高一物理必修1第一章 运动的描述 全章整体教学设计方案
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第一章运动的描述制作人:江老师运动学问题是力学部分的基础之一,在整个力学中的地位是非常重要的,本章是讲运动的初步概念,描述运动的位移、速度、加速度等,贯穿了几乎整个高中物理内容,尽管在前几年高考中单纯考运动学题目并不多,但力、电、磁综合问题往往渗透了对本章知识点的考察。
内容要点课标解读认识运动1 理解参考系选取在物理中的作用,会根据实际选定参考系2 认识质点模型建立的意义,能根据具体情况简化为质点时间时刻3 街道时间和时刻的区别和联系4 理解位移的概念,了解路程与位移的区别5 知道标量和矢量,位移是矢量,时间是标量6 了解打点计时器原理,理解纸带中包含的运动信息物体运动的速度7 理解物体运动的速度8 理解平均速度的意义,会用公式计算平均速度9 理解瞬时速度的意义,速度变化的快慢加速度10 理解加速度的意义,知道加速度和速度的区别11 是解匀变速直线运动的含义用图象描述物体的运动12 理解物理图象和数学图象之间的关系13 能用图象描述匀速直线运动和匀变速直线运动14 知道速度时间图象中面积含义并能求出物体运动位移专题一描述物体运动的几个基本本概念◎知识梳理1机械运动一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动简称运动它包括平动、转动和振动等形式。
2参考系被假定为不动的物体系。
对同一物体的运动,若所选的参考系不同,对其运动的描述就会不同,通常以地球为参考系研究物体的运动。
3质点:用来代替物体的有质量的点。
它是在研究物体的运动时,为使问题简化,而引入的理想模型。
仅凭物体的大小不能视为质点的依据如公转的地球可视为质点,而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。
物体可视为质点主要是以下三种情形(1)物体平动时(2)物体的位移远远大于物体本身的限度时(3)只研究物体的平动而不考虑其转动效果时。
4时刻和时间(1)时刻指的是某一瞬时是时间轴上的一点,对应于位置、瞬时速度、动量、动能等状态量,通常说的“2秒末”“速度达2m/s时”都是指时刻。
【长江作业】(教师用书)2018-2019学年高中物理第一章运动的描述学案新人教版必修11质点参考系和坐标系[学习目标] 1.知道质点的概念,知道物体在什么情况下可以看做质点.(重点) 2.知道参考系的概念,知道运动具有相对性. 3.应用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置变化的方法.(重点、难点)[先填空]1.机械运动物体的空间位置随时间的变化.2.质点(1)定义:忽略物体的大小和形状,突出“物体具有质量”这个要素,把它简化为一个有质量的物质点.(2)物体视为质点的条件:物体的大小和形状可以忽略或物体上任意一点的运动可代替整个物体的运动.[再思考]1.形状规则的物体一定能看做质点吗?【提示】形状规则的物体有时其大小和形状不能忽略,也不能看成质点.例如,研究“香蕉球”的成因时,形状规则的足球不能看成质点.2.做直线运动的物体一定能看做质点吗?【提示】做直线运动的物体有时其大小和形状不能忽略,也不能看成质点.例如,研究火车过桥的时间时,做直线运动的火车不能看成质点.[后判断]1.质点就是质量小,体积小的物体.(×)2.一个物体能否看做质点,关键是其大小和形状对所研究问题的影响可否忽略.()3.质点是一种理想化模型,实际的质点是不存在的.()[先填空]1.运动与静止的关系自然界的一切物体都处于永恒的运动中,绝对静止的物体是不存在的——运动是绝对的.2.参考系(1)定义:在描述物体的运动时,被选定做参考、假定为不动的其他物体.(2)选取原则:参考系可以任意选取,一般以地面为参考系.但在具体问题中,要考虑研究问题的方便性.(3)参考系对观察结果的影响:选择不同的参考系观察同一个物体的运动,观察结果会有所不同.[再思考]1.宇宙飞船是目前重要的航天载人工具,当宇宙飞船绕地飞行时,以地球为参考系,坐在宇宙飞船中的宇航员如何运动?以宇航舱为参考系呢?图1-1-1【提示】以地球为参考系,宇航员在绕地球做近似圆周的运动.以宇航舱为参考系,宇航员则处于静止状态.2.“只能选静止的物体作为参考系”,这种说法对吗?【提示】不对.因为参考系的选取具有任意性,可以选任意物体作为参考系.[后判断]1.研究同一物体的运动时,不论选取怎样的参考系,其结论是相同的.(×)2.参考系可任意选取,而研究物体的运动时(如汽车加速)通常以地面为参考系.()3.自然界中没有绝对静止的物体.()[先填空]1.建立目的定量描述物体的位置及位置的变化.2.直线运动的描述建立直线坐标系,在直线上规定原点、正方向和单位长度.[再思考]某运动员正在百米赛道上自南向北全力奔跑,为准确描述他在不同时刻的位置和位置变化,应建立怎样的坐标系?图1-1-2【提示】可以以赛道起点为原点,选择向北方向为正方向,选取一定的标度,建立直线坐标系.[后判断]1.描述直线运动,一般建立直线坐标系.(√)2.物体在某平面内做曲线运动时,应当用平面直角坐标系描述.(√)3.描述花样滑冰运动员的位置,应用直线坐标系.(×)预习完成后,请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中学生分组探究一对质点的理解(深化理解)第1步探究——分层设问,破解疑难如图所示为伦敦奥运会上牙买加飞人博尔特在100 m决赛中以9.63秒的惊人成绩成功卫冕的比赛现场.图1-1-31.在研究博尔特百米决赛所用时间时能否把他看做一个质点?【提示】能.2.在研究博尔特脚和腿的运动情况时能否把他看做一个质点?【提示】不能.第2步结论——自我总结,素能培养1.质点的特点(1)质点不同于几何“点”:质点是用来代替物体的有质量的点,其特点是具有质量,没有大小、体积、形状,它与几何“点”有本质的区别.(2)质点是一种“物理模型”.①物理模型是在物理研究中,突出问题的主要方面,忽略次要因素而建立的理想化模型,是物理学经常采用的一种科学研究方法,质点就是典型的物理模型之一.②物理模型作为一种理想模型,是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象,实际中并不存在.2.实际物体视为质点的常见情况第3步例证——典例印证,思维深化(2013·天津南开中学高一期中)在研究以下四种情况中提出的问题时,所涉及到的对象可看作质点的是( )【思路点拨】(1)确定各图中问题的性质,即确定要关注的要素(大小、形状).(2)假设物体的形状、大小被忽略,对研究问题是否有影响,有影响不可看做质点,无影响可看做质点.【解析】绕太阳公转时,地球的大小远小于地球到太阳的距离,符合看成质点的条件;火车进站时间是从车头进站开始到车尾进站为止,不能将火车看成质点;花样滑冰运动员比的是身体各部分的动作及协调性等方面,不能将其看成质点;要研究刘翔跨栏的姿势(即身体各部分的位置及协调性),显然不能将其视为质点,选A.【答案】 A一个物体是否可以看做质点的判断方法1.看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响,如果无影响或影响不大,该物体可以视为质点,否则不能视为质点.2.一般情况下,平动的物体可以看做质点,转动的物体不能看做质点.3.当物体的大小远小于所研究的范围时,该物体可以看做质点.第4步巧练——精选习题,落实强化1.下列关于质点的判断正确的是( )A.质点是指很小的物体B.研究在平直的高速公路上行驶的汽车通过100 km所用的时间时,汽车可视为质点C.研究巨轮通过某一位置所用的时间时,可视为质点D.杂技演员做空翻动作时,可视为质点【解析】质点是一种理想化的模型,当物体的大小和形状对研究的问题没有影响,可忽略时,物体可以看做质点.一个物体能否看做质点,其大小不是决定因素,故A、C错,B对;杂技演员在空中优美的动作被人欣赏,不能视为质点,故D错.【答案】 B2.2013年8月31日到9月12日,辽宁省成功举办了第十二届全运会.在本次全运会上,下列人或物体可以看做质点的是( ) A.研究花样游泳运动员的动作B.研究百米赛跑运动员的起跑动作C.研究运动员在射击时,子弹从射出到击中靶心所用时间D.研究对方运动员打过来的乒乓球的转动【解析】首先,要明确题目中给定的每个运动的研究目的,如动作、速度、时间、转动等;然后,看物体本身的大小和形状对所研究的运动是否有影响.以研究运动员的动作、姿势是否优美为目的,运动员的身躯、四肢是研究对象,不能看成质点,选项A、B错误;以研究子弹击中靶心所用时间为目的,子弹本身的形状大小可忽略不计,可以看成质点,选项C正确;以研究乒乓球的转动为目的,乒乓球的形状大小不可忽略,不能看成质点,选项D错误.【答案】 C学生分组探究二对参考系的理解(深化理解)第1步探究——分层设问,破解疑难1.研究物体的运动时,一定选静止的物体作为参考系吗?【提示】不一定,也可以选运动的物体作为参考系.2.研究物体的运动时常选什么物体作为参考系?【提示】常选地面或相对地面静止的物体作为参考系.3.在描述物体运动的过程中,参考系可以更换吗?【提示】不可以,在描述同一物体的同一运动过程时,参考系必须是同一物体.第2步结论——自我总结,素能培养1.选取参考系的意义:要描述一个物体的运动,首先必须选好参考系,只有选定参考系后,才能确定物体的位置、研究物体的运动.2.参考系的选取原则(1)参考系的选取是任意的,在实际问题中,参考系的选择原则应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则.(2)研究地面上物体的运动时,一般情况下选择地面或地面上静止不动的物体为参考系,此时参考系可以省略不写.(3)要比较不同物体的运动情况时,必须选择同一个参考系.3.参考系的四性(1)标准性:被选为参考系的物体都是假定不动的,被研究的物体是运动还是静止,都是相对于参考系而言的.(2)任意性:参考系的选取是任意的,任何物体都可以作为参考系.(3)统一性:比较不同物体的运动应选择同一个参考系.(4)差异性:对于同一个物体,选择不同的参考系,观察结果一般不同.例如,站在向上运动的观光电梯内的客人,以地面为参考系是运动的,以电梯为参考系是静止的.第3步例证——典例印证,思维深化热气球运动起源于18世纪的法国,随着球皮材料和致热燃料的普及,热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目.在一次观光游览中,甲、乙、丙三人各乘一个热气球,甲看到楼房匀速上升,乙看到甲匀速上升,甲看到丙匀速上升,丙看到乙匀速下降.那么,从地面上看,甲、乙、丙的运动情况说法正确的是( )A.甲、乙匀速下降,v乙<v甲,丙停在空中B.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速下降,且v丙>v甲C.甲、乙匀速下降,v乙>v甲,丙匀速上升D.以上说法均不对【解析】楼房和地面相当于同一参考系,所以,甲是匀速下降.乙看到甲匀速上升,说明乙也是匀速下降,且v乙>v甲.甲看到丙匀速上升,有三种可能:丙静止;丙匀速上升;丙匀速下降,且v丙<v甲.丙看到乙匀速下降,也有三种可能:丙静止;丙匀速上升;丙匀速下降,且v丙<v乙.综上所述,C正确.【答案】 C判断参考系的方法对于观察到的运动现象,判断观察时所选取的参考系,有两种方法:1.静物法:明确观察到的现象中,什么物体是运动的,什么物体是静止的,静止的物体可能就是参考系.2.假设法:假设以某物体为参考系,看对物体运动的描述是否与观察到的结果一致.若一致,该物体可能就是参考系.第4步巧练——精选习题,落实强化3.2013年11月26日上午,我国辽宁号航母在海军导弹驱逐舰沈阳舰、石家庄舰和导弹护卫舰烟台舰、潍坊舰的伴随下赴南海进行训练.以下说法正确的是( )图1-1-4A.航母上的观察员感觉海水向后退,所选的参照物是海水B.航母上的观察员感觉海水向后退,所选的参照物是航母C.航母上的观察员感觉其他舰没有动,其他舰一定是静止的D.航母上的观察员感觉天空的白云没有动,航母一定是静止的【解析】航母上的观察员感觉海水向后退,所选的参照物是航母,感觉其他舰和天空的白云没有动,可能是其他舰和天空的白云都与航母同速运动,故只有B项正确.【答案】 B4.(2014·济南高一检测)第一次世界大战期间,一名法国飞行员在2 000 m高空飞行时,发现脸旁有一个小东西,他以为是一只小昆虫,敏捷地把它一把抓过来,令他吃惊的是,抓到的竟是一颗子弹.飞行员能抓到子弹,是因为( )A.飞行员的反应快B.子弹相对于飞行员是静止的C.子弹已经飞得没有劲了,快要停止运动了D.飞行员的手有劲【解析】因为高速运动的飞机驾驶员与子弹一起飞行,子弹相对于飞机的位置没有发生改变,所以子弹相对于飞机是静止的,这是飞机驾驶员伸手抓到一颗子弹的原因;故选项ACD错误,选项B正确.【答案】 B学生分组探究三三种常见坐标系(拓展延伸)第1步探究——分层设问,破解疑难1.坐标系建立的三要素是什么?【提示】原点、正方向、单位长度.2.在坐标系中物体位置的变化与坐标原点的位置有关吗?【提示】无关,物体位置的变化用物体位置坐标之差来表示,与坐标原点的位置无关.第2步结论——自我总结,素能培养1.建立坐标系的意义和原则(1)意义:借助适当的坐标系可以定量地描述物体的位置及位置变化.(2)原则:建立坐标系的原则是确定物体的位置方便、简捷.2.坐标系的种类3.如图1-1-5所示为三种不同的坐标系,其中:甲中M点位置坐标为x=2 m;乙中N点位置坐标为x =3 m,y=4 m;丙中P点位置坐标为x=3 m,y=4 m,z=2 m.甲乙丙直线坐标系平面直角坐标系空间坐标系图1-1-5第3步例证——典例印证,思维深化一个小球从距地面4 m高处落下,被地面弹回,在距地面1 m高处被接住.坐标原点定在抛出点正下方2 m处,向下方向为坐标轴的正方向.小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是( )A.2 m,-2 m,-1m B.-2 m,2 m,1 mC.4 m,0,1 m D.-4 m,0,-1 m【思路点拨】【解析】根据题意建立如图所示的坐标系,A点为抛出点,坐标为-2 m,B点为坐标原点,D点为地面,坐标为2 m,C点为接住点,坐标为1 m,所以选项B正确.【答案】 B位置坐标的“相对性”和位置变化的“绝对性”1.物体的位置坐标与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定有关.同一位置,建立某种坐标系时所选原点不同,或选定的正方向不同,物体的位置坐标不同.2.物体位置的实际变化与坐标系原点的选取、坐标轴正方向的规定无关.第4步巧练——精选习题,落实强化5.如图1-1-6所示是为了定量研究物体的位置变化作出的坐标系(x轴),在画该坐标系时规定原点在一长直公路上某交通亭中心,公路为南北走向,规定向北为正方向.坐标系上有A、B两点,A的位置坐标为x A=50 m,B 的位置坐标为x B=-30 m.下列说法中正确的是( )图1-1-6①A点位于交通亭中心南边50 m处②A点位于交通亭中心北边50 m处③B点位于交通亭中心南边30 m处④B 点位于交通亭中心北边30 m 处 A .①③ B .②④ C .①④D .②③【解析】 因A 点位置坐标为正值,B 点位置坐标为负值,由题给条件可知,A 点位于交通亭中心北边50 m 处,B 点位于交通亭中心南边30 m 处,故D 正确.【答案】 D6.湖中O 点有一观察站,一小船从O 点出发向东行驶4 km ,又向北行驶3 km ,则O 点的观察员对小船位置的报告最为精确的是( )A .小船的位置变化了7 kmB .小船向东北方向运动了7 kmC .小船向东北方向运动了5 kmD .小船的位置在东偏北37°方向,5 km 处【解析】 如果取O 点为坐标原点,东方为x 轴正方向,北方为y 轴正方向,则小船的位置坐标为(4 km,3 km)或x =4 km ,y =3 km ,小船虽然运动了7 km ,但在O 点的观察员看来,它离自己的距离是42+32km =5 km, 方向要用角度表示,sin θ=35=0.6,因此θ=37°,如图所示.故D 正确.【答案】 D物体能否看作质点的判断方法任何物体都有其形状和大小,物体不同,所研究的问题不同,其形状和大小对研究结果的影响也不相同,如果物体的形状和大小对所研究问题的结果影响可以忽略,就可以将物体视为一个点——质点,这将给研究问题带来方便.(2015·廊坊高一检测)下列情况中的运动物体,不能被看成质点的是( )A .研究绕地球飞行时航天飞机的轨道B .研究飞行中直升机上的螺旋桨的转动情况C .计算从北京开往广州的一列火车的运行时间D .计算在传送带上输送的工件数量【解析】研究绕地球飞行时航天飞机的轨道不用考虑航天飞机的大小、形状,可以将航天飞机看成质点;研究直升机的螺旋桨的转动情况需要考虑螺旋桨叶片的大小及不同部分的转动情况,此时直升机不能被看作质点;火车长度相对北京离广州的距离可以忽略不计,计算从北京开往广州的运行时间时可以将其视为质点;计算在传送带上输送的工件数量时不用考虑工件的大小、形状,可以将工件看成质点.故选项B符合题意.【答案】 B——[先看名师指津]——————————————关于物体能否看成质点的判断1.判断依据:一个物体能否看成质点,与物体的大小和形状无关,仅由研究问题的性质决定,当物体的大小和形状相对于研究的问题可以忽略时,物体可以看成质点,否则不能看成质点.2.判断中的两个注意点:(1)大物体有时也能看作质点,如研究地球绕太阳公转时,地球可看成质点;小物体有时也不能看成质点,如研究电子绕原子核的运动时,原子不能看成质点.(2)同一个物体有时可以看成质点,有时不能看成质点,如研究长跑运动员完成整个赛程的时间时,运动员可以看成质点,若研究运动员的动作时,则不能看成质点.——[再演练应用]———————————————可以把以下运动的人或物体看成质点的是( )A.裁判眼中的体操运动员(正在体操比赛)B.用力上抛一枚硬币,猜测它落地时正面朝上还是反面朝上C.研究地球上不同区域季节的变化D.研究“神舟十号”飞船的轨道半径【解析】A选项,裁判关注的是体操运动员的动作完成情况,故不能把运动员看成质点;B选项,分析硬币的正、反面,这与其本身的状态有关,故不可以把硬币看成质点;C选项,地球在不同季节有着外观“形状”的变化,所以不能忽略其形状,故不能把它看成质点;D选项,研究飞船的轨道半径时,可以把飞船看成质点.【答案】 D课时作业(一)[全员参与·基础练]1.(2014·天水高一检测)在研究物体的运动时,力学中引入“质点”的概念,从科学方法上来说属于( )A.极限分析物理问题的方法B.观察实验的方法C.建立理想物理模型的方法D.等效替代的方法【解析】质点的引入是抓住主要因素、忽略次要因素,是一种建立理想物理模型的方法.【答案】 C2.关于机械运动和参考系,以下说法正确的是( )A.研究和描述一个物体的运动时,必须选定参考系B.由于运动是绝对的,描述运动时,无需选定参考系C.一定要选固定不动的物体为参考系D.研究地面上物体的运动时,必须选地球为参考系【解析】同一个物体的运动,选定不同的参考系,其运动形式是不一样的,故研究和描述一个物体的运动时,必须选定参考系,A对,B错.参考系的选取具有任意性,C、D错.【答案】 A3.(2014·咸阳高一检测)下列关于质点的说法中,正确的是( )A.地球很大,一定不能看作质点B.原子核很小,一定能看作质点C.同一物体在不同的情况中,有时可看作质点,有时则不可看作质点D.质点是一种理想化模型,无实际意义【解析】一个物体能否看作质点不是以其大小而论,而是看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响,如无影响或影响可忽略,则该物体可以视为质点,否则不能视为质点,A、B错,C对.质点作为一种理想化模型,对物理研究非常有意义,D错.【答案】 C4.关于参考系,下列说法正确的是( )A.参考系必须是静止不动的物体B.参考系必须是静止不动或正在做直线运动的物体C.研究物体的运动,可选择不同的参考系,但选择不同的参考系观察结果是一样的D.研究物体的运动,可选择不同的参考系,但选择不同的参考系对于研究同一物体的运动而言,一般会出现不同的结果【解析】参考系的选取是任意的,A、B错误;选择不同的参考系,对同一物体运动的描述一般是不同的,C错误、D正确.【答案】 D5.(多选)(2014·杭州高一检测)分析研究下列物体运动时,研究对象能看作质点的是( )A.在空中沿曲线飞行的铅球B.做花样溜冰的运动员C.从斜面上滑下的物体D.运动员发出的弧旋乒乓球【解析】铅球在掷出后要在空中飞出长长的弧线,铅球的大小尺寸和旋转情况,相对于这么长的弧线可以忽略不计,因而可以把这时的铅球当作质点.花样溜冰运动员的动作复杂,既有旋转又有平移,若对运动员的动作进行技术分析,显然不能把其视为质点.但若只研究运动员的滑行路线,则可以把其视为质点.从斜面上滑下的物体,其各部分的运动情况都相同,故可把物体看作质点.弧旋的乒乓球在转动,其各点的运动情况不同,因而不能把它看作质点.【答案】AC6.(多选)为了提高枪械射击时的准确率,制造时会在枪膛上刻上螺旋形的槽.这样,当子弹在枪管中运动时,会按照旋转的方式前进.离开枪管后,子弹的高速旋转会降低空气密度、侧风等外部环境对子弹的影响,从而提高子弹飞行的稳定性.下列关于子弹运动的说法中正确的是( )A.当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时可以把子弹看做质点B.当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时可以把子弹看做质点C.无论研究什么问题都可以把子弹看做质点D.能否将子弹看做质点,取决于我们所研究的问题【解析】在研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状,因而不可以把子弹看做质点;但研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时,其大小和形状可以忽略,可以看做质点,故选项B、D正确.【答案】BD图1-1-77.2012年7月28日中国游泳运动员孙杨以3分40秒14的成绩摘得400米自由泳金牌,改写了中国男子泳坛奥运无金的历史,并打破奥运会纪录.讨论并思考以下几种情况下,孙杨能不能被看成质点,从中体会质点模型的建立过程.(1)裁判员在对孙杨在游泳过程中是否违规裁定时.(2)教练员根据比赛录像纠正他的错误时.(3)测量他的400 m自由泳成绩时.【解析】(1)(2)两种情况中,裁判员在裁定孙杨是否违规及教练员根据比赛录像纠正他的错误时都要根据孙杨的游泳动作判断,所以都不能看成质点.(3)由于孙杨的大小相对于400 m来说,可以忽略不计,所以可以看成质点.【答案】(1)不能看成质点(2)不能看成质点(3)可以看成质点8.一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表:(1)请在图1-1-8中的图1-1-8(2)哪个时刻离开坐标原点最远?有多远?【解析】(1)根据质点在各个时刻对应的坐标位置标在坐标轴上,注意正负表示方向.(2)矢量的正负号表示的是方向的含义,与大小无关,比较绝对值即可,x=-7 m时距离原点7 m,最远.【答案】(1)质点在各个时刻的位置分别为(2)由图可知t=4s时质点离开原点最远,有7 m.[超越自我·提升练]9.(多选)2013年6月11日,我国用长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火起飞,将“神舟十号”飞船发射升空,之后经多次变轨与“天宫一号”目标飞行器在距地面343 km高处成功交会对接,关于运载火箭或组合体可以看做质点的是( )图1-1-9A.火箭升空约150 s时距地面高度52 kmB.分析助推器与火箭的分离过程时C.研究“神舟十号”与“天宫一号”的交会对接过程D.“神舟十号”与“天宫一号”的组合体在距地面343 km高处绕地球飞行【解析】确定火箭距地面的高度时,其形状和大小的影响可以忽略;分析助推器与火箭的分离过程以及“神舟十号”与“天宫一号”的交会对接过程时,其形状和大小的影响不能忽略;组合体在距地面343 km高处绕地球飞行时,其形状和大小的影响可以忽略.应选A、D.【答案】AD10.(2014·无锡高一检测)甲、乙两辆汽车均以相同的速度行驶,下列有关参考系的说法不正确的是( )A.如果两辆汽车均向东行驶,若以甲车为参考系,乙车是静止的B.如果观察的结果是两辆车均静止,参考系可以是第三辆车C.如果以在甲车中一走动的人为参考系,乙车仍是静止的D.如甲车突然刹车停下,乙车仍向东行驶,以乙车为参考系,甲车往西行驶【解析】两车的速度相同时,其相对位置不变,以其中任意一辆车为参考系,另一辆车一定静止,故A正确;若有第三辆车丙与甲、乙两车同向同速行驶,以丙车为参考系时,甲、乙两车均静止,故B正确;若一人在甲车中走动时,他与乙车的相对位置是变化的,则乙车是运动的,故C错;甲车刹车停下,乙车向东行驶,甲车与乙车间的距离增大,甲车相对乙车向西运动,故D正确.【答案】 C11.如图1-1-10所示,某人从学校门口A处开始散步,先向南走了50 m到达B处,再向东走100 m 到达C处,最后又向北走了150 m到达D处,则A、B、C、D各点位置如何表示?图1-1-10【解析】可以以A点为坐标原点,向东为x轴的正方向,向北为y轴的正方向,如图所示,则各点坐标为A(0,0)、B(0,-50 m)、C(100 m,-50 m)、D(100 m,100 m).。
高中物理第一章运动的描述全章学案教科版必修11、1 质点参考系空间时间【学习目标】1、理解质点的概念,知道它是一种科学抽象,知道实际物体在什么条件下可看作质点,知道这种科学抽象是一种常用的研究方法。
2、知道参考系的概念和如何选择参考系。
3、知道时间和时刻的区别和联系。
【学习方法】观察法、分析法、归纳法、讲授法【学习过程】一、机械运动物体相对于其他物体的改变,叫做机械运动,简称运动。
宇宙中的一切物体都在不停地运动,无论是巨大的天体,还是微小的原子、分子,都处在永恒的运动之中。
二、质点[1、定义:用来代替物体的。
其突出特点是“具有质量”和“占有位置”,但没有大小,它的质量就是它所代替的物体的质量。
2、物体可以看成质点的条件是什么?_______________________ ______。
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。
三、参考系1、定义:在描述一个物体的运动时,必须选择另外的一个物体作为标准,这个被选来作为的物体叫做参考系。
2、参考系的特点有哪些?四、空间时间时刻1、时刻:是指某一瞬时,在表示时间的数轴上用来表示、2、时间间隔:是指两时刻的间隔,在表示时间的数轴上用来表示、时间间隔简称时间。
【小试身手】1、下列哪些现象是机械运动()A、神舟5号飞船绕着地球运转B、西昌卫星中心发射的运载火箭在上升过程中C、钟表各指针的运动D、煤燃烧的过程2、下列关于质点的说法中正确的是()A、体积很小的物体都可看成质点B、质量很小的物体都可看成质点C、不论物体的质量多大,只要物体的尺寸跟物体间距离相比甚小时,就可以看成质点D、只有低速运动的物体才可看成质点,高速运动的物体不可看做质点3、以下的计时数据中指时间间隔的是()A、“嫦娥一号”卫星于xx年10月24日18时5分点火发射B、第29届奥运会于xx年8月8日20时8分在北京开幕C、高考理综考试的时间是150分钟D、四川省汶川县发生8、0级强烈地震是在xx年5月12日14时28分【合作探究】【例1】在以下哪些情况下可将物体看成质点()A、研究某学生骑车回校的速度B、对某学生骑车姿势进行生理学分析C、研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹D、研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面【讨论交流】1、原子核很小,可以把原子核看作质点吗?2、能否把物体看作质点,与物体的大小、形状有关吗?【例2】我国在2003年10月成功地进行了首次载人航天飞行。
新人教必修1高中物理第一章运动的描述教案物理学的学习方法:1、仔细观察身边事物的位置变化(运动),比较它们运动形式的不同:比如你骑着自行车在不蹬脚踏板的情况下:从坡顶到坡底,你的位置变化的特点是什么?谈一下感受,并考虑为什么会出现这种现象呢?从坡底到坡顶,你的位置变化的特点是什么?谈一下感受,并考虑为什么会出现这种现象呢?坐车时,汽车从静止到高速行驶,汽车中的你在做什么运动,在这个阶段中有没有什么特别的感受?汽车从高速行驶到静止呢?2、善于用简单的图形描绘出生活中出现的简单现象,用简单的图形描绘出上面各例中的情景,单摆例子的描绘、圆锥摆例子的描绘,将一个物体水平抛出、细绳拴着物体在竖直面内圆周运动,卫星围绕着地球旋转学生举例3、做好实验,课堂所学知识不断的应用到生活中作业:放学后,大家把上述几个实验想方设法完成,增强亲身感受。
4、培养学习兴趣、勤思、多问不了解运动,就不了解自然。
——亚里士多德第一章运动的描述在我们周围,到处可以看到物体在运动:汽车在公路上飞驰,江水在咆哮地奔向远方,鸟儿在飞翔,树叶在摇动……连我们脚下的地球,也在不停地自转、公转。
物体的空间位置随时间的变化,是自然界中最简单、最基本的运动形态,称为机械运动(mechanical motion).在物理学中,研究物体做机械运动规律的分支叫做力学(mechanics).人们在力学的研究中,不仅了解物体做机械运动的规律,而且还创造了科学研究的基本方法。
所以霍尔顿(G·Holton)说:“无论从逻辑上还是从历史上讲,力学都是物理学的基础,也是物理学及其他学科研究的典范……力学之于物理学如同骨骼之于人体。
”在这一章,我们研究怎样描述物体的运动。
1、质点参考系和坐标系一、知识目标1、知道参考系的概念。
知道对同一物体选择不同的参考系时,观察的结果可能不同。
2、理解质点的概念,知道它是一种科学的抽象,知道科学抽象是一种普遍的研究方法。
第一章 运动的描述 第一节 质点 参考系和坐标系 运动的认识 机械运动:简称“运动”.指物体与物体间或是物体的一部分和另部分间相对位置随时间发生改变的过程,是最基本、最简单、最普遍的运动形式. 机械运动是空间位置随时间变化的体现.这里涉及到空间和时间的问题. 一、物体和质点 详细描述物体的运动有什么困难? 足球 向前 球体 滚动 雄鹰 向前 翅膀 上下发现描述物体运动不容易,我们需要了解物体各部分运动的区别吗?问:可以将问题简化吗?为什么? 质点:用来代替物体的有质量的点.根据所研究问题的性质和需要,抓住问题中的主要因素,忽略次要因素,建立一种理想化的模型,使复杂问题得到简化,这是一种重要的科学研究方法. 例1、(1)地球是一个庞然大物,直径约为12 800km,与太阳相距1.5Xl08 km.研究地球绕太阳的公转时,能不能把它看成质点?研究地面上各处季节变化时,能不能把它看成质点? 答案:若研究地球绕太阳公转时,由于地球本身的大小比地球到太阳的距离小得多,则可以把地球看作质点;但若研究地面上各处季节变化时,则不能把其看作质点. (2)撑杆跳高是一项非常刺激的体育运动项目,一般来说可以把撑杆跳运动分为如下几个阶段:助跑、撑杆起跳、越过横杆.讨论并思考后回答,在下列几种情况下运动员能否被看作质点,从中体会质点模型的建立过程. (1)教练员针对训练录像纠正运动员的错误时,能否将运动员看成质点? (2)分析运动员的助跑速度时,能否将其看成质点? (3)测量其所跳高度(判断其是否打破纪录)时,能否将其看成质点? 答案:(1)不能,纠正错误动作时不能忽略运动员的姿势及动作,也就是说不能 1
忽略运动员的形状和大小.(2)能,分析助跑速度时,可以忽略运动员的姿势及动作.(3)能. (3)物理中的“质点”跟几何中的点有什么相同和不同之处? 答案:相同之处为:都是没有形状和大小的点.不同之处为:质点是实际物体的抽象,它具有一定的物理 例2、亲自做一做、试一试,书本在下列情景中能否被看成质点. 1.沿一个方向推动桌面上的书本,如果测量书本移动的距离,是否可以将书本视为质点,为什么? 答案:沿同一个方向移动书本时,书本各部分的运动情况完全相同,可以将它视为质点. 2.如果测定书本经过桌面上方某一定点所需要的时间,是否可以将书本视为质点,为什么? 答案:相对桌面上方的某一定点来说,书本本身的长度(或宽度)不能忽略,并对经过该定点位置所需要的时间起决定作用,所以这种情况下不能将书视为质点。 将物体看作质点的条件: (1)平动的物体可以看作质点,一般研究物体的转动时不能把物体看作质点. (2)物体有转动,但物体的转动不是我们所要研究的主要问题时,物体本身的形 2 状和大小已变成了次要因素. (3)物体本身的大小对所研究的问题不能忽略时,不能把物体看作质点,如研究火车过桥的时间时就不能把火车看作质点. 例3、1.下列关于质点的说法中,正确的是( C ) A.体积很小的物体都可看成质点 B.质量很小的物体都可看成质点 C.不论物体的质量多大,只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时,就可以看成质点 D.只有低速运动的物体才可看成质点,高速运动的物体不可看作质点 解:一个实际物体能否看成质点,跟它体积的绝对大小、质量的多少以及运动速度的高低无关,决定于物体的尺寸与物体间距相比的相对大小.例如,地球可称得上是个庞然大物,其直径约为1.28X107m,质量达到6X1024kg,在太空中绕太阳运动的速度每秒几百米.由于其直径与地球离太阳的距离(约1.5X1011m)相比甚小,因此在研究地球的公转运动时,完全可以忽略地球的形状、大小及地球自身的运动,把它看成一个质点. 2.在以下的哪些情况中可将物体看成质点? (1)研究某学生骑车回校的速度.(2)对这位学生骑车姿势进行生理学分析. (3)研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹. (4)研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面.答案:(1)(3) 解:根据质点的定义,研究学生骑车回校的速度只是讨论学生与学校之间的位置随时间的变化关系,无须讨论学生的骑车动作和自行车的行驶方法原理,故可把其看成质点.对学生的骑车姿势进行分析时,学生的身躯和四肢就构成研究的对象,故不能把学生看成质点.火星探测器的大小相对地球与火星的距离在尺寸上完全可以忽略不计,故可把其看成质点.当火星探测器在火星表面探测火星,则探测器的动作直接影响探测的效果,所以,此时火星探测器不能看成质点. 3.下列情形中的物体可以看作质点的是( C ) 3
天津高中必修1-1物理教案第一章运动的描述运动学问题是力学部分的基础之一,在整个力学中的地位是非常重要的,本章是讲运动的初步概念,描述运动的位移、速度、加速度等,贯穿了几乎整个高中物理内容,尽管在前几年高考中单纯考运动学题目并不多,但力、电、磁综合问题往往渗透了对本章知识点的考察。
近些年高考中图像问题频频出现,且要求较高,它属于数学方法在物理中应用的一个重要方面。
1.机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等形式。
2.参考系:被选定作为参考的物体,只要被选定作为参考后,该物体假定为不动。
对同一物体的运动,若所选的参考系不同,对其运动的描述就会不同,通常以地球(大地)为参考系研究物体的运动。
3.质点:用来代替物体的有质量的点。
它是在研究物体的运动时,为使问题简化,而引入的理想模型。
仅凭物体的大小不能视为质点的依据,如:公转的地球可视为质点,而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。
物体可视为质点主要是以下三种情形:(1)物体平动时;(2)物体的位移远远大于物体本身的限度时;(3)只研究物体的平动,而不考虑其转动效果时。
4.时刻和时间(1)时刻指的是某一瞬时,是时间轴上的一点,一般来说对应于位置、瞬时速度、加速度、动量、势能、动能等状态量。
通常说的“2秒末”,“速度达2m/s时”,“在小车加速度最大时”,“金属杆滑进磁场时”都是指时刻。
(2)时间是两时刻的间隔,是时间轴上的一段,一般来说对应位移、路程、冲量、功等过程量。
通常说的“从滑块沿斜面下滑到停止”。
5.位移和路程(1)位移表示质点在空间的位置的变化,是矢量(有大小有方向)。
位移用有向线段表示,位移的大小等于有向线段的长度,位移的方向由初位置指向末位置。
当物体作直线运动时,可用带有正负号的数值表示位移,取正值时表示其方向与规定正方向一致,反之则相反。
(2)路程是质点在空间运动轨迹的长度,是标量(有大小无方向:温度、密度、质量、体积、长度)。
高一物理必修1第一章运动的描述全章整体教学设计方案
第一部分本章概述
一、教材分析
1.本章教学内容范围
在物理知识方面,本章主要讲述了描述质点运动的时间、时刻、位置、路程、位移、速度、加速度等基本物理量,以及理解这些物理量所需要的质点、参考系、坐标系等概念。
在物理技能方面,本章主要涉及练习使用打点计时器、应用打点计时器测量瞬时速度、作速度-时间图象等基本技能。
在物理的思想方法方面,本章主要包括理想模型法、极限的思想、估测的方法(测量瞬时速度)以及初步理解图象法。
2.本章的教学内容在模块内容体系中的地位和作用
从知识技能角度讲,本章讲述的质点、参考系、坐标系、位置、位移、时刻、时间、矢量、速度和加速度等不仅是下一章学习的基础知识,也是以后力学各章学习的基础知识。
从物理方法角度讲,本章有意识渗透了理想模型的方法、极限的思想方法、矢量的方法、图像的方法以及比值定义法。
这些方法对学习力学,乃至高中物理都是重要的。
这些基本概念和方法对于将来从事文科专业研究的学生来说,是必备的科学素养;而极限的思想方法和矢量的思想方法,对于将来从事理科专业研究的学生来说是必备的专业素养。
本章内容不仅在物理概念的建立上密度大,基础性强,而且涉及到若干个物理学常用的研究方法和典型的实验方法,在教学中注重引导学生把握这些方法的一般思路和基本操作,有意识地引导学生运用这些方法来思考和研究自己身边的物理现象,必将起到事半功倍的作用。
3.本章教学内容总体教学目标
(1)通过史实,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。
本条目要求学生从物理学的发展历程,大致了解近代实验科学产生的背景,了解科学家的主要观点和研究方法,体会相关实验的科学思想和方法等,从物理学史的角度认识实验对于物理科学的重要性。
本条目在教学中应突出实验科学的重要性以及物理学与历史、社会等人文科学的联系,以体现学科渗透的课程理念。
(2)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。
本条目不仅要求学生认识质点,更重要的是体会物理模型在探索自然规律中的作用。
将具体的物理现象抽象为物理模型,是物理学的重要研究方法。
本条目在教学中应让学生在将各种运动的物体抽象为质点的过程中,体会建立物理模型的必要性,并从中学习物理学的研究方法和思想。
(3)理解位移、速度和加速度,体会专业术语和生活实际的联系。
位移、速度和加速度等有关概念是高中物理课程中的重要学习内容,也是进
一步学习高中物理其他内容的重要基础,在教学中应引起足够重视。
(4)能用图像描述物体的运动,体会数学在研究物理问题中的重要性。
要求学生会用图像描述物体的运动,从而认识图像法在研究物理问题中的作用。
图像法直观、形象、生动,让学生一目了然,从而使学生感受到图像法的直观的美。
4.本章教学内容重点和难点的分析
(1)质点
质点是高中物理提出的第一个理想模型。
它的重要性主要体现在两个方面:一个是质点模型的建立体现了建立理想模型的科学思维方法;二是高中物理特别是力学的研究对象一般是质点,或者扩展到几个质点组成的质点组。
质点是难点主要体现在抽象出质点模型的过程中思维成分的复杂性和质点本身的灵活性,比如,同样是地球在某些情况下可以看成质点但在某些情况下就不能再看成质点。
(2)矢量
矢量是本章的难点。
主要原因有两个:一是学生在本章第一次遇到真正意义上的矢量运算,初中只涉及到同一直线上两个力的合成;二是矢量概念及其运算法则的复杂性。
(3)位移
位移是本章的重点。
主要原因有两个:第一,位移是运动学乃至力学的基础知识;第二,高中阶段第一次接触矢量概念以及初步体会矢量的运算法则是以位移为载体的。
(4)借助坐标系描述运动的方法
尽管教材对坐标系的描述的篇幅并不长。
但借助坐标系描述物体运动的方法仍然是本章的重点。
主要原因有两个:第一,坐标系是建立在参考系基础之上,定量地描述物体的位置以及位置变化的重要手段,较充分体现了从定性向定量的过渡;第二,坐标系为物理学中引入图象法描述物理现象和过程起到铺垫作用。
(5)瞬时速度
瞬时速度是本章教学的重点和难点。
主要体现在两个方面:第一,瞬时速度是运动学乃至整个力学的最重要的物理概念之一;第二,在由平均速度得出瞬时速度的过程中体现了极限的思想,极限思想在高中物理中应用较广泛,并且学生首次接触。
(6)用打点计时器测速度
用打点计时器测速度既是本章教学的重点,也是本章教学的难点。
主要原因是:第一,高中物理中第一次接触打点计时器这一重要的实验仪器,需要在本章中弄清楚其工作原理和使用方法,为后面应用打点计时器测量物体的加速度和验证机械能守恒定律等实验做好铺垫;第二,用某一小段时间内的平均速度代替某点的瞬时速度体现了估测这一重要的物理学研究方法,并且加深了对平均速度与瞬时速度的关系的理解;第三,首次让学生作出v-t图象,增加了学生对物理图象的体验,为后续应用图象分析和解决物理问题奠定了基础,体现了教材对物理方法培养的规划。
(7)加速度
加速度是本章教学的重点和难点。
主要体现在三个方面:第一,加速度又是研究运动和力关系的重要桥梁,乃至整个力学中的基础概念;第二,涉及矢量的变化量和变化率,这两个概念对学生来讲,既是陌生的,又是重要的,后续学习
中常常遇到某些物理量的变化量和变化率;第三,加速度本身是抽象的,学生的感性认知背景不足。
二、本章的内容相适应的教学方式和教学方法(包括教学资源)
(1)本章教学要注意与初中物理的衔接。
第一,要重视学生原有知识,因为本章中很多知识是在初中原有知识上的发展;第二,降低台阶,逐步适应高中的教学要求和学习方式的转变,不可盲目追求一步到位。
第三,注重对比初高中物理对同一物理概念教学要求层次的差异,并且注重对比不同概念间的差异,引导学生掌握好本章中最基本、最核心的知识,从而为后续学习大好基础。
(2)重视物理学方法的教学。
本章中涉及了建立理想模型、极限、图象等重要的物理方法,要借助于具体实例,展现这些方法的使用过程,增加对它们的体验,以增强方法意识。
还要注意引导学生有意识的运用这些方法来思考和研究自己身边的物理现象。
(3)多种教学方式的综合应用。
本章内容与生活、技术、社会紧密联系。
因此在教学中要紧密联系实际,特别是学生身边的生活、现代科技。
创设多样化的教学情景,引起学生联想,积极进行探究,帮助学生逐步适应自助、合作、探究等学习方式的掌握。
建议认真思考“从生活走向物理,从物理走向社会”教学原则在本章中的贯彻实施。
比如,物理图象的引入,可以先从身高虽年龄变化图象说起。
当然,本章教学中讲授法仍然是合适的、重要的教学方法。
(4)综合使用实验室实验与视频资料、网络资源等虚拟资源,发挥它们各自优势。
除了教材中介绍的打点计时器测速度外,还可以适当介绍借助各类传感器测速度的方法,比如,光电门、速度传感器等。
三、本章学时建议
说明:
本章共分五节,建议9课时完成。
具体课时安排如下:
第一节质点参考系和坐标系 1课时
第二节时间和位移 1课时
第三节运动快慢的描述—速度 2课时
第四节实验:用打点计时器测速度 2课时
第五节速度变化快慢的描述—加速度 2课时
复习总结 1课时。