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高一物理机械运动和匀速直线运动北师大版知识精讲
高一物理机械运动和匀速直线运动北师大版
【本讲教育信息】
一. 教学内容:
1. 描述机械运动的基本物理量:参考系,质点,位移和路程,时刻和时间,速度,速率,平均速度。
2. 匀速直线运动速度、位移与时间关系,以及v-t图,s-t图的理解。
二. 知识归纳与总结
1. 参考系
为了描述物体的运动而假定为不动的物体叫做参考系。
2. 质点
用来代替物体的有质量的点叫质点。它是一个理想的物理模型。物体能简化为质点的条件是:在所研究的问题中,物体只做平动,或物体的形状和大小可以忽略不计时才可以把物体简化为质点。
3. 位移和路程
位移是做机械运动的物体从初位置指向末位置的有向线段。路程是物体运动所经轨迹的长度。
4. 速度和速率
(1)平均速度:运动物体的位移和所用时间的比值,叫做这段位移(或时间内)的
(2)瞬时速度:运动物体经过某一时刻(或某一位置)的速度,叫做瞬时速度,其大小叫速率。
(3)平均速率:物体在某段时间内通过的路程l跟通过这段路程所用时间t的比值,
是它并不是平均速度的大小。
5. 区别状态量与过程量:时刻、位置、瞬时速度都是状态量;时间、位移、平均速度都是过程量。
例如:在时间轴上画出①1秒末 ②第2秒初 ③3秒内 ④第4秒内(如图1)
图1
6. 区别路程和位移
例如:一质点绕半经为R的圆周运动。
(1)若沿圆周逆时针运动了一周,则其位移大小是多少?路程是多少?
(2)若质点只运动了1/4周,则路程是多少?位移又怎样?(如图2)
图2
答:(1)位移是0;路程是2πR;
AC所示。
7. 关于平均速度和瞬时速度的理解
在匀速直线运动中,由于速度不变,即s跟t的比值s/t不变,平均速度与瞬时速度相
s/t随s或t的选取的不同而不同,而且是反映这段位移上的平均速度,它只能粗略地描述这段位移上运动的快慢程度。对做变速运动的物体,在它过某个位置附近选很小一段位移Δs,Δs小到在这段位移上察觉不到速度有变化,即在Δs上物体是匀速。那么这段位移上的平均速度与这段位移上各个时刻的瞬时速度相等。即定义为:物体在一位置的速度等于在这一位置附近取一小段位移Δs,与这段Δs所用时间Δt之比值,即Δt趋近于0时,
【典型例题】
例1. 通讯兵从一列长度为L的前进着的队伍的排尾到排头之间往返一次,在这段时间内,队伍向前运动的位移4L,则通讯兵位移多大?
解析:本题考查位移的概念,由起点指向终点的有向线段。
对于这个过程比较复杂的题目,我们用运动草图解释。
如图3:
图3
则人的位移为4L,方向向右
例2. 某测量员是这样利用回声测距的。他在平行峭壁间某一位置鸣枪,经过1.00s第一次听到回声,又经0.5s再次听到回声。已知声速为340m/s,求两峭壁的距离?
解析:声音在峭壁间同时向各个方向匀速传播。
设从一端峭壁反射回来的时间t1,另一端反射回来的时间t2,则由题意:
t1=1.00s,t2=1.50s,由匀速运动规律,峭壁间距离为d,则:
例3. 汽车从甲地到丙地做直线运动,乙地在甲、丙二地的中点,车从甲到乙的速度为60km/h,从乙到丙的速度为30km/h,求此车从甲到丙的全过程的平均速度。
错解:
分析和解答:
不是匀变速运动,不能使用这一公式。求平均速度应由其定义出发,以s表示从甲地到乙地的位移,t1、t2表示车从甲到乙和从乙到丙的时间,应有:
[题目拓展]
若汽车从甲到丙,前半时间速度为60km/h,后半时间速度为30km/h,求汽车从甲到丙直线运动过程中,全程的平均速度多大?
分析和解答:
疑难分析:综合以上两个题目,我们可以看出求解平均速度的关键在于理解,并应用
例4. 一质点沿直线Ox方向做加速运动,它离开O点的距离x随时间t变化的关系为
t=2s间的平均速度和t=2s到t=3s间的平均速度的大小分别为( )
A. 12m/s,38m/s B. 8m/s,38m/s
C. 12m/s,19.5m/s D. 8m/s,13m/s
解析:
正确答案:A。
例5. 如图4所示,甲、乙、丙是三个在同一直线上运动的物体,做匀速直线运动的是_________,按速度大小的排列顺序是_________。
图4
解析:该题目考查位移时间关系。
对于匀速直线运动
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