案例质点和位移
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高中物理质点与位移教案
主题:质点与位移
目标:了解质点与位移的概念,掌握计算质点的位移的方法,应用位移公式解决相关问题。
一、引入
教师通过一个例子引入质点与位移的概念,比如小汽车在直线上行驶的情况,让学生思考
车辆的位置变化与位移之间的关系。
二、概念讲解
1. 质点的概念:质点是一个没有大小和形状,可以看作是质量在点上集中存在的物体。
2. 位移的概念:位移是指物体从一个位置移动到另一个位置的距离和方向的变化。
三、质点的位移计算
1. 位移的表示:位移通常用Δx表示,表示物体位置的变化。
2. 位移的公式:当质点从位置A移动到位置B时,质点的位移Δx等于B点的位置减去A
点的位置,即Δx = xB - xA。
3. 计算实例:给出一个具体的问题,让学生通过计算质点的位移来解决。
四、练习与讨论
1. 学生自主完成练习题,巩固位移的概念和计算方法。
2. 学生通过讨论和分享的方式,互相学习和交流解题方法。
五、案例应用
1. 给出一个实际生活中的例子,让学生运用位移的概念和计算方法解决问题。
2. 引导学生分析案例中的位移变化与物体运动之间的关系,加深对位移概念的理解。
六、总结与反思
1. 教师对本课内容进行总结,强调位移在物理学中的重要性和应用。
2. 学生在教师指导下,对本节课的学习进行总结和反思,查漏补缺,为下节课的学习做准备。
通过以上的教学设计,学生将能够掌握质点与位移的概念,掌握计算质点的位移的方法,
并能够应用位移公式解决相关问题,提高对物理学知识的理解和应用能力。
高中物理 2.2 质点和位移学案1 鲁科版必修1认知·探索[问题导思]一、质点是什么?什么时候可以把一个物体看成是质点?尽管任何物体都有一定的形状和大小,但如果在我们所研究的问题中,只有当物体的形状和大小对所研究的问题不起作用或起作用很小,可以忽略不计,为了研究的方便,可以把物体看做一个有质量的点。
这种用来代替物体的没有大小和形状,但有质量的点,叫做质点。
可见,质点是一种科学的抽象,是在研究物体运动时,抓住主要因素,忽略次要因素,是对实际物体的近似,是一个理想化模型。
一个物体是否可以视为质点,要具体情况具体分析。
例如:一列火车从北京开往上海,在计算运行时间时,可以忽略列车的长短,可把它视为质点;但是同样这列火车,要计算它通过黄河铁路大桥所需时间时,必须考虑列车的长度,不可把列车视为质点。
一个物体能否被看成质点不能以大小而论。
例如当我们研究自行车的气门芯运动轨迹时,就不能把自行车看作质点,但在研究地球绕太阳公转时,可把整个地球看作质点。
二、怎么区分位移和路程?位移是描述质点位置变化的物理量,既有大小,又有方向,是矢量,是从起点A指向终点B的有向线段。
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,位移通常用字母“s”表示,它是一个与运动路径无关,仅由初、末位置决定的物理量。
路程是质点运动轨迹的长度,它是标量,只有大小,没有方向。
路程的大小与质点运动的路径有关,但它不能描述质点位置的变化。
例如,质点环绕一周又回到出发点时,它的路程不为零,但其位置没有改变,因而其位移为零。
很多同学都会问,位移和路程什么时候会相等?由于一个是矢量,另一个是标量,故两者绝对不可能相等。
但如果一个物体是向着单一方向做直线运动,则在一段时间内,其位移的大小与路程相等。
三、什么是物体运动的s-t图象,匀速直线运动的s-t图象有何特点?物体运动的规律可以用公式表示,也可用图象表示. s-t图象即为位移—时间图象.从s-t图象可知不同时刻物体的位移,匀速直线运动的s-t图象是一条直线,但该直线并不是代表物体的运动轨迹. [例题演示]例1 在研究下述运动时,能把物体看作质点的是()A.研究地球的自转效应B.研究乒乓球的旋转效应C.研究火车从南京到上海运行需要的时间D.研究一列火车通过长江大桥所需的时间分析与解:地球自转和乒乓球旋转时,各部分运动情况不完全相同,不能当作质点。
§质点和位移一、教学内容分析1、内容与地位在一起必修模块物理1的内容标准中涉及本节的内容有“通过对证点的熟悉,了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探讨自然规律中的作用。
”和“明白得位移、…”等。
由于质点是高中物理的入门知识,因此不仅要求学生熟悉质点,而且更重要的是让学生通过对证点的学习了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探讨自然规律中的作用;位移是物体位置的转变,是运动学中的一个大体物理量,是后续学习速度、功等概念的基础。
为此,在教学进程中要创设问题情境,让学生在解决问题的进程中,经历从物理现象中抽象出质点这一物理模型的进程,从而真正明白得质点及其研究方式。
要通过问题论述引入位移的必要性、位移与路程的区别、位移与位置的联系,让学生真正明白得位移的概念。
2、教学目标(1)明白得质点的概念,明白它是一种科学的抽象;熟悉在哪些情形下,能够把物体看成质点,明白这种科学抽象是一种普遍的研究方式。
(2)明白得位移的概念,明白它是表示质点位置转变的物理量,明白它是矢量,能够用有向线段来表示;明白位移的公式表示法;明白位移和路程的区别;明白得位移——时刻图象的意义。
(3)通过经历从物理现象中抽象出质点模型的进程,了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探讨自然规律中的作用。
(4)通过对位移和位移——时刻图象的学习,体会数学在研究物理问题中的重要性。
(5)通过同窗之间的交流讨论,感受合作学习的欢乐;通过对新知识的研究,激发探讨未知世界的乐趣。
3、教学重点、难点:质点的概念、理想化模型的方式、位移的概念和表述是本节课的教学重点,对在哪些情形下能够把物体看成质点是本节课教学的难点。
二、案例设计(一)位移的教学一、位移概念的引入教师在引导学生简要温习位置概念以后指出,要研究如何描述物体的运动咱们就必需来研究如何描述物体位置的转变。
为简单起见,要先研究如何描述一个点的位置转变。
教师在引导学生温习路程概念以后,通过对实例的讨论说明路程不能描述物体位置的转变,路程与位置转变属于两个不同的概念,为了描述物体位置的转变必需引入一个新的物理量,那个物理量就叫做位移,位移即是物体位置的转变,通经常使用符号S来表示。
高中物理 2.2 质点和位移学案5 鲁科版必修1第2节质点和位移()学习目标:1. 知道质点的概念2. 知道什么是位移-时间图象以及如何用图象来表示位移与时间的关系。
3. 知道匀速直线运动的s-t图象的意义。
学习重点: 对质点概念的理解,s-t图象学习难点: s-t图象的应用主要内容:一、物体和质点1.定义:用来代替物体的有质量的点。
注意:①质点的突出特点是“具有质量”和“占有位置”,它的质量就是它所代替的物体的质量。
②质点没有体积,因而质点是不可能转动的。
任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。
③质点不一定是很小的物体,很大的物体也可简化为质点。
同一个物体有时可以看作质点,有时又不能看作质点,要具体问题具体分析。
2.物体可以看成质点的条件:如果在研究的问题中,物体的形状、大小及物体上各部分运动的差异是次要或不起作用的因素,就可以把物体看做一个质点。
3.突出主要因素,忽略次要因素,将实际问题简化为物理模型,是研究物理学问题的基本思维方法之一,这种思维方法叫理想化方法。
质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化物理模型。
【例一】下列情况中的物体,哪些可以看成质点()A.研究绕地球飞行时的航天飞机。
B.研究汽车后轮上一点的运动情况的车轮。
C.研究从北京开往上海的一列火车。
D.研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱。
课堂训练:1.下述情况中的物体,可视为质点的是()A.研究从桥上通过的一列队伍B.研究自转运动规律的地球C.研究被抛出后的运动轨迹的手榴弹D.研究翻倒过程的木块二、位移—时间图象(s-t图象):1.表示位移和时间的关系的图象,叫位移-时间图象,简称位移图象.2.物理意义:描述物体运动的位移随时间的变化规律。
3.坐标轴的含义:横坐标表示时间,纵坐标表示位移。
由图象可知任意一段时间内的位移或发生某段位移所用的时间。
4.匀速直线运动的s-t图:①匀速直线运动的s-t图象是一条倾斜直线,或某直线运动的s-t图象是倾斜直线则表示其作匀速直线运动。
高中物理学习材料(灿若寒星**整理制作)第2节质点和位移一、对质点的正确理解1.定义:用来代表物体的具有质量的点叫质点。
它是一种理想化的物理模型。
2.物体视为质点的条件:在具体的物理情境中,研究某个物理问题,若物体的形状和大小对所研究问题的影响可以忽略不计时,可视为质点。
如图所示的花样滑冰运动员正在溜冰场上高速滑行,他们时而雄鹰展翅,时而空中翻腾,优美的动作换来观众们的阵阵喝彩,甲观众说滑冰运动员可以看做质点,乙说他们不能看做质点,你认为甲、乙观众谁说得对?根据什么判定物体能否被看做质点?提示:甲、乙说得都不对。
在花样滑冰情景中若研究两运动员在某段时间内的位移则可看做质点,若研究花样动作则不能看做质点。
能否被看做质点要看具体情景中研究具体问题中物体的形状和大小能否被忽略,若能忽略就能被看做质点,不能忽略,则不能被看做质点。
【例1】在下列情形中,可以将研究对象看做质点的是()A.地面上放一只木箱,在上面的箱角处用水平力推它,在研究它是先滑动还是先翻转时B.研究2011年2月14日在国际田联室内赛德国卡尔斯鲁厄站男子60米栏决赛中刘翔的跨栏动作时C.研究“嫦娥二号”卫星在绕月球飞行的轨迹时D.研究“嫦娥二号”在轨道上飞行的姿态时解析:当研究木箱的翻转时,其大小、形状不能忽略,所以不能看做质点,故A错,在研究刘翔的跨栏动作时,不能忽略其肢体的动作,所以也不能看做质点,故B错;研究“嫦娥二号”绕月球的飞行时,其大小、形状均可忽略,可看做质点,但研究它的飞行姿态时,就不能看做质点,故C正确,D错。
答案:C对于同一物体,在研究某个问题时可以视为质点,而在研究另一问题时却不能视为质点,这取决于物体在具体问题中能否满足看做质点的条件。
1-1在下列运动中,研究对象可看做质点的有()A.研究远洋航行的巨轮的航线B.研究花样滑冰的运动员的比赛动作C.研究绕地球运动的人造地球卫星的轨迹D.研究转动中的砂轮E.研究从斜面上滑下的物体F.研究火车从车站开出通过站口的时间二、位移和路程如图所示,由济南去北京,你可以选择不同的交通工具:乘火车、乘飞机,还可以先坐汽车到天津然后换火车到达北京。
德钝市安静阳光实验学校质点和位移例题解析1.质点概念的理解质点是没有形状、大小、具有物体全部质量的点.这是一种科学抽象,就是要抓住主要特征,忽略次要因素,必须是具体问题具体分析.如果在我们研究的问题中,物体的形状、大小以及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的,就可以把它看作质点.比如在乎直公路上运动的汽车,研究它运动的特点,汽车的大小、形状及车上各部分运动的差异是次要的,可把汽车看作质点.而研究车轮的转动,是研究汽车上部分的运动,就不能把汽车看作质点,再比如原子核很小,要是研究质子与质子的作用时,就不能把它看作质点.图2—7实际物体在下列两种情况下都可简化为质点:(1)物体的大小和形状对研究问题的影响可忽略不计.(2)物体上的各点的运动情况都是相同的.2.位移和路程的区别质点运动的实际轨迹的长度即路程,它只表示大小,而没有方向,是标量.而位移是物理学中表示质点位置变动的物理量,是从始位置指向末位置的有向线段,是矢量.图2—8【例1】关于质点,下列说法正确的是()A.质点一定是体积、质量极小的物体B.研究旋转效应的足球C.虽然地球很大,且有自转,研究地球公转时仍可作为质点D.杨利伟与“神舟”五号邀游太空的运动答案:CD解析:只要物体的大小对所研究的问题影响可忽略不计,物体就可看成质点,A错C对;在研究足球旋转效应问题时,须分析足球的旋转情况和它的大小,不能被抽象为质点,其研究与它们的形状与大小密切相关,B错;对杨利伟与“神舟”五号邀游太空时物体的大小和形状可忽略,D对.点评:在物理学研究中,在一定条件下我们抓住其主要因素和本质而忽略次要因素并进行抽象概括、研究.这种研究方法称之为物理学中的理想化方法.用这种方法将研究对象(物体、过程等)简化成的抽象模型,我们称之为物理学中的理想模型.除质点外,在以后的学习中还会接触到很多的理想化模型.【例2】关于位移和路程,下列说法中正确的是()A.质点沿一直线运动,那么其通过的路程就是位移B.质点通过的路程不同,但位移可能相同C.质点的位移为零,说明质点没有运动D.质点通过一段位移后,它通过的路程可能为零答案:B解析:质点运动的实际轨迹的长度即路程,它只表示大小,而没有方向,是标量,记录的是实际过程.而位移是物理学中表示质点位置变动的物理量,是从始位置指向末位置的有向线段,是矢量.位移相同,则路程可能很多,故B对;而对于沿直线运动时,可能做往复运动,故A、C错;位移不为零,路程一定不等于零,故D错.新题解答【例1】为描述做直线运动物体发生的位移,通常规定正方向,将矢量值转化为代数形式表示,能否说正位移总大于负位移?解析:位移的正负值只表示位移方向,而位移的大小只与代数值的绝对值大小有关.如s1=-10m表示该物体的位移大小为10m,方向沿负方向;如s2=8m表示该物体的位移大小为8m,方向沿正方向;而s1大于s2.故这种说法是错误的.点评:物理学中有很多物理量的表示结果会出现正负值,但各种物理量的量值正负所表示的物理意义不尽相同.对于矢量来说,正负号表示的是方向,而不是大小.【例2】一位同学在练习绘制s-t图象时,绘出如图2—9所示的一辆汽车的位移时间图象,请你判断此图象是否合理,并解释之.图2—9解析:从O到A表示汽车沿正方向运动.从A到B表示汽车静止不动.但从B到C的过程中只能这样解释:随着时间的倒流汽车的位移逐渐由最大值减小到零.显而易见这种解释是不合理的.故从图象上判断到该图象的BC段是不合理的.点评:本题考查的是运动图象的知识,重点考查把图象还原为实际运动的能力,一定注意图象并不是实际运动轨迹.但由此引发的思考是:时光能否倒流.有兴趣的同学可在课外翻阅一些爱因斯坦相对论的有关文章,或许能有所收获.。
一、学习目标1.通过自主学习,理解质点的概念,掌握物体视为质点的条件;2.通过小组讨论掌握位移的概念,知道位移是矢量,掌握位移和路程的区别;3.通过小组合作探究位移-时间图像的物理意义及应用。
二、重点与难点1. 重点:质点,位移,标量和矢量的区别2. 难点:位移-时间图像的物理意义及应用三、自主学习(5分钟)认真阅读教材第19-23页,并把重点内容划下来。
1.质点的定义是什么?什么是理想化模型?物体被视为质点的条件是什么?2.位移的定义是什么?分别用什么来表示位移的大小和方向?位移与路程的区别?3.标量和矢量的定义是什么?4.什么是位移—时间图象(s-t图象)?位移—时间图象和物体运动轨迹图有什么不同?匀速直线运动的位移—时间图象有什么特点?源:四、教师精讲(10分钟)1.质点:用来代替物体的有质量的点,物体可视为质点的条件(1)物体的大小和形状可以忽略.(2)物体上任意一点的运动可以代替整个物体的运动.2.位移:用来描述物体的位置的变化,位移既有大小又有方向的物理量,用字母s表示。
它是用一条自初始位置指向末位置的有向线段表示,该线段的长度表示位移的大小,箭头的方向表示位移的方向。
位移只取决于初末位置,与运动路径无关。
路程是表示物体实际运动轨迹的长度。
3.标量和矢量:只有大小没有方向的物理量是标量;既有大小又有方向的物理量是矢量。
位移是矢量,路程是标量。
4.位移-时间图像(s-t图像):用来描述物体运动的位移随时间变化的规律.如图所示,常用横坐标表示时间,用纵坐标表示位移.五、合作探究(10分钟)探究点1 把物体视为质点的条件1.分析判断下列哪些体育运动员能看成质点?①跳水运动员跳水比赛的动作。
②田径运动员的马拉松比赛的时间。
③体操运动员进行的体操表演的动作。
④赛车运动员进行的汽车拉力赛的时间。
⑤女排运动员的扣球姿势。
⑥击剑运动员在进行击剑比赛的姿势。
⑦跳伞运动员从空中落到地面的路线⑧倾斜的木板上向下滑动的长方形冰块2.在下列研究中,加点表示物体可视为质点的是()A.研究蜜蜂..翅膀的振动频率 B.研究足球..的旋转速度C.研究飞船..与空间站对接时的姿态 D.研究北斗卫星....绕地球运行的周期思考:物体在什么情况下可以被视为质点,什么情况下不可以?探究点2 位移和路程1.(2023·江苏盐城·高一盐城市伍佑中学校考期中)如图所示,在距离地面1.8m高的位置竖直向上抛出一枚网球,观测到网球上升3.2m后回落,最后落回地面。
第2节质点和位移[要点导学]1.质点:在某些情况下,在研究物体的运动时,不考虑其形状和大小,把物体看成是一个具有质量的点,这样的物体模型称为“质点”。
“质点”就是其中“物体”的一种最简单模型;。
需要注意的是,⑴“质点”是一种为了研究方便而引入的“理想模型”,是一种最简单的模型(以后还会遇到弹性体模型、弹簧振子模型等等)。
⑵“质点”是模型,不可能在任何情况下都能够代替真实的物体。
因此,要通过教材、例题及习题,知道什么情况下可以用质点模型,要逐渐积累知识,而不必一开始就去死记硬背。
2.位移⑴定义:从初位置到末位置的有向线段,叫做位移。
⑵物理意义:位移是表示位置变动(变化)的物理量。
⑶位移是矢量,既有大小又有方向。
矢量相加和标量相加遵从不同的法则(以后将会学到)。
注意:位移和路程是两个不同的物理量。
位移是矢量,而路程是标量。
物体只有做单方向的直线运动时,位移大小才等于路程,对曲线运动,位移大小一定小于路程。
3.很多同学可能对物理学里引入“位移矢量”来研究运动觉得迷惑不解。
当物体做曲线运动时,位移直线段与走过的“路径轨迹”完全不同,位移大小跟“路程”数值也大不相同,尤其是当物体走一封闭曲线如一圆周时,路程可以很大,而位移却总是为零,有人觉得很荒谬。
其实这只是初学时的一种错觉,物理学家也是经过长期研究才克服“常识思维”的桎梏找到“位移”这个有效的物理量的。
确实,人走路的劳累程度、汽车耗油的多少是跟路程大小有关,但是只有位移才能仅由初、末位置唯一确定。
而研究物体运动的目的就是找到“确定物体在任意时刻的位置”的方法。
注意:无论物体是做直线运动还是曲线运动,一段“无限小”的运动,其位移与路径总是可以看成重合,而用“高等数学”工具来研究物理,都是从研究“无限小运动”着手,因此,位移也可以用来研究曲线运动。
4.如果是直线运动,则位移s和初、末位置坐标x1、x2的关系十分简单:s=x2 - x1。
而且此式有着丰富的含义:s的数值表示位移的大小,s的正负表示位移的方向——正表示位移s的方向与x轴的正方向相同,负表示位移s的方向与x轴的正方向相反。
案例1 质点和位移一、教学内容分析1、内容与地位在共同必修模块物理1的内容标准中涉及本节的内容有“通过对质点的认识,了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探索自然规律中的作用。
”和“理解位移、…”等。
由于质点是高中物理的入门知识,因此不仅要求学生认识质点,而且更重要的是让学生通过对质点的学习了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探索自然规律中的作用;位移是物体位置的变化,是运动学中的一个基本物理量,是后续学习速度、功等概念的基础。
为此,在教学过程中要创设问题情境,让学生在解决问题的过程中,经历从物理现象中抽象出质点这一物理模型的过程,从而真正理解质点及其研究方法。
要通过问题阐述引入位移的必要性、位移与路程的区别、位移与位置的联系,让学生真正理解位移的概念。
2、教学目标(1)理解质点的概念,知道它是一种科学的抽象;认识在哪些情况下,可以把物体看成质点,知道这种科学抽象是一种普遍的研究方法。
(2)理解位移的概念,知道它是表示质点位置变化的物理量,知道它是矢量,可以用有向线段来表示;知道位移的公式表示法;知道位移和路程的区别;理解位移——时间图象的意义。
(3)通过经历从物理现象中抽象出质点模型的过程,了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探索自然规律中的作用。
(4)通过对位移和位移——时间图象的学习,体会数学在研究物理问题中的重要性。
(5)通过同学之间的交流讨论,感受合作学习的快乐;通过对新知识的研究,激发探索未知世界的乐趣。
3、教学重点、难点:质点的概念、理想化模型的方法、位移的概念和表述是本节课的教学重点,对在哪些情况下可以把物体看成质点是本节课教学的难点。
二、案例设计(一)位移的教学1、位移概念的引入教师在引导学生简要复习位置概念之后指出,要研究如何描述物体的运动我们就必须来研究如何描述物体位置的变化。
为简单起见,要先研究如何描述一个点的位置变化。
教师在引导学生复习路程概念之后,通过对实例的讨论说明路程不能描述物体位置的变化,路程与位置变化属于两个不同的概念,为了描述物体位置的变化必须引入一个新的物理量,这个物理量就叫做位移,位移即是物体位置的变化,通常用符号S来表示。
位移的大小等于起点至终点的直线距离,位移的方向从起点指向终点。
2、位移的表述(1)文字表述教师:(用PPT幻灯片打出)有一点P在水平面上沿直线先向东后向西运动,在该直线上建有由西向东的一维坐标系,若测得在各个时刻点P的位置坐标如下表所示,你能求出点P在3秒内、第3秒内、6秒内和第6秒内的位移和路程吗,若能求,请求出其结果;若不能求,请说明理由。
把你思考的结果与学习小组的同学进行交流讨论。
在学生对上述问题进行分析、思考、讨论之后,教师请学生汇报讨论结果。
该问题的正确结果是:点P 在3秒内的位移是15m 向东、路程无法确定,因为点P 在2—4秒之间的某时刻返回,开始返回的时刻和位置我们不知道;第3秒内的位移是4m 向东、路程无法确定;6秒内的位移是2m 向西、路程无法确定;第6秒内的位移是11m 向西、路程是11m 。
预测:学生对该问题的思考最可能出现的错误是:A.对运动过程可能发生的情况没有进行全面细致的分析,想当然的以为是第3秒末返回,从而导致对路程的判断错误;B.对位移、路程是与具体的时间段对应的认识模糊,把3秒内和第3秒内的位移或6秒内和第6秒内的位移混为一谈;C.没有指出位移的方向。
因此,在学生汇报讨论结果的过程中,教师应引导学生根据问题所给出的信息,在坐标轴上画出点P 的运动过程的示意图,对点P 的运动过程进行全面细致的分析,强调位移的方向性和位移、路程与所给时间段的对应性,强调位移与路程的区别和联系。
(2)公式表述教师引导学生从位移是物体的位置变化和位置可以用坐标表示出发,启发学生写出当物体在一直线上运动时,它的位移s 的表达式s= x 2-x 1,并用上述所讨论的例子来验证该式的正确性,强调s 的计算结果中的正、负号的物理意义,加深对位移的理解。
3、矢量和标量教师向学生简介标量、矢量的概念4、位移——时间图象教师向学生说明:可以把位置看成是一种特殊的位移,即物体相对于坐标原点的位移,它的起点在坐标原点,终点在该时刻物体所在的位置,在具体情境中要注意区分。
教师向学生指出:我们可以有多种方法来表述一个物理量随另一个物理量的变化情况,如上述问题中我们用列表的方法表述了点P 的位置随时间的变化情况;在上述问题中,如果我们以时间t 为横坐标,以位置s 为纵坐标,根据表格中的数据描点作图(教师用PPT 打出S —t 图),我们可以得到表述点P 的位置随时间的变化情况的另一种方法——图象法,我们把这个图象称为位移——时间图象,显然这里的位移——即纵坐标s 是指点P 相对于坐标原点的位移,从图中可以形象的看出,在点P 各时间段内的位移,如……;用图象法描述物理现象及其规律,形象直观,它是物理学中研究问题的一种常用的方法,在后续课程的学习中,将会接触到更多的图象知识。
(二)、质点的教学1、质点概念的抽象过程教师:上面我们已经知道如何描述一个点的位置变化,而实际物体都是有一定的大小、形状的,那么我们该如何研究一个实际物体的运动问题呢?通过对下面一系列问题的思考,看看能否给我们一些启示。
教师用PPT 打出如下问题让学生思考并按学习小组讨论: 问题1、一列长度为L 1的火车以速度V 做匀速直线运动,求(1)它在时间t 内所发生的位移;(2)它经过一长为L 2的桥时所需要的时间。
问题2、如图1所示,一半径为r 的园盘,其圆心在半径为R 的圆周上运动,AB 为园盘上的一条直径,在运动过程中A 方向保持不变,在从t 1时刻到t 2时刻这段时间内,园盘的圆心绕O 点运动了1/4圆周,求在这段时间内,A 、B 和园盘心三点的位移大小和方向。
问题3、在上题中,如果在园盘的圆心绕O 点运动了1/4圆周的同时,园盘自转了90°(如图2所示),求在这段时间内,A 、B 和园盘心三点的位移大小,已知r=1m ,R=2m 。
问题4、在第3题中,若已知r=1m ,R=2000m ,其他条件相同,再求在这段时间内,A 、B 和园盘心三点的位移大小。
)教师让学生汇报对上述问题的思考结果,并肯定学生的回答,同时把正确的结果写在各个问题后面用PPT 打出。
预测:通过对上述问题的思考可以让学生感受到:在研究实际物体的运动时,有时需要考虑其大小和形状,在这种情况下描述一个实际物体的运动往往比描述一个点的运动要复杂得多;有时尽管物体的大小形状给物体上不同的点的运动带来差异,但这种差异对所研究的问题影响不大,完全可以忽略不计(如上述第4题的情况)教师:如果把在上述第4题的题目改为:园盘的圆心绕O点运动了1/6圆周的同时,园盘自转了90°(如图3所示),其他条件不变,你如何以最快的速度估算出A 点的位移呢?预测:学生将从上述第4题的结果中受到启发,去计算园盘心的位移,以此做为A 点位移的估计值,从而避开了繁难的计算,感受到了把园盘当作一个有质量的点来研究的这种方法的简洁。
教师在学生汇报出正确的做法和结果后,指出把实际物体当作一个有质量的点来研究,这是物理学中的一种重要的研究方法;再引导学生定性评估出该结果与实际情况的差异很小,从而使学生理解这种研究方法之所以具有重要意义是因为它具有如下特点:它抓住了影响问题的主要因素,忽略了一些无关的或者次要的因素,不仅使研究的问题简化,而且所研究的结果比较接近真实情况。
教师引导学生抽象出质点概念,让学生理解它是一种科学的抽象和理想化的模型以及这种理想化模型的特点。
2、对实际物体能否看成质点的研究教师进一步提问:既然把物体看成质点能简化对问题的研究,那么在什么情况下可以把物体看成质点呢?让学生通过反思上述问题和学生之间的相互交流获得如下结论:当物体的大小、形状对所研究的问题没有影响(如第1题中第(1)小题、第2题的情况)或影响很小(如第4题的情况)时,完全可以不考虑物体的大小和形状,而把物体看成质点。
教师肯定学生的回答后强调指出:一个物体能不能看做质点,需要根据具体的问题来定。
判断的基本思路是物体的大小和形状等因素对所研究的问题的影响是否可以忽略。
为了促进学生对质点及其研究方法的掌握,教师可以引导学生思考讨论如下问题: 问题1、在研究地球绕太阳的公转时,地球能否看成质点?在研究地球的自转时,地球能否看成质点?(已知地球直径约为1.3×104km,地球和太阳之间的距离约为1.5×108km )问题2、在研究一列火车从北京开往上海的运动时间时,能否把火车看成质点?问题3、自行车能否看成质点?(三)、本节课小结教师(对本节课从知识和研究方法两个方面进行小结。
知识:1、质点概念和运用2、位移概念和表述。
方法:1、理想化模型2、图象法)三、案例评析本节课教学设计的思路:首先,在复习位置概念的基础上,从如何描述一个点的位置变化这个问题出发,引入位移的概念,阐述位移的矢量性、过程性、位移与路程的区别、位移的文字表述和公式表述,介绍位移——时间图象;其次,再从如何研究一个实际物体的运动问题出发,通过对预先设计的一系列问题的思考讨论,经历从具体现象中抽象出质点概念的过程,体验物理模型在探索自然规律中的作用;最后通过对一系列问题的反思研究把实际物体看成质点的条件,从而真正理解质点概念及其研究方法。
本节课教学设计的特色是:在教学过程中,先进行位移的教学后进行质点的教学,从而把位置概念作为学习位移概念的基础,又把位移概念作为学习质点概念的基础,这样安排教学前后连贯,关注学生原有的经验,符合从简单到复杂的认知规律。
不论是对位移的教学还是对质点的教学,教师都注重创设问题情境,特别是在进行质点概念教学中设计的一系列问题具有承上启下的作用,承上就是巩固位移的知识,启下就是引发学生对质点的思考,使学生在对一系列问题的思考探究中感悟物理知识及其研究方法,避免了机械灌输现象,从而能有效地培养学生的探究意识,增强学生的学习信心,激发学生的学习热情。
本节课的教学设计适合于农村县一级中学中等程度的学生,如果学生的物理基础较好,可以让学生自主学习的机会多一些,多进行小组同学间的交流讨论,主要的结论可以让学生自己得出;如果学生的物理基础较薄弱,教师的引导就要多一些,但是仍然要给学生提供思考交流的机会,以便使他们的自主学习能力逐步得到培养。
本节教学案例设计人:福建建阳一中邱守雄。