運(yùn)動(dòng)的描述要點(diǎn)解讀

張?zhí)m鋒

一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)

機(jī)械運(yùn)動(dòng)是自然界中最簡單、最基本的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。在物理學(xué)里，一個(gè)物體相對于另一個(gè)物體的位置，或者一個(gè)物體的某些部分相對于其他部分的位置，隨著時(shí)間而變化的過程叫作機(jī)械運(yùn)動(dòng)，簡稱為運(yùn)動(dòng)。

二、描述物體運(yùn)動(dòng)的物理量

1.參考系

（1）定義：由于一切物體都在運(yùn)動(dòng)，在研究一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，首先要確定物體的運(yùn)動(dòng)是相對于哪一個(gè)物體來說的，被選來作為參考標(biāo)準(zhǔn)的物體，叫作參考系。

（2）參考系的選取：

①一個(gè)物體一旦被選為參考系，就認(rèn)為它是靜止的。

②選擇不同的參考系來觀察同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，觀察的結(jié)果可能會(huì)有所不同。

③在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，參考系的選擇是任意的，但在實(shí)際選擇參考系時(shí)應(yīng)以運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡單為原則，如描述地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常選地面或相對于地面靜止不動(dòng)的其他物體作為參考系。

④分析物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以巧取參考系，簡化對復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的分析。

例1 我們描述某個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，總是相對一定的參考系的，下列說法正確的是（ ）。

A.我們說“太陽東升西落”，是以地球?yàn)閰⒖枷档?/p>

B.我們說“地球圍繞太陽轉(zhuǎn)”，是以地球?yàn)閰⒖枷档?/p>

C.我們說“同步衛(wèi)星在高空靜止不動(dòng)”，是以太陽為參考系的

D.坐在火車上的乘客看到鐵路旁的樹木、電線桿迎面向他飛奔而來，乘客是以火車為參考系的

解析 “太陽東升西落”是相對于我們居住的地球而言的，是以地球?yàn)閰⒖枷档模訟正確；“地球圍繞太陽轉(zhuǎn)”是以太陽為參考系的，所以B不正確；“同步衛(wèi)星在高空靜止不動(dòng)”是相對于地球而言的，是以地球?yàn)閰⒖枷档模訡不正確；火車上的乘客看到鐵路旁的樹木、電線桿迎面向他飛奔而來，是以火車或他自己為參考系的，所以D正確。

2.質(zhì)點(diǎn)

（1）定義：質(zhì)點(diǎn)是動(dòng)力學(xué)中用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)物理抽象，也是一個(gè)理想化模型。

（2）物體能看作質(zhì)點(diǎn)的條件：

當(dāng)物體的形狀和大小對所研究的問題影響可以不計(jì)時(shí)，物體可以看作質(zhì)點(diǎn)。這是判斷物體能否作為質(zhì)點(diǎn)的唯一條件。

運(yùn)動(dòng)物體上任意兩點(diǎn)所連成的直線，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，始終保持平行，這種運(yùn)動(dòng)叫作“平動(dòng)”。在同一時(shí)刻，平動(dòng)物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況都相同。如果運(yùn)動(dòng)物體上任意兩點(diǎn)所連成的直線，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，不能始終保持平行，這種運(yùn)動(dòng)叫作“轉(zhuǎn)動(dòng)”。在同一時(shí)刻，轉(zhuǎn)動(dòng)物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況不盡相同。

在實(shí)際中，一般平動(dòng)的物體，其大小遠(yuǎn)小于運(yùn)動(dòng)的距離時(shí)，可以視為質(zhì)點(diǎn)。研究物體的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，不能把物體看作質(zhì)點(diǎn)。但物體的轉(zhuǎn)動(dòng)不是我們所要研究的主要問題時(shí)，物體本身的形狀和大小變成了次要因素，則可看作質(zhì)點(diǎn)。

結(jié)論：①物體質(zhì)量的大小，或體積的大小不能作為物體能否視為質(zhì)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。②同一個(gè)物體在一種問題中不能看作質(zhì)點(diǎn)，而在另一種問題中能看作質(zhì)點(diǎn)，所以要具體問題具體分析。

例2 下列情況下的物體可以看作質(zhì)點(diǎn)的是（ ）。

A.研究軌道上正在與“天宮一號”對接的“神舟十號”飛船時(shí)

B.研究“八一”飛行隊(duì)飛行表演的飛機(jī)時(shí)

C.放在地面上的木箱，在上面的箱角處用水平推力推它，木箱可繞下面的箱角轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)

D.研究“蛟龍?zhí)枴毕聺摰?000 m深度過程中的速度時(shí)

解析 A項(xiàng)，對接過程中要考慮飛船的飛行姿態(tài)等，故不能看作質(zhì)點(diǎn)。B項(xiàng)，人們關(guān)注的是飛機(jī)表演的各種花樣，故不能看作質(zhì)點(diǎn)。C項(xiàng)，若把箱子看作質(zhì)點(diǎn)的話，就不存在箱子角了。D項(xiàng)，研究下潛過程中的速度時(shí)，不必考慮“蛟龍?zhí)枴钡膸缀涡螤睿梢钥醋髻|(zhì)點(diǎn)。答案為D。

3.坐標(biāo)系

為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。

4.時(shí)刻和時(shí)間間隔

（1）時(shí)刻：指某一瞬時(shí)，在表示時(shí)間的數(shù)軸上，用點(diǎn)來表示。

（2）時(shí)間間隔：指兩時(shí)刻的間隔，在表示時(shí)間的數(shù)軸上用線段來表示。時(shí)間間隔簡稱時(shí)間。

5.路程和位移

質(zhì)點(diǎn)從空間的一個(gè)位置運(yùn)動(dòng)到另一個(gè)位置，運(yùn)動(dòng)軌跡的長度叫作質(zhì)點(diǎn)在這一運(yùn)動(dòng)過程所通過的路程。路程是沒有方向的量。

物體在某一段時(shí)間內(nèi)，如果由初位置移到末位置，則由初位置到末位置的有向線段叫作位移。它的大小是運(yùn)動(dòng)物體初位置到末位置的直線距離；方向是從初位置指向末位置。位移只與物體運(yùn)動(dòng)的始末位置有關(guān)，而與運(yùn)動(dòng)的軌跡無關(guān)。

位移與路程是兩個(gè)不同的物理量。在直線運(yùn)動(dòng)中，路程是直線軌跡的長度；在曲線運(yùn)動(dòng)中，路程是曲線軌跡的長度。當(dāng)物體在運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)過一段時(shí)間后回到原處，路程不為零，位移則等于零。

例3 關(guān)于位移和路程，下列說法中正確的是（ ）。

A.在某一段時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的位移為零，則該物體不一定是靜止的

B.在某一段時(shí)間內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)的路程為零，則該物體一定是靜止的

C.在直線運(yùn)動(dòng)中，物體的位移大小等于其路程

D.在曲線運(yùn)動(dòng)中，物體的位移大小小于路程

解析 路程是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的總長度，故當(dāng)路程等于零時(shí)，物體就一定是靜止的，B選項(xiàng)正確。位移是矢量，大小等于在一段時(shí)間內(nèi)初、末位置間的距離，方向由初位置指向末位置。當(dāng)物體一直不動(dòng)或運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又回到初始位置時(shí)，位移都可以為零，故A選項(xiàng)正確。直線運(yùn)動(dòng)的軌跡為直線，其運(yùn)動(dòng)方向可能一直不變，也可能是運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后又反向運(yùn)動(dòng)，故在直線運(yùn)動(dòng)中，物體的位移可能小于路程，故C選項(xiàng)錯(cuò)誤。物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其軌跡長度（路程）一定大于軌跡上任兩點(diǎn)間的連線長度（位移大小），故D選項(xiàng)正確。答案為ABD。

6.矢量和標(biāo)量

在物理學(xué)中，像位移、力、力矩這樣的物理量，既有大小又有方向，叫作矢量；而質(zhì)量、密度、溫度、功、功率、動(dòng)能、勢能、路程、速率、體積、時(shí)間、熱量、電阻等物理量，只有大小，沒有方向，叫作標(biāo)量。

7.坐標(biāo)與坐標(biāo)的變化量

直角坐標(biāo)系上每一點(diǎn)的數(shù)值表示該點(diǎn)的坐標(biāo)，兩個(gè)坐標(biāo)的差值表示坐標(biāo)的變化量，物理量及其變化量可以用坐標(biāo)和坐標(biāo)的變化量表示。

8.物體運(yùn)動(dòng)快慢的描述——速度

（1）定義：物體的位移與發(fā)生這個(gè)位移所用時(shí)間的比值，速度是矢量。

（2）定義式：v=Δx/Δt。

（3）物理意義：用來描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量。

例4 關(guān)于速度的說法，下列各項(xiàng)中正確的是（ ）。

A.速度是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，速度大表示物體運(yùn)動(dòng)得快

B.速度可以描述物體位置的變化，速度大表示物體位置變化大

C.速度越大，位置變化越快，位移就越大

D.速度與位移方向總是相同

解析 速度是描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，不能描述物體位置的變化，物體位置的變化用位移來描述，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。由x=vt可以看出，位移大小取決于v和t的乘積，不能說速度大位移就大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。速度與位移方向并不總是相同，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案為A。

9.平均速度和瞬時(shí)速度

（1）平均速度：表示物體在一段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢和方向，用公式表示為v=Δx/Δt。平均速度只能粗略地描述運(yùn)動(dòng)的快慢。

（2）瞬時(shí)速度：表示物體在某一時(shí)刻或某一位置的運(yùn)動(dòng)快慢和方向，用于精確地描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢。

例5 關(guān)于瞬時(shí)速度、平均速度，以下說法中正確的是（ ）。

A.瞬時(shí)速度可以看成時(shí)間趨于零時(shí)的平均速度

B.做變速運(yùn)動(dòng)的物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均速度，一定和物體在這段時(shí)間內(nèi)各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度的平均值大小相等

C.物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，平均速度的大小就是平均速率

D.物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，平均速度是指物體通過的路程與所用時(shí)間的比值

解析 當(dāng)時(shí)間非常短時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)可以看成在這段很短時(shí)間內(nèi)的勻速運(yùn)動(dòng)，平均速度等于瞬時(shí)速度，故A正確；平均速度是位移跟發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值，而不是各時(shí)刻瞬時(shí)速度的平均值，故B錯(cuò)誤；根據(jù)定義，平均速度的大小不是平均速率，平均速度是位移與時(shí)間的比值，而平均速率是路程與時(shí)間的比值，故C錯(cuò)誤；根據(jù)平均速度的定義，D也是錯(cuò)誤的。

10.速度和速率

（1）速率是指瞬時(shí)速度的大小。

（2）速率是標(biāo)量，只有大小沒有方向。

側(cè)6 物體在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，下列說法中正確的是（ ）。

A.速度等于速率

B.速度的大小和方向始終不變

C.位移等于路程

D.物體的平均速度等于瞬時(shí)速度

解析 速度和位移都為矢量，既有大小又有方向，而速率和路程都是標(biāo)量，只有大小沒有方向，因此在任何情況下，也不能講速度等于速率，位移等于路程，故選項(xiàng)A、C均錯(cuò)。勻速直線運(yùn)動(dòng)是指在任意相等時(shí)間內(nèi)通過的位移都相等，即速度始終保持不變，平均速度等于瞬時(shí)速度，故選項(xiàng)B、D正確。

11.速度變化快慢的描述——加速度

（1）物理意義：描述物體運(yùn)動(dòng)速度改變快慢的物理量。

（2）定義：速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值或者說等于單位時(shí)間內(nèi)速度的改變。

例7 下列關(guān)于加速度的描述中正確的是（ ）。

A.加速度在數(shù)值上等于單位時(shí)間里速度的變化

B.當(dāng)加速度與速度方向相同且又減小時(shí)，物體做減速運(yùn)動(dòng)

C.速度方向?yàn)檎铀俣确较蛞欢檎?/p>

D.速度變化越快，加速度越小

解析 根據(jù)加速度定義式a=Δv/Δt知，A正確；當(dāng)加速度與速度方向相同時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，加速度減小時(shí)，物體的速度增加得越來越慢了，B錯(cuò)誤；速度、加速度的方向是根據(jù)問題人為規(guī)定的，兩者之間沒有必然的聯(lián)系，C錯(cuò)誤；加速度是描述速度變化快慢的物理量，速度變化越快，加速度越大，D錯(cuò)誤。答案為A。

作者單位：河南鄢陵縣第一高級中學(xué)

（責(zé)任編輯 趙平）