第一章运动的描述学案.docx
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第一章运动的描述学案
第一章运动的描述
§1.1质点参考系空间时间
【学习目标】
1．理解质点的概念；实际物体可以看作质点的条件；
2．知道参考系的概念及与运动的关系；
3．时间和时刻的含义及区别，知道在实验中测量时间的方法。
【学习内容】
1．机械运动
（1）定义：
物体相对于其他物体的叫做机械运动，简称运动。
（2）运动的绝对性和静止的相对性：
宇宙中的一切物体都在不停地运动，无论是巨大的天体，还是微小的原子、分子，都处在永恒的运动之中。
运动是绝对的，静止是相对的。
2．物体和质点
（1）定义：
。
①质点是用来代替物体的具有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置”，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体的质量。
②质点没有体积，因而质点是不可能转动的。
任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。
③质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点。
同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点，要具体问题具体分析。
（2）物体可以看成质点的条件：
如果在研究的问题中，物体的形状、大小及物体上各部分运动的差异是次要或不起作用的因素，就可以把物体看做一个质点。
（3）突出，忽略的思维方法叫理想化方法。
从实际物体中抽象出来的，被理想化的研究对象叫做理想化物理模型。
问题：
（1）能否把物体看作质点，与物体的大小、形状有关吗？
（2）研究一辆汽车在平直公路上的运动，能否把汽车看作质点？
要研究这辆汽车车轮的转动情况，能否把汽车看作质点？
（3）原子核很小，可以把原子核看作质点吗？
【例1】下列情况中的物体，哪些可以看成质点（）
A．研究绕地球飞行时的航天飞机B．研究汽车后轮上一点的运动情况的车轮
C．研究从北京开往上海的一列火车D．研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱
3．参考系
（1）定义：
在描述一个物体的运动时，必须选择另外的一个物体作为标准，这个被选来作为标准的物体叫做参考系。
一个物体一旦被选做参考系就必须认为它是静止的。
（2）参考系的选择：
描述一个物体的运动时，参考系可以任意选取，选取参考系时要考虑研究问题的方便，使之对运动的描述尽可能的简单。
在不说明参考系的情况下，通常应认为是以地面为参考系的。
（3）选择不同的参考系来观察同一个运动，得到的结果会有不同。
【例2】人坐在运动的火车中，以窗外树木为参考系，人是_______的。
以车厢为参考系，人是__________的。
【例3】对于参考系，下列说法正确的是（）
A．参考系必须选择地面B．研究物体的运动，参考系选择任意物体其运动情况是一样的
C．选择不同的参考系，物体的运动情况可能不同D．研究物体的运动，必须选定参考系
4．时刻和时间
（1）时刻和时间间隔可以在时间轴上表示出来。
时间轴上的每一点都表示一个不同的时刻；
时间轴上一段线段的“长度”表示一段时间。
（2）在学校实验室里常用停表，电磁打点计时器或频闪照相的方法测量时间。
【例4】下列说法中指的是时间的有___________________，指的是时刻的有________________。
A．第5秒内B．第6秒初
C．前2秒内D．第3秒末
E．最后一秒内F．第三个2秒
G．第五个1秒的时间中点。
【例5】根据下列“列车时刻表”中的数据，T16次列车从广州到长沙、郑州和北京西站分别需要多长时间?
T15
站名
T16
18：
19
北京西
14：
58
00：
35
00：
41
郑州
08：
42
08：
36
05：
49
05：
57
武昌
03：
28
03：
20
09：
15
09：
21
长沙
23：
59
23：
5l
16：
25
广州
16：
52
【练习】
1．下述情况中的物体，可视为质点的是（）
A．研究小孩沿滑梯下滑的快慢B．研究地球自转运动的规律。
C．研究手榴弹被抛出后的运动轨迹。
D．研究人造地球卫星绕地球做圆周运动。
2．下列各种情况中，可以将研究对象（加点者）看作质点的是（ ）
A.研究小木块的翻倒过程。
B.研究从桥上通过的一列队伍。
C.研究在水平推力作用下沿水平面运动的木箱。
D.汽车后轮，在研究牵引力来源时。
3．甲物体以乙物体为参考系是静止的，甲物体以丙物体为参考系是运动的，那么，以乙物体为参考系，丙物体是（ ）
A．一定是静止的。
B．一定是运动的。
C．有可能是静止的或运动的 D．无法判断。
4．关于机械运动和参照物，以下说法正确的有（）
A.研究和描述一个物体的运动时，必须选定参照物
B.由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参照物
C.一定要选固定不动的物体为参照物
D.研究地面上物体的运动时，必须选地球为参照物
5．关于时间和时刻，下列说法正确的是（ ）
A．物体在5s时就是指物体在5s末时，指的是时刻
B．物体在5s时就是指物体在5s初时，指的是时刻
C．物体在5s内就是指物体在4s末到5s末的这1s时间
D．物体在第5s内就是指物体在4s末到5s末的这1s的时间
§1.2位移
【学习目标】
（1）位移、路程；及其区别。
（2）理解匀速直线运动和变速直线运动的概念；
【学习内容】
（一）位置、位移和路程
1．确定位置的方法：
在参考系上建立一个坐标系，物体的位置由位置坐标表示。
【例1】（教材P7第一段）
注：
描述一个物体的运动时，坐标系可以任意选取，但建立坐标系时要考虑研究问题的方便，使之对运动的描述尽可能的简单。
【P7讨论交流】
（1）在参考系上建立空间直角坐标系（如图所示），飞机的位置用坐标（x，y，z）表示。
（2）在地面上运动的物体、地球上空运动的物体的位置可用经度、纬度、海拔高度来表示。
2．路程和位移
（1）路程：
质点实际运动轨迹的长度，取决于物体运动路径,
它只有大小没有方向，是标量。
（2）位移：
是表示质点位置变动的物理量，有大小和方向，是矢量。
它是用一条
自初始位置指向末位置的有向线段表示，位移的大小等于质点始末位置间的距离，
位移的方向由初位置指向末位置，位移只取决于初末位置，与运动路径无关。
【例2】质点沿着下图所示的边长为10m的正方形路线，从A点开始逆时针方向运动，每秒运动5m。
问：
从开始运动时计时，到下列表中所指三个时刻的三段时间内，质点运动的路程和位移各多大？
（填在表中相应空格中）在图中画出三个位移矢量图。
运动时间
路程大小
位移大小
0～2s末
0～4s末
0～8s末
【例3】如图所示，一质点绕半径为R的圆周从A点开始运动了一圈，则其位移大
小为，路程是。
若质点运动了
周，则其位移大小为，
路程是。
运动N周的过程中最大位移是；最大路程是。
（3）位移和路程的区别：
①位移为矢量；路程为标量。
②位移只取决于初末位置，与运动路径无关；路程的大小跟运动路径有关。
③位移的大小一般不等于路程。
（只有质点做方向不变的直线运动时位移大小才等于路程。
）
3．矢量和标量
（1）矢量：
（2）标量：
4．直线运动的位移表达：
做直线运动的物体的位移等于，其方向由
来表示。
【例4】（教材P7【例题】）
【例5】中学的垒球场的内场是一个边长为16.77m的正方形，在它的四
个角分别设本垒和一、二、三垒．一位球员击球后，由本垒经一垒、
二垒跑到三垒．他运动的路程是m，位移的大小是m，
位移的方向。
【练习】
1．以下说法中正确的是（ ）
A．两个物体通过的路程相同，则它们的位移的大小也一定相同
B．两个物体通过的路程不相同，但位移的大小和方向可能相同
C．一个物体在某一运动中，位移大小可能大于所通过的路程
D．若物体做单一方向的直线运动，位移的大小就等于路程
2．关于质点运动的位移和路程，下列说法正确的是（ ）
A．质点的位移是从初位置指向末位置的有向线段，是矢量
B．路程就是质点运动时实际轨迹的长度，是标量
C．任何质点只要做直线运动，其位移的大小就和路程相等
D．位移是矢量，而路程是标量，因而位移大小不可能和路程相等
3．下列关于路程和位移的说法，正确的是（）
A．位移就是路程
B．位移的大小永远不等于路程
C．若物体作单一方向的直线运动，位移的大小就等于路程
D．位移是矢量，有大小而无方向，路程是标量，既有大小，也有方向
4．关于质点的位移和路程，下列说法正确的是（）
A．位移是矢量，位移的方向就是质点运动的方向B．路程是标量，也是位移的大小
C．质点做直线运动时，路程等于其位移的大小D．位移的数值一定不会比路程大
5．下列关于位移和路程的说法，正确的是（）
A．位移和路程的大小总相等，但位移是矢量，路程是标量
B．位移描述的是直线运动，路程描述的是曲线运动
C．位移取决于始、末位置，路程取决于实际运动路径
D．运动物体的路程总大于位移
6．关于位移和路程，下列说法正确的是（ ）
A．物体沿直线向某一方向运动，通过的路程就是位移B．物体通过一段路程，其位移可能为零
C．物体沿直线运动，通过的路程等于位移的大小D．两物体通过的路程不等，位移可能相同
7．关于位移和路程，下列说法中正确的是（ ）
A．出租车是按位移的大小来计费的
B．出租车是按路程的大小来计费的
C．在田径场1500m长跑比赛中，跑完全程的运动员的位移大小为1500m
D．高速公路路牌上标示“上海100km”，表示该处到上海的路程大小为100km
8．从高为5m处以某一初速度竖直向下抛一小球，在与地面相碰后弹起，上升到高为2m处被接住，则这段过程中（ ）
A．小球的位移为3m，方向竖直向下，路程为7m
B．小球的位移为7m，方向竖直向下，路程为7m
C．小球的位移为3m，方向竖直向下，路程为3m
D．小球的位移为7m，方向竖直向下，路程为3m
9．如图甲，一根细长的弹簧系着一个小球，放在光滑的桌面上．手握小球把弹簧拉长，放手后小球便左右来回运动，B为小球向右到达的最远位置．小球向右经过中间位置O时开始计时，其经过各点的时刻如图乙所示。
若测得OA=OC=7cm，AB=3cm，则自0时刻开始：
a．0.2s内小球发生的位移大小是____，方向向____，经过的路程是_____．
b．0.6s内小球发生的位移大小是_____，方向向____，经过的路程是____．
c．0.8s内小球发生的位移是____，经过的路程是____．
d．1.0s内小球发生的位移大小是____，方向向______，经过的路程是____．
§1.3运动快慢与方向的描述速度
【学习目标】
（1）掌握坐标与坐标的变化量；
（2）理解速度的概念，理解平均速度、平均速率、瞬时速度、瞬时速率的概念；
（3）掌握速度和速率及其区别。
【学习内容】
（一）速度
1．定义：
的比值。
2．定义式：
（比值定义）
3．物理意义：
描述物体运动快慢和方向的物理量。
4．SI单位：
m/s常用单位：
km/h、cm/s1m/s=km/h
5．速度是矢量→方向：
与物体相同。
（二）平均速度
1．计算式：
2．物理意义：
描述变速直线运动的物体在某段时间（或某段位移）内的平均快慢与运动方向。
3．对做变速直线运动的物体，不同位移或不同时间段的平均速度一般不同。
所以平均速度只有指明是哪段位移，或哪段时间内的平均速度才有意义。
4．对做匀速直线运动的物体，位移与时间的比值不变，所以做匀速直线运动的物体的平均速度就是物体的速度。
5．平均速率：
（s是指路程）
（三）瞬时速度（速度）：
1．定义：
描述运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，简称速度。
（理解：
当Δt→0时，测得的平均速度
就接近该点的瞬时速度，即：
Δt→0时
）
2．速度是矢量。
方向：
与物体相同。
3．瞬时速率（速率）：
的大小叫瞬时速率。
（速率是标量，只有大小无方向。
）
汽车速度计的读数、限速牌上的数字都是指。
问题：
（1）同一物体的同一段运动的平均速率一定等于平均速度的大小吗？
（）
（2）同一物体的同一段运动的瞬时速率一定等于瞬时速度的大小吗？
（）
【例1】下列关于速度和速率的说法中正确的是（ ）
A．速度是矢量，用来描述物体运动的快慢。
B．平均速度是速度的平均值，它只有大小没有方向。
C．汽车以速度v1经过某路标，子弹以速度v2从枪筒射出，两速度均为平均速度。
D．平均速度就是平均速率。
【例2】用同一张底片对着小球运动的路径每隔
s拍一次照，得到的照片如图所示，则小球在图中过程运动的平均速度大小是（）
A．0.25m/sB．0.2m/s
C．0.17m/sD．无法确定
【例3】物体做直线运动①若前一半时间是速度为v1的匀速运动，后一半时间是v2的匀速运动，则整个运动平均速度是多大?
②若前一半路程是速度为v1的匀速运动，后一半路程是速度为v2的匀速运动，则整个运动平均速度又是多大？
【练习一】
1．下列关于速度的说法正确的是（ ）
A．速度是描述物体位置变化的物理量B．速度是描述物体位置变化大小的物理量
C．速度是描述物体运动快慢的物理量D．速度是描述物体运动路程与时间的关系的物理量
2．对作变速直线运动的物体，有如下几种叙述，其中表示瞬时速度的叙述是（）
A．物体在第1s内的速度是3m/s。
B．物体在第1s末的速度是3m/s。
C．物体在通过其路径上某一点的速度为3m/sD．物体在通过一段位移s时的速度为3m/s
3．一个运动员在百米赛跑中，测得他在50m处的速度是9.0m/s，12s末到达终点时的速度为8.0m/s，则全程内平均速度的大小为（）
A．8.0m/sB．8.3m/sC．8.5m/sD．9.0m/s
4．已知直线AC的中点为B点，物体沿AC做变速直线运动，在AB段的平均速度为6m/s，在BC段的平均速度为4m/s，那么它在AC段的平均速度是（ ）
A．4.8m/sB．5.0m/sC．5.2m/sD．
m/s
5．一列火车沿平直轨道运行，先以10m/s的速度匀速行驶15分，随即改以15m/s的速度匀速行驶10分，最后在5分钟又前进1000m而停止，则该火车在前25分钟及整个30分内的平均速度各为多大？
它最后通过2000m的平均速度是多大？
6．一个朝某方向做直线运动的物体，在t时间内的平均速度为v，紧接着t/2时间内的平均速度是v/2，则全过程内的平均速度是多少？
7．一列长50m的队伍，其前进速度是2.5m/s，经过一座全长100m的桥，当队伍的第一个人踏上桥到队尾最后一个人离开桥时，总共需要的时间是多少？
8．一列队伍长L=120m，行进速度v=4.8km/h，为了传达一个命令，通讯员从队伍排尾跑步赶到队伍排头，其速度v’=3m/s，然后又立即用跟队伍行进速度相同大小的速度返回排尾。
求：
通讯员从离开队伍到重回到排尾共用多少时间？
通讯员归队处跟离队处相距多少？
（四）实验：
用打点计时器测速度
1．打点计时器：
电磁打点计时器原理；电火花计时器原理：
电磁打点计时器
电火花计时器
电源电压
4～6V的交流电
220V的交流电
电源频率
频率为50Hz，每隔0.02s打一个点
特点
纸带运动时受到的阻力小，比电磁打点计时器实验误差小
2．练习使用打点计时器
（步骤详见课本P12）
注意：
（1）电源电压要符合要求：
（2）实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材。
（3）应先接通电源，待打点稳定时再释放小车。
3．测量瞬时速度的方法：
某点的瞬时速度可以粗略地由包含该点在内的两点间的平均速度来表示。
（例：
其中T为每两个计数点间的时间间隔。
）
【例4】在测定匀变速直线运动加速度的实验中，选定一条纸带如图所示，从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为记数点。
测得：
x1=1.40cm，x2=1.90cm，x3=2.38cm，x4=2.88cm，x5=3.39cm，x6=3.87cm。
则在计时器打出点4时，小车的速度为m/s。
（注意每两个计数点间的时间间隔。
）
【例5】一同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是（）
A．接在直流电源上B．电源电压不稳C．电源频率不稳D．打点针压得过紧
【例6】电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（）
A．时间间隔B．位移C．平均速度D．瞬时速度
【例7】在用打点计时器测定小车速度的实验中得到一条纸带，如图所示，从比较清楚的点开始，每五个打印点取一个计数点，分别表明0、1、2、3…，测得0与1两点间的距离s1＝30mm，2与3两点间的距离为s3=48mm，则小车在0与1两点间的平均速度v1=m/s，在2与3两点间的平均速度v3＝
m/s，据此可判断小车做运动。
【例8】打点计时器的电源频率为50Hz时，振针每隔s打一个点。
现用打点计时器测定物体的速度，当实际的电源频率低于50Hz时，如果仍按50Hz来计算，则测得的速度值将比真实值偏。
【例9】在“研究匀变速直线运动”的实验中所使用的电源是50HZ的交流电，某同学打好三条纸带，选取其中最好的一条，其中一段如图所示。
图中A、B、C、D、E为计数点，相邻两个计数点间有四个点未画出。
根据纸带可计算出各计数点的瞬时速度，则vB=________m/s，并计算打A、E点的时间间隔内纸带所对应平均速度
=m/s。
（本题结果均要求保留三位有效数字）
【练习二】
1．接通电源与让纸带随物体运动，这两个操作的先后次序应当是（）
A.先接通电源，后释放纸带B.先释放纸带，后接通电源
C．释放纸带的同时接通电源D.先释放纸带或先接通电源都可以
2．打点计时器振针打点的周期决定于（）
A.交流电压的高低B.交流电的频率C.永久磁铁的磁性强弱D.振针与复写纸间的距离
3．当纸带与运动物体连接时，打点计时器接通频率恒定的电源在纸带上打出一系列点迹。
下列关于纸带上点迹的说法中，正确的是（）
A.点迹越密集，说明物体运动越快B.点迹越密集，说明物体运动越慢
C.点迹越密集，说明振针打点越快D.点迹越密集，说明振针打点越慢
4．你左手拿一块表，右手拿一支笔。
当你的同伴沿直线拉动一条纸带，使纸带在你的笔下向前移动时，你每隔1s用笔在纸带上打下一个点，这就组成了一台“打点计时器”。
如果在纸带上打下10个点，那么在打第1个点到打第10个点的过程中，纸带的运动时间是（）
A.1sB.10sC.9sD.无法确定
5．用打点计时器可测纸带运动的时间和位移，实验使用的是电火花计时器，下面是没有按操作顺序写的实验步骤。
先在各步骤处填上适当内容，然后按实验操作的合理顺序，将字母代号填在空白处。
A.在打点计时器的两接线柱上分别接上导线，导线的另一端分别接在电源的两个接线柱上；
B.把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过计时器的墨粉纸盘与放电针之间；
C.用刻度尺测量从计时开始点到最后一个点间的距离x；
D.切断电压，取下纸带，如果共有n个清晰的点，则这段纸带记录的时间t=；
E.打开电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上被打出一系列小点；
F.利用公式
计算纸带运动的平均速度。
实验步骤的合理顺序是。
6．某次打点计时器在纸带上打出一系列的计时点，A、B、C、D是依次每5个计时点选取的计数点，测得距离AB=32.0mm，AC=125.0mm，AD=278.0mm。
由此可知，打A~B点的时间内纸带的平均速度为
m/s；打B~D点的时间内纸带的平均速度为m/s；打B点时纸带的瞬时速度为m/s。
（电源频率为50Hz）
7．如图为某次实验时打出的纸带，打点计时器每隔0.02s打一
个点，图中O点为第一个点，A、B、C、D为每两点选定的
计数点。
根据图中标出的数据，打A、D点时间内纸带的平均
速度是m/s，打B点时刻纸带的瞬时速度为m/s；
你能算出打O、D点时间内纸带的平均速度吗？
为什么？
（四）速度时间图象（v—t图）
1．概念：
速度—时间图象反映了物体的规律。
简称速度图象。
2．坐标轴的含义：
横坐标表示；纵坐标表示。
3．物理意义：
描述运动物体的速度随时间变化的规律
（不表示物体的运动轨迹）
4．匀速直线运动的v—t图（如右图所示）
求：
前10s内物体的位移？
5．变速直线运动的v—t图：
（课本P14图1-3-9所示；图1-3-10所示）
注：
速度的正、负表示物体的运动方向。
如图所示，左图表示物体做运动，
右图表示物体做运动。
说明：
在平面直角坐标系中只能作直线运动的v—t图，
该直线运动不一定是匀速运动。
【P15发展空间】
1、光电门传感器：
【例】象打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如左图所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。
某同学利用光电计时器设计了一个试验：
如下右图所示，在小铁块A和木板B上贴上待测的纸，木板B水平固定，铅锤通过细线和小铁块相连。
l和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出。
释放铅锤，让小铁块在木板上加速运动，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡
光时间分别为2.0×10-2s和0.5×10-2s。
已知小铁块的宽度d=2.06cm，则铁块通过光电门l的速度v1=m/s，铁块通过光电门2的速度v2=m/s。
（计算结果保留3位有效数字）
2、运动传感器原理：
x1=
vt1（v：
声波的速度；t1：
接收器第一次从发射到收到声波信号的时间）
x2=
vt2（t2：
接收器第二次从发射到收到声波信号的时间）
物体的速度
（Δt：
两次信号反射的时间间隔。
）
【例】图A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。
图B中p1、、p2是测速仪发出的超声波信号，n1、n2是p1、p2由汽车反射回来的信号。
设测速仪匀速扫描，p1、p2之间的时间间隔Δt＝1.0s，超声波在空气中传播的速度是v＝340m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图B可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是______m，汽车的速度是______m/s。
§1.4速度变化快慢的描述加速度
【学习目标】
1．理解加速度的概念；
2．掌握加速度是矢量，方向始终与速度变化量的方向一致；
3．掌握速度、速度变化量、加速度的区别；
【学习内容】
【思考1】课本P16（图1-4-1、1-4-2、1-4-3、1-4-4中没有说明的另一个速度值是多少？
）
【思考2】
（1）将这四幅图分为两组，使它们有各自的特点；
（2）怎样比较图1-4-1与图1-4-3、图1-4-2与图1-4-4中的速度变化快慢？
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