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文档简介

1、第一章 运动的描述一、质点、参考系和坐标系要点导学本章章首语中有一句最核心的话:“物体的空间位置随时间的变化称为机械运动”,即“机械运动”(以后往往简称为运动)的定义。“质点”,就是其中“物体”的一种最简单模型;而“参考系、坐标系”是确定位置及其变化的工具。质点:在某些情况下,在研究物体的运动时,不考虑其形状和大小,把物体看成是一个具有质量的点,这样的物体模型称为“质点”。需要注意的是, “质点”是一种为了研究方便而引入的“理想模型”,是一种最简单的模型(以后还会遇到刚体模型、弹性体模型、理想流体模型、理想气体模型等等)。 既然是模型,就不可能在任何情况下都能够代替真实的物体。因此,要通过教材

2、、例题及习题,知道什么情况下可以用质点模型,要逐渐积累知识,而不必一开始就去死记硬背。参考系:为了研究物体的运动,被选来作为对照(参考)的其他物体称为“参考系”。(以前的中学物理教科书上称为“参照物”,也很直观易懂。)研究物体运动时需要参考系的意义在于, 有了参考系,才能确定物体的位置;选定了参考系后,才能知道和研究物体的运动。试设想,在茫茫的大海里,水天一色,如果没有太阳或星辰作参考,水手根本无法确定自己船舰的位置和向什么方向运动。 参考系选得不同,则对同一个物体的运动作出的结论也不同(见课本和后面例题)。通常在研究地面上物体的运动时,如果不声明参考系,则默认以地面为参考系。坐标系:为了定量

3、研究运动,必须在参考系上建立坐标系,这样才能应用数学工具来研究运动。如果物体沿直线运动,可以在这条直线上规定原点、正方向和单位长度,即以这条直线为坐标轴(x轴)。这样物体的位置就可以用一个坐标值(x)来确定。如果物体在一个平面内运动,则需要建立平面坐标系。用两个坐标值(x,y)来确定物体的位置。范例精析例1 在研究火车从上海站到苏州或南京站的运动时间(通常只须精确到“分”),能不能把火车看成质点?在研究整列火车经过一个隧道的时间(通常精确到“秒”),能不能把火车看成质点?由此你得出什么看法?解析:前者可以,后者不可以。前者由于火车的大小(长度)带来的确定时间方面的误差比较小,可以忽略不计;而后

4、者却必须考虑火车的长度。由此可见,能否看成质点与巴物体看成知道后带来的误差大小有关。拓展 :当然,以“误差大小”来决定是否能够应用“质点模型”只是一个方面。更多的情况下不能用质点模型是因为有别的更加根本的原因。例如,在研究地球自转、杠杆受力矩而转动等物体转动的问题时,就不能把地球、杠杆看成质点。很小的物体也不一定就能看成是质点。例如,在研究原子的结构时,原子尽管很小,也不能看成是质点。对于常见的物体的复杂运动既有整体的移动、又有绕物体上某点的转动,比如快速打出去的一个弧圈球,在研究它能否过网时,我们可以暂时不考虑其转动,即先把它当作质点,研究其球心运动轨迹。这种把复杂运动分解成几个简单运动“逐

5、个击破”研究的方法是很有效的。例2敦煌曲子词中有一首:“满眼风光多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”请用物理学知识解释“山走来”和“山不动,是船行”。你由此又得到什么看法?解析:作者得出“山走来”是以自己(即船)作为参考系;得出“山不动,是船行”则是以大地为参考系。可见参考系不同,对于物体运动的结论是不同的。拓展:其实,对于不同的参考系,非但得出某物体是运动还是静止的结论可能会不同,其他一些结论(例如运动的方向、速度有多大、是直线运动还是曲线运动等)也会不同。前者见例3,后者见教科书P12。例3 A、B两辆汽车在一条东西方向的直路上向东行驶,若以地球为参考系,A速度为6m/s,B速

6、度为10m/s。若以A为参考系,B的速度多大?方向如何?若以B为参考系, A的速度多大?方向如何?以A或B为参考系,地面的运动情况如何?解析:B的速度大小为4m/s(=10m/s - 4m/s),方向向东。 A的速度大小也为4m/s(=10m/s - 4m/s),方向向西。(也可以说成A的速度为-4m/s,方向向西。)以A为参考系,地面的运动速度向西,大小6m/s;以B为参考系,地面的运动速度也是向西,大小10m/s。拓展:我们看到,参考系选择不同,结论也不同,为了避免每次都要说明参考系,一般约定,研究地面上物体的运动,如果不指明参考系,就默认地面为参考系。*在例3中,我们已经不加推

7、导的利用了不同参考系的“速度变换关系式”,它很“直观”,但以后我们会知道,在高速运动时(速度接近光速),它不成立。能力训练1、在描述一个物体的运动时,选来作为 的另一个物体叫做参考系。电影“闪闪的红星”中有歌词:“小小竹排江中游,巍巍群山两岸走”,描述竹排的运动是以 为参考系的,描述群山的运动是以 为参考系的。参考 地面 竹排2、一个皮球从2m高处落下,与地面相碰后反弹跳起0.5m,则此过程中皮球通过的路程为 m,位移为 m,该球经过与地面多次碰撞后,最终停在地面上,则在整个运动过程中,皮球的位移是 m 2.5 1.5 23、下列说法中指时刻的有( )A学校每天上午8点整开始上课 B学校每节课

8、40minC某次测验时间是100min钟 D考试940结束4、下列说法中,正确的是( )A质点一定是体积极小的物体 B当研究一列火车全部通过桥所需的时间时,可以把火车视为质点 C研究自行车的运动时,因为车轮在转动,所以无论研究哪方面问题,自行车都不能视为质点 D地球虽大,且有自转,但有时仍可被视为质点5、下列关于位移和路程的说法,正确的是( ) A位移是矢量,路程是标量,但位移的大小和路程总是相等 B位移描述直线运动,路程描述曲线运动 C位移仅取决于始末位置,而路程取决于实际运动路线 D在某一运动过程中,物体经过的路程总大于或等于物体位移的大小6、某人坐在甲船中,他看到乙船在运动,那么相对河岸

9、两船的运动情况不可能是( ) A甲船不动,乙船在运动 B甲船运动,乙船不动 C甲、乙两船都在运动 D甲、乙两船运动方向一样,且运动快慢相同7、下列情况中的运动物体,一定不能被看成质点的是( ) A研究绕地球飞行的航天飞机 B研究飞行中直升飞机上的螺旋桨 C研究从北京开往上海的一列火车 D研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱8、美国发射的哈勃望远镜在宇宙空间绕着地球沿一定轨道高速飞行,因出现机械故障,用航天飞机将宇航员送上轨道对哈勃望远镜进行维修以 作参照系,宇航员相对静止时就可以实行维修工作;以 作参照系时,宇航员是在做高速运动哈勃望远镜 地球9、一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下

10、表,则:t/s012345x/m054171 哪个时刻离开坐标原点最远,有多远? 第几秒内位移最大?有多大?  前3s内质点通过的路程为多大?4秒时刻离坐标原点最远,7m。 第5秒内(即从4s到5s时刻位移最大,为8m。 前3s内质点通过的路程为11m。第一章 运动的描述二、时间和位移要点导学1如果用一条数轴表示时间,则时刻t就是时间轴上的一个点 ,时间间隔t就是时间轴上的一段线段。但是在日常语言中,我们用语比较混淆,大都不加区别地说成时间。如“时间还早”里的时间,就是时刻;说“一堂课时间有45分钟”,则是指时间间隔;有时“时间”又是指与“空间”对偶的概念无限的时间轴的整体。因此我们

11、在看书时要结合上下文正确理解。2位移:从初位置到末位置的有向线段,叫做位移。它是表示位置变动(变化)的物理量。位移既有大小又有方向,它是一个矢量。矢量相加和标量相加遵从不同的法则(见后面“力的合成”)。物体只有作单一方向的直线运动时,位移大小才等于路程,一般情况下位移大小不大于路程。3很多同学可能对物理学里引入“位移矢量”来研究运动觉得迷惑不解。当物体作曲线运动时,位移直线段与走过的“路径轨迹”完全不同,位移大小跟“路程”数值也大不相同,尤其是当物体走一封闭曲线如一圆周时,路程可以很大,而位移却总是为零,有人觉得很荒谬。其实这只是初学时的一种错觉,物理学家也是经过长期研究才克服“常识思维”的桎

12、梏找到“位移”这个有效的物理量的。确实,人走路的劳累程度、汽车耗油的多少是跟路程大小有关,但是只有位移才能仅由初、末位置唯一确定。而研究物体运动的目的就是找到“确定物体在任意时刻的位置”的方法。注:无论物体是作直线运动还是曲线运动,一段“无限小”的运动,其位移与路径总是可以看成重合,而用“高等数学”工具来研究物理,都是从研究“无限小运动”着手,因此,位移也可以用来研究曲线运动。4如果是直线运动,则位移x和初、末位置坐标x1 、x2的关系十分简单:x=x2 - x1。而且此式有着丰富的含义:x的数值表示位移的大小,x的正负表示位移的方向正表示位移x的方向与x轴的正方向相同,负表示位移x的方向与x

13、轴的正方向相反。范例精析例1 :分清几个概念和说法。 以后,我们在研究运动时,常常会要求出“物体在1秒末、2秒末(或第1秒末、第2秒末)的速度及位置”,也会要求“物体在1秒内、2秒内(或第1秒内、第2秒内)的位移和平均速度”。请问:(1)其中哪个表示时刻、哪个表示时间间隔?(2)“1秒内”和“第1秒内”的位移(以及平均速度)是同一概念吗?“2秒内”和“第2秒内”的位移(以及平均速度)是同一概念吗?(3)“第2秒末的速度”与“第2秒内的平均速度”相同吗?解析 (1)“1秒末、2秒末(或第1秒末、第2秒末)”表示时刻;“1秒内、2秒内(或第1秒内、第2秒内)”表示时间间隔。(2)“1秒内”和“第1

14、秒内” 的位移(以及平均速度)是同一概念。“2秒内”和“第2秒内”的位移(以及平均速度)不是同一概念。“2秒内的位移”表示2秒长的时间里的位移,“第2秒内的位移” 表示“第2秒”这1秒长的时间里的位移。(3)不相同。前者是瞬时速度;后者是平均速度。拓展 时间间隔t=t2- t1,如果初始时刻t1取为零时刻,则t = t2,也就是说在这种情况下时间间隔t就等于末时刻t2;反之,一般情况下时间间隔t不等于末时刻t2。例2如图1-2-1所示,一辆汽车在马路上行驶,t=0时,汽车在十字路口中心的左侧20m处,过了2秒钟,汽车正好到达十字路口的中心,再过3秒钟,汽车行驶到了十字路口中心右侧30m处,如果

15、把这条马路抽象为一条坐标轴x,十字路口中心定为坐标轴的原点,向右为x轴的正方向,试将汽车在三个观测时刻的位置坐标填入下表,并说出前2秒内、后3秒内汽车的位移分别为多少?这5秒内的位移又是多少?观测时刻t=0时过2秒钟再过3秒钟位置坐标  x1=  x2=  x3=解析:马路演化为坐标轴,因为向右为x轴的正方向, 所以,在坐标轴上原点左侧的点的坐标为负值。右侧的点的坐标为正值,即:x1=20m, x2=0, x3=30m。前2秒内的位移x1=x2x1=0(20)m=20m 后3秒内的位移x2=x3x2=30m0m=30m。这5秒内的位移x3=x3x1=30m(20)

16、m=50m上述位移x1、x2和x3都是矢量,大小分别为20、30和50m,方向都向右,即与x轴同方向。能力训练1下列说法中,关于时间的是( BCD ),关于时刻的是( A )A学校上午8点开始上第一节课,到8点45分下课B小学每节课只有40分钟C我走不动了,休息一下吧D邢慧娜获得雅典奥运会女子10000m冠军,成绩是30分24秒36一列火车从上海开往北京,下列叙述中,指时间的是( BD )A火车在早上6点10分从上海出发B列车共运行了12小时C列车在9点45分到达中途的南京站D列车在南京停了10分钟3. 关于位移和路程,下列四种说法中正确的是( C )A位移和路程在大小上总相等,只是位移有方向

17、,是矢量,路程无方向,是标量B位移用来描述直线运动,路程用来描述曲线运动C位移取决于物体的始末位置,路程取决于物体实际通过的路线D位移和路程是一回事4. 如图1-2-2所示,物体沿着两个半径均为R的半圆弧由A点运动到C点,A、B、C三点在同一直线上在此过程中,物体位移的大小是 ,方向为 ,物体通过的路程为 4R, 由A指向C, 2R5、一个质点在x轴上运动,其位置坐标如下表:t/s012345x/m204176请在x轴上画出各时刻物体的位置该质点02s末的位移大小是 ,方向是 该质点在开始运动后 s内位移数值最大该质点在第 s内位移数值最大,大小是 ,方向是 (1)略, (2)6m,x方向,(

18、3)4, (4)5, 13m, +x方向第一章 运动的描述三、运动快慢的描述速度要点导学1速度的物理意义是“描述物体运动快慢和方向的物理量”,定义是“位移与发生这个位移所用的时间之比”,即。速度是矢量。2上面式子所给出的其实是“平均速度”。对于运动快慢一直在变化的“非匀速运动”(又叫变速运动),如果要精确描述物体每时每刻运动的快慢程度,就必须引入“瞬时速度”这个概念。当t非常小(用数学术语来说,t0)时的就可以认为是瞬时速度。也就是说,要真正理解瞬时速度概念,需要数学里“极限”的知识,希望同学们结合数学相关内容进行学习。3速度是矢量,与“速度”对应的还有一个“速率”的概念。按书上的说法,速率(

19、瞬时速率)就是速度(瞬时速度)的大小。它是一个标量,没有方向。不过,日常生活中人们说的速度其实往往就是速率(日常语言词汇中几乎没有速率这个词)。*其实速率的原始定义是“运动的路程与所用时间之比”,而不是“位移与所用时间之比”,在物体作曲线运动时,“平均速率”与“平均速度的大小”通常并不相等(因为在作曲线运动时,路程是曲线轨迹的长度,比位移直线长,“平均速率”总是比“平均速度的大小”要大些)。但是,在发生一段极小的位移时,位移的大小和路程相等,所以瞬时速度的大小就等于瞬时速率。因此书上的说法只能理解成“瞬时速率就是瞬时速度的大小”。范例精析例1一辆汽车以20m/s的速度沿平直公路从甲地运动到乙地

20、,又以30m/s的速度从乙地运动到丙地。已知甲、乙两地间的距离与乙、丙两地间的距离相等,求汽车从甲地开往丙地的过程中的平均速度。解析:根据平均速度的定义,汽车从甲地到丙地的平均速度,等于甲、丙两地间的总位移与总时间的比值,即,设甲、乙两地间的距离和乙、丙两地间的距离为L,则拓展:有的同学可能会认为平均速度=(v1+ v2)/ 2=25m/s,但其实这是不对的。计算平均速度还是要根据其定义。如果问题改成“物体在前半段时间和后半段时间内的速度分别为20m/s和30m/s,求它在整个时间内的平均速度?”则=(v1+ v2)/ 2=25m/s。能力训练1下列速度值指的是平均速度的大小还是瞬时速度的大小

21、?A某同学百米赛跑的速度约为9m/s,答: ;B运动员百米赛跑的冲线速度为12m/s,答: ;C汽车速度计指示着的速度为60km/h,答: ;D子弹离开枪口时的速度为600m/s,答: 。平均速度 瞬间速度 瞬间速度 瞬间速度2速度有许多单位,在国际单位制里速度的单位是m/s,但汽车速度常用km/h作单位,1m/s= km/h,1km/h= m/s。高速公路上某类汽车的限速为120km/h= m/s。 3.6 1/3.6 33.33质点沿x轴正方向运动,在t=2时刻它的位置坐标为x1=4m,t=6s时刻它的位置坐标为x2=6m,则在这段时间内质点的位置变化x= m,平均速度v= m/s。 10

22、 2.54对于做变速直线运动的物体,有如下几句话A物体在第2 s内的速度是4 m/s B物体在第3 s末的速度是4 m/sC物体在通过某一点的速度是8 m/s D物体在通过某一段位移时的速度是8 m/s在以上叙述中,表示平均速度的是 ,表示瞬时速度 AD BC5一个运动员在百米赛跑中,测得在50m处的瞬时速度为6m/s,16s末到达终点时的瞬时速度为7.5m/s,则全程内的平均速度的大小为( B )A6m/s B6.25m/s C6.75m/s D7.5m/s6某人骑自行车,开始用100s的时间行驶了400m,接着又用100s的时间行驶了600m,关于他骑自行车的平均速度的说法中正确的是( B

23、D )A他的平均速度是4 m/s B他的平均速度是5 m/sC他的平均速度是6 m/s D他在后600m的路程中的平均速度是6 m/s7一质点在x轴上并只朝着x轴的正方向运动,各个时刻的位置坐标如下表,则此质点开始运动后:t/s024681012141618x/m24688812162024(1)质点在前10 s内的位移、路程各为多大?(2)质点在8s末的瞬时速度为多大?(3)质点在0到18s这段时间内的平均速度多大? (1)6m ,6m ; (2 )0 ; (3) 22/18m/s8一起重机在竖直向上吊运重物时的速度变化如下表所示:t/s00.511.52345678910v/m·

24、s100.250.50.7511.21.41.61.61.61.60.80 (1)在图1-3-2中作出重物的速度时间图线(2)在表格中所列时间内,哪段时间内重物在做加速运动?哪段时间内重物做匀速运动?哪段时间内重物在做减速运动? (1)略。(2)0-5s内作加速运动,5-8s内作匀速运动,8-10s内作减速运动。第一章 运动的描述四、实验:用打点计时器测速度要点导学1学习中学实验室里测速度的常用仪器电磁打点计时器和电火花计时器的构造、原理和使用方法,学习用计时器测量瞬时速度的方法。本节还学习了用图像表示速度,即速度-时间图像。测量瞬时速度的方法和速度-时间图像是重点。速度图像的理解也是难点。2

25、打点时间间隔T与所用交流电的频率f的关系是:T=1/ f。50Hz交流电时,每隔0.02s打一次点。3利用打点纸带测量速度的方法就是应用速度的定义式“”。但是,这样得到的其实是平均速度,只有当时间t很小的情况下,算出的v才能认为是瞬时速度。4教材的图1.4-5中,测E点的瞬时速度时用了位移DF与对应时间(为3T,0.06s)之比,但DE和EF的时间不等(前者小,后者大,为1:2)。其实,为了减小误差,在求E点速度时,最好使E点处于所用位移的中间时刻(在图1.4-5中,只要取原来的F点左边一点为F点)。特别是我们以后马上要学习的匀变速直线运动,这样做的话,从理论上讲,没有系统误差。5以时间t为横

26、坐标、瞬时速度v为纵坐标,画出的表示物体速度随时间变化关系的图线,称为速度-时间图线(v-t图线),简称速度图线(或速度图像)。范例精析例题 图1-4-1是一位同学利用电磁打点计时器打出的一条纸带,相邻点的时间间隔为002s,纸带旁边是一支最小刻度为1mm的直尺,试计算拖着纸带做直线运动的物体在AC这段时间内的平均速度和在B点的瞬时速度。解析: AC这段时间内的平均速度就等于A到C的位移跟所用的时间的比值。位移的大小从刻度尺上读出:x=4.20cm,A到C共11个点,10个时间间隔,所以A到C所用的时间t=0.02s×10=0.2s,所以    

27、;               根据公式计算B点的瞬时速度,为了尽量精确地反映物体在B点的运动快慢,我们尽量在靠近B点的地方取得数据,例如取靠近B点的左右两个点子,左边一个点子在刻度尺上的读数是1.73cm,右边一个点子在刻度尺上的读数是2.61cm,那么x=2.611.73cm=0.88cm,两点间相隔的时间为t =0.02s×2= 0.04s,所以        

28、    拓展: 用最小刻度是mm的尺,读数时应该估读到0.1mm位,不能为了“方便”而“凑整数”,这是实验的规则。能力训练1运动物体拉动穿过打点计时器的纸带,纸带上打下一系列小点打点计时器打下的点直接记录了( AB ) A物体运动的时间 B、物体在不同时刻的位置C物体在不同时刻的速度 D物体在不同时间内的位移2.对于物体运动的情况,可以用列表法进行描述下面表格中的数据就是某物体做直线运动过程中测得的位移x和时间t的数据记录,试根据表中的记录分析,并寻找s随t变化的规律物体运动起始点所测物理量测量次数l2345AB时间ts0.551.091.672.232.74位移

29、xm0.25110.50520.74931.00141.2547BA时间ts0.891.241.521.761.97位移xm0.25450.50090.74501.00361.2549A到B时位移与时间成正比,B到A时位移与时间的平方成正比(提示:可用图象法寻找规律)第一章 运动的描述五、速度变化快慢的描述加速度要点导学1加速度的物理意义:反映运动物体速度变化快慢的物理量。加速度的定义:速度的变化与发生这一变化所用的时间的比值,即a =v/t=(v2-v1)/t。加速度是矢量。加速度的方向与速度方向并不一定相同。2加速度与速度是完全不同的物理量,加速度是速度的变化率。所以,两者之间并不存在“速

30、度大加速度也大、速度为0时加速度也为0”等关系,加速度和速度的方向也没有必然相同的关系,加速直线运动的物体,加速度方向与速度方向相同;减速直线运动的物体,加速度方向与速度方向相反。3还有一个量也要注意与速度和加速度加以区分,那就是“速度变化量”v,v = v2 v1。v越大,加速度并不一定越大,还要看所用的时间的多少。4在“速度-时间”图像中,加速度是图线的斜率。速度图线越陡,加速度越大;速度图线为水平线,加速度为0。范例精析例1试举出下列实例:(1)速度很大而加速度较小,甚至为0;(2)速度很小而加速度很大;(3)加速度为0而速度不为0;(4)速度为0而加速度不为0。 (5)速度方向与加速度

31、方向相反。解析:(1)高速飞行的飞机速度很大,但加速度不一定也很大,甚至可能为0(当飞机高速匀速飞行时);(2)子弹在枪膛里刚被激发时,速度很小而加速度很大;(3)一切匀速运动的物体加速度为0而速度不为0;(4)刚启动时刻的汽车、火车,速度为0而加速度不为0,竖直向上抛出的石子在最高点时速度为0而加速度不为0。(5)汽车刹车后停止运动前作减速运动过程中,速度方向与加速度方向相反。拓展:由例1可知,速度和加速度是完全不同的物理量。大小不成比例,方向不一定相同。例2篮球以6m/s的速度竖直向下碰地面,然后以4m/s速度竖直向上反弹,碰地的时间为0.2秒。(1)求篮球在这0.2秒内的速度变化v。(2

32、)有的同学这样计算球的加速度:a =(v2v1)/ t=(46)/0.2m/s2=10m/s2。他的方法对吗?为什么?正确的是多少?解析:(1)v =v2 v1= 10m/s (2)不对。他没有注意速度的方向。正确解法为:以向下为正方向,v1=6m/s,v2=4m/s,加速度为a =(v2v1)/ t=(46)/0.2m/s2=50m/s2负号表示加速度方向与正方向相反,即向上。拓展:加速度的定义式为矢量式,只要规定正方向,速度和加速度均可以用带有正负号的代数量表示,在解题时要特别注意各个量正负号的确定。已知量代入公式时必须冠以符号,未知量一般可先假设为正,求解后再作出判断说明。例3 如图1-

33、5-1所示,是一电梯由底楼上升到顶楼过程中速度随时间的变化图象,电梯的运动速度如何变化的?各段时间内电梯的加速度各是多大?解析: 电梯从底楼到顶楼总的运动时间为10s,这10s可分为三个阶段:第一阶段:0到4s末,速度由0增大到8m/s,是一个加速运动阶段。第二阶段:从4s末到8s末,速度保持8m/s不变,是一个匀速运动阶段。 第三阶段:从8s末到10s末,速度由8m/s减小到0,是一个减速运动阶段。由加速度的定义式a =v/t可求得:第一阶段的加速度a1=(8-0)/(8-4)m/s2=2m/s2,第二阶段的加速度a2=(8-8)/(8-4)m/s2=0,第三阶段的加速度a3=(0-8)/(

34、10-8)m/s2=-4m/s2,号表示电梯在做减速运动,表示加速度的方向与速度方向相反。拓展:第三阶段的加速度与第一阶段的加速度哪个大呢?很多同学可能会说,当然是a1大了!因为a3是负的,a1是正的。但是这个看法却是错的。加速度是矢量,要比较矢量的大小,只要看其绝对值的大小,负号只是表示其方向。所以是a3比a1(的绝对值)大。能力训练1下列关于加速度的说法中正确的是( B )A加速度表示物体运动的快慢 B加速度表示物体速度变化的快慢C物体运动速度越大,其加速度越大 D物体运动速度为零,其加速度一定也为零2物体的加速度为2m/s2,表示这物体 ( C )A 每秒运动2m B每经过1秒,其速度增

35、大2m/s2C 每经过1秒,其速度增大2m/s D每经过1秒,其速度增大2m3下列关于速度和加速度的说法中,正确的是( D )A物体运动的速度改变越大,它的加速度一定越大B物体运动的加速度为零,它的速度也一定为零C物体运动的速度改变越小,它的加速度一定越小D加速度的大小是表示物体运动速度随时间变化率的大小4一个小球以3m/s的速度水平向右运动,碰到墙壁后经过0.1s后以2m/s的速度沿同一直线反弹。则小球在这段时间内的平均加速度为 ( D )A10m/s2,方向向右B10m/s2,方向向左C50m/s2,方向向右D50m/s2,方向向左5图1-5-2为两个物体的速度图像,由图说明在0-10s甲

36、、乙谁作加速运动,谁作减速运动;加速度各是多少;谁的加速度大。甲作加速运动,乙作减速运动;1/3m/s2,-0.3m/s2;甲的加速度大。6汽车以108km/h的速度行驶,急刹车后6s停止运动,那么急刹车过程中汽车的加速度为多大?急刹车后2s时刻汽车的速度是多大?-5m/s2,20m/s第二章 匀变速直线运动的研究一实验:探究小车速度随时间变化的规律要点导学1探究目的:利用打点计时器或电火花计时器探究小车在重物牵引下的运动特点,根据纸带记录的点研究小车速度的变化规律。2探究过程:(1)“探究小车速度随时间变化规律”的实验原理如图2-1-1所示,请写出实验所需的器材:_。Error! Refer

37、ence source not found.(2)根据原理图,安装好实验装置,将小车停在靠近打点计时器处,接通_后,再释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一列小点,换上新的纸带,重复实验三次。(3)从三条纸带中选择一条点迹清晰且所有点都在同一直线上的纸带,舍掉开头一些比较密集的点,在后边便于测量的地方找一个开始点标上O,为了测量方便和减小误差,在选好的开始点后面每打五次点取一个点,这个点叫做计数点,并标明1、2、3(如图2-1-2所示),两个相邻计数点的时间间隔就是T=5×0.02s=0.1s。距离分别是x1、x2、x3(4)增减所挂的钩码数,重复实验步骤(2)(3

38、),再做两次实验.3数据处理(1)利用纸带计数点间距离x1、x2、x3和相对应的时间,根据第一章用打点计时器测量瞬时速度的方法,得出各计数点的瞬时速度,v1 =(x1+x2)/ 2T、v2 =(x2+x3)/ 2Tt其中0.1s;求出各计数点的瞬时速度后,由加速度的定义:a =v/t计算出小车做直线运动的加速度a。(2)将得到的瞬时速度值分别填入下表:小车在几个时刻的瞬时速度位置编号012345时间t/s00.10.20.30.40.5v1/(ms-1)v2/(ms-1)v3/(ms-1)(3)作出速度时间图象运用“拟合”描点法画v-t图象:在科学上,为了描述实验中测量量之间的关系,先将其在坐

39、标系中描点,然后用一条曲线(包括直线)“拟合”这些点,使画出的曲线两侧的点数大致相同,这种描点方法叫拟合描点法。每次实验,描出的几个点都大致在一条直线上,由于实验误差是不可避免的,所以有些点会落在直线的左边,有些点落在了直线的右边,如果是没有误差的理想情况,这些点才能全部落在直线上。需要注意的是,如果在拟合这些点时,发现某一个点离散得较多,远远偏离了拟合曲线,则说明此点反映的实验数据存在问题,应重做这一步实验或舍去此点。(4)作出v-t图象,图线的斜率就是小车运动的加速度。4注意事项如使用打点计时器,那么它必须接在68V的低压交流电源上,如使用电火花计时器,则须接在220V的交流电源上。注意计

40、时器不宜长时间通电,每次都要及时关闭电源开关。实验时,先启动打点计时器,待工作稳定后再让纸带运动。另外,复写纸的油面要向下,纸带从复写纸的下面穿过,这样纸带上才能够打出点来。复写纸转轴可前后移动,用以改变振针打在复写纸的不同位置上,以保证打出的点清晰,同时也可以充分利用复写纸。如使用电火花计时器,使用时,首先检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上,检查两条纸带是否已经正确地穿好,墨粉纸盘是否已经夹在两条纸带之间。使用打点计时器,如发现点迹太轻或有拖痕,应检查打点针是否太短或太长,并予以调整。若使用电火花计时器时发现点迹不清,则需要更换墨粉纸盘。安装研究匀变速直线运动的实验装置时,初始时要把小车

41、的位置摆正,使纸带与拉绳的方向一致,且不与计时器的限位槽边相擦。由于打点周期比较小,点间距离较小,通常每隔4个实际点取一个计数点,则计数点间的时间间隔为T0.02s×50.1s。范例精析例1:一同学在做“探究小车速度随时间变化规律”的实验时,发现纸带上打出的不是圆点,而是如图2-1-3所示的一些短线,可能是因为( )A. 打点计时器错接在直流电源上B. 电源电压不稳定C. 电源的频率不稳定D. 打点针压得过紧 解析:如果打点计时器错接在直流电源上,其振动片不可能被磁化,也就不可能引起振针的上下运动而打点,所以A错;如果电源电压不稳定会影响点迹的清晰度,而电源频率不稳定会引起打点周期的

42、不稳定,所以B、C均不正确。 当打点计时器的振针压得过紧,每一个打点周期内就会有较长时间接触并挤压在复写纸上,这样打出的点就变为一段一段的小线段,即打出的点有拖尾现象,所以D答案正确。如果打点计时器的振针过松(即振针与复写纸之间的距离过大),可能出现时有时无的点迹,也可能完全没有点痕,即漏点。因此在使用打点计时器前要检查振针到复写纸间的距离是否适中,否则要作适当调整。拓展:(1)了解实验仪器的结构、工作原理和工作条件是保证实验成功的前提,通过对实验仪器的观察,掌握新仪器的使用方法,也是一种重要的实验能力。(2)使用电火花计时器来分析物体运动情况的实验中:在如下实验步骤中,正确合理的排列顺序为。

43、A把电火花计时器固定在桌子上B安好纸带C松开纸带让物体带着纸带运动D接通220V交流电源E按下脉冲输出开关,进行打点在安放纸带时,要检查墨粉纸盘是否已经正确地套在 ,还要检查是否夹在两条纸带之间。答案:合理的顺序应为ABDEC。墨粉纸盘应套在纸盘轴上,目的是使它可以转动,均匀地被利用。墨粉纸盘夹在两条纸带之间,目的是使墨粉纸盘可以更好地转动。提示:使用电火花计时器实验的操作步骤和打点计时器是相仿的,但电火花打点计时器具有打点清晰、实验误差小的优点。例2:某课外兴趣小组在探究小车的速度随时间变化规律的实验中,得到如图2-1-4所示的实验纸带,实验中打点计时器交流电的频率为50Hz,纸带前面的几个

44、点较模糊,因此从A点开始每打五个点取一个计数点,其中B、C、D、E点的对应速度vB=_m/s, vC=_m/s, vD=_m/s, vE=_m/s,由此推得F点的速度vF=_m/s。小车从B运动到C的加速度a1=_m/s2,从C运动到D的加速度a2=_m/s2,从D运动到E的加速度a3=_m/s2。解析:根据第一章的方法, 当时间间隔较短时,这段时间内某时刻的瞬时速度可以认为是这段时间内的平均速度,即B点的瞬时速度为A、C两点间的平均速度,其余类推。由题意可知,每两个计数点之间的时间间隔为T=0.02×5s=0.1s.B点的速度为A、C两点间的平均速度: vB=xAC/2T=(6.4

45、51.40 )/2×0.1=25.25(cm/s) C点的速度为B、D两点间的平均速度:vC=xBD/2T=(10.103.35 )/2×0.1=32.75(cm/s) 同理可得: vD= 40.25cm/s; vE=47.75cm/s从B、C、D、E四点的位置关系和速度的关系我们可以提出自己的假设:速度是越来越大,大小之间是否存在一定的规律?利用v-t图象对数据进行处理,发现相邻相等时间内的速度之差相等.vC vB =32.7525.25=7.50cm/svD vC=40.2532.75=7.50cm/svE vD=47.7540.25=7.50cm/s因此F点的速度为v

46、F =55.20cm/s 由加速度的定义:a =v/t可知小车从B运动到C的加速度a1=( vC vB )/T=(32.7525.25)/0.1=75.0cm/s2=0.75m/s2同理可得:小车从C运动到D的加速度a2=0.75m/s2 小车从D运动到E的加速度a3=0.75m/s2所以小车做加速度大小不变的直线运动。 拓展:本题中“从A点开始每打五个点取一个计数点”说明O 点不是计数点,而是位移的参考点,且相邻两计数点之间的时间间隔为0.1s,而不是0.02s。 能力训练1根据打点计时器打出的纸带,我们可以从纸带上直接得到的物理量是(AB)A时间间隔 B位移 C加速度 D平均速度

47、2打点计时器振针打点的周期决定于(B )A交流电压的高低 B交流电的频率C永久磁铁的磁性强弱 D振针与复写纸间的距离3关于计数点的下列说法中正确的是(ABD)A用计数点进行测量计算,既方便又可减小误差B相邻计数点间的时间间隔应是相等的C相邻计数点间的距离应是相等的D计数点是从计时器打出的实际点中选出来的,相邻计数点间点迹的个数相等4在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,下列说法正确的是(BC)A长木板一定要水平摆放,不能一端高一端低B使小车速度的变化尽可能快一些C使用刻度尺测量长度时,要读到最小刻度的下一位D作v-t图时,所描曲线必须经过每一个点5如图2-1-5所示为某次实验中打出的一条

48、经过处理后的纸带,图中O为小车运动的起始点,A为所选取的第一个计数点,O点到A点之间有部分点不清晰,相邻两个记数点之间有4个点未画出,电源频率为50Hz,用毫米刻度尺测量后可直接算出(BC)A从O点到F点运动的时间B从A点到F点运动的平均速度 CC点时的瞬时速度vCDG点时的瞬时速度vG6一个滑块沿斜面滑下如图2-1-6所示,依次通过斜面上的A、B、C、D、E、F点,已知AB=6cm,BC=10cm,CD=14cm,DE=18cm,滑块经过相邻两点之间的时间间隔为2s,求:(1)滑块在B、C、D三点的瞬时速度(2)寻求图中滑块的运动规律,推断出E、F两点间的位移和E点的瞬时速度.vB=4cm/

49、s, vC=6cm/s, vD=8cm/s; xEF=22cm, vE=10cm/s 7在用打点计时器研究小车速度随时间变化规律的实验中,得到一条纸带如图2-1-7所示.A、B、C、D、E、F、G为计数点,相邻计数点间时间间隔为0.10s,x1=1.20cm, x 2=1.60cm,x 3=1.98cm, x 4=2.38cm, x 5=2.79cm, x 6=3.18cm.(1)计算运动物体在B、C、D、E、F各点的瞬时速度.(2)在2-19图中作出v-t图象,并由图象求物体的加速度. (1) vB=14cm/s, vC=17.9cm/s, vD=21.8cm/s; vE=25.85cm/s

50、 ,vF=29.85cm/s.(2) a=(30.010.0 )/0.5=40.0(cm/s2) 8在利用打点计时器探究小车运动规律的实验中,某同学在打出的纸带上每5点取一个记数点,测出每两个相邻记数点间的距离分别为x1、x2、x6,然后他把纸带上x1、x2、x6各段准确地剪成6段,按如图2-1-9那样帖在坐标纸上,彼此不留间隙也不重叠,纸带下端都准确地与横轴重合,x1的左边准确地与纵轴重合,横轴为时间轴,纵轴为速度轴,该同学在这个图中作出了v-t图象,并由图象求出了加速度a,请说明他是如何作出速度图象并求出加速度a的。每条纸带的宽度代表相等的时间,每条纸带的长度代表这段时间内的位移,而相等时

51、间内的位移就表示这段时间内的平均速度。由于每段时间较短,所以这段时间中点的速度就是这段时间内的平均速度。取每段纸带上边的中点,然后过这些点画出v-t图象,如图所示.此图线的斜率就等于加速度a的大小。9某研究性学习小组在研究小车在水平薄布面上做减速运动的实验中,所打出的纸带如图2-13所示,纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s.请你用刻度尺量出相邻两点之间的距离填在下表中: s1s2s3s4s5s6s7s8(1)从纸带上可以确定小车做减速运动的初速度约为_(2)分析纸带及测量的数据,提出一个相关的问题.由表中可知,小车在13点之间匀速运动的速度就等于小车做减速运动的初速度,约为1.

52、03m/s;(2)例如:小车运动到水平薄布面上速度为什么会减小?小车速度减小的快慢与哪些因素有关?第二章 匀变速直线运动的研究二匀变速直线运动的速度与时间的关系要点导学1沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做_;在匀变速直线运动中,如果物体的速度随着时间均匀增加,这个运动叫做_;如果物体的速度随着时间均匀减小,这个运动叫做_。2对于匀变速直线运动,其加速度是恒定的,由加速度的定义式a=v/t可得: vt=v0+at(1)此式叫匀变速直线运动的速度公式,它反映了匀变速直线运动的速度随时间变化的规律,式中v0是_,vt是_。 (2)速度公式中的v0、vt、a都是矢量。在直线运动中,若规定正方向后,它们都可用带正、负号的代数值表示,把矢量运算转化为代数运算。通常情况下取_方向为正方向,对于匀加速直线运动,a取正值;对于匀减速直线运动,a取负值。计算结果vt>0,说明vt的方向与v0的方向_;vt<0,说明vt的方向与v0的方向_。(3)速度公式中,末速度vt是时间t的一次函数,其函数图象是一条倾斜的直线,斜率为_,纵轴上的截距为_。若以v0方向为正方向,匀加速直线运动的图象如图2-2-1所示;匀减速直线运动的图象如图2-2-2所示。图象“越陡”表示速度变

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