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第一节 运动的描述
怎样才能更准确地描述它跑得有多快呢？
宇宙中的物体都是相对运动的，在描述物体的运动状态时，要选择一个物体或系统作为参考。这些被选择作参考的物体或系统，称为参考系。
在物理学中，要准确地描述物体的运动状态，首先需要明确一些概念。
主要内容
质点
时刻和时间
位移和路程
1
2
3
速度和速率
4
01
PART 01
质点
一、质点
一般物体的运动，既有平动，又有转动，还有振动等。
一、质点
在物理学中，用来代替物体的有质量的点，叫作质点。
它是物理学中的一种物理模型。
突出列车的质量、占据空间的某一位置两个因素，把列车看作一个有质量的点。
为了便于研究此类问题，需要对实际物体进行简化，突出影响问题的主要因素，忽略次要因素。
一、质点
一列总长度约439.9 m的17辆编组的超长版列车。
一、质点
由于从北京到上海的总里程约 1 318 km，因此列车的长度仅约为总里程的万分之三。
由于其大小、形状等因素对研究上述问题的影响很小，可以不予考虑，因此可以将列车看作一个有质量的点。
一、质点
当研究此列车经过南京大胜关长江大桥长1 615 m的跨水面正桥的运动问题时，就不能把列车简化为质点。
物理学中所有定律、原理其实都是针对物理模型而言的。
物理模型一般可分为物质模型、过程模型等。
建构物理模型是物理学中常用的一种研究方法，它能把复杂抽象的物理问题简单化，简明扼要地揭示事物的本质。
中国北斗卫星导航系统
中国北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统，是世界上第三个卫星导航系统。目前，北斗三号全球系统空间段由30颗组网卫星组成，其中大多数为中轨道卫星，距离地面20 000 km左右。
中国北斗卫星导航系统
北斗三号卫星以固定的周期在高空环绕地球运行，由于其距离地面较远，因此不仅可以将地面上的人，甚至连汽车、飞机和轮船等物体都可以看作质点。
有三颗卫星相互配合，就可确定接收机的具体位置。
02
PART 01
时刻和时间
二、时刻和时间
例如在跑步比赛时，运动员必须在发令枪声响起后才能起跑。枪声响起的瞬间就是一个时刻，即起跑时刻。运动员身体躯干抵达终点线垂直面的瞬间就是另一个时刻，即撞线时刻。
起跑时刻与撞线时刻之间的间隔，就是时间，即运动员的比赛成绩。
时刻和时间是物理学中描述物体运动时经常使用的两个重要物理量。
二、时刻和时间
图中摔倒的运动员是否赢得了该次比赛？
二、时刻和时间
在如图所示的时间轴上标出了我国著名短跑运动员苏炳添一次 100 m比赛的起跑时刻、撞线时刻及比赛成绩。你能读出来吗？
如果用数学中的数轴来表示时间，那么这个数轴就称为时间轴。在时间轴上可以用点来表示时刻，用线段来表示时间。
二、时刻和时间
我国古代的历法和计时法
为了准确地把握农时，相传我国从夏朝就制订了历法，称为夏历，根据月亮周期性盈亏变化而制订，因此又称阴历。为了让农业生产与时令气候能够精确配合，我国在春秋时期制订了与月亮和太阳的周期都有关的历法，因此是一种阴阳历，战国末年又在其中设置了二十四节气，就成了俗称的农历。
在农历中，一般把一年分为四季（春、夏、秋、冬），一季分为六节（节气），一节分为三候（物候），一候分为五日。我国从西周时开始，把一日分为十二个时段，西汉时期用十二地支（子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥）来表示十二个时辰。
03
PART 01
位移和路程
三、位移和路程
从北京去上海，可以选择不同的交通工具，既可以坐高铁，也可以开汽车走高速公路，还可以乘飞机，如图所示。
使用不同的交通工具，运动轨迹是不一样的，但是，就位置的变动来说，都是由北京到达了东南方向直线距离约1 100 km的上海。
三、位移和路程
在物理学中，位移表示质点的位置变化，用几何学中的有向线段来表示。当质点从A点运动到B点时，从初位置A到末位置B作一条有向线段，这条有向线段即表示质点在运动中发生的位移，如右图所示。
位移是矢量，常用字母 s 表示。在国际单位制中，位移的单位是 m（米）。
路程表示质点运动轨迹的长度。路程只有大小，没有方向。在物理学中，只有大小，没有方向的物理量，称为标量。
有向线段的长度表示位移的大小，有向线段的方向表示位移的方向。在物理学中，把既有大小，又有方向的物理量称为矢量。
三、位移和路程
一位同学放学后从学校大门口开始，先向东走了400 m，又转弯向南走了300 m，回到家中，在这段时间里，该同学的位移大小是 m，方向为 。
【思考与讨论】
三、位移和路程
04
PART 01
速度和速率
在物理学中，将物体的位移 s 与发生这个位移所用时间 t 的比值称为物体的速度，用v 表示，即
不同物体的运动，其快慢程度往往不同。例如，在一次 100 m 短跑比赛中，运动员甲在 8 s 内跑过了 64 m；运动员乙在 6 s内跑过了 54 m。这两位运动员谁跑得更快？
四、速度和速率
用两个或多个已知物理量的比值定义新物理量的方法，称为比值定义法，它是一种数学方法。
速度是矢量，不但有大小，而且有方向。速度的大小在数值上等于物体单位时间内位移的大小，速度的方向跟物体运动的方向相同。这种定义物理量的方法是比值定义法。
四、速度和速率
在国际单位制中，速度的单位是 m/s，常用的单位还有 km/h，两者之间的换算关系为：1 m/s = 3.6 km/h。
运动员甲、乙的速度大小分别为
在一次 100 m 短跑比赛中，运动员甲在 8 s 内跑过了 64 m；运动员乙在 6 s 内跑过了 54 m。这两位运动员谁跑得更快？
四、速度和速率
北京到上海之间的“复兴号”动车组能以 350 km/h 的速度运营，指的就是列车在某段时间里的平均速度 v = 350 km/h ≈ 97.2 m/s。
用上面的公式计算出的速度，表示物体在某段时间（或位移）内运动的平均快慢程度，称为平均速度。
四、速度和速率
在物理学中，把运动物体经过某一位置（或某一时刻）的速度，称为瞬时速度。
平均速度只能粗略地描述运动的快慢。为了使描述更加精确，就要知道物体经过某一位置（或某一时刻）时运动的快慢程度。
四、速度和速率
【活动与探究】 用打点计时器测量瞬时速度
四、速度和速率
【活动与探究】 用打点计时器测量瞬时速度
四、速度和速率
由于打点计时器打出的任意相邻两点之间的时间都是0.02 s，可知 BC 这段位移经过打点计时器的时间为0.04 s。根据平均速度的定义式，可计算出 BC 这段位移的平均速度，该平均速度即为物体在A点所对应时刻的瞬时速度。
【活动与探究】 用打点计时器测量瞬时速度
四、速度和速率
由于在对纸带上的某段位移进行测量时，要对末位数进行估读。例如，最小刻度是 1 mm 的刻度尺，应该估读到十分之几毫米。在上图中，BC段位移的大小应估读为 12.2 mm 或 12.3 mm 等。
四、速度和速率
【观察与体验】 用光电门传感器测量瞬时速度
四、速度和速率
四、速度和速率
四、速度和速率
四、速度和速率
运动物体 v /（m·s-1 ） 运动物体 v /（m·s-1 ）
蜗牛 5.0×10-3 普通轮船 7.5
乌龟 0.28 远洋轮船 16
竞走运动员 4.2 摩托艇 32
短跑运动员 10 内燃机车 69
赛马 15 动车组列车 1.1×102
野兔 20 磁悬浮列车 1.4×102
自行车运动员 20 客机 2.8×102
摩托车 1.1×102 载人飞船 1.1×104
赛车 1.2×102 地球（公转） 3.0×104
谢谢聆听！

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