高一物理第一篇机械运动匀变速直线运动专题精讲中学教育高考_中学教育-中学课件.pdf

第一篇 机械运动 知识点：A.质点、位移和时间 B.匀速直线运动的图像 C.快慢变化的运动、平均速度和瞬时速度 D.速度变化的快慢：加速度 E.匀加/减速直线运动 F.自由落体运动及竖直上抛运动 G.曲线运动 第一章 匀变速直线运动 1 H.质点、位移和时间 I.匀速直线运动的图像 J.快慢变化的运动、平均速度和瞬时速度 1、质点 用一个只有质量没有形状的几何点来代替物体。这个点叫质点。一个实际的物体能否看作质点处理的两个基本原则：(1)做平动的物体；(2)物体的几何尺寸相对研究的距离可以忽略不计。物理学研究问题时有一种重要的思想方法，就是考虑主要因素、忽略次要因素的科学方法，即建立理想模型。质点模型就是一种理想模型。2、位置、路程和位移 a)位移：初始位置到末位置的有向线段（矢量）。b)路程：物体运动的轨迹长度。路程是一个只有大小、没有方向的物理量(标量）。c)在一般的运动中，路程往往大于位移的大小，只有做直线运动的质点始终向着同一方向运动时，位移的大小才等于路程。d)位移、距离和运动的路程无关。路程和运动的路径有关。3、时刻和时间 时刻：是时间轴上的一个确定的点。如“秒末”和“秒初”就属于同一时刻。时间：是时间轴上的一段间隔，即是时间轴上两个不同的时刻之差。21ttt 4、匀速直线运动 A位移公式：vts，位移公式表明，匀速直线运动的位移跟所用的时间成正比。Bs-t图线是过原点、倾斜的一条直线，直线的斜率表示速度，从 s-t图上能得到质点在任一时刻的位移。Cv-t图线是一条平行于横轴（t 轴）的直线，直线的斜率为零，直线和 t 轴围成的面积表示对应时间内的位移，从 v-t图上能得到质点在任一时刻的速度。5、变速直线运动 A平均速度（v）：在变速直线运动中，平均速度等于运动物体的位移 s 跟发生这段位移所用时间 t 的比值，用公式来表示v=ts，平均速度可以粗略地描述物体在某段时间（或某一过程）内的运动的快慢程度。在 s-t 图中是割线的斜率。平均速度是一个矢量，某段时间内平均速度的方向跟这段时间内的位移方向相同。B瞬时速度（v）：当平均速度中的 t 0 时，st趋近一个确定的值。它是矢量，它的方向就是运动方向。在 s-t 图中是切线的斜率。C.加速度：描述物体速度变化快慢的物理量。即：tva，tvvtvaot（比值定义）。（1）加速度是一个矢量，它的方向就是速度变化v的方向。（2）加速度大小与速度大小是两个不同的概念。物体的加速度大，说明它的速度变化快，而它的速度不一定大。同样，物体速度大，它的加速度不一定大。可能很小，甚至等于零（匀速飞行时）。速度为零时，加速度可能不为零，（如竖直上抛到最高点时）。D.速率：速度的大小。它是标量。加速度匀加减速直线运动自由落体运动及竖直上抛运动曲线运动第一章匀变速直线运动质点位移和时间匀速直线运动的图像快慢变化的运动平均速度和瞬时速度质点用一个只有质量没有形状的几何点来代替物体这个点叫质点一个实究问题时有一种重要的思想方法就是考虑主要因素忽略次要因素的科学方法即建立理想模型质点模型就是一种理想模型位置路程和位移位移初始位置到末位置的有向线段矢量路程物体运动的轨迹长度路程是一个只有大小没有方向的等于路程位移距离和运动的路程无关路程和运动的路径有关时刻和时间时刻是时间轴上的一个确定的点如秒末和秒初就属于同一时刻时间是时间轴上的一段间隔即是时间轴上两个不同的时刻之差匀速直线运动位移公式位移公式表明第一章 匀变速直线运动 2 D.速度变化的快慢：加速度 E.匀加/减速直线运动 复习：变速直线运动 A平均速度（v）：在变速直线运动中，平均速度等于运动物体的位移 s 跟发生这段位移所用时间 t 的比值，用公式来表示v=ts，平均速度可以粗略地描述物体在某段时间（或某一过程）内的运动的快慢程度。在 s-t 图中是割线的斜率。平均速度是一个矢量，某段时间内平均速度的方向跟这段时间内的位移方向相同。B瞬时速度（v）：当平均速度中的 t 0 时，st趋近一个确定的值。它是矢量，它的方向就是运动方向。在 s-t 图中是切线的斜率。C.加速度：描述物体速度变化快慢的物理量。即：tva，tvvtvaot（比值定义）。（1）加速度是一个矢量，它的方向就是速度变化v的方向。（2）加速度大小与速度大小是两个不同的概念。物体的加速度大，说明它的速度变化快，而它的速度不一定大。同样，物体速度大，它的加速度不一定大。可能很小，甚至等于零（匀速飞行时）。速度为零时，加速度可能不为零，（如竖直上抛到最高点时）。D.速率：速度的大小。它是标量。6、运动图像 （1）位移图像（s-t 图像）:图像上一点切线的斜率表示该时刻所对应速度；图像是直线表示物体做匀速直线运动，图像是曲线则表示物体做变速运动；图像与横轴交叉，表示物体从参考点的一边运动到另一边。（2）速度图像（v-t 图像）:在速度图像中，可以读出物体在任何时刻的速度；在速度图像中，物体在一段时间内的位移大小等于物体的速度图像与这段时间轴所围面积的值；在速度图像中，物体在任意时刻的加速度就是速度图像上所对应的点的切线的斜率；加速度匀加减速直线运动自由落体运动及竖直上抛运动曲线运动第一章匀变速直线运动质点位移和时间匀速直线运动的图像快慢变化的运动平均速度和瞬时速度质点用一个只有质量没有形状的几何点来代替物体这个点叫质点一个实究问题时有一种重要的思想方法就是考虑主要因素忽略次要因素的科学方法即建立理想模型质点模型就是一种理想模型位置路程和位移位移初始位置到末位置的有向线段矢量路程物体运动的轨迹长度路程是一个只有大小没有方向的等于路程位移距离和运动的路程无关路程和运动的路径有关时刻和时间时刻是时间轴上的一个确定的点如秒末和秒初就属于同一时刻时间是时间轴上的一段间隔即是时间轴上两个不同的时刻之差匀速直线运动位移公式位移公式表明图线与横轴交叉，表示物体运动的速度反向；图线是直线表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动;图线是曲线表示物体做变加速运动。7、匀变速直线运动规律（初速度为零）在相等的时间内，速度变化量都相等的直线运动，叫做匀变速直线运动。v-t图是一条直线，从 v-t图上能得到质点在任一时刻的速度。直线在纵轴（v 轴）上截距表示质点的初速度，直线的斜率表示加速度，直线和 t 轴围成的面积（如图 1-F-1阴影部分）表示对应时间内的位移，t 轴上方的面积表示质点向正方向位移，t 轴下方的面积表示质点向负方向位移。初速度为零的匀加速直线运动的规律：（1）速度公式：atvt 1（2）位移公式：221ats 2（3）推导公式：asvt22 3（4）平均速度公式：202/ttvvvtsv 4 匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。（5）*在 任 意 两 个 连 续 的 相 等 的 时 间 T 内，发 生 的 位 移 是 sn、sn1：21Tssann5（6）*几个重要的比例关系：初速度为零的匀加速直线运动在 1s、2s、3s末速度之比 v1:v2:v3=1:2:3:6 初速度为零的匀加速直线运动在 1s、2s、3s内位移之比 s1:s2:s3:=1:4:9:7 初 速 度 为 零 的 匀 加 速 直 线 运 动 在 第 1s、第 2s、第 3s 内 位 移 之 比s:s:s：=1:3:5:v t 0 初速度 v0 位移 s 图 1-F-1 加速度匀加减速直线运动自由落体运动及竖直上抛运动曲线运动第一章匀变速直线运动质点位移和时间匀速直线运动的图像快慢变化的运动平均速度和瞬时速度质点用一个只有质量没有形状的几何点来代替物体这个点叫质点一个实究问题时有一种重要的思想方法就是考虑主要因素忽略次要因素的科学方法即建立理想模型质点模型就是一种理想模型位置路程和位移位移初始位置到末位置的有向线段矢量路程物体运动的轨迹长度路程是一个只有大小没有方向的等于路程位移距离和运动的路程无关路程和运动的路径有关时刻和时间时刻是时间轴上的一个确定的点如秒末和秒初就属于同一时刻时间是时间轴上的一段间隔即是时间轴上两个不同的时刻之差匀速直线运动位移公式位移公式表明8 初速度为零的匀加速直线运动在第一个 1m、第二个 1m、第三个 1m内所需时间之比 t:t:t=1:(12 ):(23 ):9 8、匀变速直线运动规律（初速度不为零）（）基本公式：S=vo t+12a t2 vt=v0+a t（）导出公式：vt2 v02=2aS S=vt t 12 a t2 vSt 02tvv 初速无论是否为零,匀变速直线运动的质点,在连续相邻的相等的时间间隔内的位移之差为一常数：Sn+1SnaT2 (a：匀变速直线运动的加速度，T：时间间隔的时间)可导出：SM SN（M）aT2 A B 段中间时刻的即时速度:vt/2=02tvv=st AB 段位移中点的即时速度:vS/2=2202tvv 注：无论是匀加速还是匀减速直线运动均有：vt/2 vs/2 初速为零的匀加速直线运动,在第 1s 内、第 2s 内、第 3s 内第 ns 内的位移之比为：S：S：S：Sn=1：3：5：(2n-1);n=1、2、3 初速为零的匀加速直线运动,在第 1 米内、第 2 米内、第 3 米内第 n 米内的时间之比为：t：t：t：tn1：()21：（)23 (nn 1)；n=1、2、3 9、匀减速直线运动至停止 可等效认为反方向初速为零的匀加速直线运动（例如：竖直上抛运动）。注意“刹车陷井”假时间问题：先考虑减速至停的时间。自由落体运动 （1）条件:初速度为零，只受重力作用；（2）性质:是一种初速为零的匀加速直线运动，a=g；（3）公式:ghvgthgtvtt2;21;22 t v vt/2 vS/2 加速度匀加减速直线运动自由落体运动及竖直上抛运动曲线运动第一章匀变速直线运动质点位移和时间匀速直线运动的图像快慢变化的运动平均速度和瞬时速度质点用一个只有质量没有形状的几何点来代替物体这个点叫质点一个实究问题时有一种重要的思想方法就是考虑主要因素忽略次要因素的科学方法即建立理想模型质点模型就是一种理想模型位置路程和位移位移初始位置到末位置的有向线段矢量路程物体运动的轨迹长度路程是一个只有大小没有方向的等于路程位移距离和运动的路程无关路程和运动的路径有关时刻和时间时刻是时间轴上的一个确定的点如秒末和秒初就属于同一时刻时间是时间轴上的一段间隔即是时间轴上两个不同的时刻之差匀速直线运动位移公式位移公式表明 第一章 匀变速直线运动 3 F.自由落体运动及竖直上抛运动 G.曲线运动 复习：匀变速直线运动 1、平均速度：01=2tsvvvt 2、推论：2202tvvas 3、中间时刻速度：/2012ttvvvv 4、末速度：0tvvat 5、中间位置速度：220/22tsvvv 6、位移：20122tvsv tatvtt 7、加速度：0tvvat 8、实验用推论：2SaT 1m/s=3.6km/h;平均速度是矢量；匀变速直线运动中连续相等的时间间隔内的位移差是一个恒量，设时间间隔为 T，加速度为 a，连续相等的时间间隔内的位移分别为：S1,S2,SN，则有：221321.NNSSSSSSSaT ；无论是匀加速还是匀减速，总有：/2/2tsvv 说明：（1）以上公式只适用于匀变速直线运动 （2）四个公式中只有两个是独立的，即由任意两式可推出另外两式四个公式中有五个物理量，而两个独立方程只能解出两个未知量，所以解题时需要三个已知条件，才能有解。（3）式中 v0、vt、a、x 均为矢量，方程式为矢量方程，应用时要规定正方向，凡与正方向相同者取正值，相反者取负值；所求矢量为正值者，表示与正方向相同，为负值者表示与正方向相反通常将 v0 的方向规定为正方向，以 v0的位置做初始位置。（4）以上各式给出了匀变速直线运动的普遍规律一切匀变速直线运动的差异就在于它们各自的 v0、a 不完全相同，例如 a0 时，匀速直线运动；以 v0的方向为正方向；a0时，匀加速直线运动；a0 时，匀减速直线运动；ag、v0=0 时，自由落体应动；ag、v00 时，竖直抛体运动 （5）对匀减速直线运动，有最长的运动时间 t=v0/a，对应有最大位移 x=v02/2a，若 tv0/a，一般不能直接代入公式求位移。9、匀减速直线运动至停止 加速度匀加减速直线运动自由落体运动及竖直上抛运动曲线运动第一章匀变速直线运动质点位移和时间匀速直线运动的图像快慢变化的运动平均速度和瞬时速度质点用一个只有质量没有形状的几何点来代替物体这个点叫质点一个实究问题时有一种重要的思想方法就是考虑主要因素忽略次要因素的科学方法即建立理想模型质点模型就是一种理想模型位置路程和位移位移初始位置到末位置的有向线段矢量路程物体运动的轨迹长度路程是一个只有大小没有方向的等于路程位移距离和运动的路程无关路程和运动的路径有关时刻和时间时刻是时间轴上的一个确定的点如秒末和秒初就属于同一时刻时间是时间轴上的一段间隔即是时间轴上两个不同的时刻之差匀速直线运动位移公式位移公式表明可等效认为反方向初速为零的匀加速直线运动（例如：竖直上抛运动）。注意“刹车陷井”假时间问题：先考虑减速至停的时间。9.1 自由落体运动 （1）条件:初速度为零，只受重力作用；（2）性质:是一种初速为零的匀加速直线运动，a=g；（3）公式:1、初速度：00v；末速度：tvgt 2、下落高度：212hgt 3、有用推论：22tvgh 9.2 竖直上抛运动 1、位移：2012sv tgt 2、末速度：0tvvgt 3、有用推论：2202tvvgs 4、上升最大高度：202vhg 5、往返时间：02vtg 全过程处理:是匀减速直线运动，以向上为正方向，加速度取负值；分段处理：向上为匀减速直线运动，向下为自由落体运动，具有对称性；上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。10、曲线运动 10.1 曲线运动（1）物体的运动轨迹是一条曲线，称曲线运动。做曲线运动的物体在某一点的速度方向就是曲线那一点的切线方向；（2）物体做曲线运动的条件：物体所受合外力（加速度）方向与它的速度方向不在一条直线上。10.2运动的合成与分解 （1）一个物体同时参与两个运动，则这个物体的实际运动是这两个运动的合运动。这两个运动称分运动，物体的实际运动称合运动。已知分运动求合运动称运动的合成；已知合运动求分运动称运动的分解；加速度匀加减速直线运动自由落体运动及竖直上抛运动曲线运动第一章匀变速直线运动质点位移和时间匀速直线运动的图像快慢变化的运动平均速度和瞬时速度质点用一个只有质量没有形状的几何点来代替物体这个点叫质点一个实究问题时有一种重要的思想方法就是考虑主要因素忽略次要因素的科学方法即建立理想模型质点模型就是一种理想模型位置路程和位移位移初始位置到末位置的有向线段矢量路程物体运动的轨迹长度路程是一个只有大小没有方向的等于路程位移距离和运动的路程无关路程和运动的路径有关时刻和时间时刻是时间轴上的一个确定的点如秒末和秒初就属于同一时刻时间是时间轴上的一段间隔即是时间轴上两个不同的时刻之差匀速直线运动位移公式位移公式表明 （2）运动的合成与分解，指运动的位移、速度和加速度这三个矢量的合成与分解，它同样遵守平行四边形法则（三角形法则）；（3）物体在不同方向上的运动是相互独立的（独立性），但运动时间是相同的（等时性）；（4）研究曲线运动的方法就是将曲线运动分解为两个简单的分运动来处理。10.3平抛运动 （1）物体只在重力作用下，以一定的水平速度抛出的运动。平抛运动是一种匀变速曲线运动；（2）平抛运动是以平抛初速为水平方向速度的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动；（3）平抛运动公式：0212xv tyg t 0 xyvvvgt 3、运动时间：22yhtgg 4、物体在某一时刻的速度：大小 22220txyvvvvg t 方向 0yxvgttgvv 轨迹方程：2202gyxv 是一条抛物线 5、合位移：22sxy 6、合速度与水平方向夹角：0tanyxvgtvv 7、位移与水平方向夹角：0tan2ygtxv 注：1平抛运动中在任何 t时间内 v=gt ，其方向总是竖直向下的；2平抛运动飞行时间取决于下落高度，水平射程由初速度和下落高度共同决定；3 与 的关系为 tan 2tan；4在平抛运动中时间 t 是解题关键；5做曲线运动的物体必有加速度，当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。1、水平方向(x)：2、竖直方向(y)：v vx vy O v0 2x tg =2tg 加速度匀加减速直线运动自由落体运动及竖直上抛运动曲线运动第一章匀变速直线运动质点位移和时间匀速直线运动的图像快慢变化的运动平均速度和瞬时速度质点用一个只有质量没有形状的几何点来代替物体这个点叫质点一个实究问题时有一种重要的思想方法就是考虑主要因素忽略次要因素的科学方法即建立理想模型质点模型就是一种理想模型位置路程和位移位移初始位置到末位置的有向线段矢量路程物体运动的轨迹长度路程是一个只有大小没有方向的等于路程位移距离和运动的路程无关路程和运动的路径有关时刻和时间时刻是时间轴上的一个确定的点如秒末和秒初就属于同一时刻时间是时间轴上的一段间隔即是时间轴上两个不同的时刻之差匀速直线运动位移公式位移公式表明