描述运动的物理量
一、质点、参考系
1.参考系:在描述一个物体运动时,选来作为标准的(即假定为不动的)另外的物体,叫做参考系.
对参考系应明确以下几点:
(1)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.
(2)参考系可以是运动的物体,也可以是静止的物体,但被选为参考系的物体,我们假定它是静止的.
(3)因为今后我们主要讨论地面上的物体的运动,所以通常取地面作为参照系.
2.质点
(1)定义:忽略物体的大小和形状,把物体简化为一个有质量的物质点,叫质点.
(2)质点是一种科学抽象,一种理想化的模型,实际并不存在。
这种忽略次要因素、突出主要因素(质量)的处理方法是一种非常重要的科学研究方法.
(3)一个物体能否看成质点,取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计,而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关.
(4)一个物体能否被看成质点,取决于所研究的问题的性质,同一个物体在不同的问题中,有的能被看作质点,有的却不能被看成质点.
二、时间与时刻
1.时刻:指的是某一瞬时,在时间轴上用一个点来表示.对应的是位置、速度、动量、动能等状态量.
2.时间:是两个时刻间的间隔,在时间轴上用一段长度来表示.对应的是位移、路程、冲量、功等过程量.
三、矢量和标量
1.矢量:既有大小又有方向的量叫做矢量.像位移、力、速度都是矢量.
2.标量:只有大小没有方向的量叫做标量,像温度、质量、压强、电流都是标量
注意:矢量和标量的本质区分不是看它们是否有方向,而是在于它们所遵循的运算法则不同,矢量遵循矢量运算法则(矢量运算是一种几何算法),标量遵循代数运算法则.
四、路程和位移
1.路程:物体运动轨迹的长度.
2.位移:描述物体位置变化的物理量,是从物体运动的初位置指向末位置的有向线段.
3.路程和位移的区别:
位移x
路程s
物理意义描述物体位置的变化表示物体运动轨迹的长度决定因素由始、末位置决定
由实际的运动路径决定
大小关系
x ≤s
(1)一般情况下,运动物体的路程与位移大小是不同的,只有当质点做单一方向的直线运
动时,路程与位移的大小才相等.
(2)在研究机械运动时,位移才是能用来描述位置变化的物理量.路程不能用来表达物体的确切位置.比如说某人从O 点起走了50m 路,我们就说不出终了位置在何处.
五、平均速度和瞬时速度
1.平均速度:运动物体位移和所用时间的比值叫做平均速度.定义式:t
s ∆∆=一
v =s/t 平均速的方向:与位移方向相同.
注意说明:平均速度计算一般要用定义式,不能乱套其它公式2.瞬时速度:
①定义:运动物体经过某一时刻(或某一位置)的速度,叫做此时刻(或此位置)的瞬时速度.
②意义:反映物体在某一时刻(或经某一位置)时运动的快慢,它能精确地描述变速运动的快慢.平均
速度只能粗略地描述变速运动.
③方向:物体经过某一位置时的速度方向,轨迹是曲线,则为该点的切线方向.3.平均速率和瞬时速率
(1)平均速率:表示运动快慢,是标量,指路程与所用时间的比值.
(2)瞬时速率:运动物体某时刻(或经过某位置)的速度大小,叫做此时刻(或此位置)的瞬时速率.
(3)特别注意:瞬时速率是瞬时速度的大小,但平均速率不是平均速度的大小.
六、加速度
1.物理意义:描述速度变化快慢的物理量(包括大小和方向的变化)
2.大小定义:速度的变化量与所用时间的比值.定义式:a=
t
v v t v t 0
-=∆∆(即单位时间内速度的变化,亦即速度的变化率)3.单位:在国际单位制中,加速度的单位是单位:
2//s m s
s
m =读作:米每二次方秒4.加速度的方向:加速度是矢量,方向与速度变化的方向相同(即与△v 的方向相同)在直线运动中,加速度可以用一个带有正负号的数值表示,绝对值表示其大小,正负号表示其方向,加速度为正表示其方向与规定的正方向相同,加速度为负表示其方向与规定的正方向相反.
5.如何判断加速还是减速:
(1)若加速度与初速度同方向,则物体做加速运动;若加速度与初速度反方向,则物体做减速运动.
(2)加速度与速度没有直接关系:加速度很大,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时);加速度很小,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时);
(3)加速度与速度的变化量没有直接关系:加速度很大,速度变化量可以很小、也可以很大;加速度很小,速度变化量可以很大、也可以很小.加速度是“变化率”——表示变化的快慢,不表示变化的大小.
(4)当加速度方向与速度方向相同时,物体作加速运动,速度增大;若加速度增大,速度增大得越来越快;若加速度减小,速度增大得越来越慢(仍然增大).当加速度方向与速度方向相反时,物体作减速运动,速度减小;若加速度增大,速度减小得越来越快;若加速度减小,速度减小得越来越慢(仍然减小)
(1)a 和v 同向
(加速直线运动)
不变,v 随时间均匀增大
增大,v 增大得越来越快
减小,v 增大得越来越慢
(2)a 和v 反向
(减速直线运动)
不变,v 随时间均匀减小
增大,v 减小得越来越快
减小,v 减小得越来越慢6.速度、速度变化量和加速度
速度
速度变化量加速度
物理意义描述物体运动的快慢
描述物体速度的变化
描述物体速度变化的快慢
定义式v =
Δx Δt
Δv =v -v 0
a =
Δv Δt =v -v 0
Δt
方向
与位移Δx 同向,即物体运动的方向
由v -v 0或a 的方向
决定
与Δv 的方向一致,由F 的方向决定,而与v 0、v 方向无关
s-t图与v-t图
一、直线运动的s-t图象
1.物理意义:反映了物体做直线运动的位置坐标随时间变化的规律.
2.图线斜率的意义:图线上某点切线的斜率的大小表示物体速度的大小,斜率的正负表示物体速度的方向.
3.两种特殊的x-t图象
(1)匀速直线运动的x-t图象是一条倾斜的直线.
(2)若x-t图象是一条平行于时间轴的直线,则表示物体处于静止状态.
4.s-t图像举例:
s-t
图象
①
物体做匀速直线运动(斜率表示速度
v).
②物体静止.
③物体静止.
④物体向反方向做匀速直线运动;初位移为s0.
⑤交点的纵坐标表示三个运动质点相遇时的位移.
⑥0~t1时间内物体位移为s1.
5.常见场景
二、直线运动的v t 图象
1.物理意义:反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律.
2.图线斜率的意义:图线上某点切线的斜率的大小表示物体加速度的大小,斜率的正负表示物体加速度的方向.
匀速直线运动减速运动
静止状态加速运动
3.两种特殊的v -t 图象
(1)匀速直线运动的v -t 图象是与横轴平行的直线.(2)匀变速直线运动的v -t 图象是一条倾斜的直线.4.图线与时间轴围成的面积的意义
(1)图线与时间轴围成的面积表示相应时间内的位移大小;
(2)此面积在时间轴的上方,表示这段时间内的位移方向为正方向;若此面积在时间轴的下方,表示这段时间内的位移方向为负方向.
5.v-t
图像举例:
v-t 图象
①
物体做匀加速直线运动(斜率表示加速度
a
).②物体做匀速直线运动.③物体静止.
④物体做匀减速直线运动;初速度为v 0.⑤交点的纵坐标表示三个运动质点的共同速度.
⑥t 1时刻物体速度为v 1(图中阴影部分面积表示质点在0~t 1时间内的位移).
6.常见场景
三、s-t 图象与v-t 图象的比较
x -t 图象
v -t 图象
轴横轴为时间t ,纵轴为位移x 横轴为时间t ,纵轴为速度v 线倾斜直线表示匀速直线运动倾斜直线表示匀变速直线运动斜率表示速度表示加速度
面积无实际意义图线和时间轴围成的面积表示位移纵截距表示初位置表示初速度交点
交点表示相遇
交点表示速度相等
匀速运动匀加速运动
加速度不断减小的加速运动
加速度不断增加的加速运动。