沪科版必修一第一章怎样描述物体的运动单元试题01

第一章运动的描述

第一节质点参考系和坐标系

【教学目标】

1．理解质点的概念．知道它是一种科学抽象，知道物体在什么情况下可以看作质点，知道这种科学抽象是一种普遍的研究方法。

2．知道参考系的概念．知道对同一物体选择不同的参考系时，观察的结果可能不同，通常选择参考系时，要考虑研究问题的方便。

3．学会在参考系上建立坐标系来定量确定物体位置以及位置的变化。

【重点难点】

重点：对质点概念的理解，物体可以看作质点的条件；研究实际问题时，如何选取参考系。难点：什么情况下可以将物体看作质点。

【作业】

1．书后练习

2．完成练习册相关习题

【教学过程】

自然界的一切物体都在不停地运动，江河奔流不息，鸟儿自由飞翔，车辆高速行驶，火箭发射，天体运转，电子绕核运动……

物体的空间位置随时间的变化，称为机械运动，简称运动。按物体上各部分的运动情况是否相同可以将运动分为平动（物体上各点的运动情况都相同）和转动（物体上各点以某一点为轴运动）；按照物体的运动轨迹又可以将运动分为直线运动和曲线运动。在物理学中，研究物体做机械运动规律的分支叫做力学。

为了描述物体的运动，我们首先要来学习几个相关的概念。（板书课题）

（一）物体和质点

“质点”的引入：自然界中大多数物体的运动是比较复杂的。比如：鸽子在天空中飞翔时，身体各部分的运动情况并不一样，身体向前飞行时，翅膀还在上下拍动；人在向前奔跑的

时候，不仅躯干在向前运动，手臂也在前后摆动。要准确地描述这些物体的运动显得比较困难。但我们一定要将物体各部分运动情况都描述清楚吗？不一定。当我们要研究鸽子或人的运动快慢的时候，可以忽略翅膀和手臂的运动，将它们“浓缩”为一个只有质量没有形状和大小的点，而这对我们所要研究的问题并没有太大的影响。为了使研究的问题简化，可以，将物体看成一个只有质量而没有大小和形状的点。

1．质点：用来代替物体的有质量而没有形状和大小的点。

2．质点是一个理想模型，实际并不存在。但不同于几何中的点（阅读课本P11左下角）

3．视作质点的条件：物体的大小和形状对所研究的问题的影响可忽略不计。

例1：在下述问题中，能够把研究对象当作质点的是（）

A．研究地球绕太阳公转一周所需的时间

B．研究地球的自转运动

C．研究在平直公路上飞驰的汽车的速度

D．研究火车通过长江大桥所需的时间

E．正在进行花样溜冰的运动员

F．研究比赛时乒乓球的旋转

例2：下列关于质点的说法中，正确的是（）

A．只要是体积很小的物体都可看成质点

B．只要是质量很小的物体都可看成质点

C．只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看做质点

D．由于所研究的问题不同，同一物体有时可以看做质点，有时不能看做质点

（举例：研究地球公转时，可以把地球视为质点；而研究地球的自转时，就不能将地球视为质点。火车行驶……）

注意：⑴物体能否看作质点不是看物体的大小，而是要根据具体的问题来确定。（学生举例）

⑵“质点”不是几何中的点。

（二）参考系

“参考系”的引入：平常，我们看到房屋、树木是静止的，但汽车里的乘客却发现路边的房屋、树木是向后退的。为什么人们的看法会存在这样的差异呢？

地面上的人以地面为标准，房屋、树木相对于地面静止；乘客以汽车为标准，房屋、

树木相对于汽车后退。上述事例说明：运动具有相对性。所以，要描述一个物体的运动首先必须选定某个其他物体做参考，我们称这个物体为参考系（“参考系”是“参照物”的科学名称）。

1．定义：为了描述一个物体的运动而选定的用来作为参考的物体。

对于同一物体，选取的参考系不同，物体的运动情况也可能不同。（P12图）

2．参考系的选择

参考系的选择理论上是任意的，但在实际问题中，应以研究问题方便为原则，常取地面为参考系。

提问：研究地面物体的运动，一般以地面为参考系；

研究月亮或人造卫星的运动，应选取地球为参考系；

研究行星的运动，应选取太阳为参考系。

例：甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动，由此可判断这三架电梯相对于地面的运动情况可能是（ C D ）

A．甲向下、乙向下、丙向下B．甲向下、乙向下、丙向上

C．甲向上、乙向上、丙向上D．甲向上、乙向上、丙向下

过渡：我们在选定了参考系以后，就可以来描述物体的运动情况。如何更准确地来描述物体的位置及位置变化呢？比如说你正沿着笔直的水泥路从学校大门向教学楼走来，如果问你的准确位置，你可以怎样描述呢？……

一般说来，为了定量地描述物体的位置变化，需要在参考系上建立适当的坐标系，用坐标值来表示物体的位置。

（三）坐标系

如果物体在一直线上运动（即在一维空间运动），则需建立直线坐标系，（例如汽车在平直的公路上行驶）；〖画图说明〗

如果物体在一平面内运动（即在二维空间运动），则需建立平面直角坐标系，（例如溜冰运动员在冰面上滑行）；

如果物体在三维空间内运动，则需建立三维直角坐标系，（飞行表演中的飞机）。

（四）科学漫步——全球卫星定位系统（GPS）

〖学生阅读课文〗

第二节时间和位移

【教学目标】

1．知道时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系。

2．理解位移的概念以及它与路程的区别。

3．初步了解矢量和标量。

【重点难点】

重点：对位移概念的理解，知道时间与时刻、位移和路程的区别。

难点：某段时间在时间轴上的表示；位移的概念及其理解。

【教学过程】

（一）时刻和时间间隔

1．时间轴上的一点表示某一时刻，

时间轴上的一段表示一段时间。

例：在时间轴上标出下列时刻或时间：

①第1s末、第2s初

②第1s、第2s

③前3s、后2s

2．国际单位：秒（s），其它单位：小时（h）、分钟（min）

3．实验室中常用秒表、打点计时器、频闪照相的方法测量时间。

（二）位置、位移和路程

1．位置：运动物体在某时刻处在空间的某个点。坐标轴上的某一点即表示位置。

2．位移：表示物体（质点）位置变化的物理量，用从初位置指向末位置的有向线段来表示。

⑴位移是矢量，大小等于初末位置之间的距离，方向是由初位置指向末位置。

⑵位移由物体的初末位置决定，与物体的运动轨迹无关。

3．路程：物体运动轨迹的长度

4．位移和路程的关系

位移的大小一般小于路程，只有在单向直线运动中两者相等。

（三）矢量和标量

1.矢量

⑴特点：既有大小，又有方向

如：力、速度等

注意：求解矢量时，大小和方向均要表示清楚。

⑵运算法则：平行四边形定则

2．标量

⑴特点：只有大小，没有方向

如：时间、质量等

⑵运算法则：代数运算法则

〖思考与讨论〗（P15）体会矢量和标量运算法则的区别。

（四）直线运动的位置和位移

质点做直线运动，我们可以先建立一个直线坐标系，物体（质点）的位置和位移可以在坐标系中表示出来。

（画图说明）

1．位置：x A ＝－2m ， x B ＝3m 。

2．位移：x x x ?=-末初

A →

B ：x x x ?=-B A ＝5m

B →A ：x x x ?=-A B ＝－5m

位移Δx 的“＋”“－”含义：矢量Δx 的“＋”“－”表示方向，不表示大小。

“＋”表示矢量的方向与所选的正方向相同；“－”表示与所选的正方向相反。

例：P16，T4。

（五）位移和时间的关系

第三节运动快慢的描述——速度

【教学目标】

1．理解速度的概念，知道速度是矢量。

2．掌握平均速度和平均速率、瞬时速度和瞬时速率的概念和区别。

【重点难点】

重点：速度的概念，由平均速度通过极限的思维方法引出瞬时速度。

难点：对瞬时速度的理解，怎样由平均速度引出瞬时速度。

【教学过程】

引入：自然界中的一切物体都在运动，不同物体的运动程度，快慢往往不同，那么如何来比较物体运动的快慢呢？

（一）速度

“速度”的引入：运动会上，要比较哪位运动员跑得快，可以用什么方法？通过相同的位移比较时间的长短。若运动的时间是相等的，我们可以根据位移的大小来比较。如果运动的位移、所用的时间都不一样，又如何比较呢？

在物理学中，我们引入速度这个物理量来描述物体运动的快慢。

1．定义：位移Δx与发生这个位移所用时间Δt的比值（比值定义法）。

x v

t

?=

?

描述物体运动快慢的物理量。

2．国际单位：m/s或m·s-1，其他单位：km/h等

3．速度是矢量，方向与运动方向相同。

在匀速直线运动中，速度保持不变。如果物体做变速直线运动，速度的大小不断改变，

根据

x

v

t

?

=

?

求得的则表示物体在Δt时间内的平均快慢程度，称为平均速度。

（二）平均速度和瞬时速度1．平均速度

⑴公式：

x

v

t

?

=

?

（严格按公式计算）

⑵平均速度是矢量，方向即位移的方向。对于变速直线运动，各段的平均速度一般并不相同，求平均速度必须指明“哪段时间”或“哪段位移”。

⑶求平均速度必须指明“哪段时间”或“哪段位移”。

过渡：平均速度只能粗略的描述物体运动的快慢，为了精确地描述做变速直线运动的物体运动的快慢，我们可以将时间Δt 取得非常小，接近于零，这是求得的速度值就应该是物体在这一瞬时的速度，称为瞬时速度。

2．瞬时速度

⑴定义：物体在某一时刻（或某一位置）的速度。

⑵瞬时速度简称速度，方向为物体的运动方向。

在日常生活中，人们对“速度”这一概念并不一定明确指出是“平均速度”还是“瞬时速度”，我们应根据上下文去判断。“平均速度”对应的是一段时间，“瞬时速度” 对应的是某一时刻。（举例说明）

3．瞬时速率：瞬时速度的大小，简称速率。

例：课本P18汽车速度计上指针所指的刻度是汽车的瞬时速率。

（三）平均速率：物体运动的路程与所用时间的比值。

与“平均速度的大小”完全不同。

【典型例题】

典例1：下列对各种速率和速度的说法中，正确的是（ ）

A ．平均速率就是平均速度

B ．瞬时速率是指瞬时速度的大小

C ．匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度都等于其任一时刻的瞬时速度

D ．匀速直线运动中任何一段时间内的平均速度都相等

典例2：一辆汽车沿平直的公路行驶，⑴若前一半位移的平均速度是v 1，后一半位移的平均速度是v 2，求全部路程的平均速度；⑵若汽车前一半时间的平均速度是v 1，后一半时间的平均速度是v 2，求全部路程的平均速度。（

12122v v v v +；122

v v +）

总结：平均速度不是速度的平均值，应严格按照定义来计算。

典例3：人乘自动扶梯上楼，如果人站在扶梯上不动，扶梯将人送上楼去需用30s。若扶梯不动，某人沿扶梯走到楼上需20s。试计算这个人在扶梯开动的情况下仍以原来的速度向上走，需要多长时间才能到楼上？（12s）

【作业】

上本作业：例2、例3。

第四节实验：用打点计时器测速度

【教学目标】

1．了解两种打点计时器的结构和工作原理，学会安装和使用。

2．理解根据纸带测量速度的原理，学会粗略测量瞬时速度。

3．理解速度—时间图象的意义，掌握描点法画图象的方法。

【重点难点】

重点：1．打点计时器的使用。

2．由纸带计算物体运动的瞬时速度。

3．画物体的速度—时间图象。

难点：1．对纸带数据的处理。

2．图象的画法及对图象理解。

【教学过程】

（一）打点计时器

电磁打点计时器原理：被交变磁场磁化的振片在永久磁铁的作用下振动，振针打在复写纸上使纸带上打出一系列的点。

电火花计时器原理：

电磁打点计时器电火花计时器电源电压4～6V的交流电220V的交流电

电源频率频率为50Hz，每隔打一个点

特点纸带运动时受到的阻力小，比电磁

打点计时器实验误差小

（二）练习使用打点计时器

（步骤详见课本P22）

〖思考与讨论〗

注意：1．电源电压要符合要求：

2．实验前要检查打点的稳定性和清晰程度，必要时要进行调节或更换器材。3．应先接通电源，待打点稳定时再拉动纸带。

4．手拉纸带时，速度应快一些，以防止点迹太密集。

（三）用打点计时器测量瞬时速度

测量方法：某点E的瞬时速度可以粗略地由包含E点在内的两点间的平均速度来表示。说明：理论上讲如果这两点离E点越接近（即Δt越短），这个平均速度越接近E点的瞬时速度，但是实际操作时距离太小会使测量误差增大，应该根据实际情况选取这两个点。

（四）用图像表示速度（直线运动）

为了更直观地反映物体的运动情况，我们可以用v-t图象来表示速度随时间的变化规律。

1．v-t图象的画法

以速度v为纵轴，时间t为横轴建立直角坐标系，根据计算出的不同时刻对应的瞬时速度值，在坐标系中描点，最后用平滑曲线把这些点连接起来就得到了一条能够描述速度v与时间t关系的图象。

思考：怎样画出速度—时间图象？为什么要用平滑的曲线“拟合”？

2．v-t图象的信息（在第二章总结）

⑴任一时刻速度的大小和方向

⑵速度的变化情况及相应的时间

……

例：（P26：问题与练习T3）

要求：根据v-t图象叙述物体的运动情况。

【典型例题】

典例1：一同学在使用打点计时器时，纸带上点不是圆点而是一些短线，这可能的原因是（ D ）

A．接在直流电源上B．电源电压不稳

C．电源频率不稳D．打点针压得过紧

典例2：电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（AB ）

A．时间间隔B．位移C．平均速度D．瞬时速度

典例3：在用打点计时器测定小车速度的实验中得到一条纸带，如图所示，从比较清楚的点开始，每五个打印点取一个计数点，分别表明0、1、2、3…，量的0与1两点间的距离s1＝30mm，2与3两点间的距离为s3＝48mm，则小车在0与1两点间的平均速度v1＝-m/s，在2与3两点间的平均速度v3＝m/s，据此可判断小车做加速运动。

总结：注意每两个计数点间的时间间隔。

典例4：打点计时器的电源频率为50Hz时，振针每隔s打一个点。现用打点计时器测定物体的速度，当实际的电源频率低于50Hz时，如果仍按50Hz来计算，则测得的速度值将比真实值偏大。

总结：根据公式分析哪些量的变化对结果带来怎样的影响。

典例5：

【作业】

1．P26：问题与练习T1、T2。

2．预习下一节。

第五节速度变化快慢的描述——加速度

【教学目标】

1．理解加速度的概念，能利用加速度的公式进行定量计算。

2．知道加速度是矢量以及方向的判定。知道速度、速度改变量与加速度的区别。

3．知道什么是匀变速直线运动。能从匀变速直线运v-t图象理解加速度的意义。

【重点难点】

重点：1．理解加速度的概念。了解变化率的含义。

2．利用图象来分析加速度的相关问题。

难点：加速度的矢量性。

【教学过程】

引入： 匀速直线运动是一种最简单的运动形式，谁的速度变化快？

（一）加速度

概念的引入：为了描述物体运动速度变化的快慢，可以用速度的变化量与发生这一变化所用的时间的比值来表示，我们把这个比值称为加速度。

1．定义：速度的变化量与发生这一改变所用时间的比值。即速度的变化率。

公式：0t v v v a t t

-?==??（强调0t v v v ?=-，且为矢量） （学生根据公式导出加速度的单位、加速度的矢量性）

2．单位：m/s 2，m·s -2

3．加速度是矢量，方向与速度的变化量方向相同。

在直线运动中，速度的方向始终在一条直线上，速度的“＋”“－”即表示的方向。若取初速度v 0的方向为正方向。

⑴在加速直线运动中v t ＞v 0，a ＞0表示a 方向与v 方向相同；

⑵在减速直线运动中v t ＜v 0，a ＜0表示a 方向与v 方向相反。

结论：a 与v 方向相同→加速直线运动；a 与v 方向相反→减速直线运动。

典例1：

过渡：在变速直线运动中，加速度也可能发生变化，即物体的速度有时增大得快，有时增大得慢。因此加速度也有平均加速度与瞬时加速度之分。

4．匀变速运动：加速度不变的运动叫匀变速运动。在这种运动中，平均加速度与瞬时加速度相等。

典例3：

5．v 、Δv 与a 的区别

⑴速度：x v t

?=?，描述物体运动的快慢和方向，对应于某一时刻。 ⑵速度的变化：0t v v v ?=-，描述速度变化的大小和变化的方向，对应于某一过程。 匀变速运动 匀变速直线运动 匀变速曲线运动 匀减速直线运动 匀加速直线运动

⑶加速度：v a t

?=?，即速度的变化率，反映速度变化的快慢和方向。 ⑷a 与v 、Δv 三者的大小无必然关系

速度大，加速度不一定大；加速度大，速度不一定大；速度变化量大，加速度不一定大；加速度为零，速度可以不为零；速度为零，加速度可以不为零。 典例4：

（二）v -t 图像与加速度

通过v -t 图像不但能够了解物体运动的速度随时间变化的情况，还能求出物体的加速度。2121v v v a k t t t -?=

==?-

典例5：

【典型例题】 典例1：下列关于加速度的描述中，正确的是（ AD ）

A ．加速度在数值上等于单位时间里速度的变化

B ．当加速度与速度方向相同且又减小时，物体做减速运动

C ．速度方向为正，加速度方向也一定为正

D ．速度变化越来越快，加速度越来越大

总结：物体是“加速”还是“减速”，取决于加速度方向与速度方向是否一致。 典例2：物体做匀加速运动的加速度为2m/s2，那么（ C ）

A ．在任意时间内，物体的末速度一定等于初速度的2倍

B ．在任意时间内，物体的末速度一定比初速度大2m/s

C ．在任意一秒内，物体的末速度一定比初速度大2m/s

D ．第ns 的初速度一定比第（n －1）s 的末速度大2m/s

典例3：皮球以6m/s 的速度向右与墙壁撞后，经被墙向左弹出，弹出速度大小为5.8m/s ，求皮球在这段时间内的平均加速度。 v

v 0

解：以向右为正方向，则v 1＝6m/s ，v 2＝－5.8m/s 。

221 5.86118(m /s )0.1

v v a t ---===-? ∴平均加速度的大小为118m/s 2，方向向左。

典例4：关于速度和加速度的关系，下列说法中正确的是（ B ）

A ．速度越大，速度的变化就越大，加速度就越大

B ．速度变化越快，加速度就越大

C ．加速度方向保持不变，速度方向也保持不变（举例：竖直上抛运动）

D ．加速度大小不断变小，速度大小也不断变小

总结：⑴对于速度，要明确v ，Δv ，Δv/Δt 的区别；⑵加速度的方向与速度的变化量的方向相同，与速度的方向无必然联系；⑶物体是“加速”还是“减速”，取决于加速度方向与速度方向是否一致。

典例5：如图所示是一个物体运动的速度图象。由图可知在

0～10s 内物体的加速度大小是 3m/s 2 ，方向是 与速度方向

相同 ；在10～40s 内物体的加速度为 0 ，在40～60s 内

物体的加速度大小是 1.5m ／s 2 ，方向是 与速度方向相

反 。