逍遥学能 2013-05-07 11:53
机械运动（一）
一、知识概述
本周我们将学习物质的简单运动. 知道机械运动；知道运动和静止的相对性；知道匀速直线运动；理解速度的概念和公式.
二、重难点知识归纳及解析
（一）运动的描述
1、机械运动
一个物体相对于另一个物体位置的改变，叫做机械运动，通常简称为运动。
机械运动是最简单的运动。
2、参照物
要描述一个物体是运动的还是静止的，要先选定一个标准物体作参照，这个选定的标准物体叫参照物。
3、参照物的选择
研究某物体是运动还是静止要事先选作标准的物体（假定为不动的物体）。
（1）参照物是人为假定不动的，不是真正不动的。自然界不存在绝对不动的物体。
（2）同一物体，由于选择不同的参照物，其运动描述结果往往是不同的。
（3）参照物可以任意选择，但为了研究问题方便，应该选择最合适的物体作参照物，在研究地面上的物体运动时，我们常把地面或相对地面静止的物体作为参照物，在研究运动的车上的物体运动时，可以选运动的车厢为参照物。选取的参照物不同，对同一物体的运动的分析和计算方法也就不同，巧妙地选取参照物，往往可以使解题过程大大简化。
（4）参照物不能选研究对象本身，因为它不是另一个物体，而是同一物体。如果以研究对象为参照物，则研究对象永远是静止的。
4、运动和静止的相对性
宇宙中的一切物体都在运动着，绝对不动的物体是没有的。我们平常说的一个物体是静止的，另一个物体是运动的，都是指这个物体相对于一个被选作标准的物体，即相对于参照物的位置是否发生了变化。若物体相对于参照物的位置不变，即我们说物体是静止的；若物体相对于参照物的位置不断改变，那我们说物体是运动的。可见运动和静止都是相对而言的，选取的参照物不同，得到的结论也可能不同。因此，我们说的运动和静止都是相对的，不事先选择参照物，说物体运动还是静止没有意义，也是不对的。
5、运动的分类
直线运动——经过的路线是直线的运动叫做直线运动。
曲线运动——经过的路线是曲线的运动叫做曲线运动。
例1、甲、乙、丙三人各驾一架直升飞机，从他们自己乘坐的飞机里往外看，甲看见丙的飞机匀速上升，乙看见甲的飞机匀速下降，丙看见楼房和乙的飞机都匀速上升，则这三架飞机相对于地面的运动情况是（ ）
A．甲、乙匀速上升，丙匀速下降
B．甲、丙匀速下降，乙静止
C．甲、乙、丙均匀速下降
D．甲、乙、丙均匀速上升
解析：
研究三架飞机相对于地面的运动情况，应以地面、楼房为参照物，丙看见楼房匀速上升，说明丙匀速下降；丙看见乙匀速上升，则乙有三种可能：静止、匀速上升或以小于丙的速度匀速下降；甲看见丙的飞机匀速上升，而丙相对地面是下降的，说明甲是以比丙更快的速度匀速下降的。
答案：BC
例2、舞台上，演员们正在汽车里表演，为了使观众感觉车正在行驶，车窗外布景上的画面向后移动，于是观众们感到好像也在车子里，觉得车子行驶在大道上，这是为什么？
解析：
运动和静止的相对性，重点在于选择参照物，根据参照物判断运动情况。
答案：
舞台上的汽车是静止在地面上的，观众又是与汽车相对静止的。当使车窗外布景上的画面向后移动，可以说就是选舞台上的汽车（或舞台下的观众）为参照物，于是观众们感觉到好像自己在车子里。
若认为布景上的画面静止，汽车（观众）是以布景上的画面为参照物，并与画面发生了向前的位置变化，即会觉得车子正向前行驶在大道上。
布景就是根据运动的相对性制作的，窗外布景的画面向后运动得越快，人们感觉车行驶的速度越大，当画面静止时，人们会感觉到车子停住。
（二）比较物体运动的快慢
1、速度
物体运动的快慢涉及到两个因素，一个是运动的路程，一个是运动的时间。日常生活中，人们常采用规定相同的运动路程，比较物体运动的时间。物理学中采用规定相同的运动时间，比较物体的运动路程，为此引入了速度这个物理量，即速度是表示物体运动快慢的物理量。
2、匀速直线运动
作匀速直线运动有两个条件：匀速、直线，可以理解为：物体在一条直线上运动，如果在任何相等的时间内通过的路程都相等，这种运动叫做匀速直线运动。从这个意义上理解，物体必须是在任何小的时间内通过的路程都必须是相等的，才是匀速的。因此，绝对的匀速直线运动在现实生活中是不存在的。但在物理学上，为了研究问题的方便，可以把一些物体的运动近似地看作匀速直线运动。
做匀速直线运动的物体，在任何时刻和任何地点的速度都是相同的。因此在匀速直线运动中，速度在数值上等于物体在单位时间内通过的路程。只知道物体运动的时间或通过的路程，是无法判断物体运动快慢的。
3、匀速直线运动速度公式
速度= 即物体的速度等于物体通过的路程除以它通过这段路程所用的时间。
匀速直线运动的速度 ，可以表示该物体在运动中任何一段路程与任何一段时间、任何时刻的运动情况，它不是由路程长短或时间多少决定的，而是由 这个比值决定的。因此，比较不同物体做匀速直线运动的速度大小时，必须同时考虑这两个因素。
4、速度的单位
速度的单位是一个复合单位，是由长度单位和时间单位复合而成的。任何一个路程单位和时间单位都可复合成速度的单位。国际单位制中，速度的主单位是“米/秒”，交通运输中的常用单位是“千米/时”。
“米/秒”读作“米每秒”；“千米/时”读作“千米每小时”。不能读作“速度是每秒××米”或“速度是每小时×千米”。如某物体的速度是“5米/秒”，应该读作“5米每秒”，而不能读作“每秒5米”。5米/秒表示该物体运动快慢，有这样的快慢程度，即1秒内可以通过5米路程。不能错误地理解为物体用了1秒时间通过了5米路程。物体可能只用0.1秒走了0.5米，也可能用10秒走了50米路程。
进行速度单位变换时，需明确变换前后所用路程、时间单位之间的关系，再将这个关系代入计算式进行。其方法如下：
例3、某物体做匀速直线运动，由速度公式v= 可知物体的（ ）
A．速度与路程成正比
B．速度大小恒定不变
C．速度与时间成反比
D．以上说法都不对
解析：
做匀速直线运动的物体，它的速度是不变的，不能由公式 得出速度与路程成正比，与时间成反比。因为匀速直线运动的时间t是原的几倍时，路程s也是原的几倍，其路程和时间的比值 即速度大小是恒定不变的。
答案：B
例4、甲、乙两物体做匀速直线运动，它们通过的路程之比为2?1，所用时间之比为2?3，则甲、乙两物体的速度之比为多少？
解析：
要求甲、乙两物体的速度之比，须先搞清甲、乙的速度，根据公式 ，则可以得到v甲?v乙.
答案：
因为s甲?s乙=2?1，t甲?t乙=2?3
A卷
一、选择题
1、第一次世界大战期间，一位法国飞行员在飞行时，用手抓住了一颗德军射出的子弹。这个飞行员能很容易抓住子弹的原因是（ ）
A．飞行员飞行的速度不大
B．子弹飞行的速度不大
C．子弹相对于飞行员的速度不大
D．飞行员的力气大
2、有一位坐在开往上海的轮船上的乘客说：“上海终于到了我身边”，他说这话选择的参照物是（ ）
A．轮船 B．上海
C．海水 D．其他船只
3、在车站上有两辆列车，甲车上的人看见车站向东运动，乙车上的人看到甲车不动，若以地面为参照物，则（ ）
A．甲、乙车均静止
B．甲向西驶、乙不动
C．乙向西驶、甲不动
D．甲、乙以同速向西驶
4、下列关于物体运动情况的描述不正确的是（ ）
A．正在进站的火车做变速运动
B．从光滑的斜坡上滚下的小球做匀速运动
C．匀速行驶的汽车上掉下的货物一定做曲线运动
D．月亮总是静止在地球的上空
5、关于地球的同步通信卫星，下列说法正确的是（ ）
A．它相对于地面是静止的
B．它相对于太阳是静止的
C．它绕地心运转一周的时间为24小时
D．它相对于月球是运动的
6、飞机水平匀速飞行，从飞机上先后竖直向下抛出三个物体，不计空气阻力，地面上的人看见这三个物体在空中排列情况是图示中的（ ）
A． B．
C． D．
7、甲、乙两物体相对于地面分别以5/s和6/s的速度向北运动，以下列哪个物体作参照物时，甲物的速度在数值上较小（ ）
A．地球 B．太阳
C．乙物体 D．无法选择
8、羚羊奔跑速度是20/s，一短跑运动员5秒内跑完50米路程，汽车的行驶速度是54k/h，三者速度从小到大的排列的顺序是（ ）
A．汽车、羚羊、运动员
B．羚羊、汽车、运动员
C．运动员、汽车、羚羊
D．运动员、羚羊、汽车
9、一个乘客以2/s的速度在长20的车厢内行走。当火车匀速前进时，下列说法中正确的是（ ）
A．乘客用10s可以从车厢头走到车厢尾
B．乘客从车厢头走到车厢尾的时间多于10s
C．乘客从车厢头走到车厢尾的时间少于10s
D．乘客从车厢头走到车厢尾所用时间小于从车厢尾走到车厢头的时间
10、甲乙两人多次进行百米赛跑，每次甲总比乙提前10到达终点，现让甲后退起跑线10，乙仍在起点同时进行赛跑，则（ ）
A．甲乙同时到达终点
B．甲先到终点
C．乙先到终点
D．无法确定
提示：
1、子弹在运动，飞机也在运动，当两者速度接近时，相对速度很小，这样就容易接住子弹了。
2、以轮船为参照物，轮船是静止的，那么上海是向着轮船在运动的。
3、车站是静止的，甲看到车站向东运动，那么甲一定是向西运动的，而乙看到甲没有运动，那么甲乙是相对静止的，乙和甲同向运动且速度大小相等
4、光滑的斜坡上的小球做匀加速直线运动；月亮相对地球是运动的，转动一周需要1个月。
5、同步卫星上相对地面静止的卫星，运动的周期和地球的自转周期相同，是24小时。
6、由于惯性，三个物体在水平方向首都相同，始终在一条竖直线上运动
7、甲相对乙是以1/s的速度向南运动
8、
9、2/s是相对车厢而言的，那么运动的时间
第1题 正确答案为 C
第2题 正确答案为 A
第3题 正确答案为 D
第4题 正确答案为 BD
第5题 正确答案为 ACD
第6题 正确答案为 B
第7题 正确答案为 C
第8题 正确答案为 C
第9题 正确答案为 A
第10题 正确答案为 B
Ｂ卷
二、填空题
11、长征三号火箭运载同步卫星升空，此时，以地球为参照物，卫星是____________的，以火箭为参照物，卫星是____________的，当卫星脱离火箭绕地球运转时，以地球为参照物，卫星是____________的，以火箭为参照物，卫星是____________的。
12、亚洲最大的沉管隧道—上海外环隧道于2003年6月21日通车，隧道全长736，记者乘轿车从浦西入口到浦东出口只需1in，则轿车在江中管段行驶的平均速度为_________/s。若以_________为参照物，记者是静止的。
13、某段铁路由长度为l的铁轨一根接一根铺成，一列火车在匀速前进，车内一位旅客要测火车运行的速度，他测出了火车经过铁轨接缝时连续发生n次振动的时间间隔为t，则计算速度v的关系式是v=____________.
答案：
11、运动；静止；静止；运动
12、12.3；轿车
13、
三、综合题
14、在古代，科学家在相距3.5×104的两峰之间测光速，在甲峰上设置一个光和一个接收光的装置，在乙峰上设置一个反射光的装置，若在甲峰上测得光从发出到接收用了2.4×10－4s，则光的传播速度大约为多少/s？
答案：
已知：s=3.5×104，
15、你白天在公路上行走，很容易发现公路上行驶的汽车是向你而，还是离你而去。但是在没有灯光的黑夜里，公路上离你很远处有辆汽车，虽然亮着车灯，你却不能判断它是静止不动，还是正在行驶，这是什么原因？
解答：
白天由于能够看清地面及地面上的物体，很容易以地面为参照物而判断出汽车是运动的还是静止的。到了夜晚，汽车上亮着灯，我们只能看清车灯，而无法看清其它物体，因此，没了参照物，也就无法判断汽车的运动情况。
中考解析
一、中考要求
简单的运动在中考中占的份量不大，常以选择题和填空题的形式出现，考查的内容有物体运动快慢的判断，速度大小的计算，参照物的选择以及对物体运动情况的判定等。
二、中考新题例说
例1、（舟市）探究物体的运动快慢，可以先把物体将要通过的路程分成若干段，再分别测量物体通过每段路程所需的时间。如图所示，将运动员跑步的路程分为长度相同的三段，分别测量运动员跑过每段路程所需的时间，就可以确定运动员跑步时速度的变化情况。从图中可见，运动员在此运动过程中的速度是（ ）
A．不变 B．逐渐增大
C．逐渐减小 D．先减小再增大
解析：
运动员在三个阶段跑步的速度是否变化，可以选相同跑步路程，比较三段路程所用时间；也可以选相同运动时间，比较三段时间所跑路程。由图可知：
10米～30米的20米长，运动员用时2秒
30米～50米的20米长，运动员用时2秒
50米～70米的20米长，运动员用时2秒
所以运动员在这三段路程中运动的速度大小没有变化。
答案：A
点评：比较物体运动快慢有不同的方法，要根据具体情况，观察图象，从图象中获取有用信息进行分析，是中考的新动向，要高度关注。
例2、（西省）观察图中的烟和小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙两车一定向左运动
B．甲、乙两车一定向右运动
C．甲车可能运动，乙车向右运动
D．甲车可能静止，乙车向左运动
解析：
图中房子相对地面是静止的，烟向左飘，说明此时有风向左；对于甲车讲，甲车上的旗子向左，有三种可能情况：一是车不动，风把小旗向左刮；二是甲车向右运动，风相对于甲车向左，把小旗向左刮；三是甲车向左运动但运动的速度小于风速，此时风仍能把旗刮向左。对于乙车相对讲情况简单，风向左刮，要使乙车上的小旗向右飘，只有使乙车向左运动且车速大于风速。如果乙车向左速度等于风速，则小旗不飘（因为速度等于风速，此时风与乙车相对静止）；乙车速度小于风速，则小旗被风刮得向左飘。所以应选D。
答案：D
外拓展
宇宙的静态与动态
过去人们大多认为，整个宇宙是均匀的，各向同性的，并且是处于静止不变状态。尽管我们看到太阳系中星球在运动，但这是局部的运动，整个宇宙是静止的。我国汉代董仲舒说的“天不变，道也不变”，就是这种思想。连爱因斯坦这样的科学家，也会受到这种传统观念的束缚。爱因斯坦用广义相对论方程研究宇宙时，得到宇宙运动的解，他想不通，特意加了一个宇宙常数项，凑成静态宇宙模型，结果铸成他“一生中最大的一件错事”。
1929年，美国天学家哈勃发现，所有河外星系的光谱线都有红移现象，即这些星球发出光波的波长在变长，频率在变低。科学家认为可以用多普勒效应解释，生活中我们站在桥上，若一列火车穿过桥洞，当火车驶近桥洞时，火车汽笛声变尖，即声波的波长变短，频率升高，当火车离开桥洞时，汽笛声变得低沉，即声波的波长变长，频率变低，这就是声音的多普勒效应。光波也一样，星系光谱发生红移现象，说明这些星系在远离我们。哈勃研究发现，星系远离的速度与它们离开我们的距离成正比，即v0=H0D，其中v0是远离速度，D是星系离开我们的距离，H0是哈勃常数，大小为每百万光年15k/s。哈勃定律是20世纪天学中的重大发现，是天体远离我们运动的有力证据，说明宇宙在不断膨胀。由此可见，无论从广义相对论，还是从天观测，都说明宇宙不是静止的，而是处于运动变化之中的。