更新时间:2022-01-13 08:53
研究任何物体是否运动和怎样运动的时候,是要选择一个假定为不动的物体,看被研究的物体对于这个假定不动的物体的位置是否变化,来判断被研究的物体是否在运动,这个被假定的不动的物体就叫做参照物.参照物是可以任意选择的.为了研究问题方便,应选择最合适的参照物.若要研究地面上的物体的运动,最方便的是选择地面或地面上静止不动的物体作参照物,要研究正在行驶的船舱里的人的运动时,可以舱内的物体为参照物,要研究地球和各行星对太阳的运动时,最好选择太阳作参照物.研究机械运动时,被当做不动的物体即参照物,实际上也都在运动着.
物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内通过的路程并不相等,这种运动叫做变速直线运动.做变速直线运动的物体的速度的大小或方向是随时在变化的.
某些物体的运动速率
也叫同步轨道通信卫星,是发射到与地球自转周期(23小时56分4秒)同步的圆轨道上的通信卫星.这种卫星的轨道高度为35786千米,轨道平面与地球赤道平面的交角为零,即卫星发射到赤道上空与地球自转同向运行,从地面上任一观察点看去,卫星是静止不动的.所以这样的同步轨道通信卫星也常常叫做静止通信卫星,而这样的卫星轨道叫做地球静止卫星轨道.目前绝大多数的卫星通信系统采用静止通信卫星.从静止通信卫星向地球引两条切线,两切线的夹角为17.36°如图这样一颗静止通信卫星能供地球上近三分之一的地区通信.如果发射三颗静止通信卫星,彼此相隔120°,就能覆盖全球大部分地区,实现全球通信.
反应物体在一段路程或一段时间内大体上运动快慢的物理量.由于做变速直线运动的物体速度的大小一般是随时在变化的.所以为了粗略地描述其运动的快慢,把物体在这段时间里(或这段路程上)的运动看作匀速直线运动,从而用求匀速直线运动速度的办法来求其速度.
做变速直线运动的物体,在不同时间内(或不同路程上)的平均速度一般是不同的,因此,计算时,一定要明确物体是在哪段时间内或哪段路程上的平均速度.
例如:火车以20米/秒的速度行驶5分钟,接着以30米/秒的速度行驶15分钟,这列火车在20分钟内的平均速度
如果把求平均速度公式写成
此外,假如做变速直线运动的物体,中途休息,在计算全程的平均速度时要将休息时间加在总时间内.
机械运动
一个物体相对于别的物体的位置的改变.如:鸟儿在飞翔、河水在流动,汽车在奔驰,轮船在航行,它们相对出发地点的位置都在随时间而发生变化,它们都在做机械运动.机械运动是一种最简单,最基本的运动形式.按着物体运动的路线,总可以把机械运动分为直线运动和曲线运动,(初中阶段只研究直线运动),直线运动又可分为匀速直线运动和变速直线运动.
运动和静止的相对性:
同一个物体是运动还是静止,取决于所选的参照物,这就是运动和静止的相对性.
静坐在汽车里的乘客,司机说他静坐没动,路旁的孩子们赞叹他前进得真快,一个说他静止,一个说他运动,谁说得对?两个人说得都有道理,司机是以车厢作标准,看到乘客的位置没改变,孩子们是以路面作标准,看到乘客的位置迅速改变,可见,说物体在运动还是静止,要看是以另外的哪个物体作标准.
以同样快慢、向同一前进的卡车和联合收割机,选地面为参照物,它们都在运动;选它们中的任何一个为参照物,另一个是静止的~相对静止.
在匀速直线运动中,速度等于运动物体在单位时间内通过的路程.通常用v表示速度,s表示路程,t表示时间,速度的公式就是
速度的单位:路程的单位用米,时间的单位用秒,速度的单位就是米/秒,其中的“/”表示除的意思,读作“每”,所以“米/秒”就读作“米每秒”.交通运输中常用“千米/时”作速度的单位.
飞机的空中加油
飞机的空中加油技术起源于60多年之前.1923年4月,美国陆军曾用两架小型飞机作试验,飞行中靠人工用手抓住导管进行世界上第一次空中对接加油.现代的飞机空中加油常常是借助于空中加油机在8000米以上的高空,即同温层(或叫平流层)进行的.在这个空域中大气温度基本上不随高度的变化而变化,气流很平稳,现代大型飞机和先进的加油机最佳飞行高度在10000米上下.实施空中加油通常分为四个阶段:首先是会合,必须保证受油飞机和加油机不发生相撞,受油机从加油机下方进入,先在加油机锥管5米以外3米以下作加油前编队飞行;然后,再以比加油机快0.6~2.5米/秒的速度慢慢地将受油管插入锥管中;第三是加油,最重要的是保持两机的高度、速度、航向、倾角等相对位置的协调一致,双方都小心翼翼地操纵着各自的飞机;加油完毕,受油机缓缓减速,退出加油插头,双机脱离.
巧选参照物 运动是绝对的,但我们对运动的描述总是相对的,即要研究某个物体的运动,必须先选择一个参照物。从理论上讲,参照物的选取是任意的,但参照物的选取对问题解决的繁简程度会有明显的影响,所以我们在解运动学问题时,要在分析题意的基础上,选取合适的参照物,使研究的问题得以简化,从而迅速解决问题。
例题1如图所示,在一电梯内用线悬挂一小球,小球距离电梯底板为h。若电梯以加速度a加速向上运动,某时刻线断了,问:小球经过多长时间落到地板上?
解法1:以地面为参照物,线断后小球做竖直上抛运动,电梯仍向上做匀加速运动。这个过程中电梯和小球的位移分别h1和hq,它们的关系如图所示,所以有:hq+h=h1
巧用图像 图像在高中物理中的应用非常广泛,这是因为图像能形象地表达物理规律,直观地描述物理过程。用图像解决问题,就是利用图像的斜率、截距、面积、峰值、交点等所具有的物理意义,进行定性分析或定量的计算。利用图线提供的信息解题,是一种重要的解题方法。
例题2两辆相同的汽车A、B在平直公路上一前一后以相同的速度匀速行驶。现前车突然刹车,滑行了距离S后停下。后车驾驶员在前车停下的瞬间立即刹车,且刹车过程的加速度和前车相同。为避免两车相撞,两车在匀速行驶时,至少应相距多远?设两车刹车过程都做匀减速运动。
解法1:两车的运动过程如图所示,要求的是驻s。由图中位移关系可得: s+s=v0t+s及s=v0t/2 解得:s=2s
解法2:根据两车初速度相同及刹车过程中加速度也相同的条件,不难推得两车刹车过程的滑行距离和时间都是相同的。从A车开始刹车时记时,在同一坐标系中画出两车的v-t图线,如图所示。从图中可以看出,从A车开始刹车到B车最后停下的时间内,A车位移S就是打斜线的三角形的面积,B车的位移就是直角梯形的面积,由图很容易看出SB=3S,所以要避免两车相撞,在匀速行驶时两车至少相距:ΔS=3S-S=2S。
巧用逆推法 顺向思维是按照物理过程发生的先后顺序由始至终、执因索果的思维方式,逆向思维则是将物理过程进行反演,执果索因的思维方式,通俗说法就是“反过来想一想”。利用逆向思维的解题方法就是逆推法。在解决运动学习题时,如果实际过程是匀减速运动,那么其逆过程就是匀加速运动,而初速为零的匀加速运动有一组比例关系,灵活运用这些比例关系可以方便地解决问题。
例题3一质点做匀减速运动,走过36m后停止。若将这段位移分为三段,而且质点通过每段时间相等,试求第一段的长度。
解法1:若按顺向思维方式求解,设加速度大小为a,每段时间为T,则有: 由上面三个式子得:S1=20m
解法2:如果按逆向思维方式求解,将此运动反演成从终点开始沿反方向做初速度为零匀加速运动,则求的是第三段长度。因为初速为零的匀加速运动在连续相等的时间内位移之比为: S1:S2:S3=1:3:5