第一章 运动的描述
1.质点 (1)没有形状、大小,而具有质量的点。
(2)质点是一个理想化的物理模型,实际并不存在。
(3)一个物体能否看成质点,并不取决于这个物体的大小,而是看在所研究的问题中物体的形状、大小和物体上各部分运动情况的差异是否为可以忽略的次要因素,要具体问题具体分析。
2.参考系(1)物体相对于其他物体的位置变化,叫做机械运动,简称运动。
(2)在描述一个物体运动时,选来作为标准的(即假定为不动的)另外的物体,叫做参考系。
对参考系应明确以下几点:
①对同一运动物体,选取不同的物体作参考系时,对物体的观察结果往往不同的。
②在研究实际问题时,选取参考系的基本原则是能对研究对象的运动情况的描述得到尽量的简化,能够使解题显得简捷。
③因为今后我们主要讨论地面上的物体的运动,所以通常取地面作为参照系
3.路程和位移
(1)位移是表示质点位置变化的物理量。路程是质点运动轨迹的长度。
(2)位移是矢量,可以用以初位置指向末位置的一条有向线段来表示。因此,位移的大小等于物体的初位置到末位置的直线距离。路程是标量,它是质点运动轨迹的长度。因此其大小与运动路径有关。
(3)一般情况下,运动物体的路程与位移大小是不同的。只有当质点做单一方向的直线运动时,路程与位移的大小才相等。图1-1中质点轨迹ACB的长度是路程,AB是位移S。
A
B
C
A
B
C
图1-1
(4)在研究机械运动时,位移才是能用来描述位置变化的物理量。路程不能用来表达物体的确切位置。比如说某人从O点起走了50m路,我们就说不出终了位置在何处。
4、速度、平均速度和瞬时速度
(1)表示物体运动快慢的物理量,它等于位移s跟发生这段位移所用时间t的比值。即v=s/t。速度是矢量,既有大小也有方向,其方向就是物体运动的方向。在国际单位制中,速度的单位是(m/s)米/秒。
(2)平均速度是描述作变速运动物体运动快慢的物理量。一个作变速运动的物体,如果在
一段时间t内的位移为s, 则我们定义v=s/t为物体在这段时间(或这段位移)上的平均速度。平均速度也是矢量,其方向就是物体在这段时间内的位移的方向。
(3)瞬时速度是指运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度。从物理含义上看,瞬时速度指某一时刻附近极短时间内的平均速度。瞬时速度的大小叫瞬时速率,简称速率
5、匀速直线运动(A)
(1) 定义:物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内位移相等,这种运动叫做匀速直线运动。
根据匀速直线运动的特点,质点在相等时间内通过的位移相等,质点在相等时间内通过的路程相等,质点的运动方向相同,质点在相等时间内的位移大小和路程相等。
(2) 匀速直线运动的x—t图象和v-t图象(A)
V/m.s-1
t/s
O
-10
10
20
V1
V2
15
10
5
(1)位移图象(x-t图象)就是以纵轴表示位移,以横轴表示时间而作出的反映物体运动规律的数学图象,匀速直线运动的位移图线是通过坐标原点的一条直线。(2)匀速直线运动的v-t图象是一条平行于横轴(时间轴)的直线,如图2-4-1所示。
由图可以得到速度的大小和方向,如v1=20m/s,v2=-10m/s,表明一个质点沿正方向以20m/s的速度运动,另一个反方向以10m/s速度运动。
【一试身手】
1、北京时间12月11日15时22分,2009年东亚运动会结束了男子110米栏决赛争夺,中国选手刘翔轻松地以13秒66的成绩获得第一,赢得了他复出之后的第三项赛事冠军,关于刘翔的下列说法正确的是( )A.刘翔在飞奔的110米中,可以看做质点B.教练为了分析刘翔的动作要领,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
2、下列物体或人可以看做质点的是( )A.跳水冠军伏明霞在跳水比赛中 B.奥运冠军王军霞在万米长跑中C.研究一列火车通过某一路标所用的时间 D.我国科学考察船去南极途中
3、下列关于质点的一些说法,其中正确的有( )A.研究和观察日食时,可以把太阳看成质点 B.研究地球的公转时,可以把地球看成质点C.研究地球的自转时,可以把地球看成质点 D.原子核很小,一定可把它看做质点
图二 图一
参考系
4、如图一所示,甲、乙、丙3人各乘不同的热气球,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、丙的运动可能是( )A.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙停在空中B.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速上升C.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙<v甲D.甲、乙匀速下降,且v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲
5、如右图所示为A、B、C三列火车在一个车站的情景,A车上的乘客看到B车向东运动,B车上的乘客看到C车和站台都向东运动,C车上的乘客看到A车向西运动.站台上的人看A、B、C三列火车各向什么方向运动?
坐标系
6、质点由西向东运动,从A点出发到达C点再返回B点后静止.如图,若AC=100 m,BC=30 m,以B点为原点,向东为正方向建立直线坐标系,则出发点的位置为______m,B点的位置是______ m,C点的位置为______ m,A到B点的位置变化为______ m,方向______.C点到B点位置变化为______ m,方向______.
时间、时刻
7、以下的计时数据指时间的是( )
A.天津开往广州的625次列车于13时35分从天津发车 B.某人用15 s跑完100 m
C.中央电视台新闻联播节目19时开播 D.1997年7月1月零时,中国对香港恢复行使主权 E.某场足球赛15 min时甲队攻入一球
8、关于时间和时刻,下列说法正确的是( )
A.物体在5 s时指的是物体在5 s末,指的是时刻
B.物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
用什么看日食C.物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间
D.第4 s末就是第5 s初,指的是时刻
路程、位移
9、小球从距地面5m高处落下,碰到地面反弹后,在距地面2m高处被接住,则小球从高处落下到被接住这一过程中通过的路程和位移的大小分别是( )
A、7m、7m B、5m、2m C、5m、3m D、7m、3m
10、关于位移和路程,下列说法正确的是( )
A.沿直线运动的物体,位移和路程相等 B.物体沿不同的轨迹从A到B,其路程可能不同而位移是相同的
C.物体通过一段路程,其位移可能是零 D.物体的位移可能大于路程
11、如右图所示,一物体沿三条不同的路径由A运动到B,下列关于它们位移大小的比较正确的是( )
A.沿Ⅰ较大 B.沿Ⅱ较大 C.沿Ⅲ较大 D.一样大
12、在上图中,李明从市中心向南走400 m到一个十字路口,再向东走300 m就到了市图书馆,请在图上把李明所走的路程和位移表示出来,并说明其大小
13、某人沿半径为R的水平圆周跑道跑了0.75圈时,他的路程和半径分别是多少?
14、某一运动质点沿一直线做往返运动,如右图所示,OA=AB=OC=CD=1 m,O点为x轴上的原点,且质点由A点出发向x轴的正方向运动至B点再返回沿x轴的负方向运动,以下说法正确的是( )
A.质点在A→B→C的时间内发生的位移为2 m,路程为4 m
B.质点在B→D的时间内发生的位移为-4 m,路程为4 m
C.当质点到达D点时,其位置可用D点的坐标-2 m表示
D.当质点到达D点时,相对于A点的位移为-3 m
15、一支队伍长为150 m,沿直线公路匀速前进.模拟演习中,通讯员从队尾跑步前进300 m赶到队首,传达命令后立即返回队尾.当通讯员返回队尾时,队伍已前进了200 m,则在此全过程中通讯员的位移和路程分别是多少?
速度、速率
16、如下图所示,两路灯灯杆A、B相距40 m,一辆汽车用3.2 s时间通过这两根路灯灯杆,据此可以计算出汽车在这段位移中的________速度为________m/s.若灯杆A的近旁相距0.42 m处有一块路牌,汽车驶过路牌和灯杆的这一小段距离只用了0.03 s,在这段时间里的平均速度为________m/s,可以认为汽车驶过灯杆时的________速度为________m/s.
17、有一辆汽车沿笔直公路行驶,第1 s内通过5 m的距离,第2 s内和第3 s内各通过20 m的
距离,第4 s内通过15 m的距离,第5 s内反向通过10 m的距离,求这5 s内的平均速度和平均速率及后2 s内的平均速度和平均速率.
18、汽车以36 km/h的速度从甲地匀速行驶到乙地用了2 h.如果汽车从乙地按原路返回甲地仍做匀速运动,用了2.5 h,那么汽车返回时的速度为( )
A.-8 m/s B.8 m/s C.-28.8 km/h D.28.8 km/h
19、甲、乙两质点在同一直线上匀速运动,设向右为正方向,甲质点的速度为2 m/s,乙质点的速度为-4 m/s,则可知( )
A.乙质点的速率大于甲质点的速率
B.因为+2>-4,所以甲质点的速度大于乙质点的速度
C.这里的正、负号的物理意义是表示质点运动的方向
D.若甲、乙两质点同时由同一地点出发,则10 s后甲、乙两质点相距60 m
20、如图所示为甲、乙两物体相对于同一参考系的x-t图象,下面说法正确的是( )
A.甲、乙两物体的出发点相距x0 B.甲、乙两物体都做匀速直线运动
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