概念勻速直線運動.ppt

1、第二章 物體的運動,第一講 描述運動的概念 勻速直線運動,一、描述機械運動的概念,1.機械運動:物體的空間位置隨時間的變化.,運動是絕對的,靜止是相對的.運動具有相對性:,位置、位移、速度、加速度都具有相對性.,參考系:在描述一個物體的運動時,選來作為參考的其它物體.,運動具有相對性是研究機械運動時要選擇參考系的原因.,參考系可以任意選取,但參考系的選取不同,觀察的結果往往不同.不特殊聲明時以地面為參考系.,機械運動的相對性:只能做相對的描述.,被選作參考系的物體認為是靜止的.,在比較兩個物體的運動時,要采用同一參考系.,注:四選.參考系;坐標系;研究對象;物理過程.,例:有甲、乙、丙三架觀光

2、電梯,甲中的乘客看到高樓在向下運動,乙中的乘客看到甲在向下運動,乙中的乘客看到甲、乙都在向上運動.則這三架電梯對地的運動情況可能是 A.甲向下,乙向上,丙不動 B.甲向上,乙向上,丙不動 C.甲向上,乙向上,丙向下 D.都向上,丙的速度最小,B C D,例:站在地面上的人看來,從水平勻速飛行的轟炸機上投下的炸彈的運動軌跡是_線,而在該轟炸機的駕駛員看來該炸彈的運動軌跡是_線.,直,拋物,問題:研究汽車從長春到北京的運動,選擇哪個參考系更方便? A.地面 B.地心 C.汽車.,例:,問題:地理上“東”或“西”的含義是什么?,兩個位置比較,沿著地球自旋的方向在前的稱之為 “東”,在后的稱之為“西”

3、.是一個相對的概念.,問題:題干中的“東邊” 或“西邊”是以什么為參考系的?由此你能得出什么結論?,是指相對觀察者在“東邊”或“西邊”,所以是以觀察者為參考系的.結論:這種現(xiàn)象發(fā)生在傍晚.,問題:題中的飛機速度是相對地面的?還是相對地心的?,問題:一般假設太陽靜止.則飛機是迎著太陽(向西)飛行,還是背著太陽(向東)飛行?飛行速率如何?,是相對地面的.,是向西,速度大于該緯度上的點的自旋的線速度.,問題:題干中為什么強調(diào)“維度較高地區(qū)”?,該緯度上的點的線速度較小.,發(fā)生時間,飛行方向,緯度的高低,速率的大小,坐標系和位置坐標,為了定量的描述物體的位置,要在參考系上建立坐標系.物體的位置用物體所

4、處位置的坐標描述.,建立坐標系時要規(guī)定好原點、坐標軸指向(矢量正方向)、刻度值、單位.,運動軌跡和坐標系的對應關系.,直線運動,一維坐標系;,平面運動,二維坐標系;,立體運動,三維坐標系.,問題:為了確定航行中的飛機位置,需要幾維坐標?,2.質(zhì)點:用來代替物體的有質(zhì)量的點.,是一個理想化模型:忽略了物體的形狀和體積. 沒有忽略質(zhì)量,其質(zhì)量等于所代表的物體的質(zhì)量.,物體可以看做質(zhì)點的條件:在所研究的問題中物 體的形狀和體積屬于無關因素或次要因素.,物體做平動;,與所研究的空間尺度相比,物體的幾何尺寸很小.,具有相對性:是“空間尺度”與物體的“幾何尺寸” 比較的結果.,3.時刻和時間間隔,時刻:用

5、時間軸上的一個點表示.對應狀態(tài).(物理量瞬時值),時間間隔(時間):兩個時刻間的間隔.用時間軸上 兩個時刻間的線段長度表示.對應過程(物理量變化),問題:下面兩句話中的34分28秒指的是時刻還是時間間隔? 開賽后34分28秒甲隊攻破了乙隊的大門. 經(jīng)過34分28秒激戰(zhàn),甲隊終于攻破了乙隊的大門.,4.位移和路程,位移:表示物體位置改變的物理量.,是矢量:用從初位置指向末位置的有向線段表示.,由始末位置決定,與軌跡(路徑)的具體形狀無關.,箭頭指向表示位移的方向,長度表示位移的大小.,路程:物體運動軌跡的長度.是標量.,問題:位移和路程有哪些區(qū)別?,問題:在什么情況下位移的大小等于路程?,問題:

6、汽車里程表給出的是位移還是路程?,區(qū)別:矢量和標量;與軌跡形狀的關系.,在直線運動中,坐標軸建在運動方向上,b.相對原點的位移等于位置坐標值.,a.普遍表達式.,5.平均速度和平均速率,平均速度:物體的位移x和發(fā)生這個位移所用的時間t的比值.,是矢量:方向與位移方向相同.,公式:,平均速率:物體通過的路程s和通過這 些路程所用的時間t的比值. 是標量.,問題:汽車速度表給出的是速度還是速率?,兩者的區(qū)別:,矢量和標量;,大小:,平均速度和平均速率的值,都與在哪段時間(位移,路程)計算有關.,問題:做勻速直線運動的物體, ts內(nèi)的速度為v1,在緊 接著的ts內(nèi)的速度為v2,則在2t時間內(nèi)的平均速

7、 度是多大?,問題:如果是前一半位移的速度為v1,后一半位移的 速度為v2,全程的平均速度是多大?,結論:嚴格按照定義式計算.,問題:若前1/3s為v1,后2/3s為v2結果如何?,6.瞬時速度和瞬時速率(速率),瞬時速度:運動的物體在某一時刻或某點的速度.,是矢量:方向沿著軌跡的切線方向.,與平均速度的關系:當t0時,平 均速度的極限值等于瞬時速度.,例:勻加速運動,瞬時速率:瞬時速率就是瞬時速度的大小.是標量.,例:汽車速度計給出的是 A.平均速度 B.平均速率 C.瞬時速度 D.瞬時速率,D,7.速度變化量v:末速度和初速度的矢量差.,幾何表示:通過平移,將初速度和末速度的始端相 接,從

8、初速度的末端向末速度的末端所作的有向 線段,表示速度的變化量.,表示速度變化的大小和方向.,問題:乒乓球垂直入射到墻壁上后垂直反射回來, 速率都是10m/s.求反射過程中的速度變化量.畫出矢量圖.,問題:以10m/s的速率做勻速圓周運動的物體,在轉(zhuǎn)過60o角的過程中速度變化量是多少?畫出矢量圖.,大小: v=2v1cos,大小:v=2v1,大小:v=v1=10m/s,8.加速度a:速度變化量v跟發(fā)生這一變化所用時間 t的比值.,是表示速度變化快慢的物理量,又稱速度變化率.,是矢量:其方向與速度變化量v方向相同. 表示速度變化的方向.,加速運動:a、v夾角為銳角(同向).,減速運動:a、v夾角為

9、鈍角(反向).,av:只改變速度方向,不改變大小.,表示速度變化的快慢,而不是大小.,表示速度方向和大小兩方面變化的快慢.,a和v的關系:方向關系;大小關系;,邏輯關系:a和t決定v;a由F和m決定,a=F/m.,(平拋,圓周),問題:關于加速度,下列說法中正確的是,A.物體運動的速度越大時,加速度也一定越大,速 度為零時加速度一定為零,B.物體運動的速度變化越大,加速度越大,C.物體運動的速度變化越快,加速度越大,D.物體的速度保持不變時,物體運動的加速度為零.,E.物體運動的速率不變時,加速度一定為零,F.物體運動的加速度保持不變時, 速度一定不變.,G.加速度取正值時物體做加速運動,加速

10、度取負值 時物體做減速運動,H.加速度減小時,物體的運動速度減小;加速度增大 時物體的運動速度增大,9.位移、速度、加速度的關系.,圖象關系.,位移圖象上某點的斜率表示該時刻的速度.,速度圖象上某點的斜率表示該時刻的加速度.,注:這里的斜率不是幾何斜率,而是根據(jù)坐標值的變化量計算出的斜率.是速度(加速度)的瞬時值.,圖象關系.,位移對時間的導數(shù)是速度.,速度對時間的導數(shù)是加速度.,注:求導的前提寫出x(t)或v(t)的表達式.是速度(加速度)的瞬時值.例: 求t=2s時的速度和加速度.,二、勻速直線運動,1.定義:物體在一條直線上運動,在相等的時間內(nèi)位移相等的運動.,3.特征:xt, x=s路

11、; v=C; a=0; xt圖象為傾斜直線, vt圖象為水平直線.,2.公式: x=vt v=x/t,問題:說明各圖象表示的位移或速度的特點.,運動性質(zhì):軌跡形狀;速度隨時間的變化情況.,問題:能否求速度?,問題:能否求位移?,例(01.上海):圖A是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖,測速儀發(fā)出并接收超聲波脈沖信號,根據(jù)發(fā)出和接收到的信號間的時間差,測出被測物體的速度.圖B中p1、p2是測速儀發(fā)出的超聲波信號,n1、n2是p1、p2由汽車反射回來的信號.設測速儀勻速掃描.p1、p2之間的時間間隔t1.0 s,超聲波在空氣中傳播的速度是 v340m/s,若汽車是勻速行駛的,則根據(jù)圖B可

12、知,汽車在接收到p1、p2兩個信號之間的時間內(nèi)前進的距離是_m,汽車的速度是_m/s.,問題1:圖B中的刻度表示哪個物理量的值?每一小格代表多少?,1.刻度表示時間; t0=tpp/30=1s/30.,過程分析:,1.汽車接收和反射信號是在同時,同一信號去和回路程相等.,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)由信號完成.,問題:s是汽車在哪段時間內(nèi)的位移?,3:s是汽車兩次反射之間的時間間隔內(nèi)t的位移.,問題:如何確定

13、兩次反射的時刻?,4.分別是t1和t2的中間時刻.,t=(39.511)s/30=0.95s v=s/t=17/0.95m/s=17.9m/s,總結:加強過程分析,靜下心來,逐步分析細節(jié).,10.相對運動問題:變換式,研究對象對靜止參考系的量:x、v、a;,運動參考系對靜止參考系的量: x0、v0、a0;,研究對象對運動參考系的量:x、v、a.,涉及的物體:研究對象、靜止參考系、運動參考系,注:是矢量式, 滿足平行四邊形法則;,在一條直線時,必須選好正方向,根據(jù)正方向確定各量的正負號.,物理量設定:,例:卡車和小客車在同一條平直的公路上向東勻速行駛, 卡車的速度20m/s,小客車的速度30m/

14、s,某時卡車在小客車前面30m處.求: 在以后的5s內(nèi)卡車相對小客車的位移. 5s時兩車的距離.(以向東為矢量的正方向),問題:那個車是研究對象?那個車是運動參考系？,問題:問中的位移是什么位移?,解:取車行方向為矢量的正方向,小客車為參考系 v=vv0=(2030)m/s=10m/s,x=vt=105m=50m/s,x=v0t ( vt+x0) =20m,問題:誰的位移是運動參考系對地的位移?,例:做豎直上拋運動的物體A,相對做自由落體運動的物體B的加速度是多大?,例:一列士兵隊伍正以某一速度v0做勻速直線運動, 因有緊急情況通知排頭兵,一通訊員以不變的速 率跑步從隊尾趕到排頭,又從排頭返回

15、隊尾,在此 過程中通訊員的平均速度為v,則 A.v =v0 B.v v0 C.v v0 D.無法確定,A,問題:這里的v是通訊員相對誰的什么速度?,問題:通訊員相對隊伍的位移是多少?,x=0 x=x0+x=x0,v= x/t= x0/t= v0,問題:小船逆水航行,其速度大于水流速度v.在經(jīng)過 一座橋時從船上掉下一個密度極小的小物體, 經(jīng)過時間t發(fā)現(xiàn)后立即調(diào)轉(zhuǎn)船頭追趕,問: 再經(jīng)過多長時間船能夠趕上小物體? 趕上時小物體離橋多遠?,分析:小物體的速度等于水速.,船相對小物體離開過程的位移大小,等于追 趕過程中相對位移的大小.,船相對小物體(水)的速率始終相同.,解:t=x1/v1 t=x2/v

16、2 x1=x2 v1=v2 t=t x=vt,結論:分清三個速度(v、 v0、 v)、位移、加速度.,確定相對位移時,可考慮兩物體間初始距離x1和末態(tài)距離x2的差x=x1-x2.,用好三個變換公式.,例:長為30m的隊伍正以速度3m/s勻速行進,通訊員以不變的速率跑步從隊尾趕到排頭,又從排頭返回隊尾,此過程中隊伍前進了40m.求通訊員的速率v.,解:由通訊員對隊伍的運動有,問題:如何計算速率?,問題:路程是多少?,問題:知道哪些路程?,問題:三個運動的時間關系如何?,考慮相對運動,利用時間關系.,由隊伍對地的運動有,v=6m/s,加強物理過程的分析:認真研究每一個細節(jié).,解:設扶梯長L,階梯數(shù)為n,運行速度為v.,例:自動扶梯正在勻速向上運送顧客,現(xiàn)有甲、乙兩 人分別以相對扶梯1.5m/s和1.8m/s的速度沿著扶 梯向上奔跑,甲、乙登階梯數(shù)分別為42級和45級, 則自動扶梯的運動速度為多少?階梯數(shù)為多少?,由甲對地的運動有 L=(v1+v) t1,由甲相對扶梯的運動有 x1=v1t1,由比例關系有 n/42=L/s1,聯(lián)立以上三式得 n/42=(1.5+v)/1.5.,同理