高中物理第二章 直线运动.docx
《高中物理第二章 直线运动.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理第二章 直线运动.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高中物理第二章直线运动
第二章直线运动
本章中我们主要学习一些描述物体运动的基本物理量；掌握匀变速直线运动的规律；了解理想模型和数学方法（图像、公式）在物理学中的应用。
本章主要内容有：
机械运动；质点；位移和路程；速度和速率；加速度；匀变速直线运动规律；自由落体运动。
本章重点：
重要概念有机械运动、质点、位移、速度、加速度等概念；重要规律有速度公式、位移公式；重要方法有s－t图像、v－t图像和理想化模型。
本章难点：
加速度、s－t图像和v－t图像物理意义的理解；路程与位移、速度与加速度之间的区别和联系。
匀变速直线运动是实验运动问题的理想化的抽象，所以在学习中应注意联系实际，另外对同一问题的研究，还应该有意识地从不同角度（如运用公式、使用图像）构思多种解法，这对本章学习将十分有益。
第一节机械运动
【教学要求】
1．知道参考系地概念。
知道对同一物体选择不同地参考系时，观察的结果可能不同，通常选择参考系时，要考虑研究问题的方便。
2．理解质点的概念，知道它是一种科学抽象。
知道物体在什么情况下可以看作质点。
知道这种科学抽象是一种普遍的研究方法。
3．知道时间和时刻的含义以及它们的区别。
知道在实验室测量时间的方法。
4．知道位移的概念。
知道它是表示质点位置变动的物理量。
知道它是矢量，可以用有向线段来表示。
5．知道位移和路程的区别。
【知识要点】
一．参考系
1．机械运动定义：
物体相对于其他物体的____________，叫做机械运动，简称为运动。
2．参考系：
在描述一个物体的运动时，选定______________另外的物体（假定不动）叫做参考系。
注意：
（1）运动是绝对的。
（2）静止是相对地。
（3）参考系是可以任意选取地。
同一个运动，如果选取不同地物体为参考系，观察到的运动情况可能不相同。
在选择参考系时，应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。
我们在研究地面上的物体运动时通常取相对于地面静止的物体为参考系。
在今后的学习中如不特别说明，均以为是以地球作为参考系的。
二．质点
1．质点的定义：
___________________________________________。
2．把物体看成质点的条件：
（1）物体的大小、形状对所研究的问题的影响可以___________时，可视为质点；
（2）____动的物体可以看成质点；
（3）物体有转动，但因转动而引起的物体部分差异对所研究的问题____________作用。
注意：
（1）质点是实际物体的抽象的点，是实际物体的理想化模型。
真正的质点是没有的。
（2）质点是只有质量而无大小形状的点。
（3）不能以物体的大小为标准来判断物体是否可以看成质点。
（4）质点并不是质量很小的点。
三．时间和时刻
时间和时刻有区别，也有联系，在时间轴上，时间表示______，时刻表示__________。
四．位置、路程与位移
1．位置：
位置就是质点在某时刻的所在空间的一点，其位置可由坐标确定。
2．路程：
质点位置发生变化时的__________叫做路程，其单位通常用________，另外还有__________、___________等。
3．位移：
位移是表示质点_________的物理量。
位移可用从________指向________的一段有向线段表示。
位移是矢量。
位移的大小等于______________________；位移的方向_________指向_______。
位移单位是________，有时也用________，或__________。
【基础训练】
1．平时我们说的太阳升起和落下，是用什么做参考系的？
我们说地球绕着太阳运动，又是用什么作参考系的？
2．研究自行车的车轮绕车轴的运动时，能不能把自行车当做质点？
研究马路上行驶的自行车的速度时，能不能把自行车当作质点？
3．我国运动王军霞在1996年第26届奥运会上创造了女子5000m的奥运会记录：
14min59.88s。
这个数据是时刻还是时间间隔？
火车站服务处都有《旅客列车时刻表》出售，它为什么不叫《时间表》
4．出租车司机是按位移收费还是按路程收费？
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（如图）。
一位球员击球后，由本垒经一垒、二垒跑到三垒。
他运动的路程是多大？
位移是多大？
位移的方向如何？
6．如下图所示，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2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________。
7．指出下列物体做机械运动时的参考系。
（1）晚上月亮在云层中穿行。
（2）小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。
（3）乘客看到从火车上自由落下的物体做直线运动。
8．“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”。
这一诗句表明（）
A．坐在地上的人是绝对静止的
B．坐在地面上的人相对地球以外的其他星体是运动的
C．人在地球上的静止是相对的，运动是绝对的
D．以上说法都错误
9．两辆汽车在平直公路上运动，甲车内一人看见乙车没有运动，而乙车内一人看见路旁的树木向西移动。
如果以大地为参考系，那么，上述观察说明（）
A．甲车不动，乙车向东运动
B．乙车不动，甲车向东运动
C．甲车向西运动，乙车向东运动
D．甲、乙两车以相同的速度都向东运动
10．下列关于质点的说法中，正确的是（）
A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在
B．只有体积很小的物体才能看作质点
C．凡轻小的物体，皆可看作质点
D．如果物体的形状和大小对于所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看作质点。
11．下列物体中，可以看作质点的是（）
A．计算从北京开往上海的途中，与上海距离时的火车
B．研究航天飞机相对地球的飞行周期时，绕地球飞行的航天飞机
C．沿地面翻滚前进的体操运动员
D．比较两辆行驶中的车的快慢
12．下列关于参考系的描述中，正确的是（）
A．参考系必须是和地面连在一起的物体
B．被研究的物体必须沿与参考系的连线运动
C．参考系必须是在做匀速直线运动的物体或是相对于地面静止的物体
D．参考系是为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体
13．地面观察者看雨滴竖直下落时，坐在匀速前进的车厢中的乘客看雨滴是（）
A．向前运动B.向后运动C.倾斜落向前下方D.倾斜落向后下方
14．在下图的时间轴上表示出下列各时刻和时间：
第4s末、第4s初、第5s内、前5s。
15．某人沿着半径为R的水平圆周跑道跑了1.75圈时，他的（）
A．路程和位移的大小均为3.5πRB.路程和位移的大小均为
R
C．路程为3.5πR、位移的大小为
RD.路程为0.5πR、位移的大小为
R
16．某人向东行400m，又往西行100m，再往北行400m。
他的路程是______，位移的大小是________、方向为_______________。
第二节位移和时间的关系
【教学要求】
1．理解匀速运动、变速运动的概念。
2．知道什么是位移—时间图象，以及如何用图象来表示位移和时间的关系。
3．知道匀速直线运动的s—t图象的意义。
4．知道公式和图象都是描述物理量之间关系的数学工具，它们各有所长，可以互相补充。
【知识要点】
一．匀速直线运动
1．定义：
物体在一条________上运动，如果在________________________，这种运动就叫做匀速直线运动。
2．位移—时间图象：
s—t图象表示运动物体的_______随______变化的规律。
匀速直线运动的s－t图象，是一条__________线。
速度的大小在数值上等于图象的________。
注意：
（1）物体的s－t图象和物体的运动轨迹是根本不同的两个概念；
（2）图象不过原点表示开始计时时物体的位移不为零（相对于参考点）。
图象从横轴起始，表示物体过一段时间才开始从参考点出发；图象与横轴交叉，物体从参考点的一边运动到另一边；（3）两图象相交的交点，表示两物体在这一时刻相遇；（4）图象平行于t轴，表示物体静止；（5）图象是直线，物体的速度不变，物体一定是做匀速运动。
二．变速直线运动
1．定义：
物体沿_____________运动，如果在相等的时间里___________________，这种运动就叫做变速直线运动。
2．特点：
变速直线运动的位移图象不是直线，而是曲线。
【基础训练】
1．右图是一架民航飞机的位移图象。
这架飞机做什么运动？
从图象求出：
飞机在30min内的位移，飞行700km所用的时间。
2．下图是一辆火车运动的位移图象。
线段OA和BC表示火车做什么运动？
线段AB与横轴平行，表示火车做什么运动？
火车在4min内的位移是多少？
通过12km用多长时间？
火车在中途停了多长时间？
3．试说明下图所列图线各表示怎样的运动状态或运动过程。
4．如图所示是一列火车的位移-时间图象。
由图可知，火车在90min内的位移是________，火车运行100km所用的时间是__________。
5．右图中的s-t图象表示，做匀速运动的物体，在30s内通过的路程是（）
A．100mB.250m
C.300mD.无法确定
6．某物体运动的位移_时间图象如图所示，则（）
A．物体做往复运动B.物体做匀速直线运动
C．物体朝一个方向做直线运动D.不能确定物体的运动情况
7．图a是某运动质点的s－t图象。
则该质点在前2s内的位移是________、在第3s内的位移是___________。
8．上图b是做直线运动的甲、乙两物体的位移－时间图象，下列说法中正确的是（）
A．甲启动的时刻比乙早t1秒B.当t＝t2时，两物体相遇
C．当t＝t2时，两物体相距最远D.当t＝t3时，两物体相距s1米。
9．上图c是做直线运动的甲、乙两物体的位移－时间图象，由图可知（）
A．乙开始运动时，两物体相距20m
B．
在0－10s这段时间内，物体间的距离逐渐变大
C．在10－25s这段时间内，物体间的距离逐渐变小
D．两物体在10s时相距最远，在25s时相遇
10．甲、乙两物体在同一直线上运动的s－t图象，如图所示。
以甲物体的出发点为原点，出发时间为计时起点，则（）
A．甲、乙两物体同时出发
B．甲物体在中途停止了一段时间，而乙没有停止
C．甲物体开始运动时，乙在甲前面s0处
D．甲、乙两物体从同一地点出发
11．已知一汽车在平直公路上运动，它的位移－时间图象如下图a所示。
（1）根据图象在下图b所示的坐标轴上标出A、B、C、D、E各点代表的汽车的位置。
（2）求出下列各段时间内汽车的路程和位移大小。
①第1h内②前6h内③前7h内④前8h内
第三节运动快慢的描述速度
【教学要求】
1．理解速度的概念。
知道速度是表示运动快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量。
2．理解平均速度，知道瞬时速度的概念。
3．知道速度和速率以及它们的区别。
【知识要点】
一．速度
1．定义：
速度是表示____________的物理量，它等于________跟_________________________的比值。
2．公式：
用v表示速度，则有v＝_______。
3．单位：
在国际单位制中，速度的单位是________，符号是________。
常有单位还有__________________________等等。
4．方向：
速度是矢量，它的方向跟_______________相同。
二．平均速度和瞬时速度
1．平均速度：
在_____________运动中，物体在___________________跟________________的比值，叫做这段位移（或这段时间）的平均速度，即
_________。
单位是_______。
它是_____量，其方向跟____________的方向相同。
平均速度的意义在于能粗略地描述变速运动的快慢。
注意：
对变速直线运动来说，不同时间内（或不同位移上）的平均速度的值可能不一样。
2．瞬时速度：
运动物体在__________________________的速度，叫做瞬时速度，方向是轨迹上物体所在点的切线指向前进的一侧。
瞬时速度的意义在于能对变速运动作精确描述。
3．瞬时速率：
瞬时速度的_____，简称速率。
是标量。
4．平均速率：
物体在某段时间内通过的______跟通过这段路程所用______的比值，叫做这段路程（或这段时间上）的平均速率，它是标量。
注意：
由于质点在运动时，一般情况下通过的路程要大于位移的大小，所以平均速率一般也要大于平均速度的大小，只有质点作单方向直线运动时，它的路程才等于位移的大小，此时质点的平均速率才等于平均速度的大小。
【方法归纳】
求变速直线运动的平均速度时，一定要根据平均速度的定义式去求解，不能自己造公式。
另外，同一个变速直线运动，平均速度的大小与所选取的哪段位移（或哪段时间）有关。
所以求平均速度时，要弄清楚是哪段位移上（或哪段时间内）的平均速度，回答平均速度时也要说清楚哪段位移上（或哪段时间内）的平均速度。
【基础训练】
1．信号沿动物神经传播的速率大约是102m/s。
身长30m的鲸，尾巴被鲨鱼咬了一口，大约经过多长时间它能感觉到被咬？
身高1.8m的人，大约经过多长时间能感觉到脚上被蚊子叮了一口？
2．子弹以900m/s的速度从枪筒射出，这里指的是平均速度还是瞬时速度？
汽车在北京长安街上行驶，有时快，有时慢，2min行驶了1.8km，汽车的行驶速度是54km/h，这里指的是什么速度？
3．右图是两个匀速直线运动的位移图象，哪条直线所表示的运动的速度大？
各是多大？
4．试判断下面的几个速度中哪个是平均速度？
哪个是瞬时速度？
A．子弹射出枪口的速度是800m/s，以790m/s的速度击中目标。
B．汽车从甲站行驶到乙站的速度是40km/h。
C．汽车通过站牌时的速度时72km/h。
D．小球第3s末的速度是6m/s。
平均速度：
______________；瞬时速度：
_______________。
（填字母代号）
5．三个人进行步行比赛，他们的速度分别是：
甲为3.5km/h、乙为63m/min、丙为1m/s。
则三人中步行最快的是（）
A．甲B．乙C．丙D．一样快
6．做匀速直线运动的物体通过三段位移的大小之比为1:
4:
7，则物体在这三段位移中（）
A．速率之比为1:
4:
7B.时间之比为1:
4:
7
C．路程之比为1:
4:
7D.不能确定
7．某质点沿半径R＝5m的圆形轨道以恒定的速率运动，经过10s运动了1/2圆周。
该物体做的是________速运动（填“匀”或“变”）；瞬时速度大小为______m/s；10s内的平均速度大小为______m/s；质点运动一周的平均速度为_______m/s。
8．短跑运动员在百米赛跑中，测得他在5s末的速度为10.4m/s，10s末到达终点的速度为10.2m/s，则运动员在全过程中的平均速度为（）
A．10.4m/sB.10.3m/sC.10.2m/sD.10m/s
9．图a为甲、乙、丙三个物体在同一直线上运动的s－t图象，比较前5s内三个物体的平均速度大小关系为
；比较前10s内三个物体的平均速度大小有
___
_____
。
10．上图b为两个质点的位移－时间图象。
由图象可知，它们的速度分别为vA＝____m/s、vB=______m/s；质点B的出发点在质点A的出发点_____（填“前”或“后”）_____m处。
从开始运动经_____s，两质点到达同一位置。
11．上图c为某物体的s－t图象，在第1s内物体的速度是______，从第2s至第3s内物体的速度是_______，物体返回时的速度是________，4s内通过的路程是______，位移是____，4s内物体的平均速度是________。
12．一物体做同向直线运动，前一半时间以速度v1匀速运动，后一半时间以速度v2匀速运动，则该物体的平均速度为___________；另一物体也做同向直线运动，前一半路程以速度v1匀速运动，后一半路程以速度v2匀速运动，则该物体的平均速度为___________。
13．人乘自动扶梯上楼，如果人站在扶梯上不动，扶梯可以在3min内把人送到楼上去。
若扶梯不动，某人可用1.5min沿扶梯走到楼上。
试计算这个人在仍以原来的速度沿扶梯向上运动，同时扶梯也开动的情况下，需用多长时间才能到楼上？
第四节速度和时间的关系
【教学要求】
1．知道什么是速度－时间图象，以及如何用图象来表示速度和时间的关系。
2．知道匀速直线运动和匀变速运动的v－t图象的物理意义。
3．知道什么是匀变速直线运动和非匀变速运动。
【知识要点】
一．速度－时间图象
速度－时间图象（v－t图象）：
v－t图象表示运动的速度随时间变化的规律。
匀变速直线运动运动的v－t图象，是一条倾斜直线。
加速度的大小在数值上等于直线的斜率，如图甲所示。
匀速直线运动的v－t图象，是一条平行时间轴的直线，如图乙所示。
注意：
（1）物体的v－t图象和物体的运动轨迹是根本不同的两个概念；
（2）两图象相交的交点，表示两个物体的速度在某一时刻相同；
（3）图象平行于t轴，表示物体作匀速运动；
（4）图象是倾斜的直线，物体的加速度不变，物体一定是做匀变速运动；
（5）图线下方覆盖的面积表示物体运动的位移。
二．匀变速直线运动
1．定义：
在变速直线运动中，如果在___________________________，这种运动就叫做匀变速直线运动。
2．分类：
匀变速直线运动有两种，分别是________和____________。
【方法归纳】
形状一样的图线，在不同图象中所表示的物理规律不同，因此在应用时要特别注意看清楚图象的纵、横轴所描述的是什么物理量。
在速度－时间图象中，我们可以根据速度轴上速度的正负符号来判断速度的方向，根据速度轴上速度的绝对值来判断速度的大小，根据速度－时间的图线的形状来判断物体的运动规律。
应当注意不论图线的形状如何，反映的都是直线运动，这是由于坐标轴只能有正负两个方向的原因。
【基础训练】
1．有两个物体，从同一点开始向相同方向做匀速直线运动，速度分别是3m/s和5m/s，画出它们的位移图象和速度图象，并根据这两种图象分别求出它们在5s内的位移。
2．下图所示的几个速度图象分别描述的是什么运动？
3．下图a是一个物体运动的速度图象，图b是一个物体运动的位移图象，请你根据此二图分别说出物体在这1min内各阶段的运动情况。
4．根据下图所示的位移－时间图象，试画出相应的速度－时间图象。
5．根据下图所示的v－t图象，回答下列问题。
（1）在图
（1）中，AB段、CD段、EF段的速度及位移各是多少？
（2）在图
（2）中，画出物体在这段时间内所对应的s－t图象。
6．物体沿直线从静止开始运动，每隔2s测一次速度，测量数据依次为0.5m/s、1.0m/s、2.0m/s、4.0m/s···那么，物体的运动性质为（）
A．匀速直线运动B.变速直线运动
C．匀变速直线运动D.无法确定做何运动
7．下图a为甲、乙两质点的速度－时间图象。
对于甲、乙两质点的运动，下列说法中正确的是（）
A．质点甲向所选定的正方向运动，质点乙与甲的运动方向相反。
B．质点甲、乙的速度相同。
C．在相同的时间内，质点甲、乙的位移相同
D．不管质点甲、乙是否从同一地点开始运动，它们之间的距离一定越来越大
8．上图b为一物体做匀变速直线运动的速度－时间图象，根据图象做出的以下判断中，正确的是（）
A．物体始终沿正方向
B．物体先沿负方向运动，在t＝2s后开始沿正方向运动
C．在t＝2s前物体位于出发点负方向上，在t＝2s后位于出发点正方向
D．在t＝2s时，物体距出发点最远
9．某物体的v－t图象如上图c所示，则该物体（）
A．做往复运动B.做匀变速直线运动
C．朝某一方向做直线运动D.以上说法均不正确
10．甲、乙两质点从同一地点出发沿同一直线运动，它们的速度－时间图象如下图a所示，则两质点（）
A．2s内的平均速度相等
B.相向运动
C．第2s末相遇
D.第2s末速度相等
11．甲、乙两质点同时同地点向同一方向做直线运动，它们的v－t图象如上图b所示，则（）
A．质点乙比甲运动得快B.在2s末，质点乙追上甲
C．质点甲的平均速度大于乙的平均速度D.质点乙追上甲时，距出发点40m远
12．根据上图c所示的质点运动的位移－时间图象，求
（1）第2s内的位移，第4s内的位移，前5s内的总路程和位移；
（2）各段的速度；（3）画出对应的v－t图象。
第五节速度改变快慢的描述加速度
【教学要求】
1．理解加速度的概念。
知道加速度是表示速度变化快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位。
2．知道加速度是矢量，知道加速度的方向始终跟速度改变量的方向一致。
知道加速度跟速度改变量的区别。
3．知道什么是匀变速直线运动，能从匀变速直线运动的v－t图象理解加速度的意义。
【知识要点】
一．加速度
1．定义：
在匀变速直线运动中，加速度等于______________________的比值。
2．计算公式：
________________。
3．单位：
___________________________。
4．物理意义：
描述____________的快慢，数值上等于_____________。
注意：
（1）速度的变化量和速度的变化率不同，前者不含时间，后者包含时间；
（2）加速度大，说明速度变化快、说明速度变化率大、也说明单位时间内速度的变化量大；（3）v－t图象的斜率表示物体的加速度的大小。
5．矢量性：
加速度既有大小，也有方向，是矢量，加速度大小等于速度的变化率，加速度的方向与速度变化量Δv的方向相同。
注意：
a＝Δv/Δt只是量度式，不是决定式，a的大小只是反映v变化的快慢，a与v、Δv没有直接关系，即v大时，a可大可小甚至可以是零，Δv大时，a也可大可小。
二．加速度方向与物体运动的关系
1．a与v方向相同时，v随时间增大而增大，物体做_______运动。
2．a与v反向时，v随时间增大而减小，物体做_______运动。
3．a＝0时，v随时间增大而不发生变化，物体做_______运动。
三．匀变速直线运动的特点：
加速度大小、方向均不改变，即加速度恒定。
【方法归纳】
对加速度概念的理解和应用的关键是知道公式a＝（vt－v0）/t仅是加速度的定义式，不是加速度的决定式，因此物体运动的加速度与定义式中的vt、v0、vt－v0以及t皆无关，物体运动的加速度由物体本身的性质和物体所受合外力共同决定。
这一点我们将会在第三章学牛顿第二
升级会员 