第一讲-运动学的基本概念.doc

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第一讲运动学的基本概念

【学习目的】

1、理解质点、时间间隔、时刻、参考系、位移、速度、加速度等基本概念。

2、理解相关知识之间的联系和区别(如时间和时刻、位移和路程、瞬时速度和平均速度、速度和加速度等)。

【知识梳理】

一、质点

1、物体可被看成质点的条件

若物体的大小和形状对所研究的问题没有影响，或者其影响可以忽略不计时该物体可看成质点。

2、对质点的理解

（1）质点是对实际物体科学的抽象，是研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体进行的近似，是一种理想化模型，真正的质点是不存在的。

（2）质点是只有质量而无大小和形状的点；质点占有位置但不占有空间。

（3）能把物体看成质点的几种情况

①平动的物体通常可视为质点(所谓平动，就是物体上任意一点的运动与整体的运动有相同特点的运动)，如水平传送带上的物体随传送带的运动。

②有转动，但相对平动而言可以忽略时，也可以把物体视为质点．如汽车在运行时，虽然车轮转动，但我们关心的是车辆整体的运动快慢，故汽车可看做质点。

③物体的大小和形状对所研究运动的影响可以忽略不计时，不论物体大小如何，都可将其视为质点。

二、参考系

1、对参考系的理解

（1）运动是绝对的，静止是相对的．一个物体是运动的还是静止的，都是相对于参考系而言的。

（2）考系的选取可以是任意的。

（3）判断一个物体是运动还是静止，如果选择不同的物体作为参考系，可能得出不同的结论。

（4）参考系本身既可以是运动的物体，也可以是静止的物体．在讨论问题时，被选为参考系的物体，我们常假定它是静止的。

（5）比较两个物体的运动情况时，必须选择同一个参考系。

2、选取参考系的原则

选取参考系时，应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。例如研究地球公转的运动情况，一般选太阳作为参考系；研究地面上物体的运动时，通常选地面或相对地面静止的物体为参考系；研究物体在运动的火车上的运动情况时，通常选火车为参考系。在今后的学习中如不特别说明，均认为是以地球作为参考系。

（1）不管是静止的物体还是运动的物体都可以被选作参考系，但是，一旦被选为参考系后均认为是静止的，这也说明静止是相对的。

（2）当以相对地面静止或匀速直线运动的物体为参考系时，这样的参考系叫惯性参考系，牛顿第二定律仅适用于惯性参考系。

三、时间与时刻位移和路程

1、时刻与时间

(1)时刻指某一瞬间，在时间轴上用一个点来表示，对应的是位置、速度、加速度等状态量。

(2)时间是两时刻的间隔，在时间轴上用一段直线来表示，对应的是位移、路程等过程量．时间和时刻的表示如图所示。

2、位移与路程

位移

路程

定义

位移表示质点的位置变动，它是质点由初位置指向末位置的有向线段

路程是质点运动轨迹的长度

区别

(1)位移是矢量，方向由初始位置指向末位置

(2)路程是标量，没有方向

联系

(1)在单向直线运动中，位移的大小等于路程

(2)一般情况下，位移的大小小于路程

四、速度加速度

1、平均速度：位移与发生这段位移所用时间的比值，用eq\x\to(v)表示，即eq\x\to(v)＝eq\f(s,t).平均速度是矢量，方向与位移方向相同。

2、瞬时速度：运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度．瞬时速度是矢量，方向沿轨迹上该点的切线方向且指向前进的一侧。

3、速率

(1)定义：直线运动中，物体瞬时速度的大小。

(2)标矢性：速率是标量，只有大小，没有方向。

4、加速度

(1)物理意义：加速度是描述速度变化快慢的物理量．

(2)定义：在匀变速直线运动中，速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值。

(3)定义式：a＝eq\f(vt－v0,t).

(4)标矢性：加速度是矢量．匀变速运动中，方向与速度变化量的方向一致，但a的方向与速度v的方向无关．在直线运动中，a的方向与v的方向共线。

(5)当加速度a与速度v0方向相同时，速度增加，反之速度减小。

5、v、Δv、a三者的比较

物理量

速度v

速度的变化量Δv

加速度a

物理意义

表示运动的快慢和方向

表示速度变化的大小和方向

表示速度变化的快慢和方向，即速度的变化率

公式及单位

v＝eq\f(Δs,Δt)m/s

Δv＝vt－v0

m/s

a＝eq\f(vt－v0,t)＝eq\f(Δv,Δt)

m/s2

关系

三者无必然联系，v很大，Δv可以很小，甚至为0，a也可大可小

(1)速度、速度变化量和加速度是三个不同的物理量，三者之间的大小无必然联系，匀变速运动中速度变化量与加速度方向相同。

(2)在计算平均速度时，公式eq\x\to(v)＝eq\f(s,t)适用于任何运动；而公式eq\x\to(v)＝eq\f(v0＋vt,2)仅适用于匀变速直线运