《物理》课件 第1章匀变速直线运动

1.1运动的描述1.1.1参考系质点1.1.2位置与位移时刻与时间1.1.3速度平均速度瞬时速度情境导入在初中物理中,我们学习过平均速度,平均速度可以用来描述物体运动的平均快慢。汽车在行驶时,驾驶员通过查看汽车的车速表就可以知道所驾驶车辆的行驶速度。车速表显示的速度是平均速度吗?1.参考系：要描述一个物体的运动,首先要选定“其他某个物体或系统”作为参照,观察物体的位置相对于“其他某个物体或系统”随时间的变化以及怎样变化。这种用来作为参照的物体或系统称为参考系。

1.1.1参考系

质点2.质点：在可以忽略物体的大小和形状条件下，用来代替物体的具有质量的点称为质点。质点模型人在跑步时，手臂和腿上各点的运动情况不尽相同，要想描述清楚这些点的运动情况是非常困难的。当研究人体运动的位置变化时，可以忽略人体上各点运动的差异，将人体抽象为一个只有质量、没有大小的点。用这个点的位置代替人体整体的位置,其运动轨迹则可近似视为一条较为简单的曲线。在左图下面用黑点表示人在跑步时其运动位置的变化。一个物体能否看成质点是由所要研究的问题性质决定的，与物体本身无关。如果物体本身大小和形状对所研究的问题没有影响时，或影响很小时可将物体看作质点。

在什么条件下，物体可以抽象为质点？当研究地球绕太阳公转时，可以将地球看作质点，此时地球的大小和形状对所考虑的问题无明显影响；而当研究地球自转时，就不能把地球看作质点了。1.1.2位置与位移运动员跑了多远？运动员最终回到了起点，他们的位移是多少？路程：即物体在运动过程中通过的路径(或轨迹)的长度。

位移：物理学中，物体位置的变化通常用位移来表示。用一条由起点指向终点的有向线段表示位移。位移的大小就是从起点至终点的直线距离，方向由起点指向终点。

1.1.2位置与位移路程与位移的区别这几种交通方式路程相同吗？位移相同吗？路程与位移的区别物体从A运动到B,不管沿着什么轨迹，它的位移都是一样的。这个位移可以用一条有方向的（箭头）线段AB表示yOxAB路程与位移的区别思考：物体从B运动到A，位移与刚才是一样的吗？yOxAB1.1.2时刻与时间你们在什么时候上课？上课持续多长时间？1.1.2时刻与时间时刻：时刻指的是某一瞬时，在时间轴上用一个点来表示。对应的是位置、速度、动量、动能等状态量。

时间：时间是两个时刻间的间隔，在时间轴上用一段长度来表示。对应的是位移、路程、冲量、功等过程量。时刻与时间的区别初始时刻零时刻第3秒末第4秒初第1秒前2秒第3秒后2秒1.1.3速度平均速度瞬时速度1.观众怎么比较哪个运动员跑得快？2.裁判又是怎么判断的？速度速度的定义：在物理学中，用物体的位移𝑠与发生这段位移所用时间𝑡之比表示物体位置变化的快慢,即运动的快慢,称为速度。公式为𝑣=𝑠/𝑡。速度的单位及其换算：

m/skm/h1m/s=3.6km/h国际单位制为m/s(或m•s-1)平均速度平均速度的定义：运动物体的位移和所用时间的比值，叫做这段时间内的平均速度，即。平均速度是矢量，其方向跟位移的方向相同。例题

瞬时速度瞬时速度的定义：运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，叫瞬时速度。瞬时速度精确描述物体在某一时刻（或某一位置）的运动快慢。实验探究实验演示：小车运动实验准备：每组学生准备一个小车、秒表、标尺和直线轨道。实验内容：让小车沿着直线轨道运动，记录不同时间点小车的位置，用秒表测量时间，计算小车的平均速度和瞬时速度。数据记录：每组学生记录小车的运动数据，并在纸上绘制小车的运动轨迹。结果讨论：各组分享实验数据，讨论小车的平均速度和瞬时速度的区别。课后作业1.平常说的“一江春水向东流”“地球的公转”“钟表的时针在转动”“太阳东升西落”等,分别是指什么物体相对什么参考系在运动?课后作业2.2015年12月,金丽温高铁开通,沿线各城市间的通行时间大幅缩短,提高了旅客的出行效率。金华到温州的线路全长约188km,早上7时16分某乘客乘坐某次高铁列车从金华到温州只需要1h24min,列车最高时速可达200km/h。请回答下列问题:(1)早上7时16分、1h24min分别是指时间还是时刻?(2)全长约188km是指路程还是位移?(3)200km/h是指平均速度还是瞬时速度?(4)测量高铁列车完全通过一个短隧道的时间,可以将高铁列车看成质点吗?为什么?课后作业3.汽车从制动到停止共用了5s,这段时间内汽车每1s前进的距离分别是9m、7m、5m、3m、1m。(1)分别求汽车前1s、前2s、前3s、前4s和全程的平均速度。在这五个平均速度中,哪一个最接近汽车刚制动时的瞬时速度?它比这个瞬时速度略大些,还是略小些?(2)汽车运动的最后2s的平均速度是多少?1.2匀变速直线运动1.2.1加速度1.2.2匀变速直线运动在短跑比赛中,发令枪一响,运动员们像离弦之箭冲出起跑线,有的运动员冲到了前面,这说明他的速度比其他运动员增加得快。不同的运动中,速度变化的快慢往往是不同的。1.2.1加速度提出问题：

“在日常生活中，我们如何描述物体速度变化的快慢呢？”1.2.1加速度飞机以800km/h的速度沿直线匀速飞行;汽车在10s内其速度由0m/s加速到30m/s;赛车沿赛道启动,从静止加速到100km/h约需2.5s。以上三种情况中:

(1)哪个物体的速度变化量最大?哪个物体的速度变化量最小?

(2)哪个物体的速度变化最快?哪个物体的速度变化最慢?说出你的依据。探究一：比较速度变化的快慢汽车；飞机赛车；飞机1.变速直线运动的概念：瞬时速度不断变化的直线运动，称为变速直线运动。

2.加速度的定义：速度的变化量与发生这一变化所用时间之比，通常用a表示。1.2.1加速度加速度的公式

加速度的单位

一辆汽车从静止加速到100km/h所用时间为6.71s，求其加速度。

应用拓展

应用拓展一些物体加速度大小的数量级加速度与速度同为矢量，根据加速度的定义可知，加速度的方向与速度的变化量的方向一致。

加速度方向与速度方向的关系

加速度方向与速度方向的关系

加速度方向与速度方向的关系在这两个过程中,汽车加速度的大小相同,但前者为正,后者为负,加速度的正、负表示其方向与正方向相同或相反。由此可见,运动物体加速度的方向不一定与速度方向一致。在直线运动中,若物体的加速度与其速度方向相同,则表示物体的速度大小在增大,物体做加速运动;若物体的加速度与其速度方向相反,则表示物体的速度大小在减小,物体做减速运动。加速度方向与速度方向的关系物体沿直线做加速度不变的运动,即物体做匀变速直线运动。在匀变速直线运动中,如果物体的速度随时间均匀增加,这种运动称为匀加速直线运动;如果物体的速度随时间均匀减小,这种运动称为匀减速直线运动。1.2.2匀变速直线运动匀变速直线运动中速度与时间的关系

应用拓展

应用拓展

应用拓展

初速度不为零的匀加速直线运动的v-t图像为一条斜线。图像中斜线与时间轴所围梯形面积就是物体在0~t时间内位移s的大小。由此可见,利用v-t图像可以求匀变速直线运动中位移的大小。

匀变速直线运动中位移与时间的关系匀变速直线运动中速度与位移的关系

应用拓展火车以5m/s的初速度在平直的铁轨上匀加速行驶500m时,速度增加到15m/s。火车通过这段位移需要多长时间?加速度的大小为多大?

应用拓展火车以5m/s的初速度在平直的铁轨上匀加速行驶500m时,速度增加到15m/s。火车通过这段位移需要多长时间?加速度的大小为多大?在高速公路上行车时,经常会看到车距确认标识。保持安全车距对行车安全是非常重要的,车速是影响安全车距的最直接且最重要的因素。随着车速的增加,安全车距也应相应调整。当车速超过100km/h时,应与同车道前车保持100m以上的距离;当车速低于100km/h时,可以适当缩短与同车道前车的距离,但最小距离不得少于50m。天气状况也会直接影响制动距离。根据经验数据,如果车速增加1倍,制动距离将增加4倍。而在恶劣天气和路况下,制动距离可能会增加6倍以上。所以,合理的车距不仅可以给驾驶员充足的制动时间,也能保证行车的稳定性和安全性。生活·物理·社会

本课小结1.3学生实验

测量物体的速度与加速度情境引入实验测量交流讨论拓展延伸当乘坐高铁时，常常能在车厢的显示屏上看到列车运行的实时时速，有没有想过，这一速度是如何得到的？

情境引入一般来说,我们可使用秒表和刻度尺直接测量物体运动的时间和位移。但当物体运动较快时,采用以上方法得到的测量值误差较大,由此计算得到的物体运动速度的误差也较大。

在实验室中，我们如何测量物体运动的速度与加速度？

气垫导轨测速系统情实验仪器介绍为减小测量过程中造成的误差,可以用气垫导轨测速系统来测量物体运动的时间和速度等信息。气垫导轨利用从导轨表面的小孔中喷出的压缩空气,在导轨表面和滑块之间形成一层很薄的气膜———气垫,滑块悬浮在导轨上,滑块在导轨上滑动时摩擦力变得极小,提高了实验的精确程度。气垫导轨和数字计时器配合使用,可测量物体运动的时间和速度实验原理测速原理:利用槽码带动滑块在导轨上运动,滑块上安装有遮光条,遮光条有一定的挡光宽度,称为计时宽度。滑块运动时,遮光条的计时宽度Δs就是Δt时间内滑块的位移。用光电门和数字计时器记录时间Δt。光电门由光源和光敏元件组成。在有光照和无光照的环境下,光敏元件的电阻值有明显差异,将电阻的变化转化为电压信号,用来控制数字计时器开始计时或停止计时。测速原理数字计时器从遮光条遮光开始计时,到遮光条不遮光停止计时。当滑块经过光电门时,安装在滑块上的遮光条会挡在光电门的光源和光敏元件之间,光敏元件检测到光线强度的变化,将信号传递给数字计时器的主机,数字计时器开始计时。当遮光条移开时,光线强度恢复正常,数字计时器停止计时,计时时间即为滑块通过遮光条挡光宽度的时间Δt。

/video/BV1f64y127qV实验视频实验器材：气垫导轨、气泵、光电门(2个)、滑块及遮光条、滑轮、挂钩及槽码、数字计时器、毫米刻度尺、游标卡尺等。实验测量1.实验准备：(1)打开气源,调整气垫导轨使其水平,让滑块可以在导轨上自由滑动。(2)将两个光电门安装于导轨的不同位置处,按数字计时器的使用方法,用线缆将两个光电门与主机相连,连接电源,打开开关,检查数字计时器工作是否正常。实验测量2.测量滑块的速度用游标卡尺测出遮光条的计时宽度Δs,槽码带动滑块在导轨上运动,让滑块从静止开始运动,分别记录滑块经过两个光电门的时间Δt1、Δt2,填入实验记录表中。保持滑块每一次都从同一位置释放,重复多次测量,由v=Δs/Δt可求出滑块经过光电门时的速度。

实验测量将实验数据及经计算得到滑块通过光电门的速度和滑块的加速度填入实验记录表中。1.前后几次实验中测出的加速度是否大致相同？你能用速度和加速度的知识初步解释这一现象吗？

2.在实验时会产生哪些实验误差？如何减小这些实验误差？

3.若在气垫导轨上安装多个光电门测量速度，从开始释放滑块开始记录时间，作出的v-t图像是怎样的？是否过坐标轴原点？交流讨论为了测定气垫导轨上滑块的加速度,滑块上安装了宽度为5mm的遮光板。滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1=20ms(1ms=10-3s),通过第二个光电门的时间为Δt2=5ms,遮光板从开始遮住第一个光电门到遮住第二个光电门的时间间隔为Δt=2.5s,求滑块加速度的大小。拓展延伸1.4自由落体运动1.4.1影响物体下落快慢的因素1.4.2自由落体运动的规律1、速度与时间的关系式:

2、位移与时间的关系式：

3、速度与位移的关系式:

4、平均速度公式:知识回顾——匀变速直线运动规律在地球上,当我们从相同高度同时释放锤子和羽毛时,锤子会先落地,羽毛后落地。从月球表面上的相同高度处同时释放锤子和羽毛,虽然锤子比较重,但是锤子和羽毛同时落到月球表面。1.4.1影响物体下落快慢的因素提出问题：

1、物体只在重力作用下下落的快慢与其重力有关系吗？

2、空气阻力对重的物体与轻的物体造成的影响有何不同？1.4.1影响物体下落快慢的因素以下实验哪个物体下落得快？

(1)将本子和纸张从同一高度同时释放。

(2)将本子和纸团,从同一高度同时释放。探究一：物体下落的快慢相同吗？物体越重下落越快物体下落的快慢与质量无关。在一个两端封闭的牛顿管内放置有质量不相同的铁片和羽毛,管内被抽成真空状态,另带有磁铁的硬塑料盖子,如图所示。把牛顿管竖直放置,铁片被磁铁吸住并压住羽毛使其不能下落,如图所示。拿掉硬塑料盖子,使铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落,观察物体下落的情况。

探究二：物体下落的快慢相同吗？现象：铁片和羽毛同时下落。

探究二：物体下落的快慢相同吗？现象：铁片和羽毛同时下落。

结论：物体下落的快慢不是由物体的轻重决定的,而是受空气阻力的影响,与质量无关。探究二：物体下落的快慢相同吗？1．定义

物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。

2．特点

(1)运动特点：初速度等于零的匀加速直线运动。

(2)受力特点：只受重力作用。

1.4.2自由落体运动的规律自由落体运动具有怎样的运动规律？1.4.2自由落体运动的规律15023461.30cm2.10cm3.17cm4.51cm6.12cmS1S2S3S4S3=4.51cm-3.17cm=1.34cm△S=S2-S1=S3-S2=S4-S3S1=2.10cm-1.30cm=0.80cmS2=3.17cm-2.10cm=1.07cmS4=6.12cm-4.51cm=1.61cm=1.07cm-0.80cm=1.34cm-1.07cm=1.61cm-1.34cm=0.27cm在匀变速直线运动中，各个连续相等的时间里的位移之差是个恒量。结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。S3=4.51cm-3.17cm=1.34cm△S=S2-S1=S3-S2=S4-S3S1=2.10cm-1.30cm=0.80cmS2=3.17cm-2.10cm=1.07cmS4=6.12cm-4.51cm=1.61cm=1.07cm-0.80cm=1.34cm-1.07cm=1.61cm-1.34cm=0.27cm1