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必修一第一章(知識(shí)總結(jié))--運(yùn)動(dòng)的描述

2022-12-02 17:24 作者:syr56 0人讀過(guò) | 我要投稿

1.質(zhì)點(diǎn) 參考系

1.1質(zhì)點(diǎn)(mass point)

(1) 質(zhì)點(diǎn)定義：忽視物體的大小和形狀，把物體化為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)。(具有質(zhì)量，占有位置，不占有空間。)

(2) 物體能否視為質(zhì)點(diǎn)的條件：當(dāng)物體的大小和形狀對(duì)所要研究的問(wèn)題沒(méi)有影響或影響/可以忽略不計(jì)時(shí)。(能否視為質(zhì)點(diǎn)，與物體本身的形狀、大小和質(zhì)量無(wú)關(guān)。)

(3) 質(zhì)點(diǎn)是對(duì)實(shí)際物體進(jìn)行科學(xué)抽象后得到的理想化的模型。在物理學(xué)中，以研究目的為出發(fā)點(diǎn)，突出問(wèn)題的主要因素，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并將其作為研究對(duì)象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。理想化模型是為了使研究的問(wèn)題得以簡(jiǎn)化或方便研究而進(jìn)行的一種科學(xué)抽象，實(shí)際上并不存在。

1.2 參考系(reference frame)

(1) 運(yùn)動(dòng)和靜止

① 運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的，絕對(duì)靜止是不存在的。

② 運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性：描述某個(gè)物體的位置隨時(shí)間的變化，總是相對(duì)其他物體而言的。

(2) 參考系

① 參考系定義：要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，首先要選定某個(gè)其他物體作為參考，這種用作參考的物體叫作參考系。

② 參考系的選擇時(shí)任意的，但在實(shí)際問(wèn)題中，參考系的選取應(yīng)以使研究問(wèn)題盡可能方便、對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為基本原則。

③ 選擇不同參考系來(lái)觀察同一物體的運(yùn)動(dòng)，其結(jié)果會(huì)有所不同；比較不同物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)選擇同一參考系。

2.時(shí)間位移

2.1 時(shí)刻和時(shí)間間隔

(1) 時(shí)刻：指某一瞬間。

(2) 時(shí)間間隔：兩個(gè)時(shí)刻之間的之間的間隔。

2.2 位置和位移(position and displacement)

(1) 坐標(biāo)系(coordinate system)

① 建立坐標(biāo)系的目的：定量地描述物體的位置。

② 坐標(biāo)系的三要素：原點(diǎn)、正方向、單位長(zhǎng)度。

(2) 位移和路程

① 路程(path)：物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度。

② 位移：由初位置指向末位置的有向線段。

(3) 矢量和標(biāo)量(vector and scalar)

① 矢量：既有大小又有方向的物理量。（力、位移、速度等，在一維坐標(biāo)系中可以用正負(fù)表示表方向）

② 標(biāo)量：只有大小沒(méi)有方向的物理量。（時(shí)間、溫度、路程、速率……）

2.3 直線運(yùn)動(dòng)的位移

研究直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在物體運(yùn)動(dòng)的直線上建立一維坐標(biāo)系，如圖1.3所示。

物體的初、末位置用位置坐標(biāo) $x_1$ 、 $x_2$ 表示

物體的位移等于末位置與初位置的坐標(biāo)之差，即 $%5CDelta%20x%3Dx_2-x_1$

① 當(dāng) $%5CDelta%20x$ >0時(shí)(為正數(shù))，位移的方向指向x軸的正方向；

① 當(dāng) $%5CDelta%20x$ <0時(shí)(為負(fù)數(shù))，位移的方向指向x軸的負(fù)方向。

2.4 位移—時(shí)間圖像

在直角坐標(biāo)系中選時(shí)刻 t 為橫軸，選位移x 為縱軸，其上的圖線就是位移—時(shí)間圖像，又稱x-t圖像。

x-t圖像表示的是位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡；只描述直線運(yùn)動(dòng)，不描述曲線運(yùn)動(dòng)。

2.5位移和時(shí)間的測(cè)量

(1) 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

① 電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

使用交變電源的計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為4~6V；當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，每隔0.02s打一次點(diǎn)(打點(diǎn)周期)。

② 電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器

使用交變電源的計(jì)時(shí)儀器，工作電壓為220V；當(dāng)電源頻率為50Hz時(shí)，每隔0.02s打一次點(diǎn)(打點(diǎn)周期)。

(2) 時(shí)間的測(cè)量

從紙帶上能夠看清的某個(gè)點(diǎn)(起始點(diǎn))開(kāi)始，往后到某個(gè)點(diǎn)結(jié)束，例如有n+1個(gè)點(diǎn)，則紙帶從起始點(diǎn)到第n+1個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝0.02ns。(有n段間隔)

(3) 位移的測(cè)量

用刻度尺測(cè)量紙帶上兩個(gè)點(diǎn)之間的距離，即為相應(yīng)時(shí)間間隔內(nèi)物體的位移大小。

3.位置變化快慢的描述——速度

3.1速度(velocity)

(1) 物理意義：表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢。

(2) 定義：位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)間之比。

(3) 定義式： $v%3D%5Cfrac%7B%5CDelta%20x%7D%7B%5CDelta%20t%7D$

(4) 單位：國(guó)際單位是米每秒，符號(hào)為 $m%2Fs$ 或 $m%5Ccdot%20s%5E%7B-1%7D$ 。常用單位：千米每時(shí)( $km%2Fh$ 或 $km%5Ccdot%20h%5E%7B-1%7D$ )，厘米每秒( $cm%2Fs$ 或 $km%5Ccdot%20h%5E%7B-1%7D$ )等。

(5) 矢量性：速度既有大小也有方向，是矢量，其方向和位移方向相同。

【注意】

$%5CDelta%20x$ 是物體運(yùn)動(dòng)的位移，不是路程；v的大小與 $%5CDelta%20x$ 和 $%5CDelta%20t$ 無(wú)關(guān)，不能認(rèn)為v與位移成正比、與時(shí)間成反比。

速度是矢量，既有大小又有方向。

比較兩個(gè)速度是否相同時(shí)，既要比較速度大小是否相等，又要比較速度方向是否相同。

3.2 平均速度和瞬時(shí)速度

(1) 平均速度(average velocity)

① 物理意義：描述物體在時(shí)間 $%5CDelta%20t$ 內(nèi)運(yùn)動(dòng)的平均快慢程度及方向；② 定義式： $v%3D%5Cfrac%7B%5CDelta%20x%7D%7B%5CDelta%20t%7D$ 。

③方向：與位移方向相同，不一定與物體瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)方向相同。

(2) 瞬時(shí)速度(instantaneous velocity)

① 物理意義：描述物體某一時(shí)刻運(yùn)動(dòng)的快慢及方向；② 定義式： $v%3D%5Cfrac%7B%5CDelta%20x%7D%7B%5CDelta%20t%7D(%5CDelta%20t%5Crightarrow0)$

③ 方向：該時(shí)刻物體運(yùn)動(dòng)方向。

(3) 速率(speed)

瞬時(shí)速度的大小，汽車速度計(jì)顯示示數(shù)就是速率。

(4) 勻速直線運(yùn)動(dòng)

瞬時(shí)速度保持不變的運(yùn)動(dòng)，在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度與瞬時(shí)速度相等。

當(dāng)位移足夠小或時(shí)間足夠短時(shí)，可以認(rèn)為平均速度就等于瞬時(shí)速度。

3.3 平均速度和瞬時(shí)速度的測(cè)量

根據(jù)圖1.6中的紙帶可知，D、G間的時(shí)間間隔 $%5CDelta%20t$ =0.1s，用刻度尺測(cè)出D、G間的位移 $%5CDelta%20x$ ，則D、G間的平均速度 $v%3D%5Cfrac%7B%5CDelta%20x%7D%7B%5CDelta%20t%7D$ 。

3.4 速度—時(shí)間圖像

(1) 物理意義：反映做直線運(yùn)動(dòng)的物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律．

(2) 應(yīng)用

①可從圖像直接讀出每一時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度。

②見(jiàn)圖1.7，編號(hào)為1、3、5線段表示速度方向與規(guī)定正方向相同，速度為正；編號(hào)為2、4線段表示速度方向與規(guī)定正方向相同，速度為負(fù)。

(3) 判斷物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)

①v-t圖像平行于時(shí)間軸表示物體做勻速運(yùn)動(dòng)，線段1、2分別表示物體向正、負(fù)方向做勻速運(yùn)動(dòng)；

②斜率不為零的直線線段表示物體在做均勻變速運(yùn)動(dòng)，線段3表示物體向正方向做加速運(yùn)動(dòng)，線段4表示物體向負(fù)方向做加速運(yùn)動(dòng)；線段5表示物體沿正方向做減速運(yùn)動(dòng)．

4.速度變化快慢的描述--加速度

4.1 加速度

物理意義：是描述物體運(yùn)動(dòng)速度變化快慢的物理量。

定義：速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間之比，叫作加速度。

定義式： $a%3D%5Cfrac%7B%5CDelta%20v%7D%7B%5CDelta%20t%7D$ ， $%5CDelta%20v$ 表示速度變化量， $%5CDelta%20t$ 表示發(fā)生變化所用的時(shí)間。

單位(SI)：米每二次方秒， $m%2Fs%5E2$ 或 $m%5Ccdot%20s%5E%7B-2%7D%E3%80%82$

變化率：描述變化快慢的量；加速度大小又可以叫做速度變化率，表示單位時(shí)間速度變化大小。

加速度越大，速度變化越快；加速度越小，速度變化越慢。

【注意】

不能說(shuō)a與 $%5CDelta%20v$ 成正比，與 $%5CDelta%20t$ 成反比， $%5CDelta%20v$ 大，加速度a不一定大。速度v大，速度變化量 $%5CDelta%20v$ 不一定大。

4.2 ?加速度的方向

加速度是矢量，方向與速度的變化量 $%5CDelta%20v$ 方向相同。

在直線運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度的方向相同；當(dāng)物體做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度的方向相反。

4.3 從v-t圖像看加速度

定性判斷：通過(guò)直線線段的傾斜程度/斜率來(lái)判斷加速度的大小，斜率越大加速度越大。斜率的正負(fù)也代表著加速度a的正負(fù)。

定量計(jì)算：如圖1.8 ，在v-t圖像上取兩點(diǎn) $E(t_1%EF%BC%8Cv_1)$ 、 $F(t_2%EF%BC%8Cv_2)$ ，加速度 $a%3D%5Cfrac%7B%5CDelta%20v%7D%7B%5CDelta%20t%7D%3D%5Cfrac%7Bv_2-v_1%7D%7Bt_2-t_1%7D$ 。