第一章 运动的描述 复习课件-2024-2025学年高一上学期物理沪科版（2020）必修第一册

第一章 运动的描述 空间和时间、质点和位移、速度 只要你愿意努力，世界一定给你惊喜！ 1 理解质点、时刻和时间、路程和位移、速度的含义； 理解坐标系的概念，能在坐标轴上表示物体的位置坐标，会求直线运动的位移，并能解释应用位移-时间图像。 2 通过实验体会由极限思想求瞬时速度的方法；理解速度-时间图像。 3 学习目标 1．研究物体的运动时，只能选择静止的物体做参考系。(　　) 2．体积很大的物体，不能视为质点。(　　) 3．做直线运动的物体，其位移大小一定等于路程。(　　) 4．平均速度为零的运动，其平均速率不一定为零。(　　) 　 × × × √ 【自主学习检测】 【自主学习检测】 依据下面情境，判断下列说法对错。 北盘江大桥坐落于云贵交界的尼珠河大峡谷之上，大桥全长为1 341.4米，悬浮在离地面565.4米的峡谷之上，被称为“世界第一高桥”。一辆汽车通过整个大桥的记录显示： 17:32 进入，17：34 离开。 1） 研究汽车车轮的转动情况时，能把汽车看成质点。( ) 2） 记录显示的17:32 进入，17:34 离开大桥，这里的“17:32 ”和“17:34 ”实际上指的是时刻。( ) 3） 该汽车从入口到出口的位移大小等于路程。( ) 4） 该汽车瞬时速度的方向就是汽车在该时刻或该位置的运动方向。( ) 5） 该汽车的加速度减小，其速度可能增大。( ) × √ × √ √ 1.对质点的理解和判断 2.位移、路程的区别 3.对平均速度、瞬时速度、速度变化量的理解和应用 困惑点反馈 机械运动：物体的空间位置随时间变化。 请思考 困惑一：对质点的理解 结论1：物体的形状和大小在所研究的问题中可以忽略不计 大家手中的笔可不可以看成质点？ 结论2: 如果物体上各点的运动情况完全相同，可看成质点。 做一做： （1）让笔平移一段距离； （2）让笔转动起来 比较两种情况的不同 本文档源自贝壳网 http://www.bakclass.com/ 方法点拨：实际物体视为质点的常见情况 一个物体能否看成质点与物体的大小形状没有关系，只取决于所研究的问题 物体的形状和大小对研究的问题没有影响或影响很小,可忽略不计。 点拨提升1：质点模型物体可视为质点的条件 (多选)如图所示是一架正在进行航拍的四旋翼无人飞机．则下列有关无人机运动情况的说法正确的是(　　) A．调整无人机在空中飞行的姿态时可将其看成质点 B．观察无人机的飞行轨迹时不能将其看成质点 C．地面观察者观察无人机在空中的位置时可将其看成质点 D．地面上的人看到无人机从头顶飞过，是以地面为参考系 答案：CD 学以致用1 困惑二 参考系与相对运动　 仔细观察右边图片，认真思考 问题1：坐在火车里的乘客为什么说火车没有动呢？ 问题 2：站在站台上的小朋友为什么说火车好快呢？ 问题 3：怎样描述物体的运动情况呢？ 敦煌曲子中有这样的诗句:“满眼风波多闪烁?看山恰是走来迎,仔细看山山不动,是船行。” 送瘟神 ——毛泽东 绿水青山枉自多 华佗无奈小虫何 千村薜荔人遗矢 万户萧疏鬼唱歌 坐地日行八万里 巡天遥看一千河 牛郎欲问瘟神事 一样悲欢逐逝波 自然界的一切物体都处于永恒的运动中,即运动的绝对性。 描述物体的位置及其变化时，又总是相对其它物体而言，即运动和静止的相对性。 用心体会 诗境中的相对运动 本文档源自贝壳网 http://www.bakclass.com/ 注：①标准性：参考系是假定不动的物体； ②任意性：参考系的选取可以是任意的，通常选取地面为参考系； ③差异性：选取不同的参考系来观察同一物体的运动结果往往是不同； ④同一性：比较两个物体的运动应选同一参考系。 点拨提升2：正确理解参考系 在研究物体的运动时,某物体一旦被选定为参考系,就视其为静止. 分析物体运动情况的步骤 答案：A 一只蜜蜂和一辆汽车在平直公路上以同样的速度并列运动．如果这只蜜蜂的眼睛紧盯着车轮边缘上某一点，那么它看到的这一点的运动轨迹应是下图中的 (　　) 学以致用2 某小学作息时间 问题：你知道不同时间的区别吗？ 李爷爷起床后外出晨练,在公园遇到张爷爷,“您这么早!练多长时间了?”，“十五分钟左右吧”,“现在是什么时间?”，“大约六点。” 对话中两个“时间”意思一样吗？ 时间的描述---时间和时刻 思考： 在时间轴上标出“第3 s初”，“第3 s末”，“第3 s内”，“前3 s内”“第3 s时”.然后指出哪些表示时刻，哪些表示时间间隔？ 时间的描述---时间和时刻 计时起点 常说的“时间”分为： 1）时刻（某一瞬间）：在时间轴上表示为一个点。 2）时间（间隔）：在时间轴上表示为一条线段。 思考1：三位旅行者从北京到上海，甲乘高铁直达，乙乘飞机直达，丙先乘汽车到天津，再换乘轮船到上海，三者的运动有何不相同？有何相同？ 思考2：有人在操场上跑了一圈回到了原位置，位移是多少？路程呢？ 思考3：物体做什么运动时位移的大小会和路程相等？ 路程和位移 2.位移是用来表示物体(质点)的位置变化的物理量。有大小，有方向，是矢量。正负表方向。 1.路程是物体运动轨迹的长度。有大小，无方向，是标量。 位移用由物体的初位置指向末位置的有向线段表示。 y O x A B C D 3.位移的单位：米（m）,千米（km） 4.位移的测量：毫米刻度尺 E 总结： 位移与路程 物体在坐标系中的坐标值是正值还是负值，与正方向的规定和原点的位置有关。正负不表示大小，只表示在原点哪一侧。 学以致用3 位移的大小怎么算 点拨提升3 路程与位移的比较 路　程（标量） 位　移 (矢量） 区 别 意义 表示运动轨迹的长度 表示位置变化的大小和方向 大小 轨迹的长度 从初位置到末位置的有向线段的长度 方向 无方向 从初位置指向末位置 图示(物 体沿曲 线由A 运动到B) 曲线AB的长度 由A到B的有向线段 联系 (1)两者单位相同，都是米(m) (2)位移的大小小于等于路程，在单向直线运动中，位移的大小等于路程 如何比较物体位置变化的快慢？ 1、在时间相同的情况下，比较位移的大小，位移大的物体运动得快，位移小的物体运动得慢； 2、在位移相同的情况下，比较所用时间的长短，时间短的物体运动快，时间长的物体运动慢。 想一想：下表中A与B谁运动的快,如何断？ 初位置 (m) 末位置(m) 经过时间(s) A 0 2000 41 B 50 5050 80 统一位移（如1m） 统一时间（如1s） 位移不等，时间不同，怎样描述物体运动的快慢呢？ 物理学中用位移与发生这段位移所用时间的比值表示物体运动的快慢，这就是速度。 1.定义：位移与发生这个位移所用时间的比值 3.定义式： 2.物理意义：表示物体运动快慢（位置变化快慢）和方向的物理量 4.单位：m/s或m•s-1 ,km/h、cm/s， 1m/s=3.6km/h 大小：单位时间内的位移大小 方向：与时间∆t内的位移∆x的方向相同 5.矢量性： △x 越大，v越大吗？ 比值定义法 t/s x/m 0 1 2 3 4 5 2 4 6 8 -2 -4 -6 -8 甲 丙 直线运动物体的x-t图像 时刻（s） 0 1 2 3 4 5 甲的位置坐标x(m) —1 1 3 5 7 9 乙的位置坐标x(m) 1 2 3 4 5 6 丙的位置坐标x(m) 2 0 -2 -4 -6 -8 作图步骤：建系 描点 连线 = v （大小、正负） 注意：求矢量时既要求出大小，同时还要指出方向！ ⒊ 意义：粗略地描述物体在某段时间内的平均快慢程度。 1.定义：位移与发生这个位移所用时间的比值，叫做物体在这段时间（或这段位移）内的平均速度。 ⒉ 公式： 4.方向：与某段时间内位移的方向一致。 5.注意：计算物体的平均速度时必须指明物体是在哪段时间内或哪段位移上的平均速度。 平均速度 01   0 t /s x/m t1 x2 x1 t2 B C A D 0 t /s X/m 思考：变速直线运动的特点？ 极 限 思 想 =v 如：怎样求图中5秒末的速度？ 先求5~9秒内的平均速度 等于直线AB的斜率 再求5~8秒内的平均速度 —图像中过某一点的切线的斜率等于该点所对应时刻的速度 比较和 距5秒末的时间间隔趋近于0时的平均速度等于5秒末的速度。 等于直线AC的斜率 这种处理方式用到了数学中极限思想。 1.定义：物体在某一时刻或经过某一位置的速度。 2.意义：精确地描述了物体运动的快慢和方向。 3.方向：为该时刻物体运动方向。 4.瞬时速度的大小通常叫作速率（speed）。 日常生活中说到的“速度”，有时是指速率， 要根据上下文判断。 在匀速直线运动中，平均速度等于瞬时速度。 Δt→0 瞬时速度 极限思想 矢量 瞬时速度 02 生活中的速度 中国高铁时速可达250-350km/h 火箭发射时速度约为4500m/s 1.定义：路程与发生这段路程所用时间的比值。 2.公式： 3.平均速度与平均速率的区别： （1）平均速度是矢量，平均速率是标量； （2）平均速度的大小不是平均速率； （3）平均速度的大小小于等于平均速率；当物体做单向直线运动时，平均速度大小等于平均速率。 平均速率 点拨提升4：区分平均速度、平均速率和瞬时速度、瞬时速率 平均速度 瞬时速度 平均速率 瞬时速率 定义 方向 意义 对应 有方向 矢量 运动质点的位移与时间的比值 运动质点在某一时刻（或位置）的速度 瞬时速度的大小 运动质点的路程与时间的比值 有方向 矢量 无方向 标量 无方向 标量 精确描述物体运动的快慢 某段时间（或位移） 精确描述物体运动的快慢 粗略描述物体运动的快慢 粗略描述物体运动的快慢 某一时刻（或位置） 某段时间（或路程） 某一时刻（或位置） 解析　由于人行走的路线不是直线，所以图中的6.65公里是路程，而不是位移，所以图中的5.0 km/h不可能为平均速度，更不可能为瞬时速度，选项A、B错误； 因为平均速率等于路程与所用时间的比值，图中的5.0 km/h为平均速率，注意平均速率不是平均速度的大小，选项C正确，D错误。 暑假中某同学在公园跑步时，用手机计步器记录了自己的锻炼情况，如图所示，则下列说法正确的是(　　) A.图中的5.0 km/h为平均速度 B.图中的5.0 km/h为瞬时速度 C.图中的5.0 km/h为平均速率 D.图中的5.0 km/h为平均速度的大小 C 学以致用3 如图所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是：1 s、2 s、3 s、4 s．下列说法错误的是(　　) A．物体在AB段的平均速度为1 m/s B．物体在ABC段的平均速度为 m/s C．AB段的平均速度比ABC段的平均速度 更能反映物体处于A点时的瞬时速度 D．物体在B点的速度等于AC段的平均速度 解析：由＝可得AB＝ m/s＝1 m/s，AC＝m/s，故A、B均正确；所选取的过程离A点越近，其阶段的平均速度越接近A点的瞬时速度，故C正确；由A经B到C的过程不是匀变速直线运动过程，故B点虽为中间时刻，但其速度不等于AC段的平均速度，D错误． 答案：D 学以致用4 用平均速度法求解瞬时速度 　　　　——极限思想的应用 注意 (1)求瞬时速度时，求出的是粗略值，Δt 越小，求出的结果越接近真实值。 (2)对于匀变速直线运动，任意一段时间内的平均速度等于该段时间内中间时刻的瞬时速度 1.利用打点计时器 根据v= ,求出任意两点间的平均速度.两点间的位移Δx可以用刻度尺测量出,Δt为两点间的间隔数与打点周期T的乘积.如图甲所示,将打好点的纸带从能够看清的某个点开始,往后数出若干个点,比如共数出n个点,用刻度尺测出第1个点到第n个点的距离Δx,并算出这n个点的时间间隔,则平均速度 . 素养提升：测量速度的常见方法 1.光电门 另外，还常用的超声波、激光、红外线等测速 其他测速度的途径 2.频闪照相 求平均速度和瞬时速度的方法与打点计时器相同 3.速度传感器 直接读瞬时速度 测量速度的常见方法 2.利用光电计时器 如图乙所示,当滑块在导轨上运动时,光电计时器利用光敏电阻的特性记录了遮光板通过光电门的时间,而遮光板的宽度Δx已知,并且非常小.由于滑块通过光电门的时间Δt非常短,在这段时间内滑块的运动可以近似看作匀速直线运动,所以可认为遮光板通过光电门的瞬时速度等于遮光板通过光电门的平均速度,即 . 测量速度的常见方法 特别提醒 该方案利用了声和光在空气中传播速度的不同来确定物体和接收器之间的距离x.若经过Δt时间,两者之间的距离由x1变为x2,则物体运动的平均速度 . 3.利用超声波 1.方案一　如图,该系统由发射器A与接收器B组成,发射器A能够发射红外线和超声波信号,接收器B可以接收红外线和超声波信号.发射器A固定在被测的运动物体上,接收器B固定在桌面上或滑轨上.测量时A向B同时发射一个红外线脉冲和一个超声波脉冲.B接收到红外线脉冲开始计时,接收到超声波脉冲时停止计时. 学案当堂测6题 整体建构 3 个工具 质点 参考系 坐标系 —理想化模型 —参照物 —定量描述位置 速度、速率 3 组概念 时间、时刻 路程、位移 课后巩固 自主安排 整理消化今天的所学内容，及时建构和整理 活动4：讨论、交流、展示，得出结论。 1．质点的特点 (1)它没有大小和形状。 (2)它具有物体的全部质量。 (3)它是一种理想化的模型。 (4)实际中是不存在的。可看成质点的物体不一定很小. 分类 项目 直线坐标系 平面坐标系 空间坐标系 应用 实例 M点位置坐标：x＝2m N点位置坐标：x＝3m，y＝4m P点位置坐标：x＝3m，y＝4m，z＝2m 1.用极限法求瞬时速度和瞬时加速度 (1)公式v＝eq \f(Δx,Δt)中，当Δt→0时v是瞬时速度。 (2)公式a＝eq \f(Δv,Δt)中，当Δt→0时a是瞬时加速度。 如图所示，自行车的车轮半径为R，车轮沿直线无滑动地滚动，当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子正下方时，气门芯位移的大小为 (　　) A．πR　　　　　　 B．2R C．2πR D． eq \r(4＋π2) R 解析：当气门芯由轮子的正上方第一次运动到轮子的正下方时，轮子向前运动半个周长，气门芯的初位置与末位置如图所示，由几何知识得，气门芯的位移大小x＝ eq \r(（2R）2＋（πR）2) ＝R eq \r(4＋π2) ，故D正确。 答案：D　 $$