高一物理必修1 第一章运动的描述第一节：质点、参考系和坐标系第一节：质点、参考系和坐标系2理想化模型理想化模型质量质量大小大小形状和形状和大地大地参考系参考系不同不同不动不动运动运动位置位置运动是绝对的，静止时相对的。运动是绝对的，静止时相对的。1 1、机械运动：一个物体相对于另一个物体的机械运动：一个物体相对于另一个物体的_ _改变改变叫机械运动。简称叫机械运动。简称_。它包括平动、转动和振动等。它包括平动、转动和振动等。2 2、参考系：为了研究物体的运动而假定为、参考系：为了研究物体的运动而假定为_的物的物体叫参考系，同一个物体由于选择的参考系体叫参考系，同一个物体由于选择的参考系_，观，观察的结果往往是不同的，所以研究运动是，必须指明察的结果往往是不同的，所以研究运动是，必须指明_,_,通常取通常取_作为参考系。作为参考系。3 3、质点：在研究机械运动时，可以不考虑物体的、质点：在研究机械运动时，可以不考虑物体的_,_,便可以把物体简化成一个只有便可以把物体简化成一个只有_的点，这就的点，这就是质点。它是一种是质点。它是一种_。基本概念：基本概念：对质点概念的深入理解：对质点概念的深入理解： 一个物体能否看成质点，并不取决于这个物体的大小，而是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的差异是否是否为为可以忽略可以忽略的次要因素。若为的次要因素。若为次要因素次要因素，即使是很大，即使是很大的物体也可以视质点。的物体也可以视质点。 例：在研究地球公转问题时，地球到太阳的距离为例：在研究地球公转问题时，地球到太阳的距离为1.5x108 km，而地球的直径只有而地球的直径只有1.3x104 km，还不到它和太阳距离的万分之一，还不到它和太阳距离的万分之一，在这个时候地球就可以视为质点。在这个时候地球就可以视为质点。 相反，若物体的大小、形状属于主要因素，即使物体很小，相反，若物体的大小、形状属于主要因素，即使物体很小，也不能视为质点。也不能视为质点。 例：在研究乒乓球的弧旋球技术中，乒乓球的大小和形状都例：在研究乒乓球的弧旋球技术中，乒乓球的大小和形状都不能不能忽略忽略，此时乒乓球就不能视为是质点。，此时乒乓球就不能视为是质点。 一个物体能否视为质点是相对的。一个物体能否视为质点是相对的。 例：研究火车从北京开往广州的时间，火车可以视为是一个质例：研究火车从北京开往广州的时间，火车可以视为是一个质点；但当研究货车经过一座桥时间，就不能把火车视为质点了。点；但当研究货车经过一座桥时间，就不能把火车视为质点了。随堂习题：随堂习题：例例1：下列物体中，可当做：下列物体中，可当做“质点质点”的有（的有（ ）A、做花样滑冰的运动员、做花样滑冰的运动员B、远洋航行的巨轮、远洋航行的巨轮C、环绕地球的人造卫星、环绕地球的人造卫星D、转动着的砂轮、转动着的砂轮例例2：下列关于质点的说法中，正确的是（：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，所以引入这、质点是一个理想化模型，实际上并不存在，所以引入这个感念没有多大意义。个感念没有多大意义。B、只有体积很小的物体才能看作质点。、只有体积很小的物体才能看作质点。C、凡是轻、小的物体，皆可以看作是质点。、凡是轻、小的物体，皆可以看作是质点。D、如果物体的形状和大小度所研究的问题属于无关或者为、如果物体的形状和大小度所研究的问题属于无关或者为次要因素时，即可把物体看作质点。次要因素时，即可把物体看作质点。BCD参考系：描述运动时，假定不动物作为参考的物体参考系：描述运动时，假定不动物作为参考的物体。对参考系应明确以下几点：对参考系应明确以下几点： 运动的相对性运动的相对性。对同一运动物体，选取不同的物体作参考系时，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。对物体的观察结果往往不同的。 参考系的选取是任意的。参考系的选取是任意的。在研究实际问题时，选取参考系的基本在研究实际问题时，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。题显得简捷。 选择前有任意性，选择后有唯一性。选择前有任意性，选择后有唯一性。在研究问题时可以任意选取在研究问题时可以任意选取较为简单的一个参照物为参考系，但一旦确定了某物为参考系后就较为简单的一个参照物为参考系，但一旦确定了某物为参考系后就不能再不能再更换参考系更换参考系，以防发生混乱。，以防发生混乱。因为今后我们主要讨论地面上的物体的运动，所以因为今后我们主要讨论地面上的物体的运动，所以通常通常取地面作取地面作为参照系。为参照系。坐标系：为了可以坐标系：为了可以定量定量地描述物体的位置及位置的变地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。化，需要在参考系上建立适当的坐标系。随堂习题：随堂习题：例例1：坐在行驶的列车里的乘客，看到铁轨两旁的树木迅：坐在行驶的列车里的乘客，看到铁轨两旁的树木迅速后退，速后退，“行驶的列车行驶的列车”和和“树木迅速后退树木迅速后退”的参考系分别为的参考系分别为（ ）A、地面，地面、地面，地面 B、地面，列车、地面，列车C、列车，列车、列车，列车 C、列车，地面、列车，地面例例2：平常说的：平常说的“一江春水向东流一江春水向东流”是以是以_为参考系；为参考系；“地球的公转地球的公转”是以是以_为参考系；为参考系；“钟表的时针在转动钟表的时针在转动”是以是以_为参考系；为参考系；“太阳东升西落太阳东升西落”是以是以_为参考系。为参考系。B大地大地太阳太阳表盘表盘地平线地平线第二节：时间和位移第二节：时间和位移时间和时刻：时间和时刻： 时时间间间隔（一段时间）：指的是两时刻间的间隔，在时（一段时间）：指的是两时刻间的间隔，在时间轴上用一段线段表示，如间轴上用一段线段表示，如4秒内（秒内（0-4秒末），第秒末），第4秒内秒内（3秒末到秒末到4秒末）等均为时间。秒末）等均为时间。 时刻（某一瞬间）：指的是某一瞬间，在时间轴上用一时刻（某一瞬间）：指的是某一瞬间，在时间轴上用一个点来表示，如第个点来表示，如第2秒末，第秒末，第5秒末等均为时刻。秒末等均为时刻。随堂习题随堂习题：例例1：以下各种说法中，哪些是指时间？哪些是指时刻？：以下各种说法中，哪些是指时间？哪些是指时刻？A、列车员说：、列车员说：“火车火车8点点42分到站，停车分到站，停车8分。分。”B、“您这么早就来，等了很久吧！您这么早就来，等了很久吧！”C、“前前3秒秒”、“最后最后3秒秒”、“第第3秒末秒末”、“第第3秒内秒内”时刻时刻时间时间时刻时刻时间时间时间时间时间时间时间时间时刻时刻路程和位移：路程和位移：路程：物体路程：物体_的长度，是标量。的长度，是标量。位移：描述物体位移：描述物体_变化的物理量，是从变化的物理量，是从物体的物体的_指向指向_的有向线段，是矢量。的有向线段，是矢量。 位移的大小：位移的大小：初位置到末位置的距离。初位置到末位置的距离。 位移的位移的方向：方向：由初位置指向末位置。由初位置指向末位置。如果物体做如果物体做单方向直线运动单方向直线运动，则，则位移大小位移大小就等于就等于路路程程。 位移位移 路程路程运动轨迹运动轨迹位置位置初位置初位置末位置末位置例例1：某市出租车的收费标准是：某市出租车的收费标准是1.20元元/公里、公里、1.60元元/公公里、里、2.00元元/公里公里其中的其中的“公里公里”是指路程还是位移？是指路程还是位移？例例2：田径场跑道周长是：田径场跑道周长是400米。米。（1）百米赛跑选用跑道的直道部分，运动员跑完全程）百米赛跑选用跑道的直道部分，运动员跑完全程的的路程路程是多少？是多少？ （2）在）在800米跑比赛中，不同跑道的运动员跑完全程的米跑比赛中，不同跑道的运动员跑完全程的路程相同吗？跑完全程的位移相同吗？路程相同吗？跑完全程的位移相同吗？随堂习题随堂习题：路程路程100米米路程相同，位移不同路程相同，位移不同矢量和标量：矢量和标量：标量：有大小没有方向的物理量。如长度，质量，标量：有大小没有方向的物理量。如长度，质量，时间，温度，路程，能量等。时间，温度，路程，能量等。矢量：矢量：既有大小又有方向的既有大小又有方向的物理量。如物理量。如位移，力，位移，力，速度，加速度等速度，加速度等。矢量和标量的区别：矢量和标量的区别：矢量有方向，而标量没有方向。矢量有方向，而标量没有方向。描述一个矢量，必须有描述一个矢量，必须有大小大小和和方向方向两个方面。两个方面。矢量相等必须矢量相等必须大小相等，方向大小相等，方向相同相同。运算法则不一样。标量是简单的加减法，矢量是运算法则不一样。标量是简单的加减法，矢量是根据根据平行四边形法则平行四边形法则进行运算。进行运算。第三节：运动快慢的描述第三节：运动快慢的描述速度速度速度：表示物体运动快慢的物理量（位移变化快慢），速度：表示物体运动快慢的物理量（位移变化快慢），它等于位移它等于位移x跟发生这段位移所跟发生这段位移所 用时间用时间t的比值。即的比值。即 v= x / t 通常来说，上式求得的在某一时间间隔通常来说，上式求得的在某一时间间隔t内的平均快内的平均快慢程度，称为慢程度，称为平均速度平均速度。而当而当t非常非常小时，我们把非常非常小时，我们把x / t 称做物体在时刻称做物体在时刻t的的瞬时速度瞬时速度。而瞬时速度的。而瞬时速度的大小大小通常叫做通常叫做速率速率。 基本概念：基本概念：例例1：“318国道国道”是是一条连接上海和西藏中尼边界友谊桥的一条连接上海和西藏中尼边界友谊桥的公路，公路，里程碑里程碑以上海为以上海为起点，公路起点，公路几乎是沿着北纬三十度线前行几乎是沿着北纬三十度线前行的，的，本题可本题可将它的东段视为将它的东段视为直线。以直线。以公路为公路为X轴建立轴建立坐标系，上海坐标系，上海为坐标为坐标原点，里程碑原点，里程碑的示数即为坐标的示数即为坐标值，一值，一辆汽车某日辆汽车某日8时时30分分驶过驶过X1=963km，当日，当日9小时小时10分驶过分驶过X2=922km的的位置，这位置，这段时段时间内汽车在向什么方向间内汽车在向什么方向运动？平均速度运动？平均速度是多是多大？大？ 例例2 ：光在真空：光在真空中传播的速度为中传播的速度为3.0x108 m/s。（1）1光年（光在一年中传播的距离）是多少米？光年（光在一年中传播的距离）是多少米？（2）除太阳外，最靠近地球的恒星是半人马座中的比邻星，它）除太阳外，最靠近地球的恒星是半人马座中的比邻星，它离我们离我们4.0x1013 km/s，它发出的光要多长时间才能到达地球？，它发出的光要多长时间才能到达地球？随堂习题随堂习题：例例3：汽车从制动到停止下来共用了汽车从制动到停止下来共用了5s。这段时间内，汽车每。这段时间内，汽车每1s前进的距前进的距离分别是离分别是9m、7m、5m、3m、1m。（1）求汽车前）求汽车前1s、前、前2s、前、前3s、前、前4s和全程的平均速度。这五个平均速度和全程的平均速度。这五个平均速度中哪一个最接近汽车关闭油门时的瞬时速度？它比这个瞬时速度略大还是中哪一个最接近汽车关闭油门时的瞬时速度？它比这个瞬时速度略大还是略小些？略小些？（2）汽车运动最后一秒的平均速度是多少？汽车的末速度是多少？）汽车运动最后一秒的平均速度是多少？汽车的末速度是多少？例例4：如图所示是：如图所示是京九铁路北京京九铁路北京西至西至深圳深圳某一车次某一车次运行的运行的时刻表，设火车时刻表，设火车在每个车站在每个车站都能准点到达，准都能准点到达，准 点开出点开出。（。（下列所求速度单位均用：下列所求速度单位均用：m/s）（1）T107次列车由次列车由北京西站北京西站开开出直至到达聊城站出直至到达聊城站，运行，运行的的平均速度是多少平均速度是多少？（2）T107次列车由聊城站次列车由聊城站开开出出直至到达菏泽站，运行直至到达菏泽站，运行的的平均速度平均速度是多少是多少？（3）T108次列车在次列车在9时时30分分的的瞬时速度是多少？瞬时速度是多少？