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文档简介
1、第一章运动的描述第一节质点 参考系和坐标系运动的熟悉机械运动: 简称“运动”指物体与物体间或是物体的一部分和另部 分间相对位置随时间发生转变的过程, 是最基本、最简洁、最普遍的运动形式 机械运动是空间位置随时间变化的表达这里涉及到空间和时间的问题一、物体和质点具体描述物体的运动有什么困难 . 足球 向前 球体 滚动 雄鹰 向前 翅膀上下发觉描述物体运动不简洁,我们需要明白物体各部分运动的区分吗 .问:可以将问题简化吗?为什么?质点:用来代替物体的有质量的点依据所争论问题的性质和需要,抓住问题中的主要因素,忽视次要因素,建立一种抱负化的模型,使复杂问题得到简化,这 是一种重要的科学争论方法例 1
2、、1地球是一个庞然大物, 直径约为 12 800km,与太阳相距 15xl08 km 争论地球绕太阳的公转时,能不能把它看成质点.争论地面上各处季节变化时,能 不能把它看成质点 .答案:如争论地球绕太阳公转时, 由于地球本身的大小比地球到太阳的距离小得多,就可以把地球看作质点; 但如争论地面上各处季节变化时,就不能把其看作质点2撑杆跳高是一项特别刺激的体育运动项目,一般来说可以把撑杆跳运动分为如下几个阶段:助跑、撑杆起跳、越过横杆争论并摸索后回答,在以下几种情形下运动员能否被看作质点,从中体会质点模型的建立过程 1教练员针对训练录像订正运动员的错误时,能否将运动员看成质点.2分析运动员的助跑速
3、度时,能否将其看成质点.3测量其所跳高度 判定其是否打破纪录 时,能否将其看成质点 .答案:1不能,订正错误动作时不能忽视运动员的姿态及动作,也就是说不能1忽视运动员的外形和大小2 能,分析助跑速度时,可以忽视运动员的姿态及动作 3能3物理中的 “质点”跟几何中的点有什么相同和不同之处.答案:相同之处为:都是没有外形和大小的点不同之处为:质点是实际物体的抽象,它具有肯定的物理例 2、亲自做一做、试一试,书本在以下情形中能否被看成质点 1沿一个方向推动桌面上的书本,假如测量书本移动的距离,是否可以将书本视为质点,为什么 .答案:沿同一个方向移动书本时,书本各部分的运动情形完全相同,可以将它视为
4、质 点 2假如测定书本经过桌面上方某肯定点所需要的时间,是否可以将书本视为质点,为什么 .答案:相对桌面上方的某肯定点来说,书本本身的长度或宽度 不能忽视,并对经过该定点位置所需要的时间起打算作用,所以这种情形下不能将书视为质点; 将物体看作质点的条件:1平动的物体可以看作质点,一般争论物体的转动时不能把物体看作质点2物体有转动, 但物体的转动不是我们所要争论的主要问题时,物体本身的形2状和大小已变成了次要因素3物体本身的大小对所争论的问题不能忽视时,不能把物体看作质点,如争论火车过桥的时间时就不能把火车看作质点例 3、1以下关于质点的说法中,正确选项(c)a体积很小的物体都可看成质点b质量很
5、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,高速运动的物体不行看作质点解:一个实际物体能否看成质点,跟它体积的确定大小、 质量的多少以及运动速度的高低无关, 打算于物体的尺寸与物体间距相比的相对大小例如,地球可称得上是个庞然大物,其直径约为128x107m,质量达到6x1024kg,在太空中 绕太阳运动的速度每秒几百米 由于其直径与地球离太阳的距离约 15x1011m相比甚小, 因此在争论地球的公转运动时,完全可以忽视地球的外形、 大小及地球自身的运动,把它看成一个质点2在以下的哪些情形中可将物体看成质点.1
6、争论某同学骑车回校的速度2对这位同学骑车姿态进行生理学分析3争论火星探测器从地球到火星的飞行轨迹4争论火星探测器降落火星后如何探测火星的表面答案:13解:依据质点的定义, 争论同学骑车回校的速度只是争论同学与学校之间的位置随时间的变化关系, 无须争论同学的骑车动作和自行车的行驶方法原理,故可把其看成质点 对同学的骑车姿态进行分析时,同学的身躯和四肢就构成争论的对 象,故不能把同学看成质点 火星探测器的大小相对地球与火星的距离在尺寸上完全可以忽视不计, 故可把其看成质点 当火星探测器在火星表面探测火星,就探测器的动作直接影响探测的成效,所以,此时火星探测器不能看成质点 3以下情形中的物体可以看作
7、质点的是(c)3a. 跳水冠军郭晶晶在跳水竞赛中b.一枚硬币用力上抛,推测它落地时是正面朝上仍是反面朝上c.奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中d花样滑冰运动员在竞赛中解:在跳水竞赛中, 人们要观看跳水运动员的美丽动作,包括空中的和入水时的动作,所以不能看作质点,故a 错硬币是正面朝上仍是反面朝上,与硬币的 外形有亲密关系,所以不能看作质点,故b错邢慧娜在万米长跑中是可以看成质点的, 由于在长跑中主要看她所用的时间,不考虑本身的外形和大小,所以可以看成质点,故c 正确花样滑冰运动员在竞赛中主要是观看滑冰的动作, 即“花样”,所以不能看作质点,故d 错二、参考系参考系:任何运动都是相对于某个参照物而言的
8、,这个选来作标准的参照物称为参考系例 1、(1)电影闪闪的红星中有两句歌词:“小小竹排江中游,巍巍青山两岸走”这其中分别描述了两种运动情形,那么它们分别是以什么为参考系的. 答案:河岸竹排( 2) “月亮在莲花般的云朵里穿行”答案:云朵( 3)坐在漂亮的校内4例 2、下述物理过程中挑选什么为参考系较恰当.( 1)从地球表面对火星发射火星探测器的过程中,如要争论探测器的运动情形,各应挑选什么为参考系 . 答案:前者为地球,后者为火箭( 2)从水平匀速航行的飞机上向受灾的地区空投救灾物资在不考虑空气阻力的情形下,飞机上的人以飞机作参考系, 他看到投下的物体是沿什么路线下落的.地面上的人以地面作参考
9、系,观看被投下的物体又是沿着什么路线下落的.答案:前者为竖直直线,后者为曲线抛物线 ( 3)第一次世界大战期间的一次空战中,一个法国飞行员正在2 000 米高的空中飞行,突然,他发觉脸旁似乎有一个小东西在飘舞,他以为是一只小昆虫,于 是就伸手轻松地把它抓了过来,认真一看, 把他吓出一身冷汗来 他抓住的不是别的,是德国飞机射向他的一颗子弹;请依据上述信息争论回答以下问题,并留意体会参考系的选取与运动的相对性1子弹飞得那么快 一般为几百米每秒 ,为什么没有把他的手打穿.体会一下,同一物体相对于不同的参考系运动状态相同吗.答案:因同一物体相对于不同的参考系有不同的运动状态,相对于发射子弹的枪而言,子
10、弹的初速度虽然为几百米每秒,但相对于其他以不同方向和速度运动着 的物体, 其运动速度就会有明显不同当子弹和飞机的速度大小方向相同,就子弹相对于飞机静止,即显现上述情形2受类似现象的启示,人们实现了飞机在飞行途中进行空中加油,在航天飞行中,宇宙飞船发射到太空和正在绕地球运动的空间站实行空中对接实现“空中加油”和“空中对接 ”应满意的基本条件是什么.答案:除了飞行员具有精湛的飞行技术外,相对于同一参考系时两个“物体”的速度要相同,即二者相对速度为零,处于相对静止状态即可完成( 1)1997 年 6 月 10 日,在我国西昌卫星发射中心用“长征一号 ”运载火箭胜利5发射的 “风云二号 a”气象卫星,
11、 是我国研制胜利的第一颗静止气象卫星,设计工作历时三年 2000 年 6 月 25 日, “长征三号 ”运载火箭又将我国自行研制的其次颗“风云二号 b”气象卫星胜利发射上天, 在太空中顺当完成与a 星的“新老交替 ”,最终定点在东经105°赤道上空,向地面传回中国及周边地区的高质量的气象资料1上述材料中的 “静止气象卫星 ”最终定点在东经105°赤道上空,是以谁为参考系来描述卫星的运动的 . 答案:是以地球为参考系,且处于相对静止状态2具有上述特点的卫星称为“同步卫星 ”除了“气象卫星 ”外,“同步卫星 ”仍有什么用途.答案:通讯卫星例 3、一跳伞运动员在下落过程中,看到身
12、旁的直升机在向上运动,就直升机相对于地面的运动情形是怎样的.答案:跳伞运动员在下落过程中,看到身旁的直升机在向上运动,是以自己作参考系,即以跳伞运动员为标准, 它们间的距离在不断增大 假如以地面为参考系, 这种情形的显现有以下几种可能性:1直升机静止在空中不动;2直升机向上升; 3直升机下落,但速度比跳说明:为了确定物体的位置和描述物体的运 动而被选作参考的物体或物体系叫做参考系假如物体相对于参考系的位置在变 化,就说明物体相对于该参考系在运动;假如物体相对于参考系的位置不变,就说明物体相对于该参考系是静止的同一物体相对于不同的参考系,运动状态可以不同在运动学中,参考系的挑选可以是任意的争论和
13、描述物体运动,只有 在选定参考系后才能进行如何挑选参考系,必需从具体情形来考虑例如,一 个星际火箭在冈0 发射时,主要争论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, 为争论便利,便将太阳选作参考系 为争论物体在地面上的运动, 选地球作参考系最便利, 例如, 观看坐在飞机里的乘客,如以飞机为参考系来看,乘客是静止的;如以地面为参考系来看,乘客是在 运动因此,挑选参考系是争论问题的关键之一6总结: 1运动和静止都是相对于参考系的2参考系的选取是任意的 3挑选不同的参考系,观看的结果可能不一样,也可能一样4挑选参考系时,应使物体运动的描述尽可能简洁、便利5比较两个物
14、体的运动情形,必需挑选同一参考系才有意义三、坐标系要精确地描述物体的位置及位置变化需要建立坐标系假如物体在一维空间运 动,即沿一条直线运动,只需建立直线坐标系,就能精确表达物体的位置;假如物体在二维空间运动, 即在同一平面运动, 就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置;当物体在三维空间运动时, 就需要建立三维直角坐标系来描述例1、一质点在 x 轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表:1请在下面的 x 轴上标出质点在各时刻的位置2哪个时刻离坐标原点最远.有多远 .参考答案:( 1如图 1 1 3 标注:2在第 4s 末的位置坐标是一7 m,说明这一时刻质点离开坐标原点的距离为7m,在 x 轴的负向
15、上,为最远,而其他几个都不是最远的问题:田径场上,描述百米运动员在运动中的位置,需建立什么样的坐标系.描述 800 米赛跑运动员在运动中的位置需建立什么样的坐标系.足球场上,描述足球运动员的位置需建立什么样的坐标系.要描述足球的位置呢 .参考答案;百米运动员是在一条直线上运动,所以应建立直线坐标系;800 米赛跑运动员不是在一条直线上运动,而是在一个平面内运动, 所以应建立平面直角坐 7标系;足球运动员也是在球场平面内运动,也要建立平面直角坐标系, 而足球的运动可以在草坪上进行,也可以在空中飞行,所以要建立立体空间直角坐标系 本节学习的参考系和质点的概念是运动学甚至整个力学的最基本、最重要的概
16、念,并且仍供应了重要的科学思维方法明白参考系的概念,对于观看、比较、 争论物体的运动有实际的意义同学们要明白, 严格意义上的 “有质量的点 ”实际上是不存在的,是一种抱负化模型,是对实际物体的近似,是一种科学抽象自 然界中任何一种事物及其运动变化,都是比较复杂的, 争论问题, 要临时撇开起作用很小的因素, 抓住主要因素 假如在我们争论的问题中, 物体的外形、大小,以及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的,就可以把它看成质点1描述直线运动的物体的位置变化,可以建立一维直线坐标系 2描述平面上运动的物体的位置变化,可以建立二维平面直角坐标系3描述立体空间内运动的物体的位置变化,可以建立三维立
17、体空间坐标系复习总结一、质点:用来代替物体的有质量的点1质点是一种科学抽象,是一种抱负化的模型2质点是对实际物体的近似,这也是物理学中常用的一种重要的争论方法 3一个物体能否看成质点,取决于它的外形和大小在所争论问题中是否可以忽视不计,而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关二、参考系: 任何运动都是相对于某个参照物而言的,这个选来作标准的参照物称为参考系1运动和静止都是相对于参考系的2参考系的选取是任意的;3挑选不同的参考系,观看的结果可能不一样,也可能一样4挑选参考系时,应使物体运动的描述尽可能简洁、便利5比较两个物体的运动情形,必需挑选同一参考系才有意义 8随堂练习第一节质点
18、参考系和坐标系 1关于参考系的挑选,以下说法错误选项d a描述一个物体的运动,参考系可以任意选取 b挑选不同的参考系,同一运动,观看的结果可能不同c观看或争论物体的运动,必需选定参考系 d参考系必需选定地面或与地面连在一起的物体 2关于质点,以下说法中正确选项bc a只要体积小就可以视为质点b如物体的大小和外形对于所争论的问题属于无关或次要因素时,可把物体当作质点c质点是一个抱负化模型,实际上并不存在 d由于质点没有大小,所以与几何中的点是一样的 3在有云的夜晚,抬头望月,觉得月亮在云中穿行,这时选取的参考系是ba月亮b云c地面d星4 争论以下情形中的运动物体,哪些可看作质点cd a争论一列火
19、车通过铁桥所需时间b争论汽车车轮的点如何运动时的车轮c被扔出去的铅球d比较两辆汽车运动的快慢 5有关参照物的说法中,正确选项da运动的物体不能做参照物b只有固定在地面上的物体才能做参照物 c参照物可以不同,但对于同一个物体,运动的描述必需是相同的 d要争论某一个物体的运动情形,必需先选定参照物 6以下各对物体中,可以认为保持相对静止的是abd a在空中加油的加油机和受油机b在稻田工作的联合收割机和卡车 c在平直大路上匀速行驶的各种车辆d流水和随水漂流的小船 7在争论以下哪些问题时,可以把物体看成质点ac9a. 求在平直大路上行驶的自行车的速度b. 竞赛时,运动员分析乒乓球的运动c争论地球绕太阳
20、作圆周运动时 d争论自行车车轮轮缘上某点的运动,把自行车看作质点 8如下列图,由于风的缘故,河岸上的旗帜向右飘,在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘,两条船运动状态是 ca a 船确定是向左运动的b a 船确定是静止的c b 船确定是向右运动的d b 船可能是静止的9. 甲、乙、丙三架观光电梯,甲中乘客看一高楼在向下运动;乙中乘客看甲在 向下运动;丙中乘客看甲、乙都在向上运动.这三架电梯相对地面的运动情形可能是cda.甲向下、乙向下、丙向下b.甲向下、乙向下、丙向上c. 甲向上、乙向上、丙向上d.甲向上、乙向上、丙向下10. 两辆汽车在平直大路上行驶,甲车da.甲车不动,乙车向东运动b.
21、乙车不动,甲车向东运动c. 甲车向西,乙车向东运动d.甲、乙两车以相同的速度向东运动11. 桌面离地面的高度是0.9 m,坐标系的原点定在桌面上,向上方向为坐标轴 的正方向,有 a 、b 两点离地面的距离分别为1.9 m 和 0.4 m;那么 a 、b 的坐标分别是 d a 1 m, 0.5 mb 1.9 m,0.4 mc 1 m,-0.5 m d0.9 m ,-0.5 m 12第一次世界大战期间,一名法国飞行员在2000 m 高空飞行时,发觉脸旁有一个小东西,他以为是一只小昆虫,灵敏地把它一把抓过来,令他惊讶的是,抓 到的竟是一颗子弹;飞行员能抓到子弹,是由于ba飞行员的反应快b子弹相对于飞
22、行员是静止的 c子弹已经飞得没有劲了,快要落在地上了d飞行员的手有劲1013汽车在平直的大路上向东冒雨行驶,以下说法中正确选项 ca、挑选汽车为参考系 ,雨滴是静止的b、挑选地面为参考系 ,坐在汽车里的乘客是静止的c、挑选汽车为参考系 ,路旁的树木在向西运动d、挑选乘客为参考系 ,刮雨器肯定是静止的14关于参考系的选取 ,以下说法正确选项(ac)a、争论物体的运动,必需选定参考系b、描述一个物体的运动情形时,参考系是可以任意选取的c、实际选取参考系时,应本着便于观测和使对运动的描述尽可能简洁的原就来进行,如在争论地面上的运动时, 常取地面或相对于地面静止的其他物体做参考系d、参考系必需选取地面
23、或相对于地面不动的其它物体15“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”这句诗说明白(bc )a、坐在地上的人是确定静止的 b、坐在地面上的人相对地球以外的其它星体是运动的c、人在地球上的静止是相对的,运动是确定的d、 以上说法都错误16两辆汽车在平直大路上行驶,甲车b、争论地球的公转时可把地球看做质点c、争论地球的自转时可把地球看做质点d、原子核很小,可把原子核看做质点18“坐在公共汽车车厢内的人看到窗外另一辆靠得很近的汽车向前开动了,此时这人感到自己的车子在后退, 实际上这是错觉, 他坐的汽车并没有动 ”的描述中, 11所挑选的参照物至少有几个?是哪几个?答案:至少挑选了三个参照物,两辆车和地球;
24、“实际上 , 汽车并没有动 ”是以地球为参照物其次节时间和位移一、时刻和时间间隔时刻是指某一瞬时, 时间是时间间隔的简称, 指一段连续的时间间隔; 两个时刻的间隔表示一段时间依据以下 “列车时刻表 ”中的数据, 列车从广州到长沙、 郑州和北京西站分别需要多长时间 . 答案: 6 小时 59 分、15 小时 50 分、22 小时零 6 分师:平常所说的 “时间”,有时指时刻,有时指时间间隔,如有人问你:“你们什么时间上课啊 .”这里的时间是指时间间隔吗.生:不是,实际上这里的时间就是指的时刻师:我们可以用数轴形象地表示出时刻和时间间隔生:时刻:在时间坐标轴上用一点来表示时刻时间:两个时刻的间隔表
25、示一段 时间一段时间在时间坐标轴上用一线段表示师:为了用具体数字说明时间, 必需挑选某一时刻作为计时起点,计时起点的挑选是人为的单位秒 s师:下图 1 2 1 给出了时间轴, 请你说出第 3 秒,前 3 秒,第 3 秒初第 3 秒末,第 n 秒的意义12答:例 1、学习了时间与时刻,蓝仔、红孩、紫珠和黑柱发表了如下一些说法,正确选项 a.蓝仔说,下午2 点上课, 2 点是我们上课的时刻 b红孩说,下午2 点上课, 2 点是我们上课的时间c紫珠说,下午2 点上课, 2 点 45 分下课,上课的时刻是45 分钟 d黑柱说, 2 点 45 分下课, 2 点 45 分是我们下课的时间解:下午 2 点上
26、课、 2 点 45 分下课是指一瞬时,是时刻;上课历时45 分钟是指一段时间间隔,是时间应选a 例、关于时刻和时间,以下说法中正确选项a.时刻表示时间较短,时间表示时间较长b时刻对应位置,时间对应位移c. 作息时间表上的数字表示时刻d1 min 内有 60 个时刻解:紧扣时间和时刻的定义及位置、位移与时刻、 时间的关系, 可知 b、c 正确,a 错一段时间内有许多个时刻,因而d 错以下供应几个课堂争论与沟通的例子,仅供参考例、我国在 2003 年 10 月胜利地进行了首次载人航天飞行10 月 15 日 09 时 0分,“神舟”五号飞船点火,经 9 小时 40 分 50 秒至 15 日 18 时
27、 40 分 50 秒,我国宇航员杨利伟在太空中层示中国国旗和联合国旗,再经11 小时 42 分 10 秒至 16日 06 时 23 分,飞船在内蒙古中部地区成为着陆在上面给出的时间或时刻中, 哪些指的是时间,哪些又指的是时刻.答案:这里的 “10月 15 日 09 时 0 分”、“15日 18 时 40 分 50 秒”和“16日 06 时 1323 分”,分别是指这次航天飞行点火、展现国旗和着陆的时刻,而“9小时 40 分50 秒”和“ 11小时 62 分 10 秒”分别指的是从点火到展现国旗和从展现国旗到着陆所用的时间二、路程和位移穿越沙漠的经常迷路, 甚至因此而丧生 归结他们失败的缘由都是
28、由于在沙漠中搞不清这样三个问题:我在哪里.我要去哪里 .选哪条路线正确 .而这三个问题涉及三个描述物体运动的物理量:位置、位移、路程师:从北京到重庆,观看地图,你有哪些不同的挑选.这些挑选有何相同或不同之处. 生:从北京到重庆,可以乘汽车,也可以乘火车或飞机,仍可以中途转变交通工具挑选的路线不同,运动轨迹不同,但就位置变动而言,都是从北京来 到了重庆师:依据上面的学习,你能给出位移及路程的定义吗.生:位移: 从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段位移是表示物体位置变化的物理量 国际单位为米 m路程:路程是质点实际运动轨迹的长度 (板) 例 1、请看下面的一段对话,找出里面的哪些语言描述了位置
29、,哪些语言描述了位置的变动哪些是指路程,哪些是指位移甲:同学,请问红孩去哪里了.乙:他去图书室了,五分钟前仍在这儿甲:图书室在哪儿.乙指着东北的方向说:在那个方位甲:我不知道怎么走过去,有最近的路可去吗. 乙:你可以从这儿向东到孔子像前再往北走,就能观察了丙加入进来,说道;也可以先向北走,再向东,由于那边有好风景可看甲:最近要多远 .乙:大致要三百米吧丙开玩笑说;不用,你假如能从索道直线到达也就是一百米乙:别骗人了,哪有索道啊.丙:我是开玩笑的,那只好辛苦你了,要走曲线甲:感谢你们两位,我去找他了同学分组争论后,选代表回答疑题生 1:乙手指的方向 东北,就是甲在找红孩的过程中发生的位移的方向1
30、4生 2:里面的三百米是指路程,一百米的直线距离是指位移的大小生 3:他们谈话的位置和图书室是两个位置,也就是甲在找红孩过程中的初末位置请你举诞生活中更常见的例子说明路程和位移 (环绕跑道跑一圈的位移和路程)例 2、在地图上查找上海到乌鲁木齐的铁路请依据地图中的比例尺估算一下, 坐火车从上海到乌鲁木齐的位移和经过的路程分别是多少.例 3、阅读下面的对话:甲:请问到市图书馆怎么走.乙:从你所在的市中心向南走400 m 到一个十字路口,再向东走 300m 就到了甲:感谢 .乙:不用客气请在图 1 23 上把甲要经过的路程和位移表示出来 师:请你归纳一下:位移和路程有什么不同.( 1)位移是矢量,有
31、向线段的长度表示其大小,有向线段的方向表示位移的方向 ( 2)质点的位移与运动路径无关,只与初位置、末位置有关(3)位移与路程不同,路程是质点运动轨迹的长度,路程只有大小没有方向,是标量师:位移的大小有没有等于路程的时候.生:在直线运动中,位移的大小就等于路程;师:只有在单向直线运动中,位移的大小才等于路程,在其他情形中, 路程要大于位移的大小例 4、以下关于位移和路程的说法中,正确选项(c )a 位移大小和路程不肯定相等,所以位移才不等于路程b 位移的大小等于路程,方向由起点指向终点c 位移描述物体相对位置的变化,路程描述路径的长短 d 位移描述直线运动,路程描述曲线运动解: a 选项表述的
32、因果关系没有意义,故a错位移的方向可以用从初位置指末位15置的有向线段来表示, 但位移的大小并不等于路程, 往往是位移的大小小于等于路程,应选项b 错位移和路程是两个不同的物理量,位移描述物体位置的变化, 路程描述物体运动路径的长短,所以选项c 正确位移的大小和路程不肯定相等, 只有当物体做单向直线运动时,位移的大小才等于路程 无论是位移仍是路程都既可以描述直线运动,也可以描述曲线运动,应选项d 也是错误的三、矢量和标量师:像位移这样的物理量, 既有大小又有方向, 我们以前学过的物理量许多都只有大小,没有方向,请同学们回忆并说给大家听听生:温度、质量、体积、长度、时间、路程对于争论中同学可能提
33、出这样的问题,像电流、压强这两个同学学过的物理量, 它们是有方向的, 但它们仍旧是标量 这在以后的学习中会更进一步加深对矢量和标量的熟悉说说矢量和标量的算法有什么不同生:两个标量相加遵从算术加法的法 就例 1、一位同学从操场中心a 动身,向北走了 40 m,到达 c 点,然后又向东走了 30 m,到达 b 点用有向线段说明他第一次、其次次的位移和两次行走的合位移 即代表他的位置变化的最终结果的位移三个位移的大小各是多少 .你能通过这个实例总结出矢量相加的法就吗. 解:画图如图 124 所示矢量相加的法就是平行四边形法就例 2、气球升到离地面80m 高空时,从气球上掉下一物体,物体又上升了10
34、m高后才开头下落, 规定向上方向为正方向 争论并回答以下问题, 体会矢量的表示方向 1物体从离开气球开头到落到地面时的位移大小是多少米.方向如何 . 2表示物体的位移有几种方式.其他矢量是否都能这样表示.留意体会 “ +”“”号在表示方向上的作用16解: 1一 80m,方向竖直向下; 2到现在有三种:语言表述法,如 “位移的大小为 80m,方向竖直向下 ”;矢量图法; “+”一“”号法,如 “规定竖直向上为正方向,就物体的位移为一 80m”例 3、在标准的运动场上将要进行 1 500 米赛跑,上午 9 时 20 分 50 秒,发令枪响,某运动员从跑道上最 如图 1 2 6 所示,物体在时刻 t
35、1 处于“位置”x,1在时刻 t2 运动到 “位置 ”x2那么x2 x1 就是物体的 “位移”,记为 x x2 x1 可见,要描述直线运动的位置和位移,只需建立一维坐标系,用坐标表示位置,用位置坐标的变化量表示物体位移在一维坐标系中,用正、负表示运动物体位移的方向如图 127 所示汽车 a 的位移为负值, b 的位移就为正值说明汽车 b 的位移方向为 x 轴正向,汽车 a 的位移方向为 x 轴负向17小结:时间和时刻这两个概念是同学们很简洁混淆的,同学们要把握时间坐标 轴在时间轴上,用点表示时刻,用线段表示一段时间间隔位移和路程是两个不同的物理量, 位移是用来表示质点变动的,它的大小等于运动物
36、体初、末位置间的距离, 它的方向是从初位置指向末位置,是矢量; 而路程是物体实际运动路径的长度,是标量只有物体做单向直线运动时,其位移大小才和路程相等,除 此以外,物体的位移的大小总是小于路程找位移的最好方法是从初位置到末位 置间画有向线段 有向线段的方向就是位移的方向,有向线段的长度就是位移的大小时刻对应位置,时间对应位移在位置坐标轴上,用点来表示位置,用有 向线段来表示位移本节课用到的数学学问和方法:用数轴来表示时间轴和位移轴,在时间轴上, 点表示时刻, 线段表示时间间隔 要选计时起点 零时刻 ,计时起点前的时刻为负, 计时起点后的时刻为正; 在位移轴上, 点表示某一时刻的位置, 线段表示
37、某段时间 8.位移 用位置坐标的变化量表示物体位移18随堂练习其次节时间和位移1如图 124 所示,在时间轴上表示出下面的时间或时刻图 124( 1)第 4 s ( 2)第 5 s 末(3)3 s (4)第 6 s 初 2在表示时间的数轴上,时刻用表示,时间用表示,平常所说的“作息时间表 ”是 时刻表(填“时间表 ”时“刻表 ”)3如下列图,某物体沿两个半径为r 的圆弧由 a 经 b 到c以下结论正确选项(ad)a物体的位移等于4r,方向向东b物体的位移等于2r c物体的路程等于4r,方向向东d物体的路程等于21r 4以下关于轨迹的说法,正确选项a a信号弹在夜空划出的痕迹就是信号弹运动的轨迹
38、b画出信号弹的st 图线,此图线就是信号弹的运动轨迹c运动物体的 st 图线是曲线,就运动物体的轨迹也是曲线 d匀速直线运动的位移一时间图象就是运动物体的轨迹 5以下关于位移和路程的说法正确选项cd a位移和路程总是大小相等,但位移是矢量,路程是标量 b位移是描述直线运动的,路程是描述曲线运动的19c位移只取决于初末位置,而路程仍与实际运动的路线有关 d物体的路程总大于或等于位移的大小 6小华以肯定速度去同学家送一本书,停留一会儿后,又以相同速率沿原路返回家中,就图 126 中可以表示他的运动情形的图线是babcd7如图是 a 、b 两物体 st 图象, a 、b 两物体各做动, a 、b 在
39、 a 动身后2.5s 距坐标原点 1.5m 处相遇在5 秒末 a、b 的位置分别离坐标原点m 和 5 scda. 位移图像是质点运动的轨迹b.速度图像是质点运动的轨迹c.利用位移图像可以知道发生任一位移所需的时间 d.利用位移图像中直线斜率的大小可以比较速度的大小,斜率越大,速度也越大 . 9.如图 2-6 所示,为甲、乙两物体做直线运动的s-t 图像,就以下说法正确选项 abda. 两物体都做匀速直线运动,v 甲 v 乙b.两物体同时从不同地点动身 c.两直线的交点p 表示此时两物体的速度相同d.两直线的交点 p 表示此时甲追上乙10.图 2-7 为 s-t 图像,其中属于匀速直线运动图像的
40、是abc 2011.如图 2-8 所示是质点 a 与 b 在同始终线上沿同一方向运动的s-t 图像.由图可知aba.t 0 时, a 在 b 的前面b.b 在 t2 秒追上 a ,此后 b 在 a 的前面 c. 在 开 始 阶 段 b 的 速 度 比 a 大d.在开头阶段 b 的速度比 a 小, t2 秒以后 b 的速度超过 a 的速度12.如图 2-9 所示为某物体运动的s-t图像,从图像中可以看出物体在2sm,3s15m,从图像可以求出体做的是匀速直线运动. s1s2-0,可见物 t1t213.依据匀速直线运动的特点,质点在相等时间相等,质点的运动方向不变,质点在相等时间相等.14.在自行
41、车竞赛中,一位运动员在一条笔直的赛道上做匀速直线运动,某人测得该运动员在 4s27km.15.图 2-10 所示是甲、乙两物体运动的位移-时间图像,甲、乙两物体均做21线运动,它们运动的方向相反, 0s 时它们相距10m,它们在时刻相遇在2.5s5m位置处16.图 2-11 所示是甲、乙两物体从同一地点开头运动的位移-时间图线,甲、乙两物体均做匀速直线运动,这们运动的方向一样,运动较快的是甲,5s 末它们相距10mm.17.一质点在 x 轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表,就此质点开头运动后:1作出该质点的位移 - 时间图像;2质点在 10saa. 往复运动 b.匀速直线运动 c.朝某一方向直
42、线运动 d.不能确定物体的运动情形 19.甲、乙两物体在同始终线上运动 s-t 图像,如图 2-13 所示,以甲的动身点作为参考点,以甲的动身时间作为计时起点,就 c 22a. 甲、乙同时动身b.甲、乙从同一地点动身c.甲开头运动时,乙在甲前面s0 处d.甲在中途停了一段时间,而乙没有停巩固提高其次节时间和位移1以下的计时数据中指时间间隔的是cda 2021 年 3 月 11 日 14 时 46 分,日本东北部海疆发生里氏9.0 级地震并引发海啸b第 16 届亚运会于 2021 年 11 月 12 日晚 8 时在广州开幕c刘翔制造了 13.09 秒的 110 米栏的较好成果d我国航天员翟志刚在
43、“神七”飞船外完成了历时20 分钟的太空行走解:选 cd.a 、b 两项中的数据分别说明的是两件大事发生的瞬时,所以指的是时刻;c、d 两项中的数据是说完成两个大事所用的时间,因此为时间间隔,应选c、 d.2以下表达中表示时刻的是aca第 5 秒初b第 5 秒 c第 5 秒末d5 秒 d a位移和路程都是描述质点位置变化的物理量b质点的位移是直线而路程是曲线c在直线运动中位移与路程相同 d只有在质点做单向直线运动时,位移大小才和路程相同解:选d.位移是描述质点位置变化的物理量,路程是运动路径的长度,在单向直线运动中,位移大小等于路程,其他情形位移大小小于路程,应选项d 对,abc 错4如图 1
44、25 所示,一物体沿3 条不同的路径由a 运动到 b,就沿哪条路径运动23时的位移较大 图 125a沿 1 较大b沿 2 较大c沿 3 较大d都一样 解:选 d.三条路径的初位置、末位置相同,故位移一样,d 对5.如图 126 所示,质点从a 点动身逆时针绕半径为r 的圆周运动了一圈,其位3移的大小为 ,路程是 如质点运动14就其位移大小为 ,路程是 ,在此运动过程中质点的最大位移是 ,最大路程是图 126解:如图,依据位移与路程的概念,物体转一周,初末位置重合,位3 置没变,位移为0,但路程为 2r,转 14 周,位移大小为ac 段,最大位移为 ab 段,最大路程经过的总路径的长77 答案:
45、 0 2 r 2r 2r 2r 2r6以下物理量中是矢量的是ca质量b路程c位移d时间 7一列火车从长春开往北京,以下表达中,表示时间间隔的是bd a早上 600 火车从长春动身b列车一共行驶了12 小时 c列车在 9 10 到达中途沈阳北站d列车在沈阳北站停了15 min 8南非世界杯开幕式于2021 年 6 月 11 日 2100 时北京时间 在约翰 a时刻和时间间隔b时间间隔和时刻 c都是时刻d都是时间间隔解: 选 a.2021 年 6 月 11 日 2100 时指的是开幕的时刻;31天是全部竞赛所用的时24间,指的是时间间隔故a 正确9如下列图 1 2 7 的时间轴,以下关于时刻和时间
46、间隔的说法中正确选项图 127a t2 表示时刻,称为第2 s 末或第 3 s 初,也可以称为2 s a路程和位移的大小相等的运动肯定是单向直线运动 b质点做曲线运动时,某段时间a 16 m,方向从 a 到 c;16 mb8 m,方向从 a 到 c;8 m c 8 m,方向从 a 到 c;16 md 16 m,方向从 a 到 c;8 m图 128解:选 d.位移是矢量, 大小等于 a 、c 之间的线段长度 即 xab bc2×3 m 2×5 m16 m,方向由 a 指向 c;路程是标量,等于两个半圆曲线的长度和, 即 l 25 3 5 m8 m,故 d 正确12如图 129
47、 所示,某人站在楼房顶层从o 点竖直向上抛出一个小球,上升的最大高度为20 m,然后落回到抛出点o 下方 25 m 处的 b 点,就小球在这一运动过程中通过的路程和位移分别为规定竖直向上为正方向 a 25 m、25 mb 65 m、25 mc25 m、 25 md 65 m、25 m图 129解:选 d.通过的路程 s 20 2025m65 m,通过的位移为x 25 m,选d. 13甲、乙两运动员分别参与了在主体育场举办的400 m 和 100 m 田径决赛,且两人都是在最 a x 甲>x 乙, s 甲<s 乙b x 甲<x乙, s 甲>
48、s 乙 cx 甲>x 乙,s 甲>s 乙dx 甲<x 乙,s 甲<s 乙 解:选 b.田径场上的跑道如下列图, 400 m 竞赛要从起点环绕跑道一圈,最a 矢量是既有大小又有方向的物理量b标量是既有大小又有方向的物理量c位移 10 m 比 5 m 小d 10 比 5 的温度低解:选 ad. 由矢量和标量的定义可知,a 正确, b 错误; 10 m 的位移比 5 m的位移大,负号不表示大小,仅表示方向与正方向相反,故c 错误;温度是标量, 10 比 5 的温度低,负号表示该温度比0 低,正号表示该温度比0 高,故 d 正确 15.如图 12
49、10 所示,某人沿半径 r50 m 的圆形跑道跑步, 从 a 点动身逆时针跑过3/4 圆周到达 b 点,试求由 a 到 b 的过程中,此人跑步的路程和位移26图 1210解:此人运动的路程等于acb 所对应的弧长,33 即路程 l4r42×3.14 ×50 m235.5 m此人从 a 点运动到 b 点的位移大小等于由a 指向 b 的有向线段的长度,即x 2r1.414 ×50 m70.7 m,位移的方向由ab,与半径 ao 的夹角为 45°.答案:路程 235.5 m 位移大小为 70.7 m,方向由 ab,与半径 ao 的夹角为 45°16.
50、某人从水平地面上的a 动身,先向正东走了40 m 到达 b 点,接着又向正北方向走了 30 m 到达 c 点,求: 1这两个过程中人的位移的大小和方向;2整个过程中人的路程和位移图 1211解: 1第一个过程中从a 到 b,位移大小为: x1 ab 40 m 方向向东其次过程中从 b 到 c,位移大小为: x2bc30 m 方向向北2整个过程中的路程sab bc 40 m 30 m 70 m总位移大小为: xac 方向: tanbcab2 bc2 4030 m50 m 34 , 37°即东偏北 37°. ab12一支长 150 m 的队伍匀速前进, 通信员从队尾前进300 m 后赶到队首, 传达命令后立刻返回, 当通信员回到队尾时, 队伍已前进了 200 m,就在此全过程中,27通信员的位移和路程分别是多少?解:通信员在此全程中的位移与队伍的位移相同所以 x200 m 通信员的运动情形为abc由题意知: ab 300 m bc 300 m200 m100 m所以总路程为
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