文档介绍：第一单元:质点的运动
[内容和方法]
本单元内容包括位移、路程、时间、时刻、平均速度、即时速度、线速度、角速度、加速度等基本概念,以及匀变速直线运动的规律、平抛运动的规律及圆周运动的规律。在学习中要注意准确理解位移、速度、加速度等基本概念,特别应该理解位移与距离(路程)、速度与速率、时间与时刻、加速度与速度及速度变化量的不同。
本单元中所涉及到的基本方法有:利用运动合成与分解的方法研究平抛运动的问题,这是将复杂的问题利用分解的方法将其划分为若干个简单问题的基本方法;利用物理量间的函数关系图像研究物体的运动规律的方法,这也是形象、直观的研究物理问题的一种基本方法。这些具体方法中所包含的思想,在整个物理学研究问题中都是经常用到的。因此,在学习过程中要特别加以体会。
[例题分析]
在本单元知识应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在:对要领理解不深刻,如加速度的大小与速度大小、速度变化量的大小,加速度的方向与速度的方向之间常混淆不清;对位移、速度、加速度这些矢量运算过程中正、负号的使用出现混乱:在未对物体运动(特别是物体做减速运动)过程进行准确分析的情况下,盲目地套公式进行运算等。

例1、汽车以10 m/s的速度行驶5分钟后突然刹车。如刹车过程是做匀变速运动,加速度大小为5m/s2,则刹车后3秒钟内汽车所走的距离是多少?
【错解分析】错解:因为汽车刹车过程做匀减速直线运动,初速v0=10 m/s加速度

出现以上错误有两个原因。一是对刹车的物理过程不清楚。当速度减为零时,车与地面无相对运动,滑动摩擦力变为零。二是对位移公式的物理意义理解不深刻。位移S对应时间t,这段时间内a必须存在,而当a不存在时,求出的位移则无意义。由于第一点的不理解以致认为a永远地存在;由于第二点的不理解以致有思考a什么时候不存在。
【正确解答】依题意画出运动草图1-1。设经时间t1速度减为零。据匀变速直线运动速度公式v1=v0+at则有0=10-5t解得t=2S由于汽车在2S时
【小结】物理问题不是简单的计算问题,当得出结果后,应思考是否与s=-30m的结果,这个结果是与实际不相符的。应思考在运用规律中是否出现与实际不符的问题。
本题还可以利用图像求解。汽车刹车过程是匀减速直线运动。据v0,a
由此可知三角形v0Ot所包围的面积即为刹车3s内的位移。

例2、一个物体从塔顶落下,在到达地面前最后一秒内通过的位移为整个位移的9/25,求塔高(g=10m/s2)。
【错解分析】错解:因为物体从塔顶落下,做自由落体运动。

解得H=
物体从塔顶落下时,对整个过程而言是初速为零的匀加速直线运动。而对部分最后一秒内物体的运动则不能视为初速为零的匀加速直线运动。因为最后一秒内的初始时刻物体具有一定的初速,由于对整体和部分的关系不清,导致物理规律用错,形成错解。
【正确解答】根据题意画出运动草图,如图1-3所示。物体从塔顶落到地面所经历时间为t,通过的位移为H物体在t—1秒内的位移为h。因为V0=0

由①②③解得H=125m
【小结】解决匀变速直线运动问题时,对整体与局部,局部与局部过程相互关系的分析,是解题的重要环节。如本题初位置记为A位置,t—1秒时记为B位置,落地点为C位置(如图1-2所示)。不难看出既可以把BC段看成整体过程AC与局部过程AB的差值,也可以把BC段看做是物体以初速度VB和加速度g向下做为时1s的匀加速运动,而vB可看成是局部过程AB的末速度。这样分析就会发现其中一些隐含条件。使得求解方便。
另外值得一提的是匀变速直线运动的问题有很多题通过v-t图求解既直观又方便简洁。如本题依题意可以做出v-t图(如图1-4),由题意

例3、气球以10m/s的速度匀速竖直上升,从气球上掉下一个物体,经17s到达地面。求物体刚脱离气球时气球的高度。(g=10m/s2)
【错解分析】错解:物体从气球上掉下来到达地面这段距离即为物体脱离气球时,气球的高度。

所以物体刚脱离气球时,气球的高度为1445m。
由于学生对惯性定律理解不深刻,导致对题中的隐含条件即物体离开气球时具有向上的初速度视而不见。误认为v0=0。实际物体随气球匀速上升时,物体具有向上10m/s的速度当物体离开气球时,由于惯性物体继续向上运动一段距离,在重力作用下做匀变速直线运动。
【正确解答】本题既可以用整体处理的方法也可以分段处理。
方法一:可将物体的运动过程视为匀变速直线运动。根据题意画出运动草图如图1-5所示。规定向下方向为正,则V0=-10m/s,g=10m/s2

∴物体刚掉下时离地1275m。
方法二:如图1-5将物体的运动过程分为A→