第8講 運動學(xué)的基本概念 勻速直線運動

第8講運動學(xué)的基本概念勻速直線運動自主?夯實基礎(chǔ) 自主預(yù)習(xí)輕松過關(guān)名師點金本講內(nèi)容的重點是掌握有關(guān)運動的基本概念，特別是質(zhì)點模型建立的科學(xué)抽象方法，位移和路程的區(qū)別和聯(lián)系，瞬時速度、平均速度和平均速率的區(qū)別和聯(lián)系，速度火速度的變化量Av與速度的變化率伽速度）的區(qū)別和聯(lián)系.應(yīng)多采用對比的方法進行教學(xué)，比較相似概念之間的區(qū)別和聯(lián)系，并且通過實例的理解來鞏固有關(guān)概念.知識梳理一、機械運動定義：一個物體相對于另一個物體位置的變化.運動形式：平動、轉(zhuǎn)動、振動等.參考系：為了研究物體的運動而假定為不動的物體，叫做參考系.對于同一個運動，所洗參考系不同，對它的描述就可能不同.參考系的選擇以研究問題的方便為原則.研究地面上運動的物體一般選地面為參考系.質(zhì)點.（1） 定義：用來代替物體的有質(zhì)量、位置而無體積的點.（2） 質(zhì)點是一個現(xiàn)實不存在的理想化模型.（3） 物體可看成質(zhì)點的條件：物體只做平動或物體的大小和形狀對所研究的運動沒有影響或影響很小.二、描述運動的物理量時刻和時間時刻指的是時間軸上的一個點，對應(yīng)于物體運動過程中的位置、速度、動量、動能等狀態(tài)量.時間是兩個時刻之間的間隔，在時間軸上用一段長度來表示，對應(yīng)的是位移、路程、沖量、功等過程量.時間=（終止時刻）一（開始時刻）位移和路程位移：描述物體位置變化的物理量，可以用從物體運動的初位置指向末位置的有向線_段來表示，是矢量.路程：物體運動軌跡的長度，是標(biāo)量.只有在單方向的直線運動中，位移的大小才等于路程.速度：是描述物體運動的方向和快慢的物理量.（1） 平均速度：運動物體的位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值叫做運動物體在這段時間內(nèi)（或這段位移內(nèi)）的平均速度，艮P ，單位是m/s，方向與位移的方向相同.說明：①平均速度是對物體運動快慢和方向的粗略描述.②公式 是普遍適用的.（2） 瞬時速度：運動物體在某一時刻（或通過某一位置）的速度，方向是運動物體在該時刻（或通過該位置）的運動方向.瞬時速度是對物體運動快慢和方向的精確描述.⑶瞬時速度與平均速度：在勻速直線運動中，瞬時速度等于平均速度；在變速運動中，瞬時速度可理解為趨于零時間內(nèi)的平均速度，即v=速率瞬時速度的大小叫速率，是標(biāo)量.平均速率：運動物體運動的路程與時間的比值.它的大小與相應(yīng)的平均速度的大小沒有必然的聯(lián)系，一般不相等.加速度（1）速度的變化：八v=vt-v0,描述速度變化的大小和方向，是矢量.⑵加速度：描述物體速度變化快慢的物理量，又叫速度的變化率，是矢量.定義式為：a= .a的方向與八v的方向相同（即與合外力的方向相同）.（3）說明：①加速度與速度沒有直接關(guān)系.加速度很大，速度可以很小，可以很大，也可以為零（某瞬時）；加速度很小，速度可以很小，可以很大，也可以為零（某瞬時）.②加速度與速度的變化量也沒有直接關(guān)系.加速度很大，速度的變化量可以很小，也可以很大;加速度很小，速度的變化量可以很大，也可以很小.加速度是“速度的變化率”——表示速度變化的快慢，不表示速度變化的大小.（4）加速度與運動狀態(tài)的變化：當(dāng)加速度的方向與速度的方向相同時，物體做加速直線_運動：當(dāng)加速度的方向與速度的方向相反時，物體做減速直線運動：當(dāng)加速度的方向與速度的方向不在同一條直線上時，物體做曲線運動.三、勻速直線運動定義：在任意相等的時間內(nèi)位移都相等的直線運動叫做勻速直線運動.特點：a=0，v=恒量.位移公式：s=vt.s-t圖象：如圖8-1所示，圖線的斜率在數(shù)值上等于物體的速度.圖8-1v-1圖象：如圖8-2所示，圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積等于位移的大小.圖8-2基礎(chǔ)自測（2009年廣東物理卷）做下列運動的物體，能當(dāng)做質(zhì)點處理的是（）A-自轉(zhuǎn)中的地球旋轉(zhuǎn)中的風(fēng)力發(fā)電機葉片在冰面上旋轉(zhuǎn)的花樣滑冰運動員勻速直線運動的火車【答案】D在2008年北京奧運會上，牙買加選手博爾特被公認為世界飛人，在男子100m決賽和男子200m決賽中，他分別以9.69s和19.30s的成績打破兩項世界紀(jì)錄，獲得兩枚金牌伽圖8—3所示）.關(guān)于他在這兩次決賽中的運動情況，下列說法正確的是（）一切好像太快了，

竟然可以這么輕松!圖8—3^他在200m決賽中的位移是100m決賽的2倍B-他在200m決賽中的平均速度約為10.36m/s。.他在100m決賽中的平均速度約為10.32m/sD-他在100m決賽中的最大速度可達到20.64m/s【答案】C（2009年安徽理綜卷）大爆炸理論認為，我們的宇宙起源于137億年前的一次大爆炸.除開始瞬間外，在演化至今的大部分時間內(nèi)，宇宙基本上是勻速膨脹的.上世紀(jì)末，對1A型超新星的觀測顯示，宇宙正在加速膨脹.面對這個出人意料的發(fā)現(xiàn)，宇宙學(xué)家探究其背后的原理，提出宇宙的大部分可能由暗能量組成，它們的排斥作用導(dǎo)致宇宙在近段天文時期內(nèi)開始加速膨脹.如果真是這樣，則標(biāo)志宇宙大小的宇宙半徑R和宇宙年齡t的關(guān)系是下列圖象中的（）在s—t坐標(biāo)系中圖象為直線的運動為勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài).圖象中s軸上的截距表示初始位置相對零參考點的位移.當(dāng)斜率為正時，表示速度方向與規(guī)定的正方向相同；斜率為負時，表示速度方向與規(guī)定的正方向相反；斜率的大小表示速度的大小.二、平均速度與瞬時速度、平均速率例2—質(zhì)點沿直線Ox方向做加速運動，它離O點的距離s隨時間t變化的關(guān)系為s=3+23(單位：m),它的速度v隨時間t變化的關(guān)系為y=62(單位：m/s),則該質(zhì)點在t=2s時的瞬時速度和t=0到t=2s內(nèi)的平均速度分別為()A.8m/s,24m/s B.24m/s,8m/sC.12m/s,24m/s D.24m/s,12m/s【解析】由質(zhì)點的速度v隨時間變化的關(guān)系可得t=2s時的速度為：v=6t2=6X22m/s=24m/s由s與t的關(guān)系得出t=0和t=2s時刻對應(yīng)的質(zhì)點離O點的距離分別為：s0=3m,s2=19m再利用平均速度公式得：m/s=8m/s.方法概述平均速率是指物體運動的路程與對應(yīng)時間的比值.平均速度是指物體運動的位移與對應(yīng)時間的比值.平均速度的大小與平均速率的關(guān)系可歸納為如下幾點：只有當(dāng)物體做單向直線運動時，二者才相等；當(dāng)物體做直線運動，但方向有改變時，由于路程大于位移的大小，這時平均速度的大小一定小于平均速率；物體做曲線運動時，位移的大小小于路程，故平均速度的大小一定小于平均速率.三、勻速運動規(guī)律在生活中的應(yīng)用例3天空中有近似等高的濃云層.為了測量云層的高度，在水平地面上與觀測者相距d=3.0km處進行一次爆炸，觀測者聽到由空氣直接傳來的爆炸聲和由云層反射回來的爆炸聲時間上相差八t=6.0s.試估算云層下表面的高度.已知空氣中的聲速v= km/s.【解析】如圖所示，4表示爆炸處，O表示觀測者所在處，h表示云層下表面的高度.用t1表示爆炸聲沿直線傳到O處所經(jīng)時間，則有：d=vt1用t2表示爆炸聲經(jīng)云層反射到達O處所經(jīng)歷的時間，因為入射角等于反射角，故有：2已知t2—t1=At聯(lián)立解得：h=代入數(shù)值得：h=2.0X103m.【答案】2.0X103m

體驗成功（2008年廣東物理卷）某人騎自行車在平直道路上行進，圖8-6中的實線記錄了自行車開始一段時間內(nèi)的v-t圖象.某同學(xué)為了簡化計算，用虛線作近似處理，下列說法正確的是（）圖8-6在A時刻,虛線反映的加速度比實際的大在卜t1時間內(nèi)，由虛線計算出的平均速度比實際的大在t1?t2時間內(nèi)，由虛線計算出的位移比實際的大在t3?t4時間內(nèi),虛線反映的是勻速運動【解析】在v-1圖中斜率表示加速度的大小，圖線與橫軸圍成的面積表示位移大小，故在t1時刻，虛線斜率小于實線斜率，選項A錯誤；在0?t1時間內(nèi)，虛線圍成的面積大于實線圍成的面積，故由虛線計算出的平均速度比實際大，選項B正確；在t1?t2時間內(nèi)，虛線圍成的面積比實線圍成的面積小，故選項C錯誤；t3?t4時間內(nèi)，虛線平行于t輒故反映的是勻速運動，選項D正確.【答案】BD（2007年北京理綜卷）圖8-7為高速攝影機拍攝到的子彈穿過蘋果瞬間的照片.該照片經(jīng)過放大后分析出，在曝光時間內(nèi)，子彈影像前后錯開的距離約為子彈長度的1%?2%.已知子彈飛行的速度約為500m/s，因此可估算出這幅照片的曝光時間最接近（）圖8-7A.10-3s B.10-6s C.10-9s D.10-12s【解析】由攝影機的曝光特點可知，子彈影像前后錯開是由于曝光有一段時間的緣故.若取子彈的長度L=2.5cm則子彈在曝光時間內(nèi)對應(yīng)的飛行時間t==1X10-6s，該時間即為曝光時間，故選項B正確.【答案】B3.（2005年北京理綜卷）一人看到閃電12.3s后又聽到雷聲.已知空氣中的聲速約為330m/s?340m/s,光速為3X108m/s,于是他用12.3除以3很快估算出閃電發(fā)生位置到他的距離為4.1km.根據(jù)你所學(xué)的物理知識可以判斷（）這種估算方法是錯誤的，不可采用這種估算方法可以比較準(zhǔn)確地估算出閃電發(fā)生位置與觀察者間的距離這種估算方法沒有考慮光的傳播時間,結(jié)果誤差很大即使聲速增大2倍以上，本題的估算結(jié)果依然正確【解析】設(shè)雷電發(fā)生處到觀察者的距離為s，閃電的光傳播到觀察者的時間為11 ，則有￡1=，閃電的聲音傳到觀察者的時間為建，則有建=，由題意知t=t2-11=12.3s又t= ，且cNu,所以有te即s=vt=12.3X330m=12.3X m=12.3X km由以上計算可知，這種估算方法是正確的，故選項A、C錯誤，選項B正確；聲速增大兩倍以上時由上式知，這種估算方法不再正確，選項D錯誤.【答案】B（2009年湖北部分中學(xué)聯(lián)考）甲、乙、丙三人各乘一個熱氣球，甲看到樓房勻速上升，乙看到甲勻速上升，甲看到丙勻速上升，丙看到乙勻速下降.那么從地面上看，甲、乙、丙的運動情況是（）甲、乙勻速下降，v乙＞^甲，丙停在空中甲、乙勻