11 描述运动的基本概念.docx
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11描述运动的基本概念
§1．1 描述运动的基本概念
物理学习的核心在于思维，
最基本的知识和方法才是最重要的，
学好物理的秘诀：
多思考，多分析。
【考点自清】 晶品质心_新浪博客
现在高考不再是考查知识的再现，而是考查能否灵活运用所学知识分析和解决具有综合性质的实际问题。
因此，同学们不仅要加深对基本概念、基本规律的理解与运用，而且还要弄清概念、规律的形成过程。
学习物理概念，除了知道它的定义、单位、标矢性，还要知道它的物理意义，掌握其内涵和外延。
有同学认为学习物理不用记概念，只要会做题就行了，对很多概念的定义都不能正确表达出来。
其实这是一个认识的误区。
我们不用去死记硬背概念，但是如果要完全掌握一个概念就一定能用自己的语言把它表述出来，所以不能描述出一个概念的定义就一定没有掌握好这个概念。
一个物理概念的建立是经过数几十年乃至上百年的时间才形成了今天的表述。
在建立概念的过程中，人们发现这样或那样的错误问题，正是这些问题使人们不断的对概念进行改进和完善。
而前人所发现的问题也常常是我们今天学习时经常出现的错误。
了解了概念的来龙去脉，自然会明白为什么要这样定义概念，它能解决什么问题，它和物理规律有什么联系等。
因此，对物理概念我们应当反复的思考才能准确把握。
另外，由于数学知识的学习，使得同学们在高三能从新的角度去认识旧有的知识。
如学习了极限便能更好地理解瞬时速度；导数能让我们更好地理解速度、加速度、磁通量的变化率这些概念；三角函数对掌握简谐运动的规律是非常有帮助的。
一、参考系和坐标系
1．参考系：
为了研究物体的运动而假定不动的物体，叫做参考系。
说明：
（1）同一个物体，如果以不同的物体为参考系，观察结果可能不同。
（2）参考系的选取是任意的，原则是以使研究物体的运动情况简单为原则；一般情况下如无说明，则以地面或相对地面静止的物体为参考系。
2．坐标系：
为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。
中学物理中常用的坐标系有直线坐标系和平面直角坐标系，可分别用来研究物体沿直线的运动和在平面内的运动（如平抛运动）。
【例1】甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降，那么，从地面上看，甲、乙、丙的运动情况是（ ）
A．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙停在空中
B．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙匀速上升
C．甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙匀速下降，且v丙＞v甲
D．以上说法均不正确
【解析】楼房和地面相当于同一参考系，甲是匀速下降，乙看到甲匀速上升，说明乙匀速下降，且乙的速度v乙大于甲的速度v甲．甲看到丙匀速上升，有三种可能：
（1）丙静止；
（2）丙匀速上升；（3）丙匀速下降，且它们的速度v丙＜v甲，丙看到乙匀速下降，也有三种可能性：
（1）丙静止；
（2）丙匀速上升；（3）丙匀速下降，且速度关系为v丙＜v乙．答案：
AB
说明：
题干中描述的运动，选择的参照物不同，而A、B、C中描述的运动都是相对于地面的．
二、质点 晶品质心_新浪博客
1．质点：
用来代替物体的有质量的点．
2．说明：
（1）质点是一个理想化模型，实际上并不存在．
（2）物体可以简化成质点的情况：
①物体各部分的运动情况都相同时（如平动）．②物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计的情况下（如研究地球的公转）．③物体有转动，但转动对所研究的问题影响很小时（如研究小球从斜面上滚下的运动）．
即使是同一个物体，能否被简化为质点，也得依据问题的具体情况决定．
【例2】在下列各运动的物体中，可视为质点的有（ ）
A．做高低杠表演的体操运动员
B．沿斜槽下滑的小钢球，研究它沿斜槽下滑的速度
C．人造卫星，研究它绕地球的转动 晶品质心_新浪博客
D．水平面上的木箱，研究它在水平力作用下是先滑动还是先滚动
【解析】A中要欣赏的是运动员力与美的表演，或者是研究运动员的各种花样动作，若视为质点了，又欣赏什么、研究什么？
小钢球下滑的速度与球的大小无关，可视作质点．研究人造卫星绕地球转动时，由于卫星的大小比起卫星到地球的距离小得多，所以卫星的形状、大小可以不考虑，可视为质点．木箱在水平力作用下是否滚动，与力在木箱上的作用点的位置有关，或者说与木箱的大小和形状有关，故此时不能把木箱看作质点．答案：
BC
说明：
物体能否被抽象为质点模型，关键是看物体的形状和大小在所研究的问题中所起的作用，是不是达到了可以忽略的程度．通过质点模型的建立要注意学习和体会理想化方法的应用，这是物理学研究中经常采用的一种方法．
三、时刻和时间 晶品质心_新浪博客
1．时刻：
指的是某一瞬间，在时间轴上用—个确定的点表示．如“3s末”；和“4s初”．
2．时间：
是两个时刻间的一段间隔，在时间轴上用一段线段表示．
四、位置、位移和路程
1．位置：
质点所在空间对应的点．建立坐标系后用坐标来描述．
2．位移：
描述质点位置改变的物理量，是矢量，方向由初位置指向末位置，大小是从初位置到末位置的线段的长度．
3．路程：
物体运动轨迹的长度，是标量．
说明：
只有物体做单方向直线运动时，位移的大小才等于路程．
【例3】某同学从学校的门口A处开始散步，先向南走了50m到达B处，再向东走了100m到达C处，最后又向北走了150m到达D处，则：
（1）此人散步的总路程和位移各是多少?
（2）要比较确切地表示这人散步过程中的各个位置，应采用什么数学手段较妥，分别应如何表示?
（3）要比较确切地表示此人散步的位置变化，应用位移还是路程?
说明：
位移是描述物体位置变化的物理量，求位移时不但求大小，还要求方向．
五、速度与速率 晶品质心_新浪博客
1．速度：
位移与发生这个位移所用时间的比值（v=Δx/Δt），是矢量，方向与Δx的方向相同。
速度是描述物体运动的快慢和方向的物理量。
2．瞬时速度与瞬时速率：
瞬时速度指物体在某一时刻（或某一位置）的速度，方向沿轨迹的切线方向，其大小叫瞬时速率，前者是矢量，后者是标量．
3．平均速度与平均速率：
在变速直线运动中，物体在某段时间的位移跟发生这段位移所用时间的比值叫平均速度（v=Δx/Δt），是矢量，方向与位移方向相同；而物体在某段时间内运动的路程与所用时间的比值叫平均速率，是标量．
【例4】（2001年全国高考题）某测量员是这样利用回声测距离的：
他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.00s第一次听到回声，又经过0.50s再次听到回声．已知声速为340m/s，则两峭壁间的距离为_______________．
【解析】测量员第一次听到的声音是声波遇到较近的峭壁反射回的，则测量员到这一峭壁的距离为x1=vt1/2=170m；第二次听到的声音是声波在另一个峭壁反射回的，所以测量员与另一峭壁的距离应为x2=v（t1+t2）/2=255m，因此两峭壁间的距离为x=x1+x2=170m+255m=425m．
说明：
这是一个联系实际的问题，解决此题的关键在于要搞清楚两次听到的声音是怎样造成的，建立起时间与路程（或位移）的关系．速度都是矢量，速率都是标量；速度描述物体运动的快慢及方向，而速率只能描述物体运动的快慢；瞬时速率就是瞬时速度的大小，但平均速率不一定等于平均速度的大小，只有在单方向直线运动中，平均速率才等于平均速度的大小，即位移大小等于路程时才相等．
六、加速度
1．物理意义：
描述速度改变快慢及方向的物理量，是矢量．
2．定义：
速度的改变量跟发生这一改变所用时间的比值．
3．定义式：
a=Δv/t=（v－v0）/t
4．大小：
等于单位时间内速度的改变量．
5．方向：
与速度改变量的方向相同．
6．理解：
要注意区别速度（v）、速度的改变（Δv）、速度的变化率（Δv/t）．加速度的大小即Δv/t，而加速度的方向即Δv的方向．
【例5】计算物体在下列时间段内的加速度
（1）一辆汽车从车站出发做匀加速直线运动，经10s速度达到108km/h．
（2）以40m/s的速度运动的汽车，从某时刻起开始刹车，经8s停下．
（3）沿光滑水平地面以10m/s运动的小球，撞墙后以原速度的大小反弹，与墙壁接触时间为0.2s．
说明：
⑴速度和加速度都是矢量，计算时要注意方向性．对于一条直线上的矢量运算，最容易忽略的就是方向问题．处理一条直线上的矢量加减时，选定正方向后，可用“+”、“－”表示矢量的方向，与正方向相同的，为“+”，与正方向相反的，为“－”．
⑵通过本题，注意领会：
物体运动速度大、速度变化量大，其加速度不一定大．
【重点精析】 晶品质心_新浪博客
一、质点概念的理解与应用
1、质点是对实际物体的科学抽象，是研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体进行的近似，是一种理想化的模型,真正的质点是不存在的。
2、一个物体能否看做质点，并非依物体自身大小来判断，而是要看物体的大小、形状在所讨论的问题中是主要因素还是次要因素.若是次要因素，即使物体很大，也能看做质点。
相反，若物体的大小、形状是主要因素，即使物体很小，也不能看做质点。
3、质点与几何中的“点”不同。
质点是对实际物体进行科学抽象的模型，具有质量，只是忽略了物体的大小和形状；几何中的点仅仅表示空间中的某一位置。
【例6】如图为我国田径名将刘翔,曾多次获得110米栏冠军，下列有关说法正确的是（ ）
A、刘翔在飞奔的110米中，可以看做质点
B、教练为了分析其动作要领，可以将其看做质点
C、无论研究什么问题，均不能把刘翔看做质点
D、是否能将刘翔看做质点，决定于我们所研究的问题
【解析】在刘翔飞奔的110米中，我们如果只关心他的速度，则无需关注其跨栏动作的细节，故可以将其看做质点。
教练为了分析其动作要领时，如果作为质点，则其摆臂、跨栏等动作细节将被掩盖，无法研究，所以就不能看做质点。
因此，能否将一个物体看做质点，关键是物体自身因素对我们所研究问题的影响，而不能笼统地说行或不行。
答案：
AD
【规律总结】判断物体是否可看作质点应注意以下两点
（1）明确题目中所要研究的问题是什么.
（2）分析物体的大小和形状对所研究的问题而言能否忽略.
【变式练习1】2008年北京奥运会已落下帷幕，世人瞩目，中国代表团参加了包括田径、体操、柔道在内的所有28个大项的比赛，下列几种奥运比赛项目中的研究对象可视为质点的是（ ）
A、在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时
B、帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时
C、跆拳道比赛中研究运动员的动作时 晶品质心_新浪博客
D、铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时
【解析】A、C项中的研究对象的大小和形状忽略后，所研究的问题将无法继续，故A、C错，而B、D项中的研究对象的大小和形状忽略后，所研究的问题不受影响，故B、D正确.答案：
BD
二、对位移、路程的理解
位移是描述物体位置变化大小和方向的物理量，它是运动物体从初位置指向末位置的有向线段。
位移既有大小又有方向，是矢量，大小只跟运动起点、终点位置有关，跟物体运动所经历的实际路径无关。
路程是物体运动所经历的路径长度，是标量，大小跟物体运动所经过的路径有关。
位移和路程都属于过程量，物体运动的位移和路程都需要经历一段时间。
【例7】关于路程与位移，下列说法中正确的是（ ）
A．位移的方向就是质点运动的方向
B．路程等于位移的大小
C．位移的值不会比路程大
D．质点运动的位移为零时，其运动的路程也为零
【解析】位移是从始点到终点的有向线段，路程是实际轨迹的总长度，所以位移总不会大于路程．只有物体在一直线上做方向不变的直线运动时，位移的大小才等于路程．答案
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