描述运动的基本物理量和物理概念教案.docx
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描述运动的基本物理量和物理概念教案
第二讲:
描述运动的基本物理量和物理概念
适用学科
物理
适用年级
高中一年级
适用区域
新课标人教版
课时时长(分钟)
120分钟
知识点
1.质点
2.参考系和坐标系、参考系的选取、运动的相对性
3.时刻与时间间隔
4.路程与位移
教学目标
1.知识与技能:
(1)介绍质点的概念,质点的判断;
(2)介绍参考系的概念及与运动的关系;介绍参考系的建立与分析
(3)介绍时间和时刻的含义及区别,介绍在实验中测量时间的方法;
(4)介绍位移的概念,它是表示质点位置变动的物理量,是矢量,可以用有向线段来表示;
(5)比较路程和位移的区别;
(6)辨析直线运动的位置和位移的关系。
2、过程与方法:
(1)质点概念的提出和分析、建立的过程,知道它是一种科学的抽象
(2)使了解物理学研究中物理模型的特点
(3)联系生活实际
(4)通过过的数学方法来突破时刻与时间、直线运动的位置和位移及相关方向
3、情感态度与价值观:
(1)通过观察、探究体验通过小组讨论,逐步养成相互合作交流的精神
(2)验研究问题的方法,学会在研究问题中突出主要矛盾的哲学价值观
教学重点
1.、质点的概念、参考系的选取、坐标系的建立
2.、时间和时刻的概念和区别;位移的矢量性、概念
教学难点
1、.实际物体可以看作质点的条件
2.、位移和路程的区别
一、复习预习
提问:
什么是运动,PPT展示各种运动图片
提问:
物理学研究的运动是什么样的运动?
什么是参照物
二、知识讲解
考点/易错点1、质点
情景展示:
运动汽车的模型。
提问:
(1)要准确描述车身上、车轮上各点的位置随时间的变化不是容易事,困难和麻烦出在哪儿呢?
(2)如果我们研究它从家里出发到你亲戚家做客,需要多长时间,需要了解它各部分运动的区别吗?
(3)上述问题中,汽车的大小和形状是次要因素呢还是主要因素呢?
讲述:
有些时候在研究问题中,为了便于分析,常常把实际物体简化为一个没有大小和形状的点。
PPT呈现信息:
“神舟”飞船载人舱长7.4m,由直径2.8m,用长58m,重达480t的“长征”2号火箭发射。
“神舟”在太空运行时在指挥部荧光屏上的显示为一个小小的光点
体会。
如科学家研究“神舟”飞船在空中的运动位置、高度、快慢等问题时就可把它简化为一个有质量的点。
(1)定义:
用来代替物体的有质量而没有大小、形状的点叫质点
(2)实物简化为质点的条件:
物体的大小和形状对研究的问题的影响可忽略不计
(3)质点是个理想化的物理模型,实际是不存在的,理想模型:
抓住主要特征,忽略次要因素,
考点/易错点2、参考系、坐标系
情景1:
敦煌曲子词中有词一首:
“满眼风光多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行”.
提问:
作者为什么会有“山迎”、“船行”这样两种不同的感觉?
类比:
师生列举生活中类似的体验
小结:
物体的运动和静止是相对的。
同时也说明自然科学与人文科学是相通的.
为描述物体的运动,需要另外选取一个物体作为标准,否则无法判断。
这个作为标准的物体叫做参考系.它是参照物的科学名称.
情景2:
飞机投弹。
以地面为参考系以飞机为参考系
提问:
地面上的观察者,飞机上的观察者观察到炸弹运动不同的原因是什么?
类比:
师生列举生活中类似的现象
提问:
参考系怎样选择比较好呢?
如观察研究月球的运动选什么参考系较好?
(是地球还是太阳)由此你得出的结论如何?
小结:
选择不同的参考系来观察同一运动,观察的结果会有不同
选择的原则:
观测方便和使运动的描述尽可能简单
(1)定义:
选来作为标准的另外的物体或物体系叫做参考系
(2)选择不同的参考系来观察同一运动,观察的结果会有不同
(3)选择的原则:
观测方便和使运动的描述尽可能简单
如果物体沿直线运动,为了定量描述物体的位置变化,可以以这条直线为轴,在直线上规定原点、正方向和单位长度、建立直线坐标系
如下图,若某一物体运动到A点,此时它的位置坐标XA=3m,若它运动到B点,则此刻它的坐标XB=-2m
考点/易错点3、时刻和时间间隔
展示:
生活中几种关于时间的表述
提问:
在时间轴上把它们表示出来,比较长度,发现问题
小结:
有的时间是有长度的,有的时间只是一个点,把有长度的称为时间间隔,把只一个点的,对应一个瞬间的称为时刻
学生举例区分时间和时间间隔
(1)时刻:
某一瞬间,在时间坐标轴上对应于一点,与状态量相对应
(2)时间间隔:
两个时刻间的间隔,在时间坐标轴上有长度的,简称为时间,与过程量相对应
(4)第几秒初、第几秒末、第几秒内、几秒内概念的理解
(5)时刻和时间间隔的关系:
时间=末时刻-初时刻,即
(6)实验室中测量时间的方法:
①用停表;②用打点计时器(测量和记录很短的时间)
考点/易错点4、路程、位移
情景:
中国地图,利用地图测算武汉到北京的距离,;查查看武汉到北京的铁路里程、民航里程、公路里程
路线
里程
沿铁路
1225千米
沿107国道
1253千米
沿高速公路
1105千米
沿航空航线
1100千米
提问1:
比较以上四个数值,讨论它们不同的原因?
2:
如何描述北京相对武汉的位置?
小结:
沿不同路线从武汉到北京走过的路程不同。
要把北京相对武汉的方位描述准确需要距离和方向两个量
(1)路程:
质点运动轨迹的长度,与运动路径有关
(2)位移:
位移是用来描述物体位置改变的物理量,是由初位置指向末位置的有向线段(线段长即位移大小,初位置指向末位置即位移方向),与运动路径无关,只由初、末位置来决定
讨论1:
学习过的物理量有些有方向,有些没方向,学生总结所学过的物理量哪些有方向,哪些无方向
(1)矢量:
既有大小、又有方向的物理量。
如位移、速度、力等
(2)标量:
只有大小没有方向的物理量。
如温度、长度、质量、密度、时间、路程等
讨论2:
直线运动的位置与位移关系
由下图可以看出
三、例题精析
考点/易错点1、质点
【基础巩固】
【例题1】
【题干】讨论哪种情况下物体可以看做质点?
A.地球绕太阳公转时,研究公转周期。
B.发任意球时,研究足球旋转对飞行轨迹的影响。
C.长约300米的火车通过汉江桥(长约500米)的铁路桥时,求过桥时间
D观赏索契冬奥会上金妍儿花样滑冰的舞姿
【答案】A
【解析】足球看成质点就无旋转运动了故B错;火车过桥时车长能明显影响过桥时间故C错;观看舞姿不能把运动员看成质点。
【中等强化】
【例题2】
【题干】下列关于质点的说法中,正确的是()
A、质点就是质量很小的物体
B、质点就是体积很小的物体
C、质点是一种理想化模型,实际上并不存在
D、如果物体的大小和形状对所研究的问题是无关紧要的因素时,即可把物体看成质点
【答案】C
【解析】质点是一种理想化的物理模型,实际上并不存在.
【培优拔高】
【例题3】
【题干】下列说法正确的是
A、在研究队伍过桥的时间问题中把队列看成质点
B、在研究火车通过某一站牌的时间问题中,由于站牌可以看成一个点,所以可以把火车看成质点
C、“神舟”在太空运行时在指挥部荧光屏上的显示为一个小小的光点,所以在控制飞船飞行姿势时可以把飞船看成质点
D、曲线运动中有时可以把物体看成质点
【答案】D
【解析】队伍过桥问题中,过桥时间与队伍长度有关;火车通过一站牌问题中,火车长度与通过站牌的时间有关;飞行姿势与飞船的形状有关,故不可以看成质点。
考点/易错点2、参考系
【基础巩固】
【例题4】
【题干】放学时,你骑车由南向北骑行,这时一辆汽车也由南向北从你身边疾驶而过.若以这辆汽车为参考系,你是()
A.向北运动B.向南运动
C.静止D.运动方向无法判定
【答案】B
【解析】人和车都由南向北行驶,根据车从身边疾驶而过可判断车速更快,人相对于汽车在后退,故选B
【中等强化】
【例题5】
【题干】李白在《望天门山》中写到:
“两岸青山相对出,孤帆一片日边来.”这两句诗中描写“青山”与“孤帆”运动选择的参照系分别是()
A.帆船,河岸B.河岸,帆船
C.青山,太阳D.青山,划船的人
【答案】A
【解析】第一句中的青山在运动,显然参考系不是青山,而是与之有相对运动的物体可以是孤帆,故C、D错;第二句孤帆在运动,参照物不是孤帆可以是河岸,故B错,因此选A
【培优拔高】
【例题6】
【题干】观察图1-1中的烟和小旗,关于甲、乙两车相对于房子的运动情况,下列说法正确是()
A.甲乙两车一定向左运动
B.甲乙两车一定向右运动
C.甲车可能运动,乙车向右运动
D.甲车可能静止,乙车向左运动
【答案】D
【解析】根据烟的方向可以判断风向向左;根据车上小旗展开方向可判断风向相对甲车向左,故甲车可能向右运动,可能静止,可能向左运动只要比风速慢;风向相对乙向右,说明乙向左运动的比风更快。
综上故选D
考点/易错点3、时刻和时间间隔
【基础巩固】
【例题7】
【题干】全班每人说一句有关时间的话,并记录,指出其中关于时间的是(),关于时刻的是()如下面收集了5句,
A.中央电视台新闻联播节目每天19时开播
B.刘翔的110m栏最好成绩是12秒88
C.足球比赛上下半场各45分钟
D.各位同学请明天提前到9时到校
E.现在是北京时间十一点五十一分,再过九分钟下课
【答案】B、C、E为时间间隔,A、D为时刻、
【解析】A选项是中19时是一个时间点;B选项的12秒88是指持续的时间;足球赛半场是持续45分钟;D选项中“提前到”指的是一个时间点;E选项中”再过九分钟“指时长九分钟
【中等强化】
【例题8】
【题干】关于时间和时刻,下列说法正确的是( )
A、物体在5s时指的是物体在5s末时,指的是时刻
B、5s内指的是4s末到5s末这1s的时间
C、第5s内指的是4s末到5s末这1s的时间
D、第4s末就是第5s初,指的是时刻
【答案】ACD
【解析】5s时指的是5
s末这一时刻,5s内指的是前5s这一段时间,A对,B错;第5s内指的是在4s末到5s末这1s的时间,前1s末与后1s初是同一时刻,故第4s末和第5s初是同一时刻,C、D对.
【培优拔高】
【例题9】
【题干】关于时刻和时间间隔的下列理解,哪些是正确的()
A、时刻就是一瞬间,即一段很短的时间间隔
B、不同时刻反映的是不同事件发生的顺序先后
C、时间间隔确切地说就是两个时刻之间的间隔,反映的是某一事件发生的持续程度
D、一段时间间隔包含无数个时刻,所以把多个时刻加到一起就是时间间隔
【答案】BC
【解析】时刻是指某一瞬时,无时间长度,在时间轴上表示为一点,与生活中的“一瞬间”有所不同,平常生活中的一瞬间指时间极其短,依然是时间间隔。
而时间间隔则是指两个时刻的间隔,指的是时间段。
任何一小段时间间隔都有无数个时刻。
考点/易错点4、路程、位移
【基础巩固】
【例题10】
【题干】某中学军训拉练的队伍在匀速,指导员骑自行车将掉队的小王从队尾送到队前,有立即返回.当指导员回到队尾时,队伍已前进了200m,队伍长300m,在这整个过程中,指导员的位移大小为m,
【答案】位移大小为200m,
【解析】根据题意知:
指导员的初位置与末位置均在队伍尾,队尾前进了200米,指导前进了200米
【中等强化】
【例题11】
【题干】老师从学校操场A处开始散步,先向南走了60m到达B处,再向东走了80m到达C处,最后又向北走了120m到达D处.则
(1)求老师散步的总路程和总位移。
(2)要比较确切地表示老师散步的最终位置,应该用位移还是用路程?
【答案】总路程为260m;总位移100m,方向东偏北约37度。
【解析】总路程为运动轨迹路线长,老师总体上向东移动了80m,向北移动了60m朝,起点到终点的距离为100m,利用三角形知识可求出方向东偏北37度
【培优拔高】
【例题12】
【题干】运动员在进行折返跑测试时,在运动场的一条直线跑道上,每隔5m放置一个空瓶.运动员从中间某一瓶子处出发,跑向最近的空瓶将其扳倒后返回,再扳倒出发点处的第一个瓶子,之后再折返扳倒前面的最近处的瓶子.依次下去,当他扳倒第6个空瓶时,他跑过的路程是多大?
位移是多大?
【答案】路程16m;位移大小2m。
【解析】如图扳倒的瓶子顺序如图1-2-3-4-5-6,起点处的瓶子是第二个被扳倒,故起点在2,各段路程为1m、1m、2m、3m、4m、5m,设向右为正,位移为-1m、1m、-2m、3m、-4m、5m.故可求得。
四、课堂运用
【基础巩固】
1.关于参照系,下述说法中正确的是()
A.参照系必须选择静止不动的物体
B.参照系必须是和地面连在一起的物体
C.选择不同的参照系观察同一物体的运动,观察的结果一定不同
D.任何物体都可以被选作参照系
【答案】D,
【解析】:
考察参考系的选取,参考系的选择可以任意,一般以方便研究问题为准。
2.篮球运动员在原地拍球,球从1.5m高处落下,又被地板弹回,在离地1m处被接住.则球通过的路程和位移的大小分别是()
A.2.5m,2.5mB.2.5m,0.5m
C.1.5m,1mD.1.5m,0.5m
【答案】B,
【解析】路程是路线长度,往返运动各段路线长相加;位移大小只考虑初末位置之间的距离。
【中等强化】
3.以下关于位移和路程的说法中,正确的是( )
A、位移和路程都是描述质点位置变化的物理量
B、质点的位移是直线,而路程是曲线
C、在直线运动中位移与路程相同
D、只有质点做单向直线运动时,位移大小才和路程相同
【答案】D,
【解析】位移是描述质点位置变化的物理量,路程是运动路径的长度,在单向直线运动中,位移大小等于路程,其他情况位移大小小于路程,故选D
4.下列关于质点的一些说法,其中正确的是()
A.研究和观察日食时,可以把太阳看成质点
B.原子核很小,可把它看成质点
C.研究地球自转时,不能把地球看成质点
D.做花样溜冰的运动员可以看作质点
【答案】C,
【解析】研究观察日食时,太阳大小不能忽略故A错,研究原子核内部结构时原子核大小不能忽略故B错,研究地球自转时地球大小不能忽略,花样溜冰需要考虑花样动作故D错
5.甲、乙两运动员分别参加了在主体育场举行的400m和100m田径决赛,且两人都是在最内侧跑道完成了比赛,则两人在各自的比赛过程中通过的位移大小x甲、x乙和通过的路程大小s甲、s乙之间的关系是(标准体育场内侧跑道为400m)( )
A、x甲>x乙,s甲
B、x甲
C、x甲>x乙,s甲>s乙
D、x甲 【答案】B, 【解析】根据题意可以分析知,甲通过的路程为400米,回到出发位置故位移为0;乙做直线运动,路程为100米,位移大小也为100米,故选B 【培优拔高】 6.一质点绕半径是R的圆周运动了一周,则其位移大小是________,路程是________。 若质点只运动了1/4周,则路程是_______,位移大小是_________。 【答案】0,2πR,πR/2, R 【解析】根据位移路程定义可知,在圆上运动,位移大小等于弦长。 路程等于弧长。 五、课程小结 质点是用来代替物体点,是没有大小、形状但有质量,实物简化为质点的条件: 物体的大小和形状对研究的问题的影响可忽略不计,质点是个理想化的物理模型,实际不存在(理想模型: 抓住主要特征,忽略次要因素) 参考系是选来作为标准的另外的物体或物体系,选择不同的参考系来观察同一运动,观察的结果会有不同,选择的原则: 观测方便和使运动的描述尽可能简单 为了定量描述物体的运动,需要在在参考系上建立坐标系 路程: 质点运动轨迹的长度,与运动路径有关 位移: 位移是用来描述物体位置改变的物理量,是由初位置指向末位置的有向线段(线段长即位移大小,初位置指向末位置即位移方向),与运动路径无关,只由初、末位置来决定 矢量: 既有大小、又有方向的物理量 标量: 只有大小没有方向的物理量。 时刻: 某一瞬间,在时间坐标轴上对应于一点,与状态对应 时间间隔: 两个时刻间的间隔,在时间坐标轴上对应于一段,简称为时间,与过程对应 时刻和时间间隔的关系: 时间=末时刻-初时刻,即 六、课后作业 【基础巩固】 1、地球同步通信卫星总是静止在地球上空某处,这是以为参考系,如果以太阳为参考系,这颗卫星是(填“运动”或“静止”)的。 【答案】地面、运动 【解析】考察参考系的选取,地球同步通讯卫星是相对地面静止的,太阳相对地面在运动故地球同步通讯卫星也相对太阳运动。 2、有关参考系的说法正确的() A、运动的物不能做参考系B、只有固定在地面上的物体才能做参考系 C、只有静止的物体才可以作参考系D、研究某一物体的运动,必须选定参考系 【答案】D 【解析】参考系选择是以方便和便于描述运动为标准 3、以自己的生活经验各举两个关于质点的例子 (1)能被看成质点的是: . (2)不能被看成质点的是: . 【答案】能看成质点例如研究同学放学回家爬楼所用的时间、校运动会中正在参加长跑的运动员;不能看成质点的例如正在做广播操的同学,研究鸡蛋在盐水中的浮沉情况 【解析】考查对质点定义的理解,选取与体积、形状对研究的问题有无影响有关。 【中等强化】 4、关于时间与时刻,下列说法正确的是() A、作息时间表上标出上午8: 00开始上课,这里的8: 00指的是时间 B、上午第一节课从8: 00到8: 45,这里指的是时间 C、电台报时时说: “现在是北京时间8点整”,这里实际上指的是时刻 D、在有些情况下,时间就是时刻,时刻就是时间 【答案】B 【解析】直接根据时刻和时间间隔定义可以判断。 5、质点沿半径为d的圆形轨道以逆时针方向运动,每2s移动1/4圆周,初始位置在某处的A点,如图1-2所示,分别求出下列各种情况下的路程和位移的大小,并在图上标出各位移矢量的方向. (1)从A点开始到第2s末时; (2)从A点开始到第4s末时; (3)从A点开始到第8s末时. 【答案】 【解析】如图1-3 6、关于位移和路程,下列四种说法中正确的是() A.位移和路程在大小上总相等,只是位移有方向,是矢量,路程无方向,是标量 B.位移用来描述直线运动,路程用来描述曲线运动 C.位移取决于物体的始末位置,路程取决于物体实际通过的路线 D.位移和路程是一回事 【答案】C 【解析】 7、小球从2m高度竖直落下,被水平地面竖直弹回,在1.2m高处被接住,则小球通过的路程和位移分别是多少? 【答案】3.2m;0.8m 【解析】根据路程和位移定义及题意可得,两段运动路线总长3.2m;初末位置差0.8m 8、说明下列数据是时间间隔还是时刻并在时间轴上表示出来 第4秒末_______ 第5秒初_______ 第5秒内_______ 前五秒______ 【答案】时刻;时刻;时间间隔;时间间隔 【解析】第4秒末、第5秒初对应一个状态,在时间轴上表示为一点;第5秒内时间长度为1秒、前五秒持剑长度为5秒,在时间轴上表示为一段线段。 【培优拔高】 9、某车站上并排停着两列待发的列车甲和乙,当甲列车车厢里的人从窗口看到乙列车向南移动,从车厢另一侧的窗口看到田野上的树木也向南移动,但比看乙列车移动的慢,如果以地面为参照物,上述事实说明() A.甲乙两列车同时开始运动,甲列车向北运动,乙列车向南运动 B.甲列车开始向北运动,乙列车未动 C.甲乙列车同时开始运动,都向北行驶 D.甲乙列车同时开始运动,甲列车向南运动,乙列车向北运动 【答案】A 【解析】甲车上的人看见田野上的树木向南移动,说明甲向北运动;比看到乙列车运动的慢,说明乙相对田野上的树木向南运动。 故选A 10、一位健身爱好者在广场上散步,从广场上的A点出发,向东走了30m到达B点,然后又向南走了40m到达C点,最后又向西走了60m到达D点做深呼吸运动。 取在出发点A正东10m处的一点为坐标原点,在平面直角坐标系中表示出该人的运动过程 【答案】如右图 【解析】该题主要考查坐标系的建立和对运动路径的理解。
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