第一章 课程阶段总结（一）　运动的描述-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

课程阶段总结(一)　运动的描述 ► 对应学生用书P23 　知识体系建构·关键理清 　学科素养提升·整合培优 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、卫星定位导航系统的应用 过去，人们通常借助太阳、星星或熟悉的地理位置等来确定自己的位置。这些定位方法误差大且易受天气等影响。随着科学技术的发展，目前在国防、交通、勘探等领域，人们已普遍使用卫星定位导航系统来准确迅捷地确定物体的位置并进行导航。 卫星定位导航系统由围绕地球运行的若干导航卫星(图甲)和地面接收装置(图乙)等组成。导航卫星不断发射有关自身所在位置及对应时刻的无线电信号，地面接收装置接收到多颗卫星的信号并进行分析比较后，便能确定使用者所在位置的经度、纬度及海拔。这样，该系统不仅可获得使用者的准确位置，还可为其导航。 [例1] 某同学在公园跑步，并用手机软件记录了自己的运动轨迹、运动时间、运动距离和消耗热量的情况如图所示，其中“S”是起点，“E”是终点，S和E间的距离约为40 m。下列说法正确的是(　　) A．在记录运动轨迹时，人不能看成质点 B．人发生的位移大小为40 m C．用运动距离1.45 km除以运动时间等于平均速度的大小 D．用40 m除以运动时间等于人经过E点的瞬时速度大小 解析：选B。在记录运动轨迹时可以把人看成质点，故选项A错误；位移大小为两点间的直线长度，S和E间的距离约为40 m，即等于人发生的位移大小，故选项B正确；运动距离1.45 km是路程，路程除以时间是平均速率，故选项C错误；40 m是位移大小，位移除以时间是平均速度，故选项D错误。 二、极限思想在物理中的应用 在分析变速直线运动的瞬时速度时，我们采用极限思维，即在物体经过的某点前、后取很小的一段时间，这段时间取得越小，物体在该段时间内的速度变化就越小，该段时间内的平均速度就越能精确地反映物体在该点的运动快慢情况，当时间足够短时(或位移足够小时)，该段时间内的平均速度就等于物体经过该点时的瞬时速度。同理，在变速运动的描述中，加速度的平均值和瞬时值也存在这样的关系。 [例2] 有一身高为1.70 m的田径运动员正在进行100 m短跑比赛。在终点处，有一站在跑道终点旁边的摄影记者用照相机拍摄他冲刺时的运动。记者使用的照相机的光圈(控制进光量的多少)是60，即快门曝光时间是 s。得到照片后，测得照片中人的身高为1.7×10－2 m，胸前号码簿上模糊部分的宽度是2×10－3 m。由以上数据计算运动员冲刺时 s内的位移以及冲刺时的速度大小。 解析：运动员冲刺时的速度其实是运动员在终点处的瞬时速度，但是我们无法求出运动员在某一点的瞬时速度，于是我们将运动员在冲刺时极短时间内的平均速度近似认为是运动员在冲刺时的瞬时速度。 根据比例关系可知，运动员冲刺时 s内的位移x＝d，则x＝×2×10－3 m＝0.2 m。冲刺时的速度大小v＝＝ m/s＝12 m/s。 答案：0.2 m　12 m/s 三、利用激光测速仪获得物体的速度 激光测速仪能够测量运动物体的瞬时速度。其测量精度较高，广泛应用于交通管理等领域。如图所示，测速仪向汽车发射一束激光，经反射后被接收装置接收。只要测出从发射到接收所经历的时间，便可得到测速仪到汽车的距离。在测量时，测速仪在设定的较短时间内分别发射两束激光，对汽车进行两次这样的距离测量(s1、s2)，就可计算出这段时间内汽车位移的大小s，从而得到汽车的瞬时速度。 [例3] 如上所述，设测速仪离路面的高度为l，两次发射激光束的时间差为Δt，试根据激光测速仪的测量原理示意图，写出汽车瞬时速度的表达式。 解析：汽车在Δt时间内的位移x＝－，则汽车的瞬时速度v＝＝。 答案：见解析 四、生活中的加速度问题 加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，生活中常说的“启动快”“机动性能好”“爆发力好”“很灵活”等都是指物体的加速度比较大。在体育竞技场上，有许多项目需要靠灵活性取胜，像足球比赛，灵活性好的运动员能快速改变自己的运动路线，容易绕过对方的防守队员去进球得分。我们常常见到梅西能连过数人，这靠的不是绝对速度大而是极短时间内的速度变化快，也就是加速度非常大。 [例4] 有些国家的交管部门为了交通安全，特制定了死亡加速度为500g(g取10 m/s2)这一数值，意思是如果行车加速度达到此值，将有生命危险。这么大的加速度，一般车辆是达不到的，但是如果发生交通事故时，将会达到这一数值。试判断：两辆摩托车以36 km/h的速度相向而撞，碰撞时间为2×10－3 s，驾驶员是否有生命危险？ 解析：摩托车的初速度v0＝36 km/h＝10 m/s，末速度v＝0，这一碰撞过程的时间t＝2×10－3 s， 由加速度的定义式a＝得 a＝＝＝－5×103 m/s2＝－500g，即加速度的大小为500g，所以驾驶员有生命危险。 答案