老黄教你一招吃透高中物理(3) 运动的描述
邻家大黄鸽鸽
编辑于 2021年03月02日 10:10
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共3篇

        嗨~我们又见面了这节课我们学习运动的描述。本节课内容如下:

        1. 质点,参考系,坐标系;

        2. 时间和位移;

        3. 速度 ,加速度;

        4. 使用打点计时器测速;

知识点1:质点,参考系,坐标系

质点:理想化模型下,一个“有质量的点”,用来研究物体的运动。

什么东西可以看做质点?此物体的形状,体积大小,对此物体的运动状态,过程的影响很小,几乎可以忽略不计,就能看做是质点。

        通俗的讲,举个例子

例子1:研究一只蚂蚁要从足球场的球门走到球场对面的球门所用时间,这个运动过程中因为蚂蚁体积很小,球场很大,蚂蚁的形状和体积相对于球场来说完全可以忽略不计,那么此模型中蚂蚁就能看做是质点;

例子2:研究一个乒乓球要从手机长度较长的一侧表面滚过所用时间,这个运动过程中乒乓球大小和形状是此次实验的影响因素,乒乓球的形状和体积相对于手机长度已经大到无法忽略不计,因此模型中乒乓球不能看做是质点;

参考系:描述一个物体a的运动,先要选定某个其他的物体b去参考,观察a相对于b的位置是否随着时间变化以及怎样变化,这种用来作参考的b类物体就叫做参考系。

比如说人在跑步机上跑步,以跑步机的传送带为参考系,你就在往前跑;但若是以健身房作为参考系,则你在跑步机上跑相对于健身房来说你只是原地踏步,基本没有多大位移;

坐标系  :定量描述物体位置与位置变化用的一种辅助方法。一般我们都会需要在参考系上建立适当的坐标系。

比如军事游戏中队友给你报告的敌人方位:“在你11点钟方向”,“在你3点钟方向”,“红色屋顶房子的后面”等等这类描述就是选择了不同的参考系,去描述敌人的大概方位。

知识点2:时间和位移

为了描述质点的运动,我们还需要对时刻和时间这类词语有个更确切的理解(咬文嚼字);

时刻:时间轴上某一瞬间的时间位置;

时间间隔 :时间轴上某一段时间长度;

有时候我们说的“时间”,有时候表示“时刻”,有时候表示“时间间隔”;

举个例子:一个质点c 在x轴上运动一段时间后,x轴上位移与时间关系可以得到一个图

时间间隔-时刻图

此图中图中8:10  ,9:10  ,10:10表示时刻;

我们可以描述为在8:10这个时刻,质点C在X坐标轴上的位置为x=5的位置,在9:10这个时刻,质点C在X坐标轴上的位置为x=17的位置上。

8:20-9:00  ,9:20-9:40 表示为时间间隔;

我们可以描述为质点C在8:20-9:00这段40min的时间间隔中,质点C的位置从x=7 的位置运动到了x=15的位置;

位移:描述质点位置的变化;(矢量)

路程:质点位置变化的轨迹长度;(标量)

矢量:物理量有大小,有方向;  比如速度,位移

标量:物理量有大小,无方向;  比如温度,质量

如图所示,质点c从A点以橙色轨迹运动到了B点,则位移为A-B的直线,位移只关心运动过程中质点的初始位置与末位置 。

路程-位移图

由此我们能总结出一个说法:如果A→B的路程 = A→B的位移,则A→B的运动轨迹为直线。

知识点3:速度和加速度

速度:物体(质点)位置变化的快慢;单位  米每秒    ,m/s    

加速度:物体速度变化的快慢;单位 米每二次方秒  ,m/s²

速度又分为 平均速度和瞬时速度:

平均速度是指某一时间间隔内物体位置变化的速度;(你这段时间有多快)

瞬时速度是指某一时刻物体的速度;(这瞬间你有多快)

举个例子,质点x从点A运动到点C,通过ABC点的瞬时速度分别为V1,V2,V3;A→B,B→C的时间为t1,t2

瞬时速度-时间图

A→C的平均速度Vac = (V1 + V3)/ 2   =  Sac / (t1 + t2) ;

瞬时速度 参考课本上的定义就好了,没啥特别的,这里就不展开了;

知识点4 :打点计时器

打点计时器是用来测速度的(加速度也能测),运动是由一个固定方向的恒定力(理想状态下)拉动纸条,打点计时器按着固定时间在纸上打出一系列的点。

我们通过纸带可以读出的信息有:两点之间的距离  x,两点之间的时间 t

打点计时器图

如图所示 ,假设加速度为a ,那么这过程中:

V2 = V1 + at  ,V3 = V1 + a2t  ,V4 = V1 + a3t  ,

Lad = V1*3t + (1/2) a (3t)²  ;

Lbd = V2*2t + (1/2) a (2t)²  ;

加速度a 也能从平均速度里面求,A→B ,B→C,C→D,平均速度分别为

(V1+V2)/2  ;(V2+V3)/2  ;(V3+V4)/2  ;

然后,这个3个值去比较的到一个平均速度的变化量v再除以时间间隔t就是平均加速度a ,别忘了多次取样求平均值让实验数据更接近于实际

好了,知识已经讲完了,相信你现在对学的知识有了个不一样的理解,相信你写练习的时候肯定得心应手,我是老黄,一个拿命做苦涩知识硬核讲解的铁头人,下课!