高中物理描述运动的基本概念

第一讲运动的描述匀变速直线运动的研究
考点一 [01] 对质点和参考系的理解
一、质点
1．物体可看做质点的条件
研究物体的运动时，物体的大小和形状对研究结果的影响可以忽略．
2．质点是一种理想化模型，实际并不存在
(1)理想化模型是分析、解决物理问题常用的方法，它是对实际问题的科学抽象，可以使一些复杂的物理问题简单化．
(2)物理学中理想化的模型有很多，如“质点”、“轻杆”、“光滑平面”、“自由落体运动”、“点电荷”、“纯电阻电路”等，都是突出主要因素，忽略次要因素而建立的物理模型．
二、参考系
1．参考系可以是运动的物体，也可以是静止的物体，但被选为参考系的物体，我们都假定它是静止的．
2．比较两物体的运动情况时，必须选同一参考系．
3．选取不同的物体作为参考系，对同一物体运动的描述可能不同．
——————[1个示范例] ——————
图1－1－3
2014年2月中旬国际泳联大奖赛西班牙站女子10 m跳台赛中，如图1－1－3所示，是比赛中的瞬间照．下列说法正确的是( )
A．为了研究运动员的技术动作，不能将运动员视为质点
B．运动员质量太大，不能将运动员视为质点
C．运动员体积太大，不能将运动员视为质点
D．运动员速度太大，不能将运动员视为质点
甲、乙、丙三个观察者同时观察一个物体的运动．甲说：“它在做匀速运动．”乙说：“它是静止的．”丙说：“它在做加速运动．”这三个人的说法( ) A．在任何情况下都不对
B．三人中总有一人或两人的说法是错误的
C．如果选择同一参考系，那么三个人的说法都对
D．如果各自选择自己的参考系，那么三个人的说法就可能都对
考点二 [02] 区别平均速度、瞬时速度、平均速率
一、平均速度与瞬时速度的区别与联系
1．区别：平均速度与位移和时间有关，表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度；瞬时速度与位置或时刻有关，表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度．
2．联系：瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度．
二、平均速度与平均速率的区别
平均速度的大小不能称为平均速率，因为平均速率是路程与时间的比值，它与平均速度的大小没有对应关系．
——————[1个示范例] ——————
图1－1－4
(多选)如图1－1－4所示，一个人沿着一个圆形轨道运动，由A点开始运动，经过半个圆周到达B点．下列说法正确的是( )
A．人从A到B的平均速度方向由A指向B
B．人从A到B的平均速度方向沿B点的切线方向
C．人在B点的瞬时速度方向由A指向B
D．人在B点的瞬时速度方向沿B点的切线方向
图1－1－5
(多选)如图1－1－5所示，物体沿曲线轨迹的箭头方向运动，AB、ABC、ABCD、ABCDE四段曲线轨迹运动所用的时间分别是：1 s,2 s,3 s，4 s．下列说法正确的是( )
A．物体沿曲线A→E的平均速率为1 m/s
B．物体在ABC段的平均速度为
5
2
m/s
C．AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点的瞬时速度D．物体在B点的速度等于AC段的平均速度
考点三 [03] 速度、速度的变化量、加速度的比较
1．加速度a不是反映运动的快慢，也不是反映速度变化量的大小，而是反映
速度变化的快慢，即速度的变化率，
Δv Δt
越大，a 越大． 2．加速度a 与速度v 无直接关系，与Δv 也无直接关系，v 大，a 不一定大；Δv 大，a 也不一定大．
3．速度大小的改变关键是看速度的方向和加速度的方向是否相同，如果相同，则速度增大；如果相反，则速度减小．
——————[1个示范例] ——————
关于速度和加速度的关系，下列说法中正确的是( )
A ．速度变化越大，加速度就越大
B ．速度变化越快，加速度就越大
C ．加速度不变，速度方向就保持不变
D ．加速度不断变小，速度就不断变小
——————[1个预测例]——————
(多选)有关加速度方向的理解，下列说法中正确的是( )
A ．由a ＝Δv Δt
知，a 的方向与Δv 的方向相同 B ．a 的方向与初速度v 0的方向相同
C ．只要a >0，物体就做加速运动
D ．a 的方向与初速度的方向相同，则物体做加速运动 求瞬时速度的法宝——极限法
一、方法概述
极限法是把某个物理量推向极端，即极大和极小或极左和极右，并依此做出科学的推理分析，从而给出判断或导出一般结论．极限法在某些物理问题的分析计算中具有独特作用，恰当应用极限法可使问题化难为易，化繁为简，思路灵活，判断准确．
二、解题思路
1．由平均速度公式v ＝Δx Δt
可知，当Δx 、Δt 都非常小，趋向于 极限时，这时的平均速度就可认为是某一时刻或某一位置的瞬时速度．
2．测出物体在微小时间Δt 内发生的微小位移Δx ，然后可由v ＝Δx Δt
求出物体在该位置的瞬时速度，这样瞬时速度的测量便可转化成为微小时间Δt 和微小位移Δx 的测量．
为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为3.0 cm 的遮光板，如图1－1－6所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，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Δt 1＝0.30 s ，通过第二
个光电门的时间为Δt 2＝0.10 s ，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二
个光电门的时间为Δt ＝3.0 s ．试估算：
图1－1－6
(1)滑块的加速度多大？
(2)两个光电门之间的距离是多少？
小练
⊙参考系的选取
1．(2013·丰台区模拟)飞机着地后还要在跑道上滑行一段距离，机舱内的乘客透过窗户看到树木向后运动，乘客选择的参考系是( )
A．停在机场的飞机B．候机大楼
C．乘客乘坐的飞机D．飞机跑道
⊙质点、参考系、加速度、速度的理解
2．嫦娥三号月球探测器于2013年12月2日凌晨发射升空，2013年12月14日成功完成月面软着陆，2013年12月15日4时35分，嫦娥三号着陆器与巡视器(“玉兔号”月球车)成功分离，这标志着我国的航天事业又一次腾飞，下面有关嫦娥三号的说法正确的是( )
图1－1－8
A．嫦娥三号在刚刚升空的时候速度很小，加速度也很小
B．研究嫦娥三号飞往月球的运行轨道时，可以将其看作质点
C．研究“玉兔号”月球车在月球表面运动的姿态时，可以将其看作质点
D．“玉兔号”月球车静止在月球表面时，其相对于地球也是静止的
⊙位移—时间图象的理解
3．(多选)如图1－1－9所示为两位跑步者的位移—时间图象．
图1－1－9
以下选项正确的是( )
A．一开始跑步者A在前，B在后
B．P点以后跑步者A仍在前
C．跑步者B在P点追上了A
D．跑步者B的速度大于A的速度
⊙加速度、速度、位移关系的理解
4．一个质点做方向不变的直线运动，加速度的方向始终与速度方向相同，但加速度大小逐渐减小直至为零，则在此过程中( )
A．速度逐渐减小，当加速度减小到零时，速度达到最小值
B．速度逐渐增大，当加速度减小到零时，速度达到最大值
C．位移逐渐增大，当加速度减小到零时，位移将不再增大
D．位移逐渐减小，当加速度减小到零时，位移达到最小值
5．如图1－1－10所示，高速公路的安全工程师会建造软隔离带，使汽车撞到它们后能够安全地慢下来．已知系上安全带的乘客可以经受的加速度为－3.0×102 m/s2.安全隔离带应该多厚，才能安全地阻挡以110 km/h的速度行驶的汽车的撞击．
图1－1－10。