第一节直线运动的基本概念.docx
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第一节直线运动的基本概念
第一章运动的描述和匀变速直线运动
第一节直线运动的基本概念
一、质点和参考系
1．质点
（1）用来代替物体的有质量的点叫做质点。
（2）研究一个物体的运动时，如果物体的形状和大小对所研究问题的影响可以忽略，就可以看做质点。
（3）质点是一种理想化模型，实际并不存在。
2．参考系
（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．通常以地球为参考系。
二、位移和速度
1．位移和路程
位移
路程
定义
位移表示物体的位置变化，可用由初位置指向末位置的有向线段表示
路程是物体运动轨迹的长度
区别
位移是矢量，方向由初位置指向末位置
路程是标量，没有方向
联系
在单向直线运动中，位移的大小等于路程；其他情况下，位移的大小小于路程
2.速度与速率
（1）平均速度：
在变速运动中，物体发生的位移与发生这段位移所用时间的比值，即v＝，是矢量，其方向就是对应位移的方向。
（2）瞬时速度：
运动物体在某一时刻或经过某一位置的速度，是矢量，其方向是物体的运动方向或运动轨迹的切线方向。
（3）速率：
瞬时速度的大小，是标量。
（4）平均速率：
物体运动实际路程与发生这段路程所用时间的比值，不一定等于平均速度的大小。
三、加速度
1．物理意义：
描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是状态量。
2．定义式：
a＝＝。
3．决定因素：
a不是由v、Δt、Δv来决定，而是由来决定。
4．方向：
与Δv的方向一致，由合外力的方向决定，而与v0、v的方向无关。
考点一 对质点、参考系、位移的理解
1．三个概念的进一步理解
（1）质点不同于几何“点”，它无大小但有质量，能否看成质点是由研究问题的性质决定，而不是依据物体自身大小和形状来判断。
（2）参考系是为了研究物体的运动而假定为不动的物体。
（3）位移是由初位置指向末位置的有向线段，线段的长度表示位移大小。
2．三点注意
（1）对于质点要从建立理想化模型的角度来理解。
（2）在研究两个物体间的相对运动时，选择其中一个物体为参考系，可以使分析和计算更简单。
（3）位移的矢量性是研究问题时应切记的性质。
跟随练习：
1．（对质点的理解）（多选）为了提高枪械射击时的准确率，制造时会在枪膛上刻上螺旋形的槽。
这样，当子弹在枪管中运动时，会按照旋转的方式前进。
离开枪管后，子弹的高速旋转会降低空气密度、侧风等外部环境对子弹的影响，从而提高子弹飞行的稳定性。
下列关于子弹运动的说法中正确的是（ ）
A．当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时可以把子弹看做质点
B．当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时可以把子弹看做质点
C．无论研究什么问题都可以把子弹看做质点
D．能否将子弹看做质点，取决于我们所研究的问题
2．（对位移和路程的理解）关于位移和路程，下列说法正确的是（ ）
A．在某一段时间内物体运动的位移为零，则该物体一定是静止的
B．在某一段时间内物体运动的路程为零，则该物体一定是静止的
C．在直线运动中，物体的位移大小一定等于其路程
D．在曲线运动中，物体的位移大小可能等于其路程
3.（对参考系的理解）钓鱼岛群岛自古以来就是中国领土，其附近海域是渔民祖祖辈辈传统的谋生渔场．如图，中国海监46船（甲）和中国海监49船（乙），在钓鱼岛领海内开展例行维权巡航．甲、乙两船并排行驶，甲船上的船员看见钓鱼岛向东移，乙船内的船员发现甲船没有动．如果以钓鱼岛为参照物，上述事实说明（ ）
A．甲船向西运动，乙船不动
B．乙船向西运动，甲船不动
C．甲船向西运动，乙船向东运动
D．甲、乙两船以相等的速度都向西运动
【题后反思】 对参考系的三点提醒
（1）由于运动描述的相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对哪个参考系而言的，在没有特殊说明的情况下，一般选大地作为参考系。
（2）在同一个问题中，若要研究多个物体的运动或同一物体在不同阶段的运动，则必须选取同一个参考系。
（3）对于复杂运动的物体，应选取能最简单描述物体运动情况的物体为参考系。
考点二 平均速度和瞬时速度
1．区别与联系
（1）区别：
平均速度是过程量，表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度；瞬时速度是状态量，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。
2．方法和技巧
（1）判断是否为瞬时速度，关键是看该速度是否对应“位置”或“时刻”。
（2）求平均速度要找准“位移”和发生这段位移所用的“时间”。
例1、如图所示，图中每个小方格的边长均为1m，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：
1s、2s、3s、4s．下列说法不正确的是（ ）
A．物体在AB段的平均速度为1m/s
B．物体在ABC段的平均速度为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点时的瞬时速度
D．物体在B点的速度等于AC段的平均速度
【题后反思】
（1）中间时刻的速度等于这段时间的平均速度，只适用于匀变速直线运动．本题中由A→C的过程为曲线运动。
（2）所选取的时间或过程越短，该段的平均速度越接近该过程内某时刻或某位置的瞬时速度。
1．（平均速度和瞬时速度的理解）（多选）如图所示，某赛车手在一次野外训练中，先用地图计算出出发地A和目的地B的直线距离为9km，实际从A运动到B用时5min，赛车上的里程表指示的里程数增加了15km.当他经过某路标C时，车内速度计指示的示数为150km/h，那么可以确定的是（ ）
A．整个过程中赛车的平均速度为180km/h
B．整个过程中赛车的平均速度为108km/h
C．赛车经过路标C时的瞬时速度为150km/h
D．赛车经过路标C时速度方向为由A指向B
2．（平均速度的计算）某同学在研究一辆汽车的运动时发现，汽车沿直线运动，以速度v1＝20m/s行驶了的路程，接着以速度v2＝30m/s跑完了其余的的路程，他根据这些数据算出了汽车在全程的平均速度，你看下列哪一个是正确的（ ）
A．25m/s B．24m/s
C．23m/sD．25.7m/s
3．（平均速度、瞬时速度、平均速率）一质点沿直线Ox方向做减速直线运动，它离开O点的距离x随时间变化的关系为x＝6t－2t3（m），它的速度v随时间t变化的关系为v＝6－6t2（m/s），则该质点在t＝2s时的瞬时速度和t＝0到t＝2s间的平均速度、平均速率分别为（ ）
A．－18m/s、－2m/s、6m/s
B．－18m/s、－2m/s、2m/s
C．－2m/s、－2m/s、－18m/s
D．－18m/s、6m/s、6m/s
考点三 加速度与速度及速度变化量的关系
1．三个概念的比较
比较项目
速度
速度变化量
加速度
物理意义
描述物体运动快慢和方向的物理量，是状态量
描述物体速度改变的物理量，是过程量
描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是状态量
定义式
v＝
Δv＝v－v0
a＝＝
决定因素
v的大小由v0、a、Δt决定
Δv由v与v0进行矢量运算，由Δv＝aΔt知Δv由a与Δt决定
a不是由v、t、Δv来决定的，而是由来决定
方向
平均速度与位移同向
由v－v0或a的方向决定
与Δv的方向一致，由F的方向决定，而与v0、v的方向无关
2．根据a与v方向的关系判断物体是加速还是减速
（1）当a与v同向或夹角为锐角时，物体加速。
（2）当a与v垂直时，物体速度的大小不变。
（3）当a与v反向或夹角为钝角时，物体减速。
例2、（多选）如图甲所示，火箭发射时，速度能在10s内由0增加到100m/s；如图乙所示，汽车以108km/h的速度行驶，急刹车时能在2.5s内停下来，下列说法中正确的是（ ）
A．10s内火箭的速度改变量为10m/s
B．2.5s内汽车的速度改变量为－30m/s
C．火箭的速度变化比汽车的快
D．火箭的加速度比汽车的加速度小
1．（对加速度的理解）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的方向相同，但加速度大小先保持不变，再逐渐减小直至零，则在此过程中（ ）
A．速度先逐渐增大，然后逐渐减小，当加速度减小到零时，速度达到最小值
B．速度先均匀增大，然后增大得越来越慢，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．位移先逐渐增大，后逐渐减小，当加速度减小到零时，位移达到最小值
2．（加速度与速度及速度变化之间的制约关系）赵凯华教授说过“加速度是人类认识史上最难建立的概念之一，也是每个初学物理的人最不易掌握的概念……”．所以对加速度的认识应该引起大家的重视．下列说法中正确的是（ ）
A．加速度是描述速度变化快慢的物理量，速度大，加速度一定大
B．速度变化得越快，加速度就变化得越快
C．物体加速度变大，则速度也一定是在变大
D．加速度的方向与速度变化量的方向相同
3．（加速度的计算）（多选）一物体做匀变速直线运动，某时刻速度大小为4m/s，1s后速度的大小变为10m/s，在这1s内该物体的（ ）
A．加速度的大小为6m/s2，方向与初速度的方向相同
B．加速度的大小为6m/s2，方向与初速度的方向相反
C．加速度的大小为14m/s2，方向与初速度的方向相同
D．加速度的大小为14m/s2，方向与初速度的方向相反
[基础巩固题组]
1．在“金星凌日”的精彩天象中，观察到太阳表面上有颗小黑点缓慢走过，持续时间达六个半小时，那便是金星，这种天文现象称为“金星凌日”，如图所示．下面说法正确的是（ ）
A．地球在金星与太阳之间
B．观测“金星凌日”时可将太阳看成质点
C．以太阳为参考系，金星绕太阳一周位移不为零
D．以太阳为参考系，可以认为金星是运动的
2．“嫦娥三号”月球探测器成功完成月面软着陆，并且着陆器与巡视器（“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（ ）
A．“嫦娥三号”刚刚升空的时候速度很小，加速度也很小
B．研究“玉兔号”月球车在月球表面运动的姿态时，可以将其看成质点
C．研究“嫦娥三号”飞往月球的运行轨道时，可以将其看成质点
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
3．校运会400m比赛中，终点在同一直线上，但起点不在同一直线上（如图所示）．关于这样的做法，下列说法正确的是（ ）
A．这样做目的是使参加比赛的同学位移大小相同
B．这样做目的是使参加比赛的同学路程相同
C．这样做目的是使参加比赛的同学所用时间相同
D．这种做法其实是不公平的，明显对外侧跑道的同学有利
4．（多选）下面关于瞬时速度和平均速度的说法正确的是（ ）
A．若物体在某段时间内任一时刻的瞬时速度都等于零，则它在这段时间内的平均速度一定等于零
B．若物体在某段时间内的平均速度等于零，则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定都等于零
C．匀速直线运动中，物体在任意一段时间内的平均速度等于它任一时刻的瞬时速度
D．变速直线运动中，物体在任意一段时间内的平均速度一定不等于它在某一时刻的瞬时速度
5．一质点沿直线Ox方向做变速运动，它离开O点的距离x随时间t变化的关系为x＝（5＋2t3）m，它的速度随时间t变化的关系为v＝6t2（m/s），该质点在t＝2s时的速度
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