【正文】 第五章物體的運(yùn)動(dòng) 【知識(shí)梳理】 1．長(zhǎng)度和時(shí)間的測(cè)量 測(cè)量就是將待測(cè)量與一個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比 較，這個(gè)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)量稱為單位． (1)單位及其換算 在國(guó)際單位制 (SI)中，長(zhǎng)度的基本單位是 米 (m)，此外還有千米 (kin)、分米 (dm)、厘米 (cm)、毫米 (mm)、微米 (μm)、納米 (nm)等，它們的換算關(guān) 系可用下圖表示： 說明：在物理學(xué)中數(shù)字和單位之間是相乘的關(guān) 系，在進(jìn)行單位換算時(shí)單位的換與數(shù)字的算應(yīng)雙管齊下，不能顧此失彼． 大單位換成小單 位時(shí)，應(yīng)用大單位前面的數(shù)字 乘以它們之間的進(jìn)率；小單位換成大單位時(shí)，應(yīng)用小單位前面的數(shù)字除以它們之間的進(jìn)率． (2)測(cè)量 ① 工具 測(cè)量長(zhǎng)度的基本工具是刻度尺，常用的工具還 有卷尺、游標(biāo)卡尺、千分尺 (螺旋測(cè)微器 )等． ② 正確使用刻度尺 使用前要注意觀察它的零刻度線、分度值和量 程，并估計(jì)待測(cè)長(zhǎng)度，再結(jié)合測(cè)量要求以選取合適的刻度尺；使用時(shí)尺要沿著所測(cè)長(zhǎng)度，盡量使刻度線貼近被測(cè)物體，且使被測(cè)物體的一端對(duì)準(zhǔn)某一刻度線 (不利用已磨損的零刻度線 )；讀數(shù)時(shí)視線要與尺面 垂直，要估讀到分度值的下 一位；測(cè)量值包括準(zhǔn)確值和估計(jì)值兩部分，記錄時(shí)要帶上單位． ③ 測(cè)量需要達(dá)到的準(zhǔn)確程度由測(cè)量的要求決 定，測(cè)量能夠達(dá)到的準(zhǔn)確程度由測(cè)量工具的分度值決定． ④ 常用的一些特殊方法． i．化曲為直法 如要測(cè)出圖甲中曲線的長(zhǎng)度，可先用一根針把 一段柔軟的彈性不大的棉線撥與該曲線重合，再將與該曲線重合的那一段棉線拉直，然后用刻度尺測(cè)出其長(zhǎng)度． ii．化直為曲法 如要測(cè)出一段平直公路的長(zhǎng)度，可先用一根尼 龍繩測(cè)出自行車輪子的周長(zhǎng) L1，再推著自行車從這 段 公路的一端跑到另一端，數(shù)出輪子轉(zhuǎn)過的圈數(shù) n，則 這段公路的長(zhǎng) L=nL1． iii．化暗為明法 如要測(cè)出一根玻璃管的內(nèi)徑，可先用一圓規(guī)的 兩只腳伸人管內(nèi)，再將兩只腳張開與玻璃管內(nèi)壁接觸，然后取出圓規(guī)，用刻度尺測(cè)出兩只腳之間的距離．即為玻璃管的內(nèi)徑． iv．化長(zhǎng)為短法 如要測(cè)一樓房的高度，可先測(cè)出一塊磚的厚度 L1，再數(shù)出一層樓房磚頭的塊數(shù) m和樓房的層數(shù) n， 則樓房的高度 h=mnL1． V．累積法 由于手頭測(cè)量器材的精確度不夠，在測(cè)量一些 微小量時(shí)，可先將一些微小量累積起來，待聚成一個(gè)大到可以用手頭測(cè)量器材來測(cè)量的數(shù)值后再測(cè)出總量 ，并數(shù)出參與累積的微小量 的個(gè)數(shù)，然后用總量除以個(gè)數(shù)就得出待測(cè)量，這種方法叫累積法．一張紙的厚度、細(xì)金屬絲的直徑都可用這種方法測(cè)量． vi．平移法 對(duì)于一些無(wú)法直接接觸到的長(zhǎng)度線，可根據(jù)幾 何學(xué)中“矩形的對(duì)邊相等”的性質(zhì)，用刻度尺和三角板與待測(cè)長(zhǎng)度線以及桌面構(gòu)成一個(gè)矩形，從而將待測(cè)長(zhǎng)度線平移到刻度尺或三角板上，進(jìn)而測(cè)出它，如可用圖乙所示的方法測(cè)出圓錐體的高度． vii．公式法 利用物理、數(shù)學(xué)知識(shí)和公式來間接測(cè)量的方法 叫公式法．如要測(cè)一圓柱體的直徑，可先將一紙條緊裹 在圓柱體的側(cè)壁上，在紙條重疊處用針扎一個(gè)小 孔 ，再將紙條展開平攤在桌面上，用刻度尺量出兩小 孔間的距離 L，則圓柱體的直徑 d=L/π． 當(dāng)然，間接測(cè)量長(zhǎng)度的特殊方法遠(yuǎn)不止上述幾 種，對(duì)于某一具體問題，用不同的知識(shí)從不同的角度進(jìn)行思考，往往能設(shè)計(jì)出多種可行性解決方案，根據(jù)簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、安全、節(jié)能等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)幾種可行性方案進(jìn)行綜合比較、評(píng)估，可最終敲定最佳方案． ⑤ 誤差 測(cè)得值與真實(shí)值之間的差異叫做測(cè)量誤差． 誤差是不能絕對(duì)避免的，選用更精密的測(cè)量工 具，改進(jìn)測(cè)量方法，多次測(cè)量取平均值，可減小誤 差． (1)單位及其換算 在國(guó)際單位制 (sI)中，時(shí)間的基本單位是秒 (s)， 此外常用單位還有分 (min)、小時(shí) (h)等．它們的換算 關(guān)系是： 1h=60 min 1 min=60 s (2)測(cè)量 ① 工具 常用工具是鐘表． 隨著人類社會(huì)的發(fā)展，計(jì)時(shí)工具越來越精確．古 代人用日晷、沙漏等計(jì)時(shí)；現(xiàn)代人用擺鐘、石英鐘計(jì)時(shí)；目前，名為“ NIST F— 1” 的原子鐘是世界上最 精確的鐘． ② 正確使用停表 i．如何給停表上發(fā)條 ? 停表在用之前要先給它上發(fā)條，上發(fā)條的方法 是：旋動(dòng)停表中間按鈕的頂端，聽到“嗒、嗒……”的聲音．在每次使用結(jié)束后應(yīng)讓停表繼續(xù)走動(dòng)，以使發(fā)條放松． ii．認(rèn)識(shí)停表的功能鍵 各種停表的按鈕一般都具有啟動(dòng)、暫停、復(fù)零三 項(xiàng)基本功能． 各式秒表的按鈕的用法同學(xué)們可參照下圖： iii．停表如何讀數(shù) ? 讀數(shù)時(shí)，應(yīng)該按先小表盤后大表盤的順序讀取兩指針的示數(shù)，最后結(jié)果應(yīng)為小表盤讀數(shù)與大表盤讀數(shù)之和． 2．速度 (1)物理意義：速度是用來描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的 物理量． (2)定義：物體在單位時(shí)間內(nèi)通過的路程叫做 速度． 說明： “ 單位時(shí)間 ” 是為了比較運(yùn)動(dòng)快慢而統(tǒng)一 規(guī)定的相同時(shí)間，即 1 s、 1 min、 1 h等． (3)公式及其變形式： 公式 tsv? 變形式： vstvts ?? , 注意：公式中的 s、可是同一研究對(duì)象相對(duì)于同一 參照物的兩個(gè)量． (4)單位及其換算： 由速度的公式可知，速度的單位是由長(zhǎng)度的單 位和時(shí)間的單位復(fù)合而成的．在國(guó)際單位制(sI)中， 速度的基本單位是：米／秒，符號(hào)為 m／ s(或 m〃s － 1)， 讀做“米每秒”． 常用單位：千米／時(shí) (km／ h)、厘米／秒 (cm／ s)． 換算關(guān)系式： l m／ s=3． 6 km/h B．速度的測(cè)量 (1)原理： tsv? (2)需要直接測(cè)量的物理量：物體運(yùn)動(dòng)的路程 s， 物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 t． (3)通常所需器材：刻度尺、秒表． (4)設(shè)計(jì)程序：考慮測(cè)量原理一確定需測(cè)的物理 量斗擬定實(shí)驗(yàn)步驟． 一般來說，測(cè)量速度按以下思路來統(tǒng)籌： 3．勻速直線運(yùn)動(dòng) (1)定義：速度不變的直線運(yùn)動(dòng)叫做勻速直線 運(yùn)動(dòng)． (2)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體，其速度可用 tsv? 進(jìn)行計(jì)算和測(cè)量，但 ? 不是由 s和 t 決定的，可能描述 物體在任何位臵、任何時(shí)刻的快慢情況． (3)判斷物體是否做勻速度直線運(yùn)動(dòng)的方法： 在物體做直線運(yùn)動(dòng)的前提下，可以： ① 看在相同 時(shí)間內(nèi)，物體通過的路程是否相同；②看在相同路程中，物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是否相同；③看物體通過各路程和所用時(shí) 間的比值 tsv?是否相同； ④ 利用 st 或 ? t 圖像進(jìn)行判斷． (1)定義：速度變化的直線運(yùn)動(dòng)叫做 變速直線運(yùn)動(dòng)． (2)平均速度： tsv? 在研究變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可把它看成勻速直線 運(yùn)動(dòng)，用平均速度描述其運(yùn)動(dòng)快慢程度，這種方法叫 做理想模型法．平均速度雖然不能精確地反映出物體在這段路程中各個(gè)時(shí)刻的速度，但它仍具有實(shí)際意義． 對(duì)平均速度的理解應(yīng) 注意以下幾點(diǎn)： ① 平均速度要和路程段或時(shí)間段相對(duì)應(yīng)，因此， 平均速度只有指明是哪一段路程或哪一段時(shí)間內(nèi)的平均速度才有意義． ② 平均速度不一定等于速度的平均值 (想一想， 為什么 )． 4．世界是運(yùn)動(dòng)的 用來判斷一個(gè)物體是否運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)物體叫做 參照物． 說明： (1)從理論上講，參照物的選取可以是任 意的，但也有個(gè)原則，那就是要根據(jù)實(shí)際情況，盡可能對(duì)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況的描述簡(jiǎn)單清楚．例如，研究地面上汽車的運(yùn)動(dòng)時(shí)，常選地面或固定在地面上的物體作參照物；若研究人在汽車上的運(yùn)動(dòng)情 況時(shí)，常以車廂為參照物，這樣研究起來比較簡(jiǎn)單．但應(yīng)注意，參照物不能選研究對(duì)象本身，否則研究對(duì)象永遠(yuǎn)是靜止的． (2)一經(jīng)選定作為參照物的物體，我們就把它看 作是靜止的． B. 機(jī)械運(yùn)動(dòng) 物理 學(xué)中把一個(gè)物體相對(duì)于參照物位臵的改變叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱運(yùn)動(dòng)．如果一個(gè)物體相 對(duì)于參照物的位臵不變，我們就說這個(gè)物體是靜止的． 同一物體相對(duì)于不同的參照物，可能是運(yùn)動(dòng)的， 也可能是靜止的．機(jī)械運(yùn)動(dòng)的這種性質(zhì)，叫做運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性．如一只小船順流而下，以水為參照物，小船是靜 止的；以河岸為參照物 ，小船是運(yùn)動(dòng)的． D．相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度 根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)原理： (1)設(shè) A、 B兩個(gè)物體相對(duì)于地面速度的大小分 別為υ υ2，且υ 1υ2，當(dāng)它們反方向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其 中一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體速度的大小 υ=υ1+υ2，方向與原速度方向相同；當(dāng)它們同向直線運(yùn)動(dòng) 時(shí)，其中一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體速度的大小υ =υ1－υ 2，方向 A 與原速度方向相同， B與原速度方向相反． (2)如果物體 A相對(duì)于物體 B直線運(yùn)動(dòng)的速度 為 υ1，物體 B相對(duì)于地面直線運(yùn)動(dòng)的速度為 υ2，且 兩物體運(yùn)動(dòng)的方向相同或相反，則物體 A 相對(duì)于地 面運(yùn)動(dòng) 的速度大小 υ=│υ 1〒υ 2│ ，當(dāng)兩者運(yùn)動(dòng)方向相 同時(shí)取“ +” 號(hào)，當(dāng)兩者運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)取 “ －” 號(hào)．在 兩者運(yùn)動(dòng)方向相反的情況下，若 υ1υ2，則物體 A相 對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的方向與相對(duì)于 B運(yùn)動(dòng)的方向相同；若 υ1υ2，則物體 A相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的方向與相對(duì) 于 B運(yùn)動(dòng)的方向相反． E動(dòng)能 物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能． 【 典例剖析 】 1. 有個(gè) T形工 件，如圖所示．根據(jù)你的觀察，上面一橫 ab 的長(zhǎng)度 下面一豎 謝的高度 (填 “ 大于 ” 、 “ 小于 ” 或 “ 等 于” )；你用什么來檢驗(yàn)?zāi)愕慕Y(jié)論是 否正確 ?答 ： ．檢驗(yàn)結(jié)果 是：上面一橫的長(zhǎng)度 下面一豎的高度 (填 “大于”、“小于 ” 或 “ 等 于 ” ) ． 從 以 上 的 經(jīng) 歷 中 ， 你 能 悟 出 什 么 道 理 ?答： ． 2. 某同學(xué)用一把刻度均勻的米尺量得一塊 玻璃的寬度為 ，將這把米尺與標(biāo)準(zhǔn)尺校準(zhǔn) 時(shí)，發(fā)現(xiàn)此米尺的實(shí)際長(zhǎng)度為 ，如果此同學(xué) 的測(cè)量方法完全正確，則這塊玻璃的真實(shí)寬度應(yīng)為 米． 3. “ 五 〃 一 ” 長(zhǎng)假，小明跟爸爸一 起駕車到大梅沙游玩．途經(jīng)梧桐山隧道時(shí)，小明對(duì)長(zhǎng)長(zhǎng)的隧道產(chǎn)生了興趣，心想：“我怎樣才能知道這隧道的長(zhǎng)度呢 ?” 當(dāng)他返回時(shí)，