粤教版高中物理必修第一册1.1 质点 参考系 时间课件

第一章 运动的描述 ①物理观念：能了解质点、参考系时间、位移、速度和加速度的内涵，初步了解标量和矢量；能将时间、位移、速度和加速度等概念与生活中的相关现象联系起来；能从物理学的视角观察身边的运动现象． ②科学思维：能在特定情境中将物体抽象为质点，知道建立质点模型的条件与方法；能结合瞬时速度、加速度概念的建构，体会研究物理问题的极限方法和抽象思维的方法；知道物理研究需要证据；有质疑的意识．③科学探究：通过平均速度与瞬时速度的比较，对瞬时速度的测量方法有所了解．④科学态度与责任：知道物理学研究的很多问题就在身边，对自然界有好奇心，具有探索的兴趣；了解物理学对生产、生活和人类科学发展的重要性及现实意义． 本章作为研究机械运动的第一章，既是学习下一章的基础，也是以后各章学习的基础，在很多方面对高中物理来说都起着奠定基础的作用． 第一节 质点 参考系 时间 学习目标学法指导1.了解质点的概念，知道质点是一种理想化模型，并可以判断物体在什么情况下可以看作质点2.了解参考系的概念，知道运动具有相对性3.对参考系能灵活应用，并能计算相对速度4.知道时刻和时间间隔的区别和联系1.通过对物体在特定实际情境中的运动的分析，认识和理解质点的含义2.通过研究同一物体同一运动的不同方面，掌握物体可看作质点的条件3.创设运动情境，通过分析、讨论，体会建构物理模型和参考系的必要性4.结合现实生活中关于时间与时刻的事例来理解时刻和时间间隔的概念 知识导图 预习导学新知领悟 1．质点的定义：忽略物体的________和________，把物体简化为一个有________的物质点，这样的点称为质点．2．把物体看作质点的条件：物体的________和________对研究问题的影响可以忽略．3．理想化模型：在物理学中，突出问题的____________，忽略___________，建立________的物理模型，是经常采用的一种科学研究方法．质点就是一种理想化模型．质点形状大小质量形状大小主要因素次要因素理想化 【答案】引入质点是为了更好地研究物体的运动．物体能否看成质点由研究的问题决定，看物体形状和大小对所研究的问题是否有影响．构建物理模型能简化研究，系统、定量研究问题．为什么要引入质点？物体能否视为质点由什么决定？构建物理模型有什么重要作用？ 某次多型战机飞行训练中，下列说法正确的是()A．研究飞机起飞时的姿态变化，飞机可以看作质点B．研究飞机从起点到终点的飞行时间，飞机可以看作质点C．研究歼击机进行空中加油，歼击机可以看作质点D．研究歼击机在空中的翻滚动作，歼击机可以看作质点 【答案】B【解析】研究飞机的起飞状态，要看飞机起飞时的姿态变化，所以不能看成质点，故A错误；飞机长度相对于从起点到终点的距离很小，对飞行时间的影响可忽略，所以飞机可看成质点，故B正确；研究歼击机进行空中加油时要看油孔在什么位置，不能把歼击机看成质点，故C错误；研究歼击机在空中的翻滚动作时要看歼击机各点动作，不能看成质点，故D错误． 1．定义：为了描述物体的运动而假定为不动、用来作________的物体．2．参考系的选取(1)参考系的选取是________的，但选取的参考系不同，结论往往________，通常选________为参考系．(2)参考系既可以是___________的物体，也可以是_______的物体．3．坐标系：选定原点、正方向、标度建立的坐标轴系统，用来定量描述物体的位置及位置变化．参考系参考任意不同地面静止运动 【答案】任何物体，一旦被选为参考系，那在此参考系下它就是不动的．选作参考系的物体，运动吗？ 敦煌曲子词中有一首：“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行．”请用物理学知识解释“看山恰似走来迎”和“山不动，是船行”．你由此得到什么启示？【答案】作者得出“看山恰似走来迎”是以自己(或船)为参考系的；得出“山不动，是船行”则是以大地为参考系的．可见参考系不同，对于物体运动的描述往往是不同的． 1．时刻：表示__________，在时间轴上用点表示，如第2s末、第8s初等均为时刻．2．时间：表示__________________的时间．在时间轴上用________表示，如前4s内(0至4s末)、第4s内(3s末至4s末)等均为时间间隔．时间与时刻某一瞬间两个时刻之间线段 “上午8时上课”“8时45分下课”“每节课45分钟”“第2s初”“第5s末”“第6s内”…… ①以上说法中，哪些表示时刻？哪些表示时间间隔？②“第2s初”“第5s末”“第6s内”分别对应时间轴上的哪一点或哪一段？【答案】①“上午8时上课”“8时45分下课”“第2s初”“第5s末”表示时刻；“每节课45分钟”“第6s内”表示时间间隔．②“第2s初”对应时间轴上“1s”点，“第5s末”对应时间轴上“5s”点，“第6s内”对应时间轴上“5～6s”一段． 多维课堂素养初培 一只运动的鸟，用固定的照相机每隔相等的时间对其拍照一次，就会得到一连串的照片，假设把这些照片按照时间一张张叠起来，就会得到如图所示的图片．观察这张叠图，你觉得要准确描述物体的位置，容易吗？对质点和理想化模型的理解 问题(1)如果换个角度看，忽略运动者形状、摆动和姿势上的差异，只关心它的运动轨迹，可以简化处理吗？(2)为什么要引入“质点”这一概念？(3)什么样的物体可以看成质点？(4)地球到太阳的距离达1.5×108km，而地球的直径只有1.3×104km.在研究地球公转周期或速度的时候，能否把地球看作一个质点？ 【答案】(1)如果换个角度看，忽略运动者形状、摆动和姿势上的差异，只关心它的运动轨迹，可以简化为身体上的某一点．(2)为了便于描述运动．(3)一个物体能否看成质点是相对的，是由所研究的问题决定的，要视具体情况而定，研究物体的运动时，若可以忽略物体的大小和形状，就可以将物体看成质点．(4)能． 2．对质点的理解科学抽象质点是对实际物体的科学抽象，是一种理想化的模型，真正的质点是不存在的可看作质点的条件一个物体能否被看作质点，要看物体的大小、形状在所讨论的问题中是主要因素还是次要因素，若是次要因素，即使物体很大，也能看作质点；相反，若是主要因素，即使物体很小，也不能看作质点 3.理想化模型：是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象．4．规律方法：假设法判断物体能否当作质点(1)确定问题的性质，即研究目的、观察的重点是什么．(2)假设物体的形状、大小被忽略，成了一个有质量的“点”．(3)思考所要研究的问题，所进行的观察是否受影响．若受影响，物体不能被当作质点；若不受影响，物体就能被当作质点．素养点评：本探究通过质点的理解与建立，培养学生的物理观念、科学思维素养． 精例1关于质点，下列说法正确的是()A．质点一定是很小的物体B．质点是实际存在的有质量的点C．质点是研究物体运动时的一种理想化模型D．质点就是物体的重心对质点概念的理解 【答案】C【解析】质点是研究物体运动时，根据研究的需要忽略物体的大小和形状，而把物体看成一个有质量的点，它是一种理想化模型，实际上是不存在的．一个物体能否看成质点，并不在于它的大小，关键在于这个物体在所研究的问题中，它的大小和形状是否可以忽略，如果能够忽略就可视为质点，如果不能忽略就不能视为质点，所以只有C正确． 变式1下列关于质点的说法正确的是()A．质点是一个理想化模型，实际上并不存在，所以引入这个概念没有多大意义B．只有体积很小的物体才能看成质点C．凡是轻小的物体，皆可看成质点D．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看成质点 【答案】D【解析】当物体的大小和形状对所研究的问题是次要因素时，其大小形状可以忽略，此时可把物体看成质点．在实际中质点并不存在，它是一个理想化的模型，但引入质点后描述物体的运动会更方便，有重要意义，故A错误，D正确；一个物体能否被看成质点，与物体本身的大小及轻重无关，故B、C均错误． 精例2在评判下列运动员的比赛成绩时，运动员可视为质点的是()【答案】A【解析】马拉松比赛时，由于路程长，运动员的体积可以忽略，可以将其视为质点，故A正确．其余不符合．质点模型的应用 变式2在以下情况中可将所研究的物体看成质点的是()A．观察“辽宁舰”上的“歼－15”战斗机起飞时，可以把航空母舰看作质点B．研究“玉兔”号从“嫦娥三号”的怀抱中“走”出来，即两器分离过程中“玉兔”号一连串技术含量极高的“慢动作”C．研究“玉兔”号巡视器巡视月球时的运动轨迹D．研究自行车的运动时，因为车轮在转动，所以无论什么情况下，自行车都不能看成质点 【答案】C【解析】观察“辽宁舰”上的“歼－15”战斗机起飞时，航空母舰的长度不能忽略，所以不可以把航空母舰看作质点，故A错误；研究“嫦娥三号”“玉兔”号两器分离过程中的技术动作时，不能把“玉兔”号看成质点，故B错误；研究“玉兔”号巡视器巡视月球的运动轨迹时，物体的大小和形状能忽略，可看成质点，故C正确；研究自行车的运动时，若研究自行车长距离运动的时间，自行车可以看成质点，故D错误． 下雨天，屋里的观察者透过窗户观察到雨滴竖直下落，坐在匀速行驶的车厢里的乘客看到的雨滴却是斜向后方的，如图所示．对参考系的理解和应用 问题(1)本来竖直下落的雨滴，为何乘客看起来是斜向后方的？(2)同一物体，相对于不同的参考系，运动状态相同吗？【答案】(1)因为乘客随车厢运动了，所以雨滴看起来就斜着下落了．(2)不一定相同．物体的运动状态和选取的参考系有关，就像同样下落的雨滴，相对于地面的人是竖直的，相对于运动的车厢里的人是斜着的． 2．参考系的六性 3．参考系的选取原则(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，但不能选研究对象自身作为参考系．(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．素养点评：本探究通过参考系的理解与建立，培养学生的物理观念素养． 精例3如图是体育摄影中“追拍法”的成功之作，摄影师眼中清晰的滑板运动员是静止的，而模糊的背景是运动的，摄影师用自己的方式表达了运动的美．请问摄影师选择的参考系是()A．大地B．太阳C．滑板D．步行的人由运动判断选取的参考系 【答案】C【解析】由于运动员和摄影师以相同的速度运动，若以滑板作为参考系，运动员是静止的，故运动员的图片是清晰的．但由于背景相对于滑板是运动的，所以拍摄的背景是模糊的．故在“追拍法”中摄影师选择的参考系是相对运动员静止的物体，如滑板，故C正确． 变式3(多选)下列关于参考系的说法中正确的是()A．研究任何物体的运动，都要选别的物体做参考系B．研究某物体的运动时，必须选特定的物体做参考系，不能任意选取C．若某物体在一段时间内相对于所选参考系的位置始终没有变化，则该物体相对于所选参考系是静止的D．一个物体相对于一个参考系是静止的，相对于另一个参考系不一定是静止的 【答案】ACD【解析】运动是相对的，一个物体是否运动，以及做何种运动，都是相对于别的物体来说的．因此，研究任何物体的运动，都要选取参考系，而且参考系可以任意选取，一个物体相对于不同的参考系，位置是否变化及如何变化，都可能不同．选项A、C、D正确． 精例4火炬传递是各种重大体育赛事的重要环节．在某次运动会火炬传递中，观察到同一地点的旗帜和甲、乙两火炬手所传递的圣火火焰如图所示．关于甲、乙两火炬手相对于静止旗杆的运动情况，下列说法正确的是()A．甲、乙两火炬手一定都在向右运动B．甲、乙两火炬手一定都在向左运动C．甲火炬手一定向右运动，乙火炬手一定向左运动D．甲火炬手可能静止，乙火炬手一定向左运动由参考系判断物体的运动 【答案】D【解析】根据旗帜的飘动情况可知风向左吹．甲火炬手所传递的圣火火焰向左飘，所以甲火炬手可能相对于旗杆静止，也可能向右运动，还可能向左运动但速度比风速小；乙火炬手所传递的圣火火焰向右飘，表明乙火炬手一定相对于旗杆向左运动，且运动速度比风速大．D正确． 变式4如图是特技跳伞运动员的空中造型图，当运动员们保持该造型向下落时，运动员甲看到大地迎面而来，他选择的参考系可能是()A．地面B．运动员乙C．地面的树木D．浮在空中的云 【答案】B【解析】当运动员们保持该造型向下落时，运动员甲看到大地迎面而来，他选择的参考系是自己或与他运动状态一致的运动员乙，B正确，A、C、D错误． 精例5某人在河中划船逆流航行，经过A点时草帽落入水中，0.5h后他才发觉，此时船已行至B点．于是他立即调转船头追赶，在A点下游5.4km处的C点追上，该船相对水流的速率v1不变，求水流速率v2.【答案】1.5m/s巧选参考系——相对运动法 变式5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、旅游的项目．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，下列说法可能正确的是()A．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 【答案】C【解析】楼房和地面相当于同一参考系，所以甲匀速下降．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