1、运动的描述教案第一章 运动的描述第一节 质点 参考系和坐标系一、质点 (mass point)1.定义 用来代替物体的有质量的点叫做质点。2. 实际物体可简化为质点的条件： （1）物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计。（2）物体上各点的运动情况都是相同的，所以研究它上面某一点的运动规律就可以代表整个物体的运动情况了，这时物体也可以当做质点处理。例：分析下列运动时，研究对象能当做质点的是：（ ） A飞行在空中的足球B. 做花样游泳的运动员C从斜面上滑下的木块D乒乓球运动员发出的弧旋球E裁判眼中体操运动员F火车从上海开往北京，在计算其运行的时间时G火车通过某一路标，计算所用的时间时H大海中
2、航行的船要研究其螺旋桨的工作时。2下列关于质点的说法中，正确的是（ ）A体积很小的物体都可看成质点B质量很小的物体都可看成质点C不论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时，就可以看成质点D只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看作质点3在以下的哪些情况中可将物体看成质点（ ）A. 研究某学生骑车回校的速度B. 对这位学生骑车姿势进行生理学分析C. 研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹D. 研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面4在以下的哪些情况中可将物体看成质点在处理（ ）A研究一端固定可绕该端转动的木杆的运动时，此杆可作为质点来处理B在大海中航行的船要确定它在大海
3、中的位置，可以把它当做质点来处理C研究杂技演员在走钢丝的表演时，杂技演员可以当作质点来处理D研究地球绕太阳公转时，地球可以当作质点来处理。说明：质点是一种科学抽象，是一个理想的模型，它具有只占有位置不占有空间和具有物体全部质量这两个基本属性，不同于只表示空间位置的几何中的点。 质点的物理意义：质点是一个理想的物理模型，尽管不是实际存在的物体，但它是实际物体的一种近似反映，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象，突出了事物的主要特征，抓住了主要因素，忽略了次要因素，使所研究的复杂问题得到简化，这是一种重要的科学研究方法。实际物体是否能视为质点的条件： 1.物体的大小和形状对研究的问题可以忽略不计。
4、2.做平动的物体，由于物体上各点的运动情况相同，可以用来代替整个运动。3.物体虽然有转动，但是因转动而引起的物体各部分的运动差异对研究的问题不起主要作用。例：北京奥运会上，下列几种奥运比赛可以视为质点的是（）A. 在跳水比赛中研究运动员在空中的优美动作时B. 帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时C. 乒乓球比赛中研究弧圈球的旋转时D. 铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中飞行的时间时二、参考系 1.定义 要描述一个物体的运动。首先要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来做参考的物体叫做参考系。 2.选取参考系的原则以观测方便和对运动描述尽可
5、能简单为原则。 3.拓展意义 a从定义可以看出，运动具有相对性，而且自然界中运动是绝对的，静止是相对的。 b参考系的选取是任意的，通常选择相对地面静止的物体作为参考系c选择时，应以研究问题或观测问题方便，描述问题尽可能简单为原则。思考：1敦煌曲子词中有这样的诗句：“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行。”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是什么？2坐在美丽的校园内学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”时，我们感觉是静止不动的。这与诗句里的描述是否矛盾？说明理由。3描述一个物体的运动时，参考系：_A可以任意选取 B是一定的4选择不同的参考系来观察同一
6、个物体的运动时，其结果：_A一定不同 B可能不同 C一定相同由于运动描述的相对性，凡是提到运动，都应该弄清楚它是相对哪个参考系而言的，要比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系，比较才有意义！参考系选择得当就会使问题研究变的简洁、方便！比如，一个星际火箭在刚发射时，主要研究它相对于地面的运动，所以把地球选作参考系，但是，当火箭进入绕太阳运行的轨道时，为了研究的方便，便将太阳选作参考系。为研究物体在地面上的运动，选地球作参考系最方便。再如，初中有这一问题，有一队伍正在匀速前进，通讯员从队尾匀速行至队首，再从队首行至队尾，求时间。这一问题我们选择队伍作参考系就非常方便。因此，选择参考系是研究问题
7、的关键之一。例：下列关于运动的描述中，参考系的选择符合描述的是（）A. 诗句“飞流直下三千尺”，是以“飞流”作为参考系的B. “钱塘观潮时，观众只觉得潮水扑面而来”，是以潮水为参考系的C. “两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”，是以万重山作为参考系的D. 升国旗时，观察国旗冉冉升起，观察者以国旗作为参考系 例：关于参考系，下列说法正确的是（）A. 参考系必须是静止不动的物体B. 参考系必须是作匀速直线运动的物体C. 参考系必须是固定在地面上的物体D. 研究物体运动时，可以选择不同的参考系。但选择不同的参考系对于研究同一物体的运动而言，有时会出现不同的结果。 例： 在电视剧西游记里，常常有孙悟空“
8、腾云架雾”的镜头。拍摄时通常的做法是：让“孙悟空”站在平台上，做着飞行的动作，在他的背景中展现出蓝田和急速飘动的白云，同时加上烟雾的效果；摄影师把人物动作和飘动的白云及下面的烟雾等一起摄入镜头。放映时，观众就能感觉到“孙悟空”在“腾云架雾”。观众选择的参考系是：（）A孙悟空 B. 平台 C. 飘动的白云 D. 烟雾三、坐标系 1.定义 物体做机械运动时，其位置发生了变化，为了定量描述物体的位置及位置的变化，并使描述更方便简洁，需要在参考系内建立坐标系。 2.坐标系的种类 （1）一维坐标系：物体在直线上运动时，只需要建立一维直线坐标系，就能准确表达物体的位置。 （2）二维坐标系：物体在一平面内运
9、动时，需要建立二维的平面直角坐标系。 （3）空间坐标系：描述物体空间的运动。 3.建立坐标系的目的 为了可以定量地描述物体的位置和位置变化。说明：1.坐标系相对于参考系是静止的； 2. 物体在坐标系中坐标值有正或负，仅表示方向；正号表示与选取的正方向一致，负号表示与规定的方向相反； 3建立何种坐标系由物体是在直线上、平面内还是在空间中运动。 4. 建立坐标系要“三个确定” （1）确定坐标系的原点； （2）确定合适的坐标系类型； （3）确定合适的标度。例：某人从学校门口A处开始散步，先向南走了50m到达B处，再向东走100m到达C处，最后又向北走了150m到达B处，则A、B、C、D各点位置如何表
10、示？第二节 时间和位移一、时刻与时间间隔1.时刻：某一瞬间，在时间坐标轴上用一点表示。如第2s末，第8s初等均为时刻。2.时间间隔：两个时刻的间隔，在时间坐标轴上用一条线段表示。如：4s内（04s）、第5s内（4s末5s末）等均为时间间隔。注意：（1）日常生活中所说“时间”，其含义不尽相同，有时指时刻，有时是指时间间隔，做题时要根据实际情况注意区分。主要的方法有：利用上下文判断； 利用时间轴判断。（2）常用来表示时刻的关键词有：初、末、时等；常用来表示时间的关键词有：内、经历、历时等。例：以下的计时数据指时间的是 （）A 天津开往德州的625次列车于13点35分从天津发车B 某人用15s跑完1
11、00mC 1997年7月1日零时中国对香港恢复行使主权D 某足球赛开赛15分钟时甲队攻入一球 以下属于时刻的是（）A. 做一天和尚，撞一天钟B. 2008年8月8日晚8时，北京奥运会在鸟巢拉开帷幕C. 经过长期伤病困扰的刘翔以13s51的成绩完美复出D. “抱歉，路上车爆胎，耽误了30分钟 3. 时间的单位 时间的单位有秒、分钟、小时，符号分别S，min，h。其中秒为国际单位。时间和时刻在时间轴上的对应关系时间轴上的点表示时刻，某一段线段则表示时间间隔。与时刻对应的物理量是状态量，与时间对应的物理量是过程量。时刻与物体在运动过程中的某一位置相对应，而时间与物体在运动过程中的某一段路程（或位移）
12、相对应。时间与时刻的区别项目时刻时间间隔物理意义瞬时一段时间在时间轴上的表示一点一段对应运动量的描述位置路程、位移物理语言描述举例第3s末第3s内联系单位都相同，两个时刻之间的间隔即为时间间隔二、路程和位置1. 位置：质点在某时刻所在空间的一个点，可用直线坐标、平面直角坐标、空间坐标表示。2. 路程：质点运动轨迹的长度。（1）路程是标量，只有大小，没有方向。（2）质点的轨迹可能是直线，可能是曲线，也可能是折线。无论哪种情况，路程都是路径的总长度。3. 位移：表示质点位置变化的物理量，用从初位置到末位置的有向线段表示。（1）位移是矢量，既有大小，又有方向。（2）位移的大小等于初位置到末位置的线段
13、的长度，与路径无关。（3）位移的方向由初始位置指向末位置。说明：只有当物体做单方向的直线运动时，位移的大小才等于路程；当物体作直线运动时，可用带正负号的数值表示位移，取正值时表示某方向与规定的方向一致，取负值时则表示其方向与规定的正方向相反。特别注意: 一般情况下，位移的大小不等于路程，只有质点做单方向的直线运动时，位移的大小才等于路程。例3： 运动场的直线路道上，每隔5m放一个空瓶，运动员进行折返跑训练，从中间某一瓶出发，跑向右侧最近空瓶，将其推倒后返回，再推到出发点处的瓶子，之后再折返到右边的空瓶，再向左，如此反复，当他推倒第6个空瓶时，他跑过的路程是多少？位移是多少？例4：紫珠拿出了一枚
14、一元硬币，绿妹找来了一把刻度尺，她们想办法测出了硬币的直径，然后让它在水平课桌上沿直线滚动了10圈，她们合作研究，提出了下面问题： （1）硬币圆心的位移和路程大小相同吗？如果不同，各为多少？（2）硬币圆周上每一点的位移大小和该点路程的大小是否相同？三、矢量与标量 1.矢量 既有大小，又有方向的量。如位移、速度和力等注意：（1）求某一矢量时，除求出其大小外，还要指出它的方向；（2）矢量的“+”、“-”号仅仅表示方向，不表示矢量的大小。矢量的运算服从平行四边形定则2.标量只有大小没有方向的量。如质量、温度等。3.对矢量和标量的理解（1）矢量是有方向的。如在描述一个物体的位置时，只说明物体离我们所在
15、处的远近，而不指明方向，就无法确定物体究竟在何处。标量没有方向，如说一个物体的质量时，只需要知道质量是多大就行了，无方向可言。（2）标量相加减时，只需按算术运算的法则进行就行了，矢量则不然，不能直接相加减。第三节 速度一、坐标和坐标的变化量1.坐标和坐标的变化量直线坐标系中，物体在t1时刻的位置坐标为x1，t2时刻的坐标为x2，则这段时间内坐标变化量可用x表示，x=x2-x1。2.直线坐标系中物体的位移直线坐标系中物体的位移可以通过坐标变化量来表示，即x=x2-x1。x的大小表示位移的大小。x的正负号表示位移的方向。3.时间的变化量时间坐标轴上，两时刻的差值表示时间的变化量：t=t2-t1。时
16、间的变化量应该与位移对应、二、速度1.定义：位移与发生这段位移所用的时间的比值，叫做速度。2.公式：v=x/t。3.单位：国际标准，m/s或m.s-1。.4.物理意义：速度是表示物体运动快慢的物理量，速度越大，表示物体运动的越快，其位置变化也越快。5.速度是矢量，它不但有大小而且有方向。例题：汽车以36km/h的速度从甲地匀速行驶到乙地用时为2h，如果汽车从乙地返回甲地仍做匀速直线运动且用时2.5h，那么汽车返回时的速度为（设甲、乙两地同在一直线上）A-8m/s B.8m/s C.-28.8km/h D。28.8km/h例题：在2008年的央视大戏闯关东中，从山东龙口港到大连是一条重要的闯关东
17、路线。假设有甲、乙两船同时从龙口港出发，甲的路线是龙口旅顺大连，乙船路线是龙口大连。两船航行两天后都在下午三点到达大连，以下关于两船全航程的描述中正确的是：A两船的路程相同，位移不同B两船的平均速度相同C“两船航行两天后都在下午三点到达大连”一句中，“两天”指的是时间，“下午三点指的是时刻。D在研究两船的航行时间时，可以把船视为质点。三平均速度和瞬时速度1.平均速度（1）定义：在变速直线运动中，位移x跟发生这段位移所用时间t的比值叫做变速直线运动的平均速度。（2）公式：。（3）物理意义：粗略地描述物体运动的快慢。2.瞬时速度（1）定义：物体在某一时刻（或经过某一位置）的速度叫做瞬时速度。（2）
18、物理意义：精确地描述物体运动的快慢。注意：匀速直线运动就是瞬时速度保持不变的直线运动。例：对于瞬时速度和平均速度的理解，下列说法正确的是（）A 瞬时速度为零，平均速度一定为零。B 瞬时速度为零，平均速度可以不为零。C 瞬时速度不为零，平均速度一定不为零。D 瞬时速度不为零，平均速度可以为零。例：一位旅游爱好者打算骑摩托车到某风景区去观光，出发点和目的地之间是一条近似于直线的公路，他原计划全程平均速度要达到40km/h，可是开出一半路程之后发现前半路程他的平均速度仅有20km/h，如果他打算全程的平均速度提高到计划得平均速度，那么在后半程里他骑车的平均速度应达到多少？四速度和速率1.速率：瞬时速
19、度的大小就叫做速率。2.区别：速度是矢量，速率是标量；速率只反映物体运动的快慢，而速度却同时反映运动的快慢和运动的方向。注意：汽车的速度计的读数是汽车的速率日常生活中和物理学中说到的“速度”，有时指速率。拓展点：1.区分平均速度和瞬时速度2.平均速度和平均速率 平均速度是位移跟时间的比值，矢量，方向与位移的方向一致。 平均速率是路程与时间的比值，标量。 3.极限的思想方法及其在物理学中的应用平均速度与瞬时速度的比较：项目平均速度瞬时速度区别粗略描述，对应一段时间精确描述，对应某个时刻共同点描述物体运动的快慢和方向，都是矢量，单位都是m/s联系匀速运动中，平均速度等于瞬时速度，瞬时速度是极短时间
20、内的平均速度速度、加速度、速度改变量的比较比较项目速度加速度速度改变量物理意义描述物体运动快慢和方向的物理量，是一状态量描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是一状态量描述物体速度改变大小程度的物理量，是一过程量定义式V=x/t单位决定因素方向大小 五匀速直线运动及其图像 1.定义：做直线运动的物体，若在任意相等的时间间隔内的位移相等，我们称之为匀速直线运动。做匀速直线运动的物体瞬时速度不变，且瞬时速度的大小等于平均速度的大小。 2.匀速直线运动的位移与时间的关系 匀速直线运动的位移与时间成正比，即。 上述关系可以用函数图像描述出来（P12页）这个关系用函数图像描述出来称为位移时间图像，其形状为
21、一过原点的直线。位移图像不仅能反映物体运动过程中的位移情况，还能反映物体运动速度的大小，位移图像的斜率（）在数值上等于速度的大小。说明：（1）若开始计时的初位置的位移的零点，则直线过原点；若开始计时的位置不作为位移的零点，则直线过原点；若开始计时的位置不作为位移的零点，则图像不过原点。（2）由图像可知道任意一段时间内的位移；也可以知道发生任意一段位移所用的时间。（3）x-t图像中平行于时间轴的直线表示物体静止在某一位移处（如图所示）（4）x-t图像向上倾斜的直线表示物体沿正方向做匀速直线运动，向下倾斜的直线表示物体沿负方向直线运动。（5）x-t图像不是物体的运动轨迹。（6）只有直线运动能做位移
22、时间图象，曲线运动由于位移方向时刻改变，无法做为一时间图象。典型题解： 问题一、.与速度大小有关的问题 例题1：一架飞机水平匀速地在某同学头顶上飞过，当他听到飞机发动机声从头顶上方传来时，发现飞机在他前上方约与地面成60角的方向上，据此估算飞机的速度约为声速的多少倍？问题二、对瞬时速度与平均速度的理解例题 2：下列所说的速度指平均速度的是 （ ）A. 百米跑运动员以9.5m/s的速度冲过终点线；B. 经提速后列车的速度达到150km/h；C. 由于堵车，在隧道内的车速仅为1.2m/sD. 返回地面的太空舱以8m/s的速度落入太平洋中。问题三、直线运动平均速度的计算例题3 某物体沿一直线运动，若
23、前一半时间内的平均速度为v1，后一半时间内的平均速度为v2，求：（1）全程的平均速度。（2）若前一半位移的平均速度为v1，后一半位移的平均速度为v2，全程的平均速度又是多少？例题 4 某同学在百米比赛中，以6m/s的速度迅速从起点冲出，到50m时的速度为8.2m/s，在他跑完全程的中间时刻t1=6.25s时的速度为8.3m/s，最后以8.4m/s的速度冲过终点，则他百米平均速度大小为多少？问题四、平均速度和平均速率的区别例题5 某人爬山，从山脚爬上山顶，然后又原路返回到山脚，上山的平均速度为v1，下山的平均速度大小为v2，则往返的平均速度的大小和平均速率是多少？问题五、匀速直线运动在实际问题中
24、的应用例题6、用飞机进行航测，飞机在保持离地面500m的高度上匀速航行，速度大小为400km/h。飞机上测量仪器可在120视角范围内测量，如图所示，试计算飞机每小时测量覆盖的面积多大。问题六、匀速直线运动中的位移与路程例题 7 火车从甲站到乙站的正常行驶速度为60km/h，有一次从甲站开出，由于迟开了5min，司机把速度提高到72km/h，才刚好正点到达乙站，则甲、乙两站的距离是多少，正常行驶要花多长时间？问题七、追及与相遇问题例题8 一修路工在长s=100m的隧道中，突然发现一列火车出现在离右隧道口200m处，修路工所处的位置刚好在无论向右还是向左都能以最小的安全速度脱离危险的位置，问这个位
25、置离右隧道口的距离是多小？他奔跑的最小速度至少应该是火车速度的多少倍？例题9 一木排沿河顺流而下。木排通过一码头时，一艘摩托艇正好经过此码头向下游距码头x1=15km的村庄驶去，经过0.75h到达村庄并立即返回，又在距村庄x2=9km处遇到木排，求河水夫人流速和艇在静水中的速度大小。第四节 实验：用打点计时器测速度1.电磁打点计时器的原理 连读两次打点的时间间隔为0.02s，工作电压：10伏以下，一般4v以上）交流电，频率为50Hz。2.电火花打点计时器的原理工作电压：220伏以下，一般4v以上）交流电，频率为50Hz。第五节 加速度一、加速度1.加速度（1）定义：速度变化量与发生在这一变化所
26、用的时间的比值。（2）表达式： （3）单位：m/s2（4）物理意义：表示物体速度变化快慢的物理量。说明： （1）加速度是矢量，方向与速度变化量的方向相同。 （2）是加速度的定义式，而不是决定式，即物体加速度的决定因素不是、，而是后边要学习的物体所受的合外力和物体的质量。（3）叫做速度的变化率，也就是说加速度是速度的变化率。2.平均加速度和瞬时加速度（1）平均加速度：等于速度的改变量跟发生这一改变所用的时间的比值。注意：平均加速度粗略地放映了在一段时间内速度变化快慢，是一个过程量。（2）瞬时加速度：物体某一时刻或某一位置速度变化快慢的物理量。如图所示：t到t+t时刻的平均速度，当t很小时，t内的
27、加速度可以粗略地表示t时刻的瞬时加速度。3. 匀变速运动（1）定义：在运动过程中，加速度保持不变的运动叫做匀变速运动。（2）匀变速直线运动中，平均加速度和瞬时加速度相等。二、从vt图象看加速度t1.图线的斜率大小表示加速度的大小，斜率越大，说明加速度越大。2.斜率为零，说明加速度为零，即速度保持不变。3.斜率为正，表示加速度方向与正方向相同，即物体做加速运动。写了斜率为负，表示加速度方向与正方向相反，即物体做减速运动。三、知识拓展与延伸1.速度v、与速度的变化量v、加速度a的比较。比较项目速度v加速度a速度的改变量v物理意义描述物体运动快慢和方向的物理量，状态量描述物体速度变化快慢和方向的物理
28、量，性质量描述物体速度改变大小程度的物理量，过程量定义式单位m/sm/s2m/s决定因素v的大小由v0、a、t决定a由F和m来决定v由vt与v0决定，而且v=at也由a和t决定。方向与位移x和x同向，即物体的运动方向与v的方向一致，而与vt、v0方向无关由v=vtv0或v=at决定方向大小位移与时间的比值。位移对时间的变化率.速度对时间的辩化率.速度改变量与所用时间的比值速度时间坐标系中，曲线的斜率的大小v=vtv02.瞬时加速度瞬时加速度能够准确地描述t时刻速度变化的快慢。3.对加速度的深入理解（1）物体的速度大，加速度不一定大。（2）物体的速度很小，加速度不一定很小。（3）物体的速度为零，
29、加速度不一定为零。（4）物体的速度变化大，加速度不一定大。（5）负加速度不一定小于正加速度。（6）加速度为负，物体不一定做减速运动。（7）加速度不断减小，物体的速度不一定增大。（8）加速度不断增大，物体的速度不一定增大。（9）物体速度大小不变，加速度不一定为零。（10）加速度方向不一定与速度在一条直线上。4.对v-t图象的认识（1）v-t图象中直线所表示的含义A初速度为零的匀加速直线运动B初速度为v0的匀加速直线运动C初速度为v0的匀减速直线运动D初速度为v0的匀速直线运动。（2）根据v-t图象可以确定a.运动物体初速度的大小。 b.判断物体是加速运动还是减速运动 c.可以求出物体的加速度 d
30、.确定物体在某个时刻的速度或运动物体达到某速度所需要的时间。 e.确定加速度的方向。 问题一、对加速度的理解 例题1 下列说法正确的是( ) A. 加速度就是增加的速度 B. 加速度反映了速度变化的大小 C. 加速度反应了速度变化的快慢 D. 加速度的方向与速度变化量的方向相同 例题 2 一直点自原点开始在x轴上运动，初速度v00，加速度a0，当a值不断减小直至为零时，质点的（ ） A. 速度不断减小，位移不断减小 B. 速度不断减小，位移不断增大 C. 速度不断增大，当a=0时，速度达到最大，位移不断增大 D. 速度不断减小，当a=0时，位移达到最大。问题二、v v 和 a的关系例题 3 关于速度和加速度的关系，下列说法正确的是 （ ）A. 速度变化的越多，加速度就越大B. 速度变化的越快，加速度就会越
