匀速直线运动.docx
《匀速直线运动.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《匀速直线运动.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
匀速直线运动
高一物理第二章物体的运动
第一单元匀速直线运动
一.教法建议：
【抛砖引玉】
本章研究的内容是运动学的一些基础知识，因为物体的运动是在时间和空间中进行的，所以运动学通过位移、速度、时间、加速度等物理量，来描述和研究物体位置随时间变化的规律以及其运动的轨迹的。
本单元是在初中研究匀速直线运动的基础上，进一步深化学习描述运动的几个基本概念。
并在实验的基础上，运用数学公式和函数图象形这两个数字工具得到匀速直线运动的基本规律。
在介绍几个基本概念时，一定要通过实例去进行分析，这样可以加深印象。
在介绍质点的概念时，为要使学生弄清这是一个科学的抽象，是个理想化的模型。
在通过实例分析的时候，使学生体会到物理学中为了研究问题方便，突出问题的实质，经常使采用理想化模型。
同时也要强调这种科学的抽象，是物理学研究问题的一种重要的方法，它的特点就在于它突出了研究对象与研究问题有关的主要特性，而忽略，次要的特性，使问题的研究好到简化处理而不致产生太大的偏差。
在研究物体运动时，可设法增加一些实验来加以说明，比如利用气垫导轨，在滑块的侧面固定一个滴液瓶，含其定时滴液，调整气垫导轨使滑块做句速运动，则液滴能导轨侧面预先放置的白纸上留下均匀的液滴；当然也可配合实验二，利用打点记时器做类似实验，实验小车可挂一个小托盘，在小托盘内放托盘天平的砖码，调整使小车做匀速运动，则打点记时器在纸条上打出均匀的点。
利用打点纸条可指导学生掌握匀速运动的特点和描述其运动规律的位移图象等。
【指点迷津】在初中我们研究过匀速直线运动，现在我们在这个基础上进一步研究物体做直线运动的规律。
这些内容，是进一步学习动力学知识和研究比较复杂的运动规律的基础。
1.机械运动：
（1）机械运动的概念：
弄清机械运动是一个物体相对于别的物体的位置发生改变及一切物体都在做机械运动。
（2）参照的概念：
在研究物体运动时，必须假定某物体不动，参照这个物体来确定物体如何运动。
可假定不动物体叫参照物。
（3）平动和转动：
要从运动物体上各点的运动情况来分辨。
如果物体上各点运动情况都相同，则物体做平动。
若物体上各点都围绕一点做圆周运动，则物体做转动。
当然很多物体是既做平动又做转动的。
如打保龄球。
2.质点与位移：
（1）质点：
质点的概念是一种科学的抽象，是理想化模型。
物理学中为了研究问题方便，常突出研究问题的主要矛盾，而对一些无关问题研究的次要矛盾忽略不计，把物理情景规范成理想化的模型，这种科学方法常在物理学中应用，比如我们所熟悉的牛顿定律就是只适用于研究常规、低速的运动物体的规律而高速，微观则又属相对论力学、量子力学所研究的范围了。
在什么情况下可以把物体视为质点呢？
这要根据具体情况来确定。
请大家阅读课本43页──44页，总结一下，在哪些情况下可将物体视为质点。
（2）位置和位移：
质点沿直线运动时，我们可取这条直线为坐标轴，并在坐标轴上取一点为原点，质点的位置就是坐标上一个带正负号的数值来确定。
质点位置的改变量就是位移。
位移是既有大小又有方向的物量。
如图1。
其大小s=x2－x1。
其方向自x1始指向x2。
当s＞0，表示位移方向与坐标轴正方向相同，当s＜0，表示位移方向与坐标轴正方向相反。
因此，用一个带正、负号的位移数值就可以把位移的大小和方向都表示出来了。
（3）位移和路程：
质点在运动过程中，位置随时间连续变化，位移的大小就等于两个位置坐标间的有向线段的长度，方向由初位置指向末位置。
而路程则是运动物体的轨迹的长度。
只有当质点沿某一确定方向作直线运动时，位移的大小等于它通过的路程。
质点作曲线运动时，位移的大小和路程的数值不相等。
（4）时间和时刻：
为了更好地研究物体的运动，还要把这两个概念弄清。
时刻是物体位置相对应的，它可以用时间轴上的一个确定的点来表示；时间是与位移或路程相对应的，它可以用时间轴上的一段线段来表示。
3.匀速直线运动速度
（1）要理解速度的概念：
可以利用气垫导轨或打点记时器多画几个匀速直线运动的纸条。
突出领会相等的时间里位移相等和比较它们运动快慢的方法。
从而掌握匀速直线运动及其速度的定义，并明确速度是个矢量。
要掌握好速度的单位、匀速直线运动的位移公式，掌握速率的概念。
（2）匀速直约运动的图象：
除了用数学公式表述匀速直线运动外，还可以用图象来表示匀速直线运动。
匀速直线运动的位移──时间图象和速度──时间图像同学们可以利用实验数据画一画。
同时要求能看图象。
知道图象所表示的物理意义。
根据课本50页图2—6回答下列问题：
a.直线1、2的物理意义是什么？
b.在直线1、2上任取一点，该点的物理意义是什么？
c.你能看出直线1和2的斜率（tgα）所表示什么？
d.从1、2两条直线的比较中，你可以得到哪些结论？
根据课本51页图2—7回答下列问题
a.直线1、2所表示的物理意义是什么？
b.在直线1或2上任意取一点，该点的物理意义是什么？
c.直线1和2的斜率各多大？
d.从1和2两条直线的比较中，你可以得到哪些结论？
e.直线1和2与时间轴之间的矩形面积数值的物理意义是什么？
4.变速直线运动平均速度瞬时速度：
（1）平均速度：
利用粗略的办法把变速直线运动视为匀速运动，用平均速度来表其运动的快慢。
它只是粗略地描述了物体在一段时间内或一段位移内的运动快慢的程度。
平均速度是矢量。
平均速度只是描述了“哪段时间内的”或是“哪段位移内的”，这点是特别重要的，出了这段时间或这段位移，平均速度就要改变了。
（2）瞬时速度：
为了精确描述作变速运动物体在某一时刻或途径某一位置时运动的快慢，就要引入瞬时速度。
二学海导航：
【思维基础】掌握双基知识是思维和分析问题的基础，通过对下述问题，注意对双基知识的掌握，并以对应的知识去分析解决问题。
1.懂得将物体能看做质点的条件。
例：
关于质点，下列各种说法中正确的是：
（1）质量很小的物体一定可视为质点；
（2）体积很小的物体一定可视为质点；
（3）质量和体积都很小的物体一定可视为质点；
（4）质量和体积都很大的物体有时也可视为是质点。
分析：
一个做平动的物体，它的各部分的运动情况都相同，这时可以把其视为质点，所以和质量及体积的大小无关。
再一种情况是，物体有转动，但其转动对我们研究的问题没有什么影响，也可把物体视为质点，这也是与物体的大小无关。
所以我们可分析只有（4）是正确的。
例：
在下列各物体的运动中，可视作质点的物体有：
（1）人造地球卫星，研究它绕地球的转动；
（2）汽车的后轮，研究汽车的牵引力；
（3）沿斜槽滚下的钢球，研究它直线运动速度；
（4）研究地球的公转和自转。
分析：
利用上例的分析，我们只要看这些物体运动时，转动对它们研究的问题有没有前响，就可确定了，其中
（1）、（3）两项所述物体可视为质点，你来分析一下。
2.懂得位移方向的规定及其图示法。
例：
关于质点从A到B的位移，下列说法中正确的是：
（1）位移的大小与运动速度的大小无关；
（2）位移的方向与运动方向无关；
（3）位移的大小只决定于A、B间距离的大小；
（4）位移的大小与运动时间无关。
分析：
物体相对位置的变化叫做位移，它所反映的是物体在两个不同时刻相对位置的变化。
其大小总是从物体初位置到末位置的距离。
因此，物体在两个定点间的位移与物体的运动速度和运动的路径无关。
这样你可以判断一下并说明四个答案会对的道理。
3.能在给定的物理情景中，判断参照物。
例：
行驶着的汽车中的乘客看到雨滴竖直下落，此时判断雨滴下落的参照物是。
分析：
为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体叫参照物。
此题是乘客研究雨滴的运动情况，乘客看到雨滴竖直下落的，所以是雨滴对于乘客在竖直下落，乘客是参照物；而乘客坐在汽车里，乘客对汽车来说是相对静止的，所以也可说雨滴以汽车做参照物，雨滴滴在汽车上，液滴痕迹是竖直向下的。
4.能根据参照物判断简单的运动。
例：
甲、乙两辆车位于一条公路上，甲车上的人看到乙车是倒退行驶，则乙车相对于路面的运动情况可能是：
（1）静止；
（2）不可能静止；
（3）同方向运动，但比甲车运动慢些；
（4）同方向运动，比甲车运动快。
分析：
看到乙车倒退，此时甲车上的人是以自己（或甲车）做参照物，认为自己静止不动。
所以只有乙车静止或乙车运动慢才有可能。
5.能根据所研究的运动内容，判断物体能否被看作质点。
例：
在研究下列运动时，物体能看做质点的是：
（1）在研究乒乓球在空间运动时；
（2）在研究乒乓球旋转时；
（3）在研究火车通过九江长江大桥所需时间时；
（4）在研究火车在大京九铁路上运动所需的时间时。
分析：
a.如果转动对研究的运动没有什么影响时，则可视物体为质点。
（1）就只是研究乒乓球在空间的运动情况，与球的旋转无关，所以此时可把球视为质点。
b.如果运动物体的大小不起主要作用时，则可视为物体为质点。
火车的长短及其运动速度，在通过大桥时起着相当的作用的，而京九铁路上，它的长度则微不足道了，所以（4）时火车可视为质点。
6.在给定的物理清景中，判断位移与路程。
例：
在下列情况中，只考虑位移的是：
（1）射击目标；
（2）汽车的行程；
（3）地图上某点相对于另一点的位置；
（4）火车行驶所需时间的估计。
分析：
汽车的行程及火车行驶时间的估计都涉及到火车的行程，这个行程就不一定是沿着直线了，所以给定的物理情景描述的是路程。
而射击目标的瞄准是眼、准星、目标三点成一线，这是指位移。
地图上两点的位置关系是一个坐标上确定的，这也是指位移。
所以
（1）、（3）是正确的。
7.能将位移的图示应用于简单的情景中，并利用坐标关系进行计算。
例：
如图2所示，质点沿直线Ox运动，规定以Ox方向为正，则：
质点从A到B的位移为；从B到C的位移为；从C到A的位移为；从B到C的位移为；从C到A的位移为。
分析：
位移是矢量，利用坐标法表示时，要注意从初位置到末位置的方向是否与坐标同向，同向则为正，反向则为负。
其次要看初、末位置的关系。
即
s=x2－x1。
你自己算一下。
8.根据运动的相对性，判断参照物及位移。
例：
在高速行驶的火车上，一人从车头向车尾方向行走。
若以火车为参照物，此人位移的方向为，若以地面为参照物，此人位移的方向为。
分析：
以火车为参照物时，人从车头走向车尾行走，其位移方向是向后，而以地面为参照物时，因车速远大于人速，所以其位移是向前。
9.弄清匀速直线运动的定义和物理意义。
例：
根据匀速直线运动，可以说明：
（1）质点在相同时间内通过的位移相同；
（2）质点在相同时间内运动的路程相等；
（3）质点的运动方向不变；
（4）质点在相同时间内的位移与路程相同。
分析：
匀速直线运动的定义：
在一条直线上，且在相等的时间里位移相等。
在直线上运动，位移和路程相同。
根据以上的说法我们可知题目的四种叙述都是正确的。
10.掌握匀速直线运动的位移公式。
例：
关于位移与速度之间的关系，下列说法中正确的是：
（1）物体运动的速度越大，位移越大；
（2）匀速直线运动中，物体的位移与速度成正比；
（3）做匀速直线运动的物体位移的方向一定是速度的方向；
（4）做匀速直线运动的物体位移的方向与速度方向相反也是可能的。
分析：
利用匀速直线运动的位移公式
进行分析。
位移的大小，除了速度的因素以外，还与时间的长短有着密切的关系。
所以速度大，还不能足以说明位移一定大。
但可以说与速度成正。
在匀速直线运动中物体的运动方向是决定于运动速度的方向，所以其位移方向一定是速度的方向。
11.能利用匀速直线运动公式进行有关计算。
例：
作匀速直线运动的质点，在2秒内的位移为6米，则在3秒内的位移为
。
分析：
作为同一个运动的物体，其位移是与时间成正比的，这样可求出
s=9米。
12.会区别速度与速率。
例：
在下列情况中，指的是速率的是：
（1）汽车上速度表所指示的数值；
（2）火车通过某道口的运动快慢；
（3）火箭在空中向上的运动快慢；
（4）短跑运动员进行百米赛，到达终点时的快慢。
分析：
汽车上速度表的示数就只是指明了速度的大小。
而后面几条都有个运动的方向问题，所以都表示了速度。
13.会利用打点记时器做有关实验，并根据纸带记录，判断这动的性质，并计算速度。
例：
（1）应用打点记时器研究纸带的运动时，纸带上一共记有21个点，纸带运动了多长时间？
（2）如果每相邻两点间的距离为2.0厘米，则纸带上首末两点的距离为多少？
（3）纸带做什么运动？
其速度多大？
分析：
这个实验要求同学们要掌握打点记时器用什么样的电源？
打出的点与时间有什么关系？
同时要求同学们能比较熟练地做好这个实验。
因为电源用的是交流电源，所以每隔0.02秒打一个点（你知道这是为什么吗？
）。
答案：
（1）0.4秒；
（2）40.0厘米（3）1米/秒。
14.知道并能区别位移──时间图象和速度──时间图象。
例：
图3所示的各种图象，表示匀速直线运动的是：
分析：
在区别图象时，首先要看坐标，确定是速度─时间图象还是位移─时间图象。
而后再判断图象描述的什么运动。
答案：
（2）、（3）
（5）利用图象求速度，求位移。
例：
如图4是表示某质点作匀速直线运动的v—t图象。
由图可见质点的速度为，第2秒末到第4秒末的位移为。
分析：
在利用v—t图象研究物体的运动时，首先要掌握该图象都表示了什么内容。
首先它表示的是一个各时刻物体的速度，因为是匀速直线运动，所以各时刻的速度都相等，因此其图象是一个与时间轴平行的直线。
其次该图象与时间所围的面积其大小上等于这时间内物体的位移。
你自己试着把填空题做出来。
例：
如图5所示的图象，质点运动的速度大小为。
分析：
在s—t图象研究物体运动时，要能看懂这个图象，并能与v—t图象区别开。
要明白这个图象它描述了物体运动的位移随时间变化的规律，另外该图象与时间轴夹角的正切即为匀速直线运动的速度。
你自己求一下。
16.能根据运动图象，判断物体运动情况。
例：
一辆小车，以2米/秒的速度，从距观察者6米处，正对观察者驶来。
图6中所示的哪一个图象是表示小车相对于观察者的位移的？
分析：
小车从距观察者6米远处向观察者运动，以观察者为坐标原点，则小车从6米外向原点运动，从上到各图来看，只有
（1）符合上述条件。
17.能通过图象解决在新物理情景中运动的问题。
例：
如图7所示，A、B两质点沿同一直线作匀直线运动，其位移图象如图所示。
t=0时，A、B两质点相距为米，t=9得时，A、B相距为
米。
二者何时何处相遇秒米。
分析：
首先要在图象上读出A、B二质点的关系和是如何运动的。
在此基础上你就可分析题中要求了。
可看出t=0时，B在原点处，A在12米外处，两质点同时相向运动。
t=9s时，A移动到距原点3米处，而B运动到距原点9米处。
所以二者相距6米。
何时何处相遇你自己分析一下，另外你从这个图象上还能看出什么来？
18.懂得变速直线运动的特点，并能判别运动是否为变速直线运动。
例：
下列情况的运动一定是变速直线运动的是：
（1）平均速度不等于瞬时速度的直线运动；
（2）不同时间内平均速度不相等的直线运动；
（3）不同时间内平均速度相同的直线运动；
（4）速率不变的直线运动。
分析：
从变速直线运动的定义出发去鉴别运动是否变速直线运动。
要核定两字，一条是在一条线上运动，另一条是在相等时间内，位移不等。
本题四条都是直线运动，所以只要判断是否在相等时间内位移不等即可。
可看出平均速度相同即单位时间内的位移有可能相同，所以不能肯定是变线直线运动。
而速率不变的直线运动有可能是匀速直线运动。
19.对给定的物理情景中，能区分平均速度和即时速度。
例：
关于质点运动的平均速度与即时速度，下列说法正确的是：
（1）平均速度一定是即时速度的平均值；
（2）平均速度一定小于即时速度；
（3）平均速度与即时速度无关；
（4）平均速度之值可以小于即时速度的大小。
分析：
从平均速度定义看.
.所以就不一定是即时速度的平均值。
其值与即时速度无关。
平均速度也不一定小于即时速度。
20.会计算平均速度和平均速率。
例：
质点从A到B的速度为v1，从B返回A的速度为v2，则该质点在A、B间往返一次的平均速度
用平均速率
分别为：
（1）
（2）
（3）
（4）
分析：
因为是往返，所以位移为零，则平均速度都为零。
即（3）、（4）淘汰出局。
设单向距离离为S，从A到B用时：
从B到A用时：
∴平均速率
【学法指要】掌握了双基知识，了解了利用基本概念解决实际问题的思路和方法，就要求同学们能利用这些基础知识解决一些较复杂，较综合的问题。
例1：
步行人的速度为
，骑车人速度为
。
若步行人先出发t1=30分钟，则骑车人需经过多长时间才能追上步行人，这时距出发地多远？
揭示思路：
思路一：
步行人走了30分钟后，骑车人开始追，这时就形成步行人在前面走，骑车人在后面追的物理情景。
若骑与人用t’时间追上步行人，则骑车行走的距离这一物理过程可用
表示；而步行人提前走的，若提前的时间为t，则在骑人起初时，步行人已走的距离为
，此后二者才运动，到过t时间后骑车人追上步行人。
这段时间步行人行走的距离为
。
因此步行人一共走的距离
。
根据题意显然
，得用这个关系就可求出骑在人追上步行人所用的时间。
走的距离可用车走的距离求出即可。
思路二：
从“追”字上出发，骑车人追步行人，是“追”上他们相差的距离；为了达到这一目的就得看骑车人比步行人快多少，这实质上就是“追”的速度。
二者相差的距离就是步行人先走的距离，骑车人比步行人快多少就是二者速度差。
这样就可利用匀速运动位移公式求出追赶时间。
思路三：
除了上述方法外也可利用图象的办法，其实图象法更直观。
若以步行人开始运动为零时刻，则骑车人在30分时才运动，这样就可在图象上如图8中分别表示二者的运动。
交点即为追上点，时间和位移都可从图上看出了。
答案：
。
例2：
甲、乙两外火车，甲车速度是15米/秒，乙车速度是11米/秒。
两车同向行驶的超车时间比两车相向行驶时的错车时间多55秒，若甲车长
，求乙车的长度
？
思路一：
首先得弄清什么是“超车时间”和什么是“错车时间”。
我们可以利用图9来分析一下。
其中a图表示超车过程，可看出甲车、乙车都向右运动，从甲车头追及乙车尾算起，到甲车尾即将离开乙车头止，这就是“超车过程”，从图上可看出在这段超车过程中甲比乙多走了两车长度之和。
若“超车”时间为t1，则“超车过程”这一物理情景可以抽象成
来表述。
b图则示错车过程，甲车向左运动，乙车向右运动，从甲车头与乙车头相及起，到甲车尾与乙车尾即将离开瞬间止，为“错车过程”。
可以看出，甲乙两车走过的路程也等于二车长度之和。
若“错车过程”时间为t2，则“错车”这一物理情景可以抽象成
。
将两式联立即了可求出。
思路二：
也是在“超”和“错”字上下功夫。
“起”也是两车长，“错”也是两车长。
“超”就是“追”的问题，超时看甲车比乙车快多少即
，“错”是相向而行，则“错”的快慢为
，那么，“超”比“错”时间多了55秒。
这个物理过程我们可抽象成下式表述：
其中
。
例3：
在汽车行驶的正前方有一座高山，汽车以
的速度行，汽车鸣笛经t=2s后，司机听到回声，此时车距山多远？
（声音在空气中待播速度
）
思路：
根据题意画一个示意图，设O为汽车鸣笛处，A为山的位置，B为汽车行驶一段距离后听到回声处。
由图可分析：
汽车鸣笛后到听到回声运动的距离
声音由O发出到返回B经过的路程
三式联立可求。
三智能显示
【心中有数】
质点、位移、速度是研究运动学的三个基本概念，运动学就是研究质点在时间和空间中移动的表现和规律的。
因为现在我们研究的运动不考虑物体的转动，所以把运动物体的质量看作集中于一点，这一点叫物体的质心。
在地面上不太大的物体来说，它的质心与重心重合。
我们把质量集中的这一点叫质点。
为了研究质点在空间的变化──位移和速度的规律时，首先要确定好参照物，在【学法指要】中我们着重地介绍了由于参照物选择不同。
在研究位移和速度时，方法是不同的。
除此以外在研究方法上，除了要很好掌握公式法以外，还要特别注意图象的方法。
在解题过程中，有时用图象法解题是非常方便的。
平均速度只是一种粗略地描述了物体在一段时间内或一段位移内的运动快慢的程度，所以讲平均速度必须强调“哪一段时间内”和“哪一段位移内”，二者是必须对应的，因此求平均速度必须用某段位移与这段位移所用的时间之比来表示。
【动脑动手】
1.质点沿直线ABC运动，从A到B的速度为
，从B到C的速度为
。
已知位移AB为6米，从B到C的位移为3米。
则质点通过ABC全程的平均速度为。
2.一个小车在40米长的平直轨道上运动，头4秒钟内通过10米，接着又以
的速度运动到终点，则小车在全程的平均速度为。
3.甲、乙两骑自行车者，在一条平直公路上同向匀速前进，甲在2小时内行驶了36千米，乙在5分钟内行驶了1200米。
乙车经过途中一座桥时比甲车早1分钟。
问甲追上乙时，高桥多远？
【创造园地】
一个汽艇后面系一皮筏，顺水匀速行驶，实然发现皮筏失踪，汽艇马上调头返回寻找，经t分钟找到皮筏，若不计汽艇调头耗时，且汽艇速和水流速恒不变，求汽艇发现失踪皮筏时，二者已分离的时间。
请你选择不同参照物对比的解一下。
【参考答案】
动脑动手：
1.2.25米/秒2.4米/秒3.1200米。
创造园地：
提示1.选地面为参照物。
设艇静水速为v，水流速为u。
分离后艇对地速为v+u。
筏对地速为u，可列方程求解。
2.以河水参照物，艇速为v,筏速为0，可列方程求解。
答案为t
四、同步题库
一、选择题
1．关于位移的概念下列说法中正确的是（）
A．位移的大小叫路程B．位移的方向与速度方向相同
C．位移是表示位置改变的物理量D．位置变化的方向与速度方向相同
2．下列说法中，错误的是（）
A．作匀速直线运动的物体，每秒发生的位移一定相等
B．作匀速直线运动的物体，任一时刻的即时速度都相等
C．作匀速直线运动的物体，任意时间内的平均速度都相等
D．如果运动物体的路程跟所需时间的比值是一个恒量，那么这个物体的运动就是匀速直线运动
3．下列关于运动的说法正确的是（）
A.物体位置没有变化就不叫做运动
B．两个物体之间的距离没有变化，两个物体一定是静止的
C．自然界中找不到不动的物体，运动是绝对的，静止是相对的
D．为了研究物体的运动，必须先选择参照物，平时常说的运动和静止是相对于地球而言的。
4.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
5.以下说法中正确的是（）
A.平动物体上任一点的速度都可以代表物体的角速度
B.转动物休上任一点的角速度都可以代表物体的角速度
C.在水平直路上行驶的汽车轮子只作平动
D.在水平直路上行驶的汽车轮子只作转动
6.关于参照物的描述中，正确的是（）
A.参照物必须是固定不动的物体
B.参照物必须是正在做匀速直线运动的物体
C.参照物必须是相对于地面静止的物体
D.参照物是为了研
升级会员 