内容正文:
第一章 运动的描述 匀变速直线运动
第1讲 描述运动的基本概念
一、质点、参考系
1.质点
(1)定义:用来代替物体的有质量的点。
(2)物体看作质点的条件:物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略。
2.参考系
(1)定义:在描述物体运动时,用来作为参考的物体。
(2)选取:可任意选取,但对同一物体的运动,所选的参考系不同,运动的描述可能会不同,通常以地面为参考系。
二、位移和路程
定义
位移
表示质点的位置变动,它是由初位置指向末位置的有向线段
路程
质点运动轨迹的长度
区别
(1)位移是矢量,方向由初位置指向末位置
(2)路程是标量,没有方向
联系
(1)单向直线运动中,位移大小等于路程
(2)其他情况下,位移大小小于路程
三、速度
平均速度
物体的位移与发生这段位移所用时间之比,即v=,是矢量,其方向与位移的方向相同
瞬时速度
运动物体在某一时刻或某一位置的速度,是矢量,方向沿轨迹的切线方向
速率
瞬时速度的大小,是标量
四、加速度
定义
物体速度的变化量与发生这一变化所用时间之比
定义式
a=,单位:m/s2
方向
与Δv的方向一致,由合力的方向决定
物理意义
描述物体速度变化快慢的物理量
情境创设
南京长江大桥始建于20世纪60年代,是继武汉长江大桥、重庆白沙陀长江大桥之后第三座跨越长江的大桥,也是一座完全由中国人建造的长江大桥,有“争气桥”的美誉。南京长江大桥分两层,上层为公路桥,全长4 589米,可容4辆大型汽车并行。
某辆轿车在17:30进入该大桥,17:36离开大桥。
微点判断
(1)研究该轿车通过南京长江大桥的时间时,可以将该轿车视为质点。(√)
(2)以该轿车为参考系,南京长江大桥是运动的。(√)
(3)该轿车在17:30进入南京长江大桥,17:36离开大桥,这里的“17:30”和“17:36”实际上指的是时刻。(√)
(4)该轿车经过南京长江大桥的位移是4 589米。(×)
(5)该轿车通过南京长江大桥的平均速度约为60.8 km/h。(×)
(6)该轿车瞬时速度的方向就是轿车在该时刻或该位置的运动方向。(√)
(7)该轿车在某位置的速度很大,其加速度一定不为零。(×)
(一) 质点、参考系、位移(固基点)
[题点全练通]
1.[物体看作质点的条件]
(2023·南京高三调研)如图所示是奥运会中的运动项目,在考查运动员比赛成绩时,可将运动员视为质点的是( )
解析:选D 跳水比赛中要考虑运动员的动作,故不能将其视为质点,故A错误;双杠比赛中要考虑运动员的动作,故不能将其视为质点,故B错误;体操要考虑运动员的姿态,故不能将其视为质点,故C错误;马拉松比赛中,运动员的大小和体积可以忽略不计,故可以将其视为质点,故D正确。
3.[位移与路程]
(1)(2022·辽宁高考)如图所示,桥式起重机主要由可移动“桥架”“小车”和固定“轨道”三部分组成。在某次作业中桥架沿轨道单向移动了8 m,小车在桥架上单向移动了6 m。该次作业中小车相对地面的位移大小为( )
A.6 m B.8 m
C.10 m D.14 m
解析:选C 根据题意,桥架移动方向与小车在桥架上移动方向相互垂直。根据平行四边形定则,小车相对地面的位移大小为10 m。
(2)(2023·湖北十堰高三联考)如图所示,在距墙壁1 m的A点,小球以某一速度冲向一端固定在墙壁上的弹簧,将弹簧压缩到最短时到达距离墙壁0.2 m的B点,然后又被反方向弹回至距墙壁1.5 m的C点静止,则从A点到C点的过程中,小球的位移大小和路程分别是( )
A.0.5 m、1.3 m B.0.8 m、1.3 m
C.0.8 m、1.5 m D.0.5 m、2.1 m
解析:选D 位移的大小等于始、末位置的距离,可知位移的大小等于AC的距离,即为1.5 m-1 m=0.5 m。路程等于运动轨迹的长度,可知s=1 m+1.5 m-2×0.2 m=2.1 m,故D正确。
[要点自悟明]
1.确定质点的四个步骤
2.对参考系的三点提醒
(1)由于运动描述的相对性,凡是提到物体的运动,都应该明确它是相对哪个参考系而言的,在没有特殊说明的情况下,一般选地面作为参考系。
(2)在同一个问题中,若要研究多个物体的运动情况或同一物体在不同阶段的运动情况,则必须选取同一个参考系。
(3)对于复杂运动的物体,应选取能最简单描述物体运动情况的物体为参考系。
3.位移与路程的两点区别
决定因素不同
位移由始、末位置决定,路程由实际的运动路径决定
运算法则不同
位移应用矢量的平行四边形定则运算,路程应用标量的代数运算法则运算
(二) 平均速度与瞬时速度(精研点)
逐点清1 平均速度的计算
1.2022年10月31日15时