2018年秋人教版高一物理必修一第1章运动的描述1.ppt

第一章 运动的描述 〔 情 景 切 入 〕 我们生活在一个运动的世界之中，远航的巨轮、呼啸的飞机、急驰的火车、旋转的星球 …… 从浩瀚的宇宙到微小的粒子，自然界中的一切物体，都在不停的运动。 在这一章里，我们将初步学习、研究如何描述物体的运动。 〔 知 识 导 航 〕 机械运动的基本特征是空间位置随时间发生变化，所以研究机械运动就要从空间和时间两个方面进行，研究一种物理现象总是先从现象的描述入手，作为研究物体机械运动规律的第一章，主要从四个角度介绍了描述机械运动的相关基本概念：一是从运动的研究方法，介绍了质点、参考系和坐标系；二是从运动的空间延伸，介绍了位移和路程；三是从运动的过程持续，介绍了时间和时间间隔；四是从运动的状态及变化，介绍了速度和加速度。本章还学习了实验器材的使用方法和实验数据的处理方法，但并不涉及具体规律的研究。 本章的重点是对质点的概念及位移、速度、加速度的物理含义的理解。 难点是对加速度的理解、应用及加速度与速度的区别与联系。 〔 学 法 指 导 〕 学习本章要抓住两个关键，一个是从物理学的角度明确相关概念引入的必要性，二是从数学的角度理解对运动属性的描述方法。在学习的过程中，一定要注意联系实际，采用一些直观、形象的方法来加深对知识点的理解，从而把难度降到最低限度。 另外，一定要领会物理学的科学思维方法，如质点模型的建立 ( 理想化模型 ) 、瞬时速度的概念 ( 极限法 ) 、加速度的定义 ( 比值定义法 ) 等，并将学到的科学思维方法应用到今后解决问题的过程中，做到举一反三、触类旁通。 1 　质点　参考系和坐标系 ※ 理解质点的概念，知道物体可看成质点的条件。体会物理模型在探究自然规律中的作用 ※ 知道参考系的概念及其与运动的关系 ※ 知道如何用坐标系描述质点位置 1 课前预习 2 课内探究 3 素养提升 4 课堂达标 5 课时作业 课 前 预 习 1 ． 定义： 物体相对于其他物体的 ________ 变化，叫作机械运动，简称运动。 2 ． 运动的绝对性和静止的相对性： 宇宙中没有不动的物体，一切物体都在不停地运动，运动是 ______________ 的，静止是 ______________ 的。 机械运动 位置 绝对 相对 1 ． 实际物体： 有一定的 ______________ 和 ______________ ，并且运动过程中物体上各部分的运动情况一般 ______________ 。 2 ． 质点 (1) 定义：研究物体的运动时，在某特定情况下，可以不考虑物体的 _________ 和 __________ ，把它简化为一个有 __________ 的物质点，这样的点称为质点。 (2) 把物体看成质点的条件：物体的 __________ 和 __________ 等因素不影响问题的研究时，就可以把物体看成质点。 物体和质点 大小 形状 不同 大小 形状 质量 大小 形状 1 ． 定义： 要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作 _______ ，这个用来作 ________________ 就叫作参考系。 2 ． 选取原则： (1) 研究物体的运动时，参考系的选取是 __________ ，一般根据研究问题的方便来选取。 (2) 在研究地面上物体的运动时，通常把 ______ 或者 ____________________ 的其他物体作为参考系。 参考系 参考 参考的物体 任意的 地面 相对于地面静止不动 1 ． 建立坐标系的目的： 定量地描述物体的 ________ 及位置的 _________ 。 2 ． 建立坐标系的方法 (1) 建立何种坐标系要针对物体是在 ______________ 、平面内，还是空间中运动而定。 (2) 建立坐标系时应明确坐标原点、 ______________ 及单位长度，标明坐标单位。 坐标系 位置 变化 直线上 正方向 『 判一判 』 (1) 自然界中没有绝对静止的物体。 ( 　　 ) (2) 很小的物体一定能看作质点，较大的物体有时也能看作质点。 ( 　　 ) (3) 质点是为了突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的理想化模型。 ( 　　 ) (4) 参考系必须选取地面或相对于地面静止的其他物体。 ( 　　 ) (5) 选取的参考系不同，对同一个物体运动的描述也往往不同。 ( 　　 ) (6) 描述直线运动，一般建立直线坐标系。 ( 　　 ) √ × √ × √ √ A 解析： 马拉松比赛时，由于路程长，运动员的形状及大小可以忽略，可以将其视为质点，故 A 正确。击剑时评委需要观察运动员的肢体动作，不能将其视为质点，故 D 错误。跳水和体操评委主要根据运动员的肢体动作进行评分，所以不能将其视为质点，故 B 、 C 错误。 答案： 对于路旁的小学生，他们观察乘客是以地面为参考系；而坐在车内的司机观察乘客是以车为参考系，故得到了不同的结论。 课 内 探 究 茫茫宇宙浩翰星空，地球在自转的同时，也在绕太阳公转，那么在研究地球的自转和公转这两个问题的时候能否将地球都看作质点呢？ 探究一　理想化模型与质点　 提示： 研究自转时，地球上各点的运动情况不相同，若将地球看作质点，那么这个质点的运动不能反映地球上各点的运动情况，也就无法研究地球的自转，此时不能把地球看作质点；研究地球的公转时，因日、地间的距离远大于地球本身的大小，由地球的大小和形状而引起的地球上各部分的运动差异就可以忽略不计，此时可将地球看作质点。 1 ． 理想化模型 (1) “ 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，实际并不存在。 (2) “ 理想化模型 ” 是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的 “ 物理模型 ” 。 (3) “ 理想化模型 ” 是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法。 2 ． 对质点的理解 (1) 质点是用来代替物体的有质量的点，其突出的特点是 “ 具有质量 ” ，但是质点没有大小、体积、形状，它与几何中的 “ 点 ” 有本质区别。 (2) 质点是一种 “ 理想化模型 ” 。 (3) 可将物体看成质点的几种情况： 特别提醒： 物体能否被视为质点，不是取决于物体的大小，而是看物体的形状和大小对研究问题的结果的影响是否可忽略。同一物体在不同的问题情景中有的可视为质点，有的则不能视为质点。 解析： ① 火车进站时，火车的长度与站台相比不能被忽略，所以在研究火车进站的时间时，不能将火车看作质点。 ② 火车的长度与从北京到重庆的距离相比，可以忽略不计，所以在研究火车从北京到重庆的时间时，可以将火车看作质点。 ③ 研究火车车轮上某点的运动与车轮的大小和形状有关，这种情况下不能将火车看作一个质点。 答案： ①③ 不可以看作质点， ② 可以看作质点。 A 解析： 研究地球绕太阳运动的轨迹时，由于地球的半径远小于日地之间距离，所以地球可看作质点；支点位置影响撬棒用力大小，撬棒不可以看作质点；研究乒乓球如何旋转，乒乓球的大小和形状不能忽略，不能看作质点；扇叶所受阻力与扇叶形状大小有关，不能看作质点，选 A 。 下雨天，地面观察者看到雨滴竖直下落时，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 ) 。 探究二　参考系　 你观察过这种现象吗？是否思考过其中的原因？ 提示： 这是因为选取的参考系不同。以地面为参考系时，看到雨滴是竖直下落的；以匀速行驶的车厢为参考系，看到的雨滴是斜向后方运动的。 1 ． 选择参考系的意义： 要描述一个物体的运动，必须首先选好参考系。只有选定参考系后，才能研究物体做怎样的运动。 2 ． 选择参考系的原则： (1) 选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。 (2) 参考系的选取可以是任意的。在实际问题中，参考系的选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则。 3 ． 参考系的四个性质： (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：除自身外，任何物体都可以作为参考系。 (3) 统一性：比较多个物体的运动时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。 特别提醒： (1) 分析具体的问题时，选择合适的物体作为参考系，可使问题变得简单。 (2) 解题过程中，如果选地面作为参考系可以不指明，但选其他物体作为参考系时必须指明。　　　 B 解析： 选地面为参考系，由屋顶的炊烟方向可知风向左吹。因为小红的头发向右飘，所以小红一定向左运动且速度比风速大，故选项 B 正确。 解析： “ 小小竹排江中游 ” 描述竹排的运动，其参考系是江岸。 “ 巍巍青山两岸走 ” 描述青山的运动，其参考系是竹排。故选 B 。 B 如图所示为正在踢球的运动员和在空中飞行的飞机，如果要描述踢球的运动员的位置，你认为应该怎样建立坐标系？如果要描述空中飞机的位置，又应怎样建立坐标系？ 探究三　坐标系　 提示： 可以以足球场中央为坐标原点，向东为 x 轴正方向，向北为 y 轴正方向，建立水平面内的平面坐标系，来准确地描述足球运动员的位置；如果要确定飞机的位置，则需要确定一点为坐标原点，建立空间坐标系来描述。 1 ． 建立坐标系的物理意义： 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 ． 三种坐标系的比较 特别提醒： (1) 建立何种坐标系，由物体的运动特点确定。建立坐标系的原则是能够方便、准确地描述物体的位置及位置变化。 (2) 物体在坐标系中的坐标值是正值还是负值，与正方向的规定和原点的位置有关。 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 轴的正方向建立平面直角坐标系，如图所示。则各点坐标为 A (0,0) ， B (0 ，－ 50m) ， C (100m ，－ 50m) ， D (100m,100m) 。 答案： A (0,0) ， B (0 ，－ 50m) ， C (100m ，－ 50m) ， D (100m ， 100m) 点评： 本题答案不唯一。画坐标系时，必须标上原点，正方向和单位长度。坐标系是数学知识在物理学中的应用，在物理学中用数学的知识，会使抽象的数字变得更加具体和有意义。 B 解析： 坐标轴的正方向向西，则位置在原点以西为正，在原点以东为负。战车最初在原点以东且距原点 3km 处，所以最初位置是－ 3km ，同理最终位置是 2km ，故 B 正确。 素 养 提 升 1 ．建模背景：在研究物体的运动时，当物体的形状和大小对于所研究的问题可以忽略不计时，物体就可以看成质点。 2 ．模型特点： (1) 质点是用来代替物体的有质量的点，没有大小、体积和形状，它与几何 “ 点 ” 有本质的区别。 (2) 质点是一种典型的理想化模型，实际中并不存在。 质点模型 B 解析： 教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，不能将运动员看成质点，否则无法分析其动作姿势，故 A 错误；分析运动员的助跑速度时，人的形状对研究速度大小无影响，能将其看成质点，故 B 正确， D 错误；研究运动员的越杆动作时，不能将运动员看成质点，否则无法分析其越杆动作，故 C 错误，故选 B 。 方法提升：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。 课 堂 达 标 课 时 作 业