描述运动的物理量教学ppt课件.ppt
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1、描述运动的基本概念描述运动的基本概念三、质点三、质点一一.机械运动:一个物体相对于另一个物体位置的改变。机械运动:一个物体相对于另一个物体位置的改变。包括平动、转动。包括平动、转动。二二.参考系:为了研究物体的运动,作为参考事先认参考系:为了研究物体的运动,作为参考事先认为不动的物体。为不动的物体。2.2.理论上参考系选取是任意的,但通常以地面为参考理论上参考系选取是任意的,但通常以地面为参考系来研究物体的运动。系来研究物体的运动。1.1.对同一个物体的运动,所选取的参考系不同,对它对同一个物体的运动,所选取的参考系不同,对它的运动描述可能不同的运动描述可能不同1.1.用来代替物体的只有质量没
2、有形状和大小的点,它用来代替物体的只有质量没有形状和大小的点,它是一个理想化的物理模型。是一个理想化的物理模型。2.2.物体可以看成质点的条件是:只考虑物体的平动,物体可以看成质点的条件是:只考虑物体的平动,或物体的形状大小或物体的形状大小对研究的问题没有影响或对研究的问题没有影响或对所研究对所研究的问题的影响很小,可以忽略不计的情况下,才可把的问题的影响很小,可以忽略不计的情况下,才可把物体看成质点。物体看成质点。3.3.在分析问题时要做到具体问题具体分析。在分析问题时要做到具体问题具体分析。比如做平动的火车是否都有可以看成质点呢?不一比如做平动的火车是否都有可以看成质点呢?不一定。假如我们
3、研究一列火车从北京到九龙的运动过程,定。假如我们研究一列火车从北京到九龙的运动过程,由于火车的长度远小于北京到九龙的距离,也就是说由于火车的长度远小于北京到九龙的距离,也就是说火车本身的长度对研究的问题影响极小,我们可以忽火车本身的长度对研究的问题影响极小,我们可以忽略不计,火车可以视为质点来处理。而假如我们研究略不计,火车可以视为质点来处理。而假如我们研究火车经过一根电线杆所用时间的问题。显然火车的长火车经过一根电线杆所用时间的问题。显然火车的长度成了主要影响研究结果的因素,不可忽略,火车不度成了主要影响研究结果的因素,不可忽略,火车不能视为质点。能视为质点。4.4.不能误认为物体小就可以当
4、作质点,而且质点不同不能误认为物体小就可以当作质点,而且质点不同于几何中的于几何中的“点点”,它是有质量的。,它是有质量的。5.5.突出主要因素,排除无关因素,忽略次要因素的研突出主要因素,排除无关因素,忽略次要因素的研究问题的思想方法,即为理想化方法究问题的思想方法,即为理想化方法 比如地球本身在自转,可是我们研究地球围绕太阳比如地球本身在自转,可是我们研究地球围绕太阳公转的问题时,其自转对研究问题影响较小可以忽略,公转的问题时,其自转对研究问题影响较小可以忽略,能视为质点,但当我们研究重力、向心力和万有引力能视为质点,但当我们研究重力、向心力和万有引力的关系时,很显然不能把地球看为一个点来
5、处理了。的关系时,很显然不能把地球看为一个点来处理了。反过来说是否转动的物体都不能视为质点呢反过来说是否转动的物体都不能视为质点呢?四四.位移和路程位移和路程1.1.位移位移(1)(1)描述物体位置变化的物理量,是矢量描述物体位置变化的物理量,是矢量.方向用由起方向用由起点指向终点的有向线段表示,大小则是用线段的长点指向终点的有向线段表示,大小则是用线段的长度表示度表示.(2)(2)只跟运动起点、终点位置有关,跟物只跟运动起点、终点位置有关,跟物体运动所经历的实际路径无关。体运动所经历的实际路径无关。当物体由当物体由A A点沿圆周运动到点沿圆周运动到B B点,点,CC点,点,D D点,它点,它
6、们的位移用有向线段们的位移用有向线段ABAB,ACAC,ADAD表示,转一周位表示,转一周位移为零移为零.2.2.路程路程(1)(1)质点运动轨迹质点运动轨迹(路径路径)的长度,是标量的长度,是标量.(2)(2)大小跟物体运动所经过的路径有关。大小跟物体运动所经过的路径有关。3.3.位移和路程都属于过程量,物体运动的位移和路程位移和路程都属于过程量,物体运动的位移和路程都需要经历一段时间。都需要经历一段时间。一般情况下,位移大小不等于路程,只有物体作单一般情况下,位移大小不等于路程,只有物体作单向直线运动时位移大小才等于路程。向直线运动时位移大小才等于路程。位位 移移 路路 程程物理意物理意义
7、义表征质点位置变表征质点位置变化的物理量化的物理量表征质点位置变化表征质点位置变化的物理量的物理量 大大 小小从质点运动的初从质点运动的初位置向未位置所位置向未位置所引的有向线段的引的有向线段的长度长度质点在空间运动的质点在空间运动的实际轨迹长度实际轨迹长度矢量性矢量性矢量(有向线段矢量(有向线段箭头的指向)箭头的指向)标量(只有大小,标量(只有大小,没有方向)没有方向)单单 位位 米米 米米位移与位移与路程的路程的关系关系位移位移路程(当质点做无往复的直线路程(当质点做无往复的直线运动时,取等号)运动时,取等号)五五.时刻和时间时刻和时间1.1.时刻是指一瞬间,在时间坐标轴上为一点。时刻是指
8、一瞬间,在时间坐标轴上为一点。如如“2s2s末末”,“3s3s初初”等等.时刻与位置,即时速度,时刻与位置,即时速度,动量、动量、机械能机械能等状态量等状态量相对应相对应.2.2.时间:指两个时刻之间的一段间隔时间:指两个时刻之间的一段间隔.在时间轴上用一在时间轴上用一段线段来表示段线段来表示.如如“第第3s3s内内”、“10min10min”等等.时间对应于位移、路程、平均速度时间对应于位移、路程、平均速度,冲量、功等过程冲量、功等过程量。量。时时 刻刻 时时 间间与质点运动与质点运动的对应关系的对应关系对应于质点运对应于质点运动的某个位置动的某个位置对应于质点运动对应于质点运动的某段位移的
9、某段位移在时间轴上在时间轴上的表示的表示在时间轴上对在时间轴上对应于一点应于一点在时间轴上对应在时间轴上对应于一段位移于一段位移 特特 例例第二秒末,第第二秒末,第七秒末七秒末第二秒内,第七第二秒内,第七秒内,两秒内秒内,两秒内时间与时刻时间与时刻的关系的关系六六.速度和速率速度和速率1.1.平均速度:物体在某段时间内的位移跟发生这段位平均速度:物体在某段时间内的位移跟发生这段位移所用时间的比值叫这段时间内或这段位移内的平均移所用时间的比值叫这段时间内或这段位移内的平均速度,是矢量。速度,是矢量。方向与位移的方向相同方向与位移的方向相同(2)(2)平均速度与一段时间或一段位移相对应,变速运平均
10、速度与一段时间或一段位移相对应,变速运动中,不同时间不同位移的平均速度通常不同,故动中,不同时间不同位移的平均速度通常不同,故讲平均速度时必须说明是哪段时间或哪段位移的平讲平均速度时必须说明是哪段时间或哪段位移的平均速度。均速度。(3)(3)只对匀变速直线运动才适用只对匀变速直线运动才适用.2.2.平均速率:质点在某段时间内通过的路程和所用的平均速率:质点在某段时间内通过的路程和所用的时间的比值叫这段时间内的平均速率,是标量;时间的比值叫这段时间内的平均速率,是标量;其大小通常不等于平均速度的大小,只当物体做单其大小通常不等于平均速度的大小,只当物体做单方向直线运动时,两者才相等。方向直线运动
11、时,两者才相等。3.3.瞬时速度瞬时速度v v;对应于某时刻;对应于某时刻(或某位置或某位置)的速度,当的速度,当t 0t 0时平均速度的极限值为瞬时速度,时平均速度的极限值为瞬时速度,是矢量,是矢量,瞬瞬时速度的方向就是质点在那一时刻时速度的方向就是质点在那一时刻(或位置或位置)的运动方的运动方向,简称速度向,简称速度.(2)(2)瞬时速度与一个时刻或一个位置相对应,比平均速度瞬时速度与一个时刻或一个位置相对应,比平均速度更能精确地反映物体运动的快慢。更能精确地反映物体运动的快慢。(1)t 0(1)t 0时,平均速度的极限,就是该时刻的瞬时速度。时,平均速度的极限,就是该时刻的瞬时速度。4.
12、4.瞬时速率:瞬时速度的大小,是标量,简称为速率。瞬时速率:瞬时速度的大小,是标量,简称为速率。七七.加速度加速度1.1.速度的变化:速度的变化:v=vv=vt t-v-v0 0,描述速度变化的大小和方,描述速度变化的大小和方向,是矢量向,是矢量.也就是末速与初速之差,且这里为矢量差,而非算也就是末速与初速之差,且这里为矢量差,而非算术差术差.当当v vt t 、v v0 0 方向一致时,才简化为算术差;当方向一致时,才简化为算术差;当v vt t 、v v0 0 方向相反时,方向相反时,v v 在数值上等于在数值上等于v vt t 、v v0 0大小之和。大小之和。2 2、加速度:描述速度变
13、化的快慢和方向的物理量,、加速度:描述速度变化的快慢和方向的物理量,是速度的变化和所用时间的比值:是速度的变化和所用时间的比值:a aV/tV/t,单位:,单位:mms s2 2加速度是矢量,它的方向与速度变化加速度是矢量,它的方向与速度变化(VV)的方向相同)的方向相同(1)(1)注意弄清速度、速度的变化和加速度的区别和联系注意弄清速度、速度的变化和加速度的区别和联系大小关系:大小关系:V V、V V、a a无必然的大小决定关系。无必然的大小决定关系。加速度加速度a a与速度与速度v v是各自独立的、互不相干,没有直是各自独立的、互不相干,没有直接联系。物体运动速度很大(或很小)时,其加速度
14、可接联系。物体运动速度很大(或很小)时,其加速度可以很大、可以很小,也可以为零。物体运动的加速度很以很大、可以很小,也可以为零。物体运动的加速度很大(或很小)时,其速度可以很大,也可以很小,也可大(或很小)时,其速度可以很大,也可以很小,也可以为零。加速度的方向可以和速度方向相同,也可以不以为零。加速度的方向可以和速度方向相同,也可以不同。加速度增大(或减小)时,速度可以增大,也可以同。加速度增大(或减小)时,速度可以增大,也可以减小;速度增大(或减小)时,加速度可以增大,也可减小;速度增大(或减小)时,加速度可以增大,也可以减小。以减小。加速度的与速度的变化加速度的与速度的变化VV也无直接关
15、系。物体有了也无直接关系。物体有了加速度,经过一段时间速度有一定的变化,因此速加速度,经过一段时间速度有一定的变化,因此速度的变化度的变化VV是一个过程量,加速度大,速度的变化是一个过程量,加速度大,速度的变化VV不一定大;反过来,不一定大;反过来,VV大,加速度也不一定大。大,加速度也不一定大。(2 2)速度方向与加速度方向也不一定相同)速度方向与加速度方向也不一定相同加速度方向(加速度方向(F F合合的方向)与速度方向在同一直线上的方向)与速度方向在同一直线上方向一致方向一致加速,方向相反加速,方向相反减速减速加速还是减速与加速度的大小及其变化无关,只与加加速还是减速与加速度的大小及其变化
16、无关,只与加速度的方向有关速度的方向有关v v与与a a 方向不在一条直线上时:质点作曲线运动。方向不在一条直线上时:质点作曲线运动。(3)(3)相对静止与平衡相对静止与平衡平衡:对地保持静止或匀速直线运动平衡:对地保持静止或匀速直线运动动力学特征:动力学特征:F F合合0 0 运动学特征:运动学特征:a a0 0v v0 0或或v v恒量)恒量)相对静止:两物体对同一参照物加速度相同,速度相对静止:两物体对同一参照物加速度相同,速度也相同也相同,即即a a相相0 0 v v相相0 0必须注意:两物体相对静止时,它们并不一定处于必须注意:两物体相对静止时,它们并不一定处于平衡状态平衡状态区别项
17、目区别项目速度速度加速度加速度物理意义物理意义 描述质点运动快慢描述质点运动快慢描述速度改变快慢描述速度改变快慢大小大小大小关系大小关系二者大小没有必然联系,二者大小没有必然联系,大(小),不一定大(小),不一定大(小);,不一定等于零大(小);,不一定等于零方向方向跟质点的运动方向相同跟质点的运动方向相同 与速度变化的方向相同与速度变化的方向相同二者同向二者同向速度增大速度增大二者反向二者反向速度减小速度减小二者垂直二者垂直速度大小不变,方向变速度大小不变,方向变【例例1 1】公路上向左匀速行驶的汽车,经过一棵果树公路上向左匀速行驶的汽车,经过一棵果树附近时,恰有一颗果子从上面自由落下,下面
18、图附近时,恰有一颗果子从上面自由落下,下面图2-2-1-31-3是其运动的轨迹是其运动的轨迹.则,地面上的观察者看到的运则,地面上的观察者看到的运动轨迹是动轨迹是()(),车中人以车为参考系看到的果子的,车中人以车为参考系看到的果子的运动轨迹是运动轨迹是().().(不计阻力不计阻力)CB解析:由于两车都以相同而恒定的速度运动,若以车解析:由于两车都以相同而恒定的速度运动,若以车为参照物,则两石子做的是速度相同的匀速运动,故为参照物,则两石子做的是速度相同的匀速运动,故应同时被击中,答案应同时被击中,答案CC说明:灵活地选取参照物,以相对速度求解有时会更说明:灵活地选取参照物,以相对速度求解有
19、时会更方便方便 【练习练习1 1】甲、乙两辆汽车以相同的恒定速度直线甲、乙两辆汽车以相同的恒定速度直线前进,甲车在前,乙车在后,甲车上的人前进,甲车在前,乙车在后,甲车上的人A A和乙车和乙车上的人上的人B B各用石子瞄准对方,以相对自身为各用石子瞄准对方,以相对自身为v v0 0的初的初速度速度 同时水平射击对方,若不考虑石子的竖直下落,同时水平射击对方,若不考虑石子的竖直下落,则则A A、A A先被击中;先被击中;B B、B B先被击中;先被击中;CC、两同时、两同时被击中;被击中;D D、可以击中、可以击中B B而不能击中而不能击中A A;例例2.2.关于质点的说法中正确的是关于质点的说
20、法中正确的是()()A.A.质量和体积很小的物体可看成质点质量和体积很小的物体可看成质点B.B.研究地球绕太阳公转规律时,可以把地球看作质点研究地球绕太阳公转规律时,可以把地球看作质点C.C.研究一列火车通过南京长江大桥时间时,不能把火研究一列火车通过南京长江大桥时间时,不能把火车看作质点车看作质点D.D.做直线运动的物体能看成质点,而做曲线运动的物做直线运动的物体能看成质点,而做曲线运动的物体不能看成质点体不能看成质点BC【例例】关于路程与位移,下列说法中正确的是(关于路程与位移,下列说法中正确的是()A A位移的方向就是质点运动的方向位移的方向就是质点运动的方向 B B路程等路程等于位移的
21、大小于位移的大小 CC位移的值不会比路程大位移的值不会比路程大 D D质点运动的位移质点运动的位移为零时,其运动的路程也为零为零时,其运动的路程也为零解析:位移是从始点到终点的有向线段,路程是实解析:位移是从始点到终点的有向线段,路程是实际轨迹的总长度,所以位移总不会大于路程只有际轨迹的总长度,所以位移总不会大于路程只有物体在一直线上做方向不变的直线运动时,位移的物体在一直线上做方向不变的直线运动时,位移的大小才等于路程大小才等于路程 答案:答案:c c 析与解析与解 位移是由质点的初始位置指向终了位置的位移是由质点的初始位置指向终了位置的有向线段,是矢量,其方向是由初始位置指向终了有向线段,
22、是矢量,其方向是由初始位置指向终了位置位置(仅在质点作单向直线运动时才与质点运动的方仅在质点作单向直线运动时才与质点运动的方向一致向一致),大小是有向线段的长度;路程是标量,是,大小是有向线段的长度;路程是标量,是质点实际运动轨迹的长度。对单向直线运动、往返质点实际运动轨迹的长度。对单向直线运动、往返直线运动和曲线运动分别分析可知:位移的大小直线运动和曲线运动分别分析可知:位移的大小路程路程(仅在质点作单向直线运动时取等号仅在质点作单向直线运动时取等号)。故。故D D正确。正确。练习练习22对位移和路程的正确说法是(对位移和路程的正确说法是()A A、位移是矢量,位移的方向即质点运动的方向。、
23、位移是矢量,位移的方向即质点运动的方向。B B、路程是标量,即位移的大小、路程是标量,即位移的大小CC、质点作直线运动,路程等于位移的大小、质点作直线运动,路程等于位移的大小D D、质点的位移大小不会比路程大、质点的位移大小不会比路程大分析与解:位移的最大值应是分析与解:位移的最大值应是2R2R,而路程的最大值,而路程的最大值应是应是6R6R。即。即B B选项正确。选项正确。例例4 4、一个电子在匀强磁场中沿半径为、一个电子在匀强磁场中沿半径为R R的圆周运动。的圆周运动。转了转了3 3圈回到原位置,运动过程中位移大小的最大值圈回到原位置,运动过程中位移大小的最大值和路程的最大值分别是:和路程
24、的最大值分别是:A A2R2R,2R2R;B B2R2R,6R6R;CC2R2R,2R2R;D D0 0,6R6R。例例55参照所示时间坐标轴,下列关于时刻和时间的说参照所示时间坐标轴,下列关于时刻和时间的说法是正确的是(法是正确的是()解析解析 分析此题首先注意时刻和时间分别对应于时分析此题首先注意时刻和时间分别对应于时间轴上的一个点和一段线段。其次再注意间轴上的一个点和一段线段。其次再注意(1)(1)“第第n n秒秒末末=第第(n+1)(n+1)秒初秒初”;(2)(2)“n n秒内秒内第第n n秒内秒内”,n n秒秒内是指的内是指的0-n0-n秒的时间。可知此题答案为秒的时间。可知此题答案
25、为B B。00t112t2t33tn-1tnn-1ntA A、t t2 2表示时刻,称为第表示时刻,称为第2 2秒末或第秒末或第3 3秒初,也可称秒初,也可称为为2 2秒内秒内B B、t t2 2-t-t3 3表示时间,称为第表示时间,称为第3 3秒内秒内CC、0 0t t2 2表示时间,称为最初表示时间,称为最初2 2秒内或第秒内或第2 2秒内秒内D D、t tn-1n-1t tn n表示时间,称为第表示时间,称为第n-1n-1秒内秒内例例6 6:有一高度为:有一高度为H H的田径运动员正在进行的田径运动员正在进行100m100m的田的田径比赛,在终点处,有一站在道路旁边的摄影记者用径比赛,
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