第一讲 概念 匀速直线运动

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1、第二章 物体的运动第一讲 描述运动的概念 匀速直线运动一、描述机械运动的概念 1.机械运动:物体的空间位置随时间的变化. 运动是绝对的,静止是相对的.运动具有相对性:位置、位移、速度、加速度都具有相对性. 参考系:在描述一个物体的运动时,选来作为参 考的其它物体. 运动具有相对性是研究机械运动时要选择参 考系的原因. 参考系可以任意选取,但参考系的选取不同,观 察的结果往往不同.不特殊声明时以地面为参考系 . 机械运动的相对性:只能做相对的描述.被选作参考系的物体认为是静止的. 在比较两个物体的运动时,要采用同一参考系. 注:四选.参考系;坐标系;研究对象;物理过程.例:有甲、乙、丙三架观光电

2、梯,甲中的乘客看到高 楼在向下运动,乙中的乘客看到甲在向下运动,乙中 的乘客看到甲、乙都在向上运动.则这三架电梯对 地的运动情况可能是 A.甲向下,乙向上,丙不动 B.甲向上,乙向上,丙不动 C.甲向上,乙向上,丙向下 D.都向上,丙的速度最小B C D例:站在地面上的人看来,从水平匀速飞行的轰炸机 上投下的炸弹的运动轨迹是_线,而在该轰 炸机的驾驶员看来该炸弹的运动轨迹是_线.直抛物问题:研究汽车从长春到北京的运动,选择哪个参 考系更方便? A.地面 B.地心 C.汽车.例:问题:地理上“东”或“西”的含义是什么? 两个位置比较,沿着地球自旋的方向在 前的称之为 “东”,在后的称之为“西”.

3、是 一个相对的概念. 问题:题干中的“东边” 或“西边”是以什 么为参考系的?由此你能得出什么结论? 是指相对观察者在“东边”或“西边”,所以是以观察者为 参考系的.结论:这种现象发生在傍晚.AABBAB问题:题中的飞机速度是相对 地面的?还是相对地心的? 问题:一般假设太阳静止.则飞机是迎着太阳(向西) 飞行,还是背着太阳(向东)飞行?飞行速率如何?是相对地面的.是向西,速度大于该纬度上的点的自旋的线速度. 问题:题干中为什么强调“维度较高地区”?该纬度上的点的线速度较小.思 路方位的相对性发生时间 飞行方向 纬度的高低速率的相对性速率的大小AABBAB坐标系和位置坐标 为了定量的描述物体的

4、位置,要在参考系上建立 坐标系.物体的位置用物体所处位置的坐标描述. 建立坐标系时要规定好原点、坐标轴指向(矢量 正方向)、刻度值、单位. 运动轨迹和坐标系的对应关系. 直线运动 一维坐标系; 平面运动 二维坐标系; 立体运动 三维坐标系.问题:为了确定航行 中的飞机位置,需要 几维坐标?2.质点:用来代替物体的有质量的点. 是一个理想化模型:忽略了物体的形状和体积.没有忽略质量,其质量等于所代表的物体的质量. 物体可以看做质点的条件:在所研究的问题中物体的形状和体积属于无关因素或次要因素. 物体做平动; 与所研究的空间尺度相比,物体的几何尺寸很小. 具有相对性:是“空间尺度”与物体的“几何尺

5、寸”比较的结果. 3.时刻和时间间隔 时刻:用时间轴上的一个点表示.对应状态.(物理量瞬时值 ) 时间间隔(时间):两个时刻间的间隔.用时间轴上两个时刻间的线段长度表示.对应过程(物理量变化) 问题:下面两句话中的34分28秒指的是时刻还是时间间隔? 开赛后34分28秒甲队攻破了乙队的大门. 经过34分28秒激战,甲队终于攻破了乙队的大门.4.位移和路程 位移:表示物体位置改变的物理量. 是矢量:用从初位置指向末位置的有向线段表示.由始末位置决定,与轨迹(路径)的具体形状无关.箭头指向表示位移的方向,长度表示位移的大小.路程:物体运动轨迹的长度.是标量.问题:位移和路程有哪些区别?问题:在什么

6、情况下位移的大小等于路程?问题:汽车里程表给出的是位移还是路程?区别:矢量和标量;与轨迹形状的关系.在直线运动中,坐标轴建在运动方向上b.相对原点的位移等于位置坐标值 .a.普遍表达式.5.平均速度和平均速率 平均速度:物体的位移x和发生这个位移所用的 时间t的比值. 是矢量:方向与位移方向相同. 公式 : 平均速率:物体通过的路程s和通过这些路程所用的时间t的比值. 是标量.问题:汽车速度表给出的是速度还是速率? 两者的区别: 矢量和标量;大小: 平均速度和平均速率的值,都与 在哪段时间(位移,路程)计算有关.123AB问题:做匀速直线运动的物体, ts内的速度为v1,在紧接着的ts内的速度

7、为v2,则在2t时间内的平均速 度是多大?问题:如果是前一半位移的速度为v1,后一半位移的速度为v2,全程的平均速度是多大?结论:严格按照定义式计算. 问题:若前1/3s为v1,后2/3s为v2结果如何 ?6.瞬时速度和瞬时速率(速率) 瞬时速度:运动的物体在某一时刻或某点的速度. 是矢量:方向沿着轨迹的切线方向. 与平均速度的关系:当t0时,平 均速度的极限值等于瞬时速度.例:匀加速运动123AB瞬时速率:瞬时速率就是瞬时速度的大小.是标量. 例:汽车速度计给出的是 A.平均速度 B.平均速率 C.瞬时速度 D.瞬时速率D7.速度变化量v:末速度和初速度的矢量差.几何表示:通过平移,将初速度

8、和末速度的始端相 接,从初速度的末端向末速度的末端所作的有向线段,表示速度的变化量.vvv1v2ov1v2ovv1v2o表示速度变化的大小和方向.问题:乒乓球垂直入射到墙壁上后垂 直反射回来, 速率都是10m/s.求反射 过程中的速度变化量.画出矢量图.vv1v2v问题:以10m/s的速率做匀速圆周运 动的物体,在转过60o角的过程中速 度变化量是多少?画出矢量图.v1v2ovv2v1v2 v大小: v=2v1cos大小:v=2v1大小:v=v1=10m/s8.加速度a:速度变化量v跟发 生这一变化所用时间 t的比值. 是表示速度变化快慢的物理量,又称速度变化率.是矢量:其方向与速度变化量v方

9、向相同.表示速度变化的方向. 加速运动:a、v夹角为锐角(同向). 减速运动:a、v夹角为钝角(反向 ).av:只改变速度方向,不改变大小 .表示速度变化的快慢,而不是大小. 表示速度方向和大小两方面变化的快慢.a和v的关系:方向关系;大小关系; 逻辑关系:a和t决定v;a由F和m决定 ,a=F/m.v2v1ov(平抛, 圆周)avv1v2oa问题:关于加速度,下列说法中正确的是 A.物体运动的速度越大时,加速度也一定越大,速 度为零时加速度一定为零 B.物体运动的速度变化越大,加速度越大 C.物体运动的速度变化越快,加速度越大 D.物体的速度保持不变时,物体运动的加速度为零. E.物体运动的

10、速率不变时,加速度一定为零 F.物体运动的加速度保持不变时, 速度一定不变. G.加速度取正值时物体做加速运动,加速度取负值 时物体做减速运动 H.加速度减小时,物体的运动速度减小;加速度增大时物体的运动速度增大9.位移、速度、加速度的关系. 图象关系. 位移图象上某点的斜率表示该时 刻的速度. 速度图象上某点的斜率表示该时 刻的加速度. 注:这里的斜率不是几何斜率,而是根据坐标值的变化量 计算出的斜率.是速度(加速度)的瞬时值. 图象关系. 位移对时间的导数是速度. 速度对时间的导数是加速度. 注:求导的前提写出x(t)或v(t)的表达式.是速度(加速度) 的瞬时值.例: 求t=2s时的速度

11、和加速度.二、匀速直线运动1.定义:物体在一条直线上运动,在相等的时间内位 移相等的运动.3.特征:xt, x=s路; v=C; a=0; xt图象为倾斜直线,vt图象为水平直线.O2 1 34stO123vt2.公式: x=vt v=x/t问题:说明各图象表示的位移或速度的特点.运动性质:轨迹形状;速度随时间的变化情况.问题:能 否求速 度?问题:能否 求位移?例(01.上海):图A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速 的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和 接收到的信号间的时间差,测出被测物体的速度.图B中p1、 p2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2是p1、p2由汽车反射

12、 回来的信号.设测速仪匀速扫描.p1、p2之间的时间间隔t 1.0 s,超声波在空气中传播的速度是 v340m/s,若汽车是匀 速行驶的,则根据图B可知,汽车在接收到p1、p2两个信号之 间的时间内前进的距离是_m,汽车的速度是_m/s.问题1:图B中的刻度表示哪个物 理量的值?每一小格代表多少?1.刻度表示时间; t0=tpp/30=1s/30.过程分析: 1.汽车接收和反射信 号是在同时,同一信 号去和回路程相等.t1=(175)s/30=0.4s s1=vt1/2=3400.2m=68ms1(用时t1)vs2(用时t2)vst2=(4435)s/30=0.3s s2=vt2/2=3400

13、.15m=51m s=s1s2=(6851)m=17m2.2s1(s2)由信号完成.s1(用时t1)vs2(用时t2)vs问题:s是汽车在哪段时间内的位移?3:s是汽车两次反射之间的时间间隔内t的位移. 问题:如何确定两次反射的时刻?4.分别是t1和t2的中间时刻. t=(39.511)s/30=0.95s v=s/t=17/0.95m/s=17.9m/s 总结:加强过程分析,静下心来,逐步分析细节.v010.相对运动问题:变换式xx0x研究对象对静止参考系的量:x、v、a; 运动参考系对静止参考系的量: x0、v0、a0; 研究对象对运动参考系的量:x、v、a.v0xx0x涉及的物体:研究对

14、象、静止参考系、运动参考系注:是矢量式, 满足平行四边形法则; 在一条直线时,必须选好正方向,根据正方向确定各量的 正负号.物理 量设定:例:卡车和小客车在同一条平直的公路上向东匀速 行驶, 卡车的速度20m/s,小客车的速度30m/s,某时卡 车在小客车前面30m处.求: 在以后的5s内卡车相对小客车的位移. 5s时两车的距离.(以向东为矢量的正方向) 问题:那个车是研究对象?那个车是运动参考系？问题:问中的位移是什么位移? 解:取车行方向为矢量的正方向,小客车为参考系v=vv0=(2030)m/s=10m/sx=vt=105m=50m/sx=v0t ( vt+x0) =20m问题:谁的位移是运动参考系对地的位移? 例:做竖直上抛运动的物体A,相对做自由落体运动 的物体B的加速度是多大?例:一列士兵队伍正以某一速度v0做匀速直线运动, 因有紧急情况通知排头兵,一通讯员以不变的速 率跑步从队尾赶到排头,又从排头返回队尾,在此过程中通讯员的平均速度为v,则A.v =v0 B.v v0 C.v v0 D.无法确定AABABABs=s0问题:这里的v是通讯员相对谁的什么速度? 问题:通讯员相对队伍的位移是多少?x=0 x=x0+x=x0v= x/t= x0/t= v0问题:小船逆水航行,其速度大于水流速度v.在经过一座