比较项目 速度 描述物体运动快慢和速度变化量 描述物体速度改变的物理量,是过程量 加速度 描述物体速度变化快慢和方向的物理量,是状态量 Δvvt-v0a== ΔtΔtm/s2 与Δv的方向一致,由F的方向决定,而与v0,vt方向无关 物理意义 方向的物理量,是状态量 定义式 单位 sv= tm/s 与位移s同向,即物体运动的方向 Δv=vt-v0 m/s 由Δv=vt-v0 或a的方向决定 方向 关系 [试一试] 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,也可能为零 4.对于质点的运动,下列说法中正确的是( )
A.质点的加速度为零,则速度为零,速度的变化量也为零 B.质点速度变化率越大,则加速度越大
C.质点某时刻的加速度不为零,则该时刻的速度也不为零 D.质点运动的加速度越大,它的速度变化量越大
解析:选B 质点运动的加速度为零时,质点的速度变化量为零,但速度不一定为零,A错误;质点速度变化率即为加速度,B正确;质点在某时刻的加速度不为零,其速度可能为零,如自由落体的物体在开始下落的瞬间,C错误;质点的速度变化量Δv=aΔt,即速度的变化量由质点的加速度和时间共同决定,D错误。
(1)质点是对实际物体的科学抽象,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,是一种理想化的模型,质点在现实中是不存在的。
(2)一个物体能否看做质点,并非依物体自身大小来判定,而是要看物体的大小、形状在所讨论的问题中是否可以忽略。若可以忽略,即使物体很大,也能看做质点。相反,若物体的大小、形状不可以忽略,即使物体很小,也不能看做质点。
(3)质点与几何中的“点”不同。质点是对实际物体进行科学抽象的模型,具有质量,
对质点概念的理解 只是忽略了物体的大小和形状;几何中的点仅仅表示空间中的某一个位置。
[例1] [多选](2014·东莞检测)在以下的哪些情况中可将物体看成质点( ) A.研究一端固定可绕该端转动的木杆的运动时,此杆可作为质点 B.在大海中航行的船要确定它在大海中的位置,可以把它当做质点 C.研究杂技演员在走钢丝的表演时,可以把杂技演员当做质点 D.研究地球绕太阳公转时,可以把地球当做质点
[解析] 把物体看做质点的条件是:物体的大小或形状对研究的问题没有影响,或者对研究问题的影响可以忽略时,物体就可以看做质点,A错误。杆绕一端转动时,杆上不同位臵的速度不同,不能把杆看做质点;确定船只在大海中的位臵时,可以把船看做质点,B正确;杂技演员在钢丝上要做各种动作,不能看做质点,C错误;地球绕太阳转动时可以把地球看做质点,D正确。
[答案] BD
(1)平均速度与瞬时速度的区别与联系: ①区别:平均速度与位移和时间有关,表示物体在某段位移或某段时间内的平均运动快慢程度;瞬时速度与位置或时刻有关,表示物体在某一位置或某一时刻的运动快慢程度。
②联系:瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度。 (2)平均速度与平均速率的区别:
平均速度的大小不能称为平均速率,因为平均速率是路程与时间的比值,它与平均速度的大小没有对应关系。
[例2] 一质点沿直线Os方向做变速运动,它离开O点的距离s随时间t变化的关系为s=(5+2t3) m,它的速度随时间t变化的关系为v=6t2 m/s,该质点在t=0到t=2 s间的平均速度和t=2 s到t=3 s间的平均速度的大小分别为( )
A.12 m/s 39 m/s B.8 m/s 38 m/s C.12 m/s 19.5 m/s D.8 m/s 13 m/s [审题指导] 第一步:抓关键点
关键点 v=6t2 m/s t=0到t=2 s t=2 s到t=3 s
获取信息 质点做非匀变速直线运动 平均速度对应的时间 平均速度与瞬时速度 第二步:找突破口
s
根据平均速度定义式v=可知,只要求出对应时间段Δt时间内的位移Δs,即可求出平
t均速度大小。
Δs1[解析] 当t=0时,s1=5 m,t=2 s时,s2=21 m,所以Δs1=s2-s1=16 m,得v1=
t2-t1
=8 m/s;t=3 s时,s3=59 m,所以Δs2=s3-s2=38 m,则v2=
[答案] B
求解平均速度的一般步骤和应注意的问题
(1)一般解题步骤:
①明确研究对象的运动过程。
②根据已知条件和待求量之间的关系表示对应过程的位移和时间。 s
③应用平均速度公式v=结合位移关系或时间关系列方程求解。
t(2)两个应注意的问题:
①平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关,求解平均速度必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度。
s
②v=是平均速度的定义式,适用于所有的运动。
t
(1)速度的大小与加速度的大小无关。 (2)速度增大或减小与加速度的增大或减小无关。
(3)速度的增大或减小是由速度与加速度的方向关系决定的。 [例3] 下列运动过程中,不可能出现的是( ) A.物体的加速度增大,速度反而减小 B.物体的加速度减小,速度反而增大 C.物体的速度为零时,加速度不为零
D.物体的加速度(不为零)始终不变,速度也始终不变 [审题指导]
正确理解加速度的概念。只要加速度的方向与速度方向相同,无论加速度怎么变化,物体都会做加速运动,反之做减速运动。
[解析] 当物体的加速度方向与初速度方向相同时,物体做加速运动,这时,如果加速度减小,物体仍然做加速运动,只不过速度变化比原来慢,因此B可能;同理,A可能;
加速度与速度的关系 Δs2=38 m/s,故选B。 t3-t2
物体的速度为零,但速度变化量不一定为零,因此加速度可以不为零,C可能;只要物体有加速度,速度肯定是变化的,加速度不变,说明速度均匀改变,D不可能。
[答案] D
对加速度大小和方向的进一步理解
(1)选取原则: 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。 (2)不特殊说明,一般以地球为参考系。 [典例] 一船夫划船逆流而上,驾船沿河道逆水航行,经过一桥时,不慎将心爱的酒葫芦落入水中,被水冲走,但一直划行至上游某处时才发现,便立即返航经过1小时追上葫芦时,发现葫芦离桥5 400 m远,若此船向上游和向下游航行时相对静水的速率是相等的,试求河水的速度。
[常规解法] 设船在静水中的速度为v舟,酒葫芦从落水到发现的时间为t1,返航追上葫芦的时间为t2=3 600 s,以地面为参考系,船逆流时相对地面的速度为v舟-v水,顺流而下的速度为v舟+v水,则有:(v舟-v水)t1+5 400 m=(v舟+v水)t2,v水(t1+t2)=5 400 m,以上两式联立可解得:t1=t2=3 600 s。v水=0.75 m/s。
[巧思妙解] 以河水作为参考系,船相对于水向上游和向下游的速度相同,而葫芦相对