概念匀速直线运动.ppt

1、第二章 物体的运动,第一讲 描述运动的概念 匀速直线运动,一、描述机械运动的概念,1.机械运动:物体的空间位置随时间的变化.,运动是绝对的,静止是相对的.运动具有相对性:,位置、位移、速度、加速度都具有相对性.,参考系:在描述一个物体的运动时,选来作为参考的其它物体.,运动具有相对性是研究机械运动时要选择参考系的原因.,参考系可以任意选取,但参考系的选取不同,观察的结果往往不同.不特殊声明时以地面为参考系.,机械运动的相对性:只能做相对的描述.,被选作参考系的物体认为是静止的.,在比较两个物体的运动时,要采用同一参考系.,注:四选.参考系;坐标系;研究对象;物理过程.,例:有甲、乙、丙三架观光

2、电梯,甲中的乘客看到高楼在向下运动,乙中的乘客看到甲在向下运动,乙中的乘客看到甲、乙都在向上运动.则这三架电梯对地的运动情况可能是 A.甲向下,乙向上,丙不动 B.甲向上,乙向上,丙不动 C.甲向上,乙向上,丙向下 D.都向上,丙的速度最小,B C D,例:站在地面上的人看来,从水平匀速飞行的轰炸机上投下的炸弹的运动轨迹是_线,而在该轰炸机的驾驶员看来该炸弹的运动轨迹是_线.,直,抛物,问题:研究汽车从长春到北京的运动,选择哪个参考系更方便? A.地面 B.地心 C.汽车.,例:,问题:地理上“东”或“西”的含义是什么?,两个位置比较,沿着地球自旋的方向在前的称之为 “东”,在后的称之为“西”

3、.是一个相对的概念.,问题:题干中的“东边” 或“西边”是以什么为参考系的?由此你能得出什么结论?,是指相对观察者在“东边”或“西边”,所以是以观察者为参考系的.结论:这种现象发生在傍晚.,问题:题中的飞机速度是相对地面的?还是相对地心的?,问题:一般假设太阳静止.则飞机是迎着太阳(向西)飞行,还是背着太阳(向东)飞行?飞行速率如何?,是相对地面的.,是向西,速度大于该纬度上的点的自旋的线速度.,问题:题干中为什么强调“维度较高地区”?,该纬度上的点的线速度较小.,发生时间,飞行方向,纬度的高低,速率的大小,坐标系和位置坐标,为了定量的描述物体的位置,要在参考系上建立坐标系.物体的位置用物体所

4、处位置的坐标描述.,建立坐标系时要规定好原点、坐标轴指向(矢量正方向)、刻度值、单位.,运动轨迹和坐标系的对应关系.,直线运动,一维坐标系;,平面运动,二维坐标系;,立体运动,三维坐标系.,问题:为了确定航行中的飞机位置,需要几维坐标?,2.质点:用来代替物体的有质量的点.,是一个理想化模型:忽略了物体的形状和体积. 没有忽略质量,其质量等于所代表的物体的质量.,物体可以看做质点的条件:在所研究的问题中物 体的形状和体积属于无关因素或次要因素.,物体做平动;,与所研究的空间尺度相比,物体的几何尺寸很小.,具有相对性:是“空间尺度”与物体的“几何尺寸” 比较的结果.,3.时刻和时间间隔,时刻:用

5、时间轴上的一个点表示.对应状态.(物理量瞬时值),时间间隔(时间):两个时刻间的间隔.用时间轴上 两个时刻间的线段长度表示.对应过程(物理量变化),问题:下面两句话中的34分28秒指的是时刻还是时间间隔? 开赛后34分28秒甲队攻破了乙队的大门. 经过34分28秒激战,甲队终于攻破了乙队的大门.,4.位移和路程,位移:表示物体位置改变的物理量.,是矢量:用从初位置指向末位置的有向线段表示.,由始末位置决定,与轨迹(路径)的具体形状无关.,箭头指向表示位移的方向,长度表示位移的大小.,路程:物体运动轨迹的长度.是标量.,问题:位移和路程有哪些区别?,问题:在什么情况下位移的大小等于路程?,问题:

6、汽车里程表给出的是位移还是路程?,区别:矢量和标量;与轨迹形状的关系.,在直线运动中,坐标轴建在运动方向上,b.相对原点的位移等于位置坐标值.,a.普遍表达式.,5.平均速度和平均速率,平均速度:物体的位移x和发生这个位移所用的时间t的比值.,是矢量:方向与位移方向相同.,公式:,平均速率:物体通过的路程s和通过这 些路程所用的时间t的比值. 是标量.,问题:汽车速度表给出的是速度还是速率?,两者的区别:,矢量和标量;,大小:,平均速度和平均速率的值,都与在哪段时间(位移,路程)计算有关.,问题:做匀速直线运动的物体, ts内的速度为v1,在紧 接着的ts内的速度为v2,则在2t时间内的平均速

7、 度是多大?,问题:如果是前一半位移的速度为v1,后一半位移的 速度为v2,全程的平均速度是多大?,结论:严格按照定义式计算.,问题:若前1/3s为v1,后2/3s为v2结果如何?,6.瞬时速度和瞬时速率(速率),瞬时速度:运动的物体在某一时刻或某点的速度.,是矢量:方向沿着轨迹的切线方向.,与平均速度的关系:当t0时,平 均速度的极限值等于瞬时速度.,例:匀加速运动,瞬时速率:瞬时速率就是瞬时速度的大小.是标量.,例:汽车速度计给出的是 A.平均速度 B.平均速率 C.瞬时速度 D.瞬时速率,D,7.速度变化量v:末速度和初速度的矢量差.,几何表示:通过平移,将初速度和末速度的始端相 接,从

8、初速度的末端向末速度的末端所作的有向 线段,表示速度的变化量.,表示速度变化的大小和方向.,问题:乒乓球垂直入射到墙壁上后垂直反射回来, 速率都是10m/s.求反射过程中的速度变化量.画出矢量图.,问题:以10m/s的速率做匀速圆周运动的物体,在转过60o角的过程中速度变化量是多少?画出矢量图.,大小: v=2v1cos,大小:v=2v1,大小:v=v1=10m/s,8.加速度a:速度变化量v跟发生这一变化所用时间 t的比值.,是表示速度变化快慢的物理量,又称速度变化率.,是矢量:其方向与速度变化量v方向相同. 表示速度变化的方向.,加速运动:a、v夹角为锐角(同向).,减速运动:a、v夹角为

9、钝角(反向).,av:只改变速度方向,不改变大小.,表示速度变化的快慢,而不是大小.,表示速度方向和大小两方面变化的快慢.,a和v的关系:方向关系;大小关系;,逻辑关系:a和t决定v;a由F和m决定,a=F/m.,(平抛,圆周),问题:关于加速度,下列说法中正确的是,A.物体运动的速度越大时,加速度也一定越大,速 度为零时加速度一定为零,B.物体运动的速度变化越大,加速度越大,C.物体运动的速度变化越快,加速度越大,D.物体的速度保持不变时,物体运动的加速度为零.,E.物体运动的速率不变时,加速度一定为零,F.物体运动的加速度保持不变时, 速度一定不变.,G.加速度取正值时物体做加速运动,加速

10、度取负值 时物体做减速运动,H.加速度减小时,物体的运动速度减小;加速度增大 时物体的运动速度增大,9.位移、速度、加速度的关系.,图象关系.,位移图象上某点的斜率表示该时刻的速度.,速度图象上某点的斜率表示该时刻的加速度.,注:这里的斜率不是几何斜率,而是根据坐标值的变化量计算出的斜率.是速度(加速度)的瞬时值.,图象关系.,位移对时间的导数是速度.,速度对时间的导数是加速度.,注:求导的前提写出x(t)或v(t)的表达式.是速度(加速度)的瞬时值.例: 求t=2s时的速度和加速度.,二、匀速直线运动,1.定义:物体在一条直线上运动,在相等的时间内位移相等的运动.,3.特征:xt, x=s路

11、; v=C; a=0; xt图象为倾斜直线, vt图象为水平直线.,2.公式: x=vt v=x/t,问题:说明各图象表示的位移或速度的特点.,运动性质:轨迹形状;速度随时间的变化情况.,问题:能否求速度?,问题:能否求位移?,例(01.上海):图A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收到的信号间的时间差,测出被测物体的速度.图B中p1、p2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2是p1、p2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描.p1、p2之间的时间间隔t1.0 s,超声波在空气中传播的速度是 v340m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图B可

12、知,汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是_m,汽车的速度是_m/s.,问题1:图B中的刻度表示哪个物理量的值?每一小格代表多少?,1.刻度表示时间; t0=tpp/30=1s/30.,过程分析:,1.汽车接收和反射信号是在同时,同一信号去和回路程相等.,t1=(175)s/30=0.4s s1=vt1/2=3400.2m=68m,t2=(4435)s/30=0.3s s2=vt2/2=3400.15m=51m,s=s1s2=(6851)m=17m,2.2s1(s2)由信号完成.,问题:s是汽车在哪段时间内的位移?,3:s是汽车两次反射之间的时间间隔内t的位移.,问题:如何确定

13、两次反射的时刻?,4.分别是t1和t2的中间时刻.,t=(39.511)s/30=0.95s v=s/t=17/0.95m/s=17.9m/s,总结:加强过程分析,静下心来,逐步分析细节.,10.相对运动问题:变换式,研究对象对静止参考系的量:x、v、a;,运动参考系对静止参考系的量: x0、v0、a0;,研究对象对运动参考系的量:x、v、a.,涉及的物体:研究对象、静止参考系、运动参考系,注:是矢量式, 满足平行四边形法则;,在一条直线时,必须选好正方向,根据正方向确定各量的正负号.,物理量设定:,例:卡车和小客车在同一条平直的公路上向东匀速行驶, 卡车的速度20m/s,小客车的速度30m/

14、s,某时卡车在小客车前面30m处.求: 在以后的5s内卡车相对小客车的位移. 5s时两车的距离.(以向东为矢量的正方向),问题:那个车是研究对象?那个车是运动参考系？,问题:问中的位移是什么位移?,解:取车行方向为矢量的正方向,小客车为参考系 v=vv0=(2030)m/s=10m/s,x=vt=105m=50m/s,x=v0t ( vt+x0) =20m,问题:谁的位移是运动参考系对地的位移?,例:做竖直上抛运动的物体A,相对做自由落体运动的物体B的加速度是多大?,例:一列士兵队伍正以某一速度v0做匀速直线运动, 因有紧急情况通知排头兵,一通讯员以不变的速 率跑步从队尾赶到排头,又从排头返回

15、队尾,在此 过程中通讯员的平均速度为v,则 A.v =v0 B.v v0 C.v v0 D.无法确定,A,问题:这里的v是通讯员相对谁的什么速度?,问题:通讯员相对队伍的位移是多少?,x=0 x=x0+x=x0,v= x/t= x0/t= v0,问题:小船逆水航行,其速度大于水流速度v.在经过 一座桥时从船上掉下一个密度极小的小物体, 经过时间t发现后立即调转船头追赶,问: 再经过多长时间船能够赶上小物体? 赶上时小物体离桥多远?,分析:小物体的速度等于水速.,船相对小物体离开过程的位移大小,等于追 赶过程中相对位移的大小.,船相对小物体(水)的速率始终相同.,解:t=x1/v1 t=x2/v

16、2 x1=x2 v1=v2 t=t x=vt,结论:分清三个速度(v、 v0、 v)、位移、加速度.,确定相对位移时,可考虑两物体间初始距离x1和末态距离x2的差x=x1-x2.,用好三个变换公式.,例:长为30m的队伍正以速度3m/s匀速行进,通讯员以不变的速率跑步从队尾赶到排头,又从排头返回队尾,此过程中队伍前进了40m.求通讯员的速率v.,解:由通讯员对队伍的运动有,问题:如何计算速率?,问题:路程是多少?,问题:知道哪些路程?,问题:三个运动的时间关系如何?,考虑相对运动,利用时间关系.,由队伍对地的运动有,v=6m/s,加强物理过程的分析:认真研究每一个细节.,解:设扶梯长L,阶梯数为n,运行速度为v.,例:自动扶梯正在匀速向上运送顾客,现有甲、乙两 人分别以相对扶梯1.5m/s和1.8m/s的速度沿着扶 梯向上奔跑,甲、乙登阶梯数分别为42级和45级, 则自动扶梯的运动速度为多少?阶梯数为多少?,由甲对地的运动有 L=(v1+v) t1,由甲相对扶梯的运动有 x1=v1t1,由比例关系有 n/42=L/s1,联立以上三式得 n/42=(1.5+v)/1.5.,同理