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第1講　描述直線運(yùn)動(dòng)的基本概念 一、質(zhì)點(diǎn) 質(zhì)點(diǎn)是用來代替物體的　　　　的點(diǎn).質(zhì)點(diǎn)是理想模型. 二、參考系 參考系是研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)假定　　　　、用作參考的物體.通常以　　　　為參考系. 三、時(shí)刻和時(shí)間 1.時(shí)刻指的是某一瞬時(shí),對(duì)應(yīng)的是位置、瞬時(shí)速度、動(dòng)能和動(dòng)量等狀態(tài)量. 2.時(shí)間是兩時(shí)刻的間隔,對(duì)應(yīng)的是位移、路程、功和沖量等過程量. 四、路程和位移 1.路程指物體　　　　　的長(zhǎng)度,它是標(biāo)量. 2.位移是由初位置指向末位置的　　　　　,它是矢量. 五、平均速度與瞬時(shí)速度 1.平均速度:物體發(fā)生的位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值,即v=　　　　　,是矢量,其方向就是　　　　的方向. 2.瞬時(shí)速度:物體在某一時(shí)刻或經(jīng)過某一位置的速度,是矢量,其方向是物體的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)軌跡的　　　　方向. 六、加速度 1.定義:物體　　　　和所用時(shí)間的比值.定義式:a=　　　　. 2.方向:與Δv的方向一致,由F合的方向決定,而與v0、v的方向無關(guān),是矢量. 【辨別明理】 (1)研究花樣游泳運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作時(shí),不能把運(yùn)動(dòng)員看成質(zhì)點(diǎn). (　　) (2)參考系必須是靜止的物體. (　　) (3)做直線運(yùn)動(dòng)的物體的位移大小一定等于路程. (　　) (4)平均速度的方向與位移的方向相同. (　　) (5)子彈擊中目標(biāo)時(shí)的速度屬于瞬時(shí)速度. (　　) (6)速度變化率越大,加速度越大. (　　) (7)太陽從東邊升起,向西邊落下,是地球上的自然現(xiàn)象,但在某些條件下,在緯度較高地區(qū)上空飛行的飛機(jī)上,旅客可以看到太陽從西邊升起的奇妙現(xiàn)象,需要什么條件? 考點(diǎn)一　質(zhì)點(diǎn)、參考系、位移、時(shí)間與時(shí)刻 1.(質(zhì)點(diǎn)、參考系、時(shí)間與時(shí)刻)[人教版必修1改編]下列說法錯(cuò)誤的是 (　　) A.“一江春水向東流”是以河岸為參考系 B.“研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)”可以把地球看作質(zhì)點(diǎn) C.“火車8點(diǎn)42分到站”,“8點(diǎn)42分”指的是時(shí)刻 D.“第3s末”和“第3s內(nèi)”都是指時(shí)間間隔1s 2.(位移與路程)(多選)[人教版必修1改編]一位同學(xué)從操場(chǎng)中心A點(diǎn)出發(fā),向北走了40m,到達(dá)C點(diǎn),然后又向東走了30m,到達(dá)B點(diǎn).下列說法正確的是 (　　) A.相對(duì)于操場(chǎng)中心A點(diǎn),該同學(xué)運(yùn)動(dòng)的路程大小為70m B.相對(duì)于操場(chǎng)中心A點(diǎn),該同學(xué)運(yùn)動(dòng)的位移大小為70m C.相對(duì)于操場(chǎng)中心A點(diǎn),該同學(xué)運(yùn)動(dòng)的位移方向?yàn)闁|偏北37 D.相對(duì)于操場(chǎng)中心A點(diǎn),該同學(xué)運(yùn)動(dòng)的位移方向?yàn)楸逼珫|37 3.(矢量與標(biāo)量)關(guān)于矢量和標(biāo)量,下列說法中正確的是 (　　) A.標(biāo)量只有正值,矢量可以取負(fù)值 B.標(biāo)量的正負(fù)表示大小,矢量的正負(fù)表示方向 C.矢量既有大小也有方向 D.當(dāng)物體做單向直線運(yùn)動(dòng)時(shí),路程(標(biāo)量)和位移(矢量)沒有區(qū)別 ■要點(diǎn)總結(jié) (1)對(duì)于同一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的描述,選用的參考系不同,其運(yùn)動(dòng)性質(zhì)可能不同.在同一個(gè)問題中,若要研究多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)或同一個(gè)物體在不同階段的運(yùn)動(dòng),則必須選取同一個(gè)參考系. (2)區(qū)別標(biāo)量和矢量不只看是否有方向或正、負(fù)號(hào),關(guān)鍵看運(yùn)算是否遵循平行四邊形定則. (3)對(duì)位移和路程的辨析如下表: 比較項(xiàng)目 位移x 路程l 決定因素 　由始、末位置決定 　由實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡決定 運(yùn)算規(guī)則 　矢量的三角形定則或平行四邊形定則 　代數(shù)運(yùn)算 大小關(guān)系 x≤l 考點(diǎn)二　平均速度、瞬時(shí)速度 對(duì)比項(xiàng) 平均速度 瞬時(shí)速度 實(shí)際應(yīng)用 定義 　物體在某一段時(shí)間內(nèi)完成的位移與所用時(shí)間的比值 　物體在某一時(shí)刻或經(jīng)過某一位置時(shí)的速度 　物理實(shí)驗(yàn)中通過光電門測(cè)速 定義式 v=xt(x為位移) v=ΔxΔt(Δt趨于零) 矢量性 　矢量,平均速度方向與物體位移方向相同 　矢量,瞬時(shí)速度方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相同,沿其運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向 　把遮光條通過光電門時(shí)間內(nèi)的平均速度視為瞬時(shí)速度 圖1-1 例1(多選)如圖1-1所示,某賽車手在一次野外訓(xùn)練中,先用地圖計(jì)算出出發(fā)地A和目的地B的直線距離為9km,實(shí)際從A運(yùn)動(dòng)到B用時(shí)5min,賽車上的里程表指示的里程數(shù)增加了15km.當(dāng)他經(jīng)過某路標(biāo)C時(shí),車內(nèi)速度計(jì)指示的示數(shù)為150km/h,那么可以確定的是 (　　) A.整個(gè)過程中賽車的平均速度為180km/h B.整個(gè)過程中賽車的平均速度為108km/h C.賽車經(jīng)過路標(biāo)C時(shí)的瞬時(shí)速度為150km/h D.賽車經(jīng)過路標(biāo)C時(shí)速度方向?yàn)橛葾指向B 變式題小明騎自行車由靜止沿直線運(yùn)動(dòng),他在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)、第4s內(nèi)通過的位移分別為1m、2m、3m、4m,則 (　　) A.他在4s末的瞬時(shí)速度為4m/s B.他在第2s內(nèi)的平均速度為1.5m/s C.他在4s內(nèi)的平均速度為2.5m/s D.他在1s末的瞬時(shí)速度為1m/s 例2[人教版必修1改編]光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器,其結(jié)構(gòu)如圖1-2甲所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間.圖乙中MN是水平桌面,Q是木板與桌面的接觸點(diǎn),1和2是固定在木板上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門,與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出.讓滑塊d從木板上某處滑下,光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為2.510-2s和1.010-2s,小滑塊d的寬度為0.25cm,可測(cè)出滑塊通過光電門1的速度v1=　　　　m/s,滑塊通過光電門2的速度v2=　　　　m/s. 圖1-2 ■要點(diǎn)總結(jié) “極限法”求瞬時(shí)速度 (1)由平均速度公式v=ΔxΔt可知,當(dāng)Δx、Δt都非常小,趨于極限時(shí),平均速度就可認(rèn)為是某一時(shí)刻或某一位置的瞬時(shí)速度. (2)極限法只能用于在選定區(qū)間內(nèi)所研究的物理量連續(xù)單調(diào)變化(單調(diào)增大或單調(diào)減小)的情況. 考點(diǎn)三　加速度 1.速度、速度變化量和加速度的對(duì)比 比較項(xiàng)目 速度 速度變化量 加速度 物理意義 　描述物體運(yùn)動(dòng)快慢和方向的物理量,是狀態(tài)量 　描述物體速度改變的物理量,是過程量 　描述物體速度變化快慢和方向的物理量,是狀態(tài)量 定義式 　v=ΔxΔt 　Δv=v-v0 a=ΔvΔt=v-v0t 決定因素 　v的大小由v0、a、Δt決定 　由a與Δt決定(Δv=aΔt) 　由F、m決定(a不是由v、t、v0決定的) 方向 　與位移同向,即物體運(yùn)動(dòng)的方向 　由a的方向決定 　與Δv的方向一致,由F的方向決定,與v0、v的方向無關(guān) 2.兩個(gè)公式的說明 a=ΔvΔt是加速度的定義式,加速度的決定式是a=Fm,即加速度的大小由物體受到的合力F和物體的質(zhì)量m共同決定,加速度的方向由合力的方向決定. 考向一　加速度的理解 例3[人教版必修1改編]如圖1-3所示,汽車向右沿直線運(yùn)動(dòng),原來的速度是v1,經(jīng)過一小段時(shí)間之后,速度變?yōu)関2,Δv表示速度的變化量.由圖中所示信息可知 (　　) 圖1-3 A.汽車在做加速直線運(yùn)動(dòng)B.汽車的加速度方向與v1的方向相同 C.汽車的加速度方向與v1的方向相反D.汽車的加速度方向與Δv的方向相反 考向二　加速度與速度的關(guān)系 例4一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做速度方向不變的直線運(yùn)動(dòng),加速度的方向始終與速度方向相同,但加速度大小逐漸減小直至為零,在此過程中 (　　) A.速度逐漸減小,當(dāng)加速度減小到零時(shí),速度達(dá)到最小值 B.速度逐漸增大,當(dāng)加速度減小到零時(shí),速度達(dá)到最大值 C.位移逐漸增大,當(dāng)加速度減小到零時(shí),位移將不再增大 D.位移逐漸減小,當(dāng)加速度減小到零時(shí),位移達(dá)到最小值 考向三　加速度的計(jì)算 例5(多選)一物體做加速度不變的直線運(yùn)動(dòng),某時(shí)刻速度大小為4m/s,1s后速度的大小變?yōu)?0m/s,在這1s內(nèi)該物體的 (　　) A.加速度可能為6m/s2,方向與初速度的方向相同 B.加速度可能為6m/s2,方向與初速度的方向相反 C.加速度可能為14m/s2,方向與初速度的方向相同 D.加速度可能為14m/s2,方向與初速度的方向相反 ■要點(diǎn)總結(jié) 考點(diǎn)四　勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用 　　勻速直線運(yùn)動(dòng)是最基本、最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)形式,應(yīng)用廣泛.例如:聲、光的傳播都可以看成勻速直線運(yùn)動(dòng).下面是幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例. 實(shí)例 圖示 說明 計(jì)算聲音 傳播時(shí)間 　聲波通過云層反射,視為勻速直線運(yùn)動(dòng) 計(jì)算子彈 速度或曝 光時(shí)間 　子彈穿過蘋果照片中,子彈模糊部分的長(zhǎng)度即為曝光時(shí)間內(nèi)子彈的位移 雷達(dá)測(cè)速 　通過發(fā)射兩次(并接收兩次)超聲波脈沖測(cè)定汽車的速度 由曝光位 移求高度 　曝光時(shí)間內(nèi)下落石子的運(yùn)動(dòng)視為勻速運(yùn)動(dòng) 圖1-4 例6[魯科版必修1改編]如圖1-4所示是高速攝影機(jī)拍攝的子彈頭射過一張普通的撲克牌的照片.已知子彈頭的平均速度是900m/s,則子彈頭穿過撲克牌的時(shí)間約為(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.8.410-3s B.8.410-4s C.8.410-5s D.8.410-6s 變式題如圖1-5所示為一種常見的身高體重測(cè)量?jī)x.測(cè)量?jī)x頂部向下發(fā)射波速為v的超聲波,超聲波經(jīng)反射后返回,被測(cè)量?jī)x接收,測(cè)量?jī)x記錄發(fā)射和接收的時(shí)間間隔.質(zhì)量為M0的測(cè)重臺(tái)置于壓力傳感器上,傳感器輸出電壓與作用在其上的壓力成正比.當(dāng)測(cè)重臺(tái)沒有站人時(shí),測(cè)量?jī)x記錄的時(shí)間間隔為t0,輸出電壓為U0,某同學(xué)站上測(cè)重臺(tái),測(cè)量?jī)x記錄的時(shí)間間隔為t,輸出電壓為U,則該同學(xué)的身高和質(zhì)量分別為 (　　) 圖1-5 A.v(t0-t)和M0U0U B.v(t0-t)2和M0U0U C.v(t0-t)和M0U0(U-U0) D.v(t0-t)2和M0U0(U-U0) ■建模點(diǎn)撥 在涉及勻速直線運(yùn)動(dòng)的問題中,無論是求解距離、時(shí)間、速度中的哪個(gè),其核心方程都只有一個(gè):x=vt,知道該方程中任意兩個(gè)量即可求第三個(gè)量.解答此類問題的關(guān)鍵是在以下兩個(gè)方面:其一,空間物理圖景的建立;其二,勻速直線運(yùn)動(dòng)模型的建立.