列说法正确的是( )
A.参考系必须是静止不动的物体
B.地球很大,不能被视为质点
C.在跳水比赛中,裁判可以把运动员看成质点
D.参考系可以任意选取
解析 参考系可以任意选取,不一定必须是静止不动的物体,选项A错误,D正确;地球很大,但是研究地球公转时可把地球视为质点,选项B错误;在跳水比赛中,裁判不可以把运动员看成质点,否则就没动作可言了,选项C错误.
答案 D
3.下列关于时间和时刻的说法正确的是( )
A.第4 s末到第5 s初经历了1 s的时间
B.“早上第一节课8:00上课”,其中8:00指的是时间
C.物体第3 s末的位置坐标是(2 m,3 m),其中第3 s末指的是时刻
D.物体第3 s内运动了4 m,其中第3 s内指的是时刻
解析 第4 s末与第5 s初在时间轴上是同一个点,是指同一时刻,选项A错误;早上第一节课8:00上课,这里的8:00指的是时刻,选项B错误;第3 s末指的是时刻,选项C正确;时间是指时间的长度,第3 s内,指1 s的时间长度,是时间,选项D错误.
答案 C
课堂篇 探究学习
探究一
对质点与物体模型的理解
情境探究
用照相机对准运动着的人,每隔相等时间对其拍摄一次,可以得到一连串照片.假设这些照片一张一张按照时间的先后顺序叠起来,就可以得到如图所示的图片.
思考并探究下面的问题:
要点提示 (1)不能.
(2)能.
知识点拨
1.可将物体看成质点的几种情况:
不以大小论质点
2.质点没有大小、体积、形状,占有位置但不占空间,它与几何中的“点”有本质区别.
3.理想化模型
(1)是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象,实际并不存在.
(2)是以研究目的为出发点,突出问题的主要因素,忽略次要因素而建立的物理模型.
(3)质点是用来代替物体的有质量的点,是一个理想化的物理模型,实际上并不存在.
实例引导
例1(2020福建福州仓山区校级期末)下列关于质点的说法正确的是( )
A.在学校举行班级跑操比赛时,可将每个班级视为质点
B.在研究“嫦娥五号”上升器的姿态调整时,上升器可被视为质点
C.计算动车从福州开往北京所用的时间时,动车可被视为质点
D.研究自行车运动时,因车轮在转动,在任何情况下自行车都不能被视为质点
解析 物体的形状和大小对于研究的问题可忽略不计时可以把物体看作质点.在学校举行班级跑操比赛时,要看跑操的队形队列,不能把每个班级看作质点,故A错误;在研究“嫦娥五号”上升器的姿态调整时,要看上升器的姿态,不能把上升器看作质点,故B错误;计算动车从福州开往北京所用的时间时,可忽略动车的大小,所以动车可被视为质点,故C正确;研究自行车运动时,若研究其通过的路程,则可以把自行车视为质点,故D错误.
答案 C
规律方法 假设法判断物体能否被看作质点
(1)确定问题的性质,即研究目的、观察的重点是什么.
(2)假设物体的形状、大小被忽略,成了一个有质量的“点”.
(3)思考所要研究的问题、所进行的观察是否受影响.若受影响,物体不能被当作质点;若不受影响,物体就能被当作质点.
变式训练1(多选)下列说法正确的是( )
A.运动中的地球不能被看成质点,而原子核可以被看成质点
B.研究火车通过路旁一根电线杆的时间时,火车可被看成质点
C.研究乒乓球运动员的发球技术时,不能把乒乓球看成质点
D.研究在平直的高速公路上飞驰的汽车的速度时,可以将汽车看成质点
解析 在研究地球的公转时,可以把地球看作质点;在研究有关原子核结构的问题时,不能把原子核看成质点,选项A错误.研究火车通过路旁的一根电线杆的时间时,因电线杆的粗细比火车的长度小得多,故电线杆可被看成质点,而火车不能被看成质点,选项B错误.乒乓球虽小,但乒乓球运动员发出的球飞旋多变,不能将其看成质点,选项C正确.在平直的高速公路上飞驰的汽车,尽管车轮在转动,但我们研究的是汽车的速度,对整个车的运动来讲,车轮的转动不是研究的主要问题,可将车看成质点,选项D正确.
答案 CD
探究二
对参考系的理解
情境探究
宋代诗人陈与义曾经作了一首诗:“飞花两岸照船红,百里榆堤半日风.卧看满天云不动,不知云与我俱东.”(如图所示)在这首诗当中,诗人艺术性地表达了他对运动相对性的理解.
思考并探究下面的问题:
(1)“满天云不动”是以什么为参考系
(2)“云与我俱东”是以什么为参考系
要点提示 (1)以诗人自己为参考系.
(2)以两岸的榆树为参考系.
1.选取参考系的两个原则
(1)对物体运动的描述尽可能简单.
(2)一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定.当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.选择地面为参考系时,参考系常可以略去不提,如“汽车运动了”,就不必说成“汽车相对地面运动了”.
假定不动
知识点拨
2.关于参考系的四个性质
标准性 用来作参考系的物体都是假定不动的,被研究的物体是运动还是静止,都是相对于参考系而言的
任意性 参考系的选取具有任意性,但应以观察方便和使运动的描述尽可能简洁为原则;研究地面上物体的运动时,常选地面为参考系
统一性 比较物体的运动时,应该选择同一参考系
差异性 同一运动选择不同的参考系,观察结果一般不同
实例引导
例2在“神舟十一号”与“天宫二号”交会对接时,两者要保持一样的运动速率,下列说法正确的是( )
A.组合体相对地球是静止的
B.“神舟十一号”相对于“天宫二号”是运动的
C.组合体相对于地球是运动的
D.“神舟十一号”相对于地球是运动的,“天宫二号”相对于地球是静止的
解析 以地球为参考系,“神舟十一号”和“天宫二号”对接时,两者在围绕地球高速运动,选项A、D错误,C正确;在“神舟十一号”与“天宫二号”对接时,两者要保持一样的运动速率,两者相对静止,选项B错误.
答案 C
规律方法 判定参考系的两种方法
(1)静物法:明确观察到的现象中,什么物体是运动的,什么物体是静止的,静止的物体可能就是参考系.
(2)假设法:假设以某物体为参考系,看对物体运动的描述是否与观察到的结果一致.若一致,该物体可能就是参考系.
变式训练2关于参考系的选择,有四位同学展开了讨论,其中正确的是( )
A.甲说,只有静止的物体才可以被选作参考系
B.乙说,任何物体都可以被选作参考系
C.丙说,选择地面作参考系是最好的
D.丁说,参考系必须选与地面连在一起的物体
解析 参考系的选择是任意的,可动可静,一般选地面为参考系,但有时为了研究问题的方便也可以选择其他物体为参考系,故B正确.
答案 B
探究三
对时刻和时间的理解
情境探究
随着我国经济的发展,人们的生活水平大幅提高,交通出行已十分便利.
思考并探究:某列车的开车时间是4:26,运行时间是2小时40分,这“两个时间”是一个意思吗
要点提示 不是一个意思,前一个“时间”是开车的时间,是“时刻”;后一个“时间”表示列车在某段路程上所用的时间,是“时间”.
知识点拨
时刻与时间的区别
时间轴上的“点”与“段”
项目 时刻 时间
在时间 轴上的 表示 用“点”表示,是状态量,如图甲所示. 甲 用“线段”表示,是过程量,如图乙所示.
乙
项目 时刻 时间
描述关 键词 “初”“末”“时”,如“第1 s末”“第2 s初”…… 如“第1 s内”“前3 s内”……
联系 两个时刻的间隔为一段时间.时间能表示运动的一个过程,好比一段录像;时刻可以显示运动的一瞬间,好比一张照片
实例引导
例3下列说法正确的是( )
A.表示做事得过且过时说“做一天和尚,撞一天钟”,“一天”指时间
B.形容做事没有持久性时说“三分钟热度”,“三分钟”指时刻
C.形容事情不是一蹴而就时说“冰冻三尺,非一日之寒”,“一日”指时刻
D.进行交通安全教育时说“宁停三分,不抢一秒”,“三分”和“一秒”均指时刻
解析 “做一天和尚,撞一天钟”中的“一天”指时间,选项A正确;“三分钟热度”中的“三分钟”指持续的时间不长,表示的是一段时间,是时间,选项B错误;“冰冻三尺,非一日之寒”中的“一日”指一段时间,是时间,选项C错误;“宁停三分,不抢一秒”中的“三分”和“一秒”指一段时间,是时间,选项D错误.
答案 A
规律方法 时刻与时间的两种判断方法
(1)根据上下文判断:分析所给的说法,根据题意去体会和判断.时刻对应的是某一事件或运动的状态,时间对应的是事件或运动的过程.
(2)利用时间数轴判断:画出时间数轴,把所给的时刻和时间表示出来,对应一个点的是时刻,对应一段线段的是时间.
变式训练3(多选)下列数据指时刻的是( )
A.《新闻联播》每晚19点播出
B.某列车于05:22从广州站发车
C.2020年全国游泳冠军赛中,苏鄂浙鲁联队游出3分38秒41的成绩
D.2020年11月24日4:30,长征五号遥五运载火箭在中国文昌航天发射场点火升空,将“嫦娥五号”探测器运送至地月转移轨道
解析 每晚19点、05:22、4:30都是指某一具体时刻,3分38秒41指一段时间间隔,选项A、B、D正确.
答案 ABD
随堂检测
1.(多选)下列物体或人可以看成质点的是( )
A.研究一列高速列车从上海开往广州所用的时间
B.研究绕月球运动的“嫦娥五号”探测器的运行轨迹
C.单杠比赛中的体操运动员
D.表演精彩芭蕾舞的演员
解析 完成单杠动作的运动员和表演芭蕾舞的演员,他们的姿态、肢体动作是需要研究的,不能把他们看成质点,选项C、D错误;从上海开往广州的高速列车和绕月球运动的探测器的形状、大小对所研究的问题可忽略,可看成质点,选项A、B正确.
答案 AB
2.(2020广东清远高一期末)观光电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机,有一面或几面的轿厢壁是透明的,乘客在乘坐电梯时,可以观看轿厢外的景物.对正在匀速上升的观光电梯,下列说法正确的是( )
A.以电梯为参考系,远处的建筑物是静止的
B.电梯内的人以自己为参考系会觉得电梯外的景物正在匀速下降
C.研究电梯通过某位置所用的时间时,电梯能被看成质点
D.研究电梯从一楼到十六楼的运动速度时,不可以将电梯看成质点
解析 以电梯为参考系,远处的建筑物是运动的,选项A错误;电梯内的人随观光电梯匀速上升,所以人以自己为参考系,电梯外的景物在匀速下降,选项B正确;研究电梯通过某位置所用的时间时,电梯大小不能忽略,不能被看成质点,选项C错误;研究电梯从一楼到十六楼的运动速度时,可以将电梯看成质点,选项D错误.
答案 B
3.(多选)如图所示的时间轴中,下列关于时刻和时间的说法正确的是( )
A.t2表示时刻,称为第2 s末或第3 s初
B.t2~t3表示时间,称为第3 s内
C.t0~t2表示时间,称为前2 s或第2 s内
D.tn-1~tn表示时间,称为第(n-1) s内
解析 t2表示时间轴上的一个点,所以表示时刻,称为第2 s末或第3 s初,A正确;t2~t3表示时间轴上的一段距离,所以为时间,称为第3 s内,B正确;t0~t2表示时间轴上的一段距离,所以为时间,称为前2 s,t1~t2称为第2 s内,C错误;
tn-1~tn表示时间,称为第n s内,D错误.
答案 AB
