高教版(2021)通用类第一节 运动的描述多媒体教学课件ppt
展开怎样才能更准确地描述它跑得有多快呢?
宇宙中的物体都是相对运动的,在描述物体的运动状态时,要选择一个物体或系统作为参考。这些被选择作参考的物体或系统,称为参考系。
在物理学中,要准确地描述物体的运动状态,首先需要明确一些概念。
一般物体的运动,既有平动,又有转动,还有振动等。
在物理学中,用来代替物体的有质量的点,叫作质点。
它是物理学中的一种物理模型。
突出列车的质量、占据空间的某一位置两个因素,把列车看作一个有质量的点。
为了便于研究此类问题,需要对实际物体进行简化,突出影响问题的主要因素,忽略次要因素。
一列总长度约439.9 m的17辆编组的超长版列车。
由于从北京到上海的总里程约 1 318 km,因此列车的长度仅约为总里程的万分之三。
由于其大小、形状等因素对研究上述问题的影响很小,可以不予考虑,因此可以将列车看作一个有质量的点。
当研究此列车经过南京大胜关长江大桥长1 615 m的跨水面正桥的运动问题时,就不能把列车简化为质点。
物理学中所有定律、原理其实都是针对物理模型而言的。
物理模型一般可分为物质模型、过程模型等。
建构物理模型是物理学中常用的一种研究方法,它能把复杂抽象的物理问题简单化,简明扼要地揭示事物的本质。
中国北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统,是世界上第三个卫星导航系统。目前,北斗三号全球系统空间段由30颗组网卫星组成,其中大多数为中轨道卫星,距离地面20 000 km左右。
北斗三号卫星以固定的周期在高空环绕地球运行,由于其距离地面较远,因此不仅可以将地面上的人,甚至连汽车、飞机和轮船等物体都可以看作质点。 有三颗卫星相互配合,就可确定接收机的具体位置。
例如在跑步比赛时,运动员必须在发令枪声响起后才能起跑。枪声响起的瞬间就是一个时刻,即起跑时刻。运动员身体躯干抵达终点线垂直面的瞬间就是另一个时刻,即撞线时刻。
起跑时刻与撞线时刻之间的间隔,就是时间,即运动员的比赛成绩。
时刻和时间是物理学中描述物体运动时经常使用的两个重要物理量。
图中摔倒的运动员是否赢得了该次比赛?
在如图所示的时间轴上标出了我国著名短跑运动员苏炳添一次 100 m比赛的起跑时刻、撞线时刻及比赛成绩。你能读出来吗?
如果用数学中的数轴来表示时间,那么这个数轴就称为时间轴。在时间轴上可以用点来表示时刻,用线段来表示时间。
我国古代的历法和计时法
为了准确地把握农时,相传我国从夏朝就制订了历法,称为夏历,根据月亮周期性盈亏变化而制订,因此又称阴历。为了让农业生产与时令气候能够精确配合,我国在春秋时期制订了与月亮和太阳的周期都有关的历法,因此是一种阴阳历,战国末年又在其中设置了二十四节气,就成了俗称的农历。
在农历中,一般把一年分为四季(春、夏、秋、冬),一季分为六节(节气),一节分为三候(物候),一候分为五日。我国从西周时开始,把一日分为十二个时段,西汉时期用十二地支(子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥)来表示十二个时辰。
从北京去上海,可以选择不同的交通工具,既可以坐高铁,也可以开汽车走高速公路,还可以乘飞机,如图所示。
使用不同的交通工具,运动轨迹是不一样的,但是,就位置的变动来说,都是由北京到达了东南方向直线距离约1 100 km的上海。
位移是矢量,常用字母 s 表示。在国际单位制中,位移的单位是 m(米)。
路程表示质点运动轨迹的长度。路程只有大小,没有方向。在物理学中,只有大小,没有方向的物理量,称为标量。
有向线段的长度表示位移的大小,有向线段的方向表示位移的方向。在物理学中,把既有大小,又有方向的物理量称为矢量。
一位同学放学后从学校大门口开始,先向东走了400 m,又转弯向南走了300 m,回到家中,在这段时间里,该同学的位移大小是 m,方向为 。
在物理学中,将物体的位移 s 与发生这个位移所用时间 t 的比值称为物体的速度,用v 表示,即
不同物体的运动,其快慢程度往往不同。例如,在一次 100 m 短跑比赛中,运动员甲在 8 s 内跑过了 64 m;运动员乙在 6 s内跑过了 54 m。这两位运动员谁跑得更快?
用两个或多个已知物理量的比值定义新物理量的方法,称为比值定义法,它是一种数学方法。
速度是矢量,不但有大小,而且有方向。速度的大小在数值上等于物体单位时间内位移的大小,速度的方向跟物体运动的方向相同。这种定义物理量的方法是比值定义法。
在国际单位制中,速度的单位是 m/s,常用的单位还有 km/h,两者之间的换算关系为:1 m/s = 3.6 km/h。
运动员甲、乙的速度大小分别为
在一次 100 m 短跑比赛中,运动员甲在 8 s 内跑过了 64 m;运动员乙在 6 s 内跑过了 54 m。这两位运动员谁跑得更快?
北京到上海之间的“复兴号”动车组能以 350 km/h 的速度运营,指的就是列车在某段时间里的平均速度 v = 350 km/h ≈ 97.2 m/s。
用上面的公式计算出的速度,表示物体在某段时间(或位移)内运动的平均快慢程度,称为平均速度。
在物理学中,把运动物体经过某一位置(或某一时刻)的速度,称为瞬时速度。
平均速度只能粗略地描述运动的快慢。为了使描述更加精确,就要知道物体经过某一位置(或某一时刻)时运动的快慢程度。
【活动与探究】 用打点计时器测量瞬时速度
由于打点计时器打出的任意相邻两点之间的时间都是0.02 s,可知 BC 这段位移经过打点计时器的时间为0.04 s。根据平均速度的定义式,可计算出 BC 这段位移的平均速度,该平均速度即为物体在A点所对应时刻的瞬时速度。
由于在对纸带上的某段位移进行测量时,要对末位数进行估读。例如,最小刻度是 1 mm 的刻度尺,应该估读到十分之几毫米。在上图中,BC段位移的大小应估读为 12.2 mm 或 12.3 mm 等。
【观察与体验】 用光电门传感器测量瞬时速度
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