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1、物理备课大师 免费 】【知识精讲】一叫参考系)和坐标系、对静止的物体是不存在的,因此物体在空间的位置只能相对于另一物体来确定,所以要描述物体的位置,就必须选择另一物体作为参考,这个被选作参考的另一物体,就叫参照物。如船对水运动,水是参照物;当车停在公路上时,它相对于地球是静止的,但相对于太阳又是运动。可见物体的运动或静止,必须对于一定的参照物来说才有才有确定的意义。至于参照物的选择主要看问题的性质和研究的方便。通常我们研究物体的运动,总以地球做参照物最为方便,但在研究地球和行星相对太阳的运动时,则以太阳做参照物最为方便了。为了准确、定量地表示物体相对于参照物的位置和位置变化,就需要建立坐标系,
2、参照系是参照物的数学抽象:它被想象为坐标系和参照物固定地联结在一起,这样,物体的位置就可用它在坐标系中的坐标表示了,所以,参照系就是观察者所在的、和他处于相对静止状态的系统。当物体做直线运动时,可建立一维直线坐标系,以开始计时时物体的位置作为坐标原点,以初速度方向作为坐标轴的正方向。当物体在平面内做曲线运动时,可建立平面直角坐标系。2质点质点是一个理想模型。在物理学中常常用理想模型来代替实际的研究对象,这样抽象的目的是简化问题和便于作较为精确的描述。质点只是一例,以后还要用到光滑斜面、理想气体、点电 荷等理想模型,要注意理解和学会这种科学的研究方法。若研究地球绕太阳公转时,地球可视为质点;而研
3、究地球上重力加速度随纬度的变化时,地球则不可视为质点。又如研究一根弹簧的形变,弹簧即使很短也不可视为质点;物质的分子和原子都很小,但在研究其内部的振动和转动时,视为质点就没有意义了。二、描述运动的物理量1位移和路程运动物体的位置发生变化,用位移来描述 ,位移这个物理量常用 或 有时也用 。位移可这样定义:移=末位置初位置。可表示为: (式中 X 是位移, 为初时刻和末时刻的位置矢量) 。0物理备课大师 免费 】,且合成与分解符合平行四边形定则,具有这种性质的物理量在物理学上叫做矢量。运动质点在一段时间内位移的大小就是从初位置到到末位置间的距离,其方向规定为:总是从初位置到指向末位置。来源:学#
4、科#网 Z#X#X#K2时刻和时间时刻指某一瞬时,是与某一状态相对应的物理量。如第 n 秒初、第 n 秒末,并不是同一时刻;而第(n1)秒末与第 n 秒初,第 n 秒末与第(n+1)秒初则是同一时刻。时间指两时刻的间隔,是与是与某一过程相对应的物理量。注意第 n 秒内与前 n 秒内不是同一段时间。3速度、平均速度在一段时间内 内,质点的位移为 X,则位移 X(或 )与时间 (或 )的比值,叫做平均速度:t S ;平均速度的方向与位移的方向相同。由于作变速直线运动的物体,在各段路程上或各t段时间内的平均速度一般来说是不相同的。故一提到平均速度必须明确是哪段位移上或哪一段时间内的平均速度。、瞬时速
5、度(又称即时速度)要精确地如实地描述质点在任一时刻地邻近时间内变速直线运动的快慢,应该把 取得很短, 越短,t 又不能等于零,因为没有时间间隔就没有位移,就谈不上运动的快慢了,实t际上可以把 趋近于零,在这极短时间中,运动的变化很微小,实际上可以把质点看 作匀速直线运动,均速度可以充分地描述该时刻 附近质点 地运动情况。我们把 趋近于零,平均速度t 做运动质点在 时刻的瞬时速度。用数学式可表示为: ,它具体表示txt 值只随 而变,是精确地描述运动快慢程度的物理量。以后均速度、瞬时速度都是矢量。描述质点的运动,有时也采用一个叫“速率”的物理量;速率是标量,等于运动质点所经过的路程与经过该路程所
6、用时间的比值,若质点在 时间内沿曲线运动,通过的路程 X(即曲线的长度) ,则 X 与 的比值t 质点的 平均速率 ,可表示为 。例如在某一时间内,质点沿闭合曲线环形一周,显然质t 的位移等于零,平均速度也为零,而质点的平均速率是不等于零的。所以平均速度的大小与平均速率不能等同看待。当质点沿直线单一方向运动时平均速度的大小等于平均速率。而瞬时速率就是瞬时速度的大小,而不考虑方向。4加速度物理备课大师 免费 】(初速度),在 时刻的速度为 (末速度),那么在 这段时间里,速度的变化量(也叫速度的增量)是 , 与 的比值称为这段时间内的平均加速度,可表示为: ,平均加速度只 能粗略描述速度改变的快
7、慢程度。跟平均速度引导到瞬时速度的过程相似,选取很短的一段时间 ,当 趋近于零时,平均加速度的极限值,叫做运动质点在 时刻的瞬时加速度。tt 。的加速度大小和方向恒定不变,则平均加速度就是瞬时加速度,通常 =0,时间示,则加速度定义式为: ,根据牛顿第二定律可知,一个质点t 0的加速度是由它受到的合外力和它的质量共同决定,牛顿第二定律的表达式所表示的是加速度的决定式即。式是矢量式,其中 都是矢量。加速度的方向就是质点所受合外力的方向,对匀变速运动,加,速度的方向总是跟速度变化量的方向一致。加速度的大小和方向跟速度的大小和方向没有必然联系。速度与加速度的关系,不少同学有错误认识,复习过程中应予以
8、纠正。、加速度不是速度,也不是速度变化量,而是速度对时间的变化率,所以速度大,速度变化大,加速度都不一定大。、加速度也不是速度大小的增加。一个质点即使有加速度,其速度大小随时间可能增大,也可能减小,还可能不变。 (两矢量同向,反向、垂直)、速度变化有三种基本情况:一是仅大小变化(试举一些例子) ,二是仅方向变化,三是大小和方向都变化。注意:五个容易混淆的平均速度和瞬时速度、一个质点沿直线运动(无往返) ,在前半程位移的速度大小恒为 ,在后位移的速度大小恒为 则全1倒数,等于 、 倒数和的一半:(22、一个质点沿直线运动(无往返) ,在前一半时间的速度大小恒为 ,在后一半时间的速度大 小恒为1免
9、费 】,等于 、 之和的一半:2)(12、一个质点以初速度 速度 ,做匀变速直线运动,则全程的平均速度的大小 等于 之和t =v)(21t、一个质点以初速度 速度 ,做匀变速直线运动(且无往返) ,则在位移中点的瞬时速度大小、一个质点以初速度 速度 ,做匀变速直线运动,则在时间中点的瞬时速度大小 为: =t 2= )(210有 (可利用图像法证明)2变速直线运动1. 三个基本公式是:速度公式 vt=v0+位移公式 x= 位移和速度的关系 意:A、各式的物理意义和各量的 矢量性;B、上述公式成立的条件:匀变速直线运动以及计时的起点(=0)时,质点经过坐标原点 O(其瞬时速度为 ) ,坐标原点 O
10、 也作为位移的起点。C、在这套公式的ot 加一定条件,能导出许多有用的公式。例如:初速度为零的匀加速直线运动公式,自由落体运动,竖直上抛运动以及平抛运动、斜抛运动等有关的公式。2. 四个重要结论:(1)平均速度公式 02(2)在相邻相等时间里的位移差为一恒定值,邻差公式:s=, ,隔差公式:s ms n(m n),据此可判断物体是否做匀变速直线运动物理备课大师 免费 】(3)在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,即 202/ tt (4)在位移中点处的瞬时速度 = ,对于匀变速直线运动来说,总有 。2/s/动图像运动图像主要包括位移图象、速度图象和加速度图象等。移图像的斜率等
11、于速度。利用位移图像可以得出任意时刻物体的位置坐标,可以得出任意时间内物体的位移。度图像的斜率表示加速度,速度图象与横轴所夹面积表示位移。利用速度图象可以得出任意时刻的速度,根据图象斜率可以得出任意时刻的加速度,根据速度图象与横轴所夹面积表示位移可以得出任意一段时间的位移。3. 加速度图像反映物体加速度随时间变化的关系图像。加速度图像与横轴所围面积等于速度的变化。根据物体加速度随时间变化的关系,可以得出所受合外力随时间变化的关系。【深化与拓展】一惯性系与非惯性系(1) 惯性系牛顿第一定律成立的参照系。凡相对惯性系静止或作匀速直线运动的物体,都是惯性系。(2) 非惯性系牛顿第一定律不成立的参照系
12、。凡相对惯性系作变速运动的物体,都是非惯性系。如不考虑地球的自转时,地球可视为惯性系;而考虑地球的自转时,则地球为非惯性系。来源:学科网 ZXXK注解:、牛顿第一和第二定律、动能定理、动量定理、动量守恒定律和机械能守恒定律等动力学公式,只适用于惯性系;运动学公式,不仅适用于惯性系,也适用于非惯性系。因为物体运动具有相对性,即运动性质随参照物不同而不同,所以恰当地选择参照系,不仅可以使运动变为静止,使变速运动变为匀速运动(匀速直线运动的简称) ,而且可以使分析和解答的思路和步骤变得的极为简捷。来源:学科网 、刚体的平动和绕固定轴的转动、 刚体:在外力作用下不改变形状和大小的物体叫做刚体。虽然理想
13、的刚体是不存在,但许多固体在外力作用下不改变形状和大小是小到可以忽略的,因而可以认为是刚体。因为刚体的形状和大小不因外力的作用而改变,也就是说组成刚体的各个质点的距离总保持不变。根据这一性质可以证明,在刚体中只要不在同一直线上的三个点的位置固定,整个刚体的位置就固定了。所以确定刚体的位置,只要知道不在同一直线上的三个点的位置就行了。来源:学#科#网 Z#X#X#K、 刚体的平动物理备课大师 免费 】。刚体运动时,若构成刚体的所有质点均做同一的运动,即任一时刻各点均具有相同的速度及加速度矢量,则这种运动叫做刚体的平动。刚体做平动时,位于刚体中的任何直线都平行于自身 而运动,也就是说刚体上任意两点的连线的方向在刚体运动过程中保持不变,这是判断一个刚体(或物体)是否做平动的依据,因为运动中各点的速度及加速度在任意时刻均相同,所以刚体的平动,可用其上任一点的运动代表 之,因此在平动情况下,刚体可简化为一个质点。中学阶段研究物体的运动大多数属于这