学案导学与随堂笔记学年高中物理沪科版必修一配套导学案第1章 怎样描述物体的运动 学案.docx

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学案导学与随堂笔记学年高中物理沪科版必修一配套导学案第1章怎样描述物体的运动学案

学案1　走近运动

[目标定位]　1.知道参考系的概念，知道运动和静止的相对性.2.理解质点的概念，知道把物体看成质点的条件.3.理解位移的概念，会用有向线段表示位移的大小和方向.4.了解时刻与时间的区别和联系，会在具体的情景下区分时间和时刻．

一、怎样判断动与静

[问题设计]

在奔驰的大巴中，小伟看着窗外说：

“快看，树在飞快地往后跑！

”小霞看了说：

“不对，是我们和汽车在往前跑，树怎么会动呢！

”科学老师笑咪咪地说：

“你们说得都对！

”你同意科学老师的说法吗？

为什么？

答案　同意．对于一个物体运动情况的描述，取决于所选的参考系，选取的参考系不同，对同一物体运动的描述也往往不同．

[要点提炼]

1．参考系：

在描述一个物体的运动时，用来做标准的其他物体叫参考系．

2．参考系对观察结果的影响

（1）选取的参考系不同，对同一个物体运动的描述也往往不同．

（2）运动和静止的相对性：

如果一个物体相对参考系位置不变，我们就说这个物体是静止的；如果物体相对参考系的位置改变，我们就说这个物体是运动的．静止是相对（填“相对”或“绝对”）的，而运动是绝对（填“相对”或“绝对”）的．

3．参考系的选取原则：

参考系的选取可以是任意的．在实际问题中，参考系的选取以研究问题方便、对运动的描述尽可能简单为基本原则．如果题目不做特殊说明，都是选地面为参考系．

二、怎样对物体进行简化

[问题设计]

1．2013年田径世锦赛男子100米飞人大战，牙买加选手博尔特以9秒77逆转摘金．教练员在研究博尔特的摆臂和步幅对速度的影响时，能否把他看成一个“点”？

若研究博尔特百米比赛所用的时间时，能否把他看成一个“点”？

答案　不能　能

2．在由北京开往广州的列车上，小伟想研究火车的运行时间，能否把火车看成一个“点”？

如果要研究火车通过一架铁路桥的时间，能否把火车看成一个“点”？

答案　能　不能

[要点提炼]

1．质点的特点

（1）质点是用来代替物体的有质量的点，它忽略了物体的大小和形状等次要因素，而突出了物体具有质量这个主要因素．它与几何中的“点”有本质区别．

（2）质点是一种科学抽象，是一种理想化的物理模型，实际上不存在（填“存在”或“不存在”）．

2．物体可以看成质点的条件：

（1）物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计时；

（2）物体上各点的运动情况完全相同．

[延伸思考]

是不是很大的物体一定不能看做质点，而很小的物体一定可以看做质点？

请举例说明．

答案　不是．研究地球绕太阳的公转时可以把地球看做质点，而研究乒乓球的发球（如旋转问题）时不能把乒乓球看做质点．

三、位移与路程有什么不同

[问题设计]

1．中考结束后，爸爸带小明从北京去深圳旅游．出发前，爸爸让小明选择出行方式，有三种方式可供选择：

一是乘长途汽车；二是坐高铁；三是乘飞机．三种出行方式的路程是否相同？

位置的变化是否相同？

位移是否相同？

答案　三种方式路程不同，但结果是一样的，即都是从北京到深圳，初位置一样，末位置一样，即位置的变化一样．位移相同．

2．分析下列两种情况下的位移和路程，并说明：

位移的大小总等于路程吗？

什么情况下相等？

（1）百米比赛中；

（2）沿着400m的跑道跑一圈．

答案　

（1）百米比赛，从起点到终点的位移是100m，路程是100m.

（2）沿着400m的跑道跑一圈，位移是0，路程是400m.

一般情况下，位移的大小不等于路程．

只有物体在一条直线上运动且运动方向不变时，位移的大小才等于路程．

[要点提炼]

1．路程表示物体运动轨迹的长度，只有大小，没有方向，是标量．

2．位移表示物体相对位置的变化，大小等于从初位置到末位置有向线段的长度．方向由初位置指向末位置．

3．同一运动过程的路程不小于位移的大小；在单向直线运动中，位移的大小等于路程．

四、用坐标表示位置和位移

[问题设计]

如图1所示，一辆轿车从超市出发，向东行驶了300m到达电影院，继续向东行驶了150m到达度假村，又向西行驶了950m到达博物馆，最后回到超市．

图1

（1）以超市所在的位置为原点，以向东的方向为正方向，用1个单位长度表示100m，请用直线坐标系表示出超市、电影院、度假村和博物馆的位置；

（2）求轿车从电影院经度假村到博物馆的位移与路程分别为多少？

答案　

（1）如图所示

（2）轿车从电影院经度假村到博物馆的位移为s＝－500m－300m＝－800m，负号表示其方向与规定的正方向相反，即方向向西．

其路程为L＝150m＋450m＋500m＝1100m.

[要点提炼]

1．物体做直线运动（一维运动）时，只需用一个坐标就可以确定物体的位置；位移可以用末位置的坐标（x）和初位置的坐标（x0）差来表示，即s＝x－x0.

2．当物体做平面运动，即二维运动时，需采用两个坐标来确定它的位置；当物体做空间运动，即三维运动时，需要用三个坐标来确定它的位置．

五、时间和时刻有什么不同

[问题设计]

爸爸和小明乘坐的火车20∶30准时从北京西站出发，经5小时23分于第二天1∶53到达山东菏泽站，停2分钟后出发，于4∶26到达安徽阜阳站……

这一段话中哪些是时刻，哪些是时间？

答案　

（1）20∶30、1∶53、4∶26是时刻；5小时23分、2分钟为时间．

[要点提炼]

1．时刻：

指某一瞬间．在时间轴上，时刻用点来表示．

2．时间：

指某两个时刻之间的间隔．在时间轴上，时间用线段来表示．

[延伸思考]

如图2所示，结合所给时间轴，请体会以下几个表述指的是时刻还是时间：

第2s末，2s末，2s内，第2s内．

图2

答案　由题图可知，“第2s末”和“2s末”都与时间轴上t＝2s那一点相对应，所以指的是时刻；“2s内”是从计时开始到2s末的时间，时间为2s；“第2s内”是第1s末或者说第2s初到第2s末的时间，时间为1s（如图所示）．

一、参考系与相对运动

例1

　观察图3中的烟和小旗，关于甲、乙两车相对于房子的运动情况，下列说法正确的是（　　）

图3

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

解析　题图中房子相对于地面是静止的，由烟囱冒出的烟向左飘，可知此时风向向左（相对于地面而言）．甲车上的小旗向左飘，则有三种可能的情况：

一是甲车不动，风把小旗向左吹；二是甲车向右运动，风相对甲车向左，风把小旗向左吹；三是甲车向左运动但速度小于风速，因此风仍能把小旗向左吹．对于乙车，则只有乙车向左运动并且速度大于风速时，风才能把小旗向右吹．故只有选项D正确．

答案　D

二、对质点的理解

例2

　分析研究下列物体的运动时，研究对象能看做质点的是（　　）

A．研究“嫦娥三号”“奔月”的过程

B．研究奥运冠军邓琳琳在平衡木上的动作

C．研究从斜面上滑下的木块的滑行时间

D．研究运动员发出的弧旋乒乓球的旋转情况

解析　研究“嫦娥三号”“奔月”的过程，其形状、大小可以忽略不计，可以把它看成质点．对邓琳琳在平衡木上的动作进行技术分析，不能把她看做质点．从斜面上滑下的木块，其各部分的运动情况都相同，故可把木块看成质点．弧旋乒乓球在转动，其各点的运动情况不同，研究其旋转情况时不能把它看做质点．

答案　AC

针对训练1　下列关于质点的说法中，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．体积很小的物体更容易看成质点

C．凡轻小的物体，皆可看成质点

D．当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　建立理想化模型是物理中重要的研究方法，对于复杂问题的研究有重大意义，A错误；一个物体能否看作质点不应看其大小，关键是看其大小对于所研究的问题的影响能否忽略，体积很小的物体有时可以看成质点，有时不能看成质点，B错误；一个物体能否看成质点不以轻重而论，C错误；物体能否看成质点取决于其大小和形状对所研究的问题是否属于无关或次要因素，若是就可以看成质点，D正确．

三、位移和路程的理解及计算

例3

　某人向东行6km，再向北行10km，又向南行2km，试计算他的路程和位移．（以初始位置为原点，画出坐标图加以说明）

解析　坐标图如图所示

路程为6km＋10km＋2km＝18km

位移是O指向C的有向线段，

大小为：

s＝

km＝10km

设OA与OC的夹角为θ，

则：

sinθ＝

＝

，所以θ＝53°

故方向为东偏北53°.

答案　见解析

针对训练2　关于位移与路程，下列说法中正确的是（　　）

A．在某一段时间内物体运动的位移为零，则该物体一定是静止的

B．在某一段时间内物体运动的路程为零，则该物体一定是静止的

C．在直线运动中，物体的位移大小一定等于其路程

D．在曲线运动中，物体的位移大小可能大于其路程

答案　B

解析　物体从某位置出发，经一段时间又返回到该位置，此过程位移为零，但它运动了，A错．物体运动的路程为零，说明它未动，反之物体若静止不动，它运动的路程一定为零，B对．只有在单向直线运动中，物体的位移大小才等于路程，C错．曲线运动中，物体的位移大小一定小于路程，D错．

四、时间和时刻的理解

例4

　如图4所示的时间轴，下列关于时刻和时间的说法中正确的是（　　）

图4

A．t2表示时刻，称为第2s末或第3s初，也可以称为2s内

B．t2～t3表示时间，称为第3s内

C．t0～t2表示时间，称为最初2s内或第2s内

D．tn－1～tn表示时间，称为第（n－1）s内

解析　此题首先要注意时刻和时间分别对应于时间轴上的一个点和一段距离．其次要注意：

（1）第ns末等于第（n＋1）s初；

（2）ns内不等于第ns内，ns内指的是从0至ns末共ns的时间，而第ns内指的是从（n－1）s末至ns末共1s的时间．故只有B正确．

答案　B

1．（参考系与相对运动）如图5所示，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，摄影师用自己的方法表达了运动的美．请问摄影师选择的参考系是（　　）

图5

A．大地B．太阳

C．滑板运动员D．步行的人

答案　C

解析　摄影师与运动员以相同的速度运动，并且以运动员为参考系拍摄，这样背景上其他物体看起来就是“运动”的，因而模糊不清．

2．（对质点的理解）在以下情况中可将所研究的物体看成质点的是（　　）

A．研究撬棒撬物体时用力大小与支点位置关系

B．研究“玉兔”号从“嫦娥”的怀抱中“走”出来，即两器分离过程中“玉兔”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．研究旋转的电扇扇叶所受阻力大小的影响因素

答案　C

解析　质点是指有质量而不考虑其大小和形状的物体，它是我们为了研究问题方便而引入的一种理想模型．C情景中物体的大小和形状能忽略，因而可看成质点；支点位置影响撬棒用力大小，撬棒不可以看做质点；研究“嫦娥”、“玉兔”两器分离过程中的技术动作时，不能把“玉兔”看成质点；扇叶所受阻力与扇叶的形状、大小有关，不能看做质点．故选C.

3．（时间和时刻的理解）“嫦娥三号”于2013年12月2日凌晨1时30分在西昌卫星发射中心成功发射，她在太空跋涉约13天后，于14日21时11分在月球虹湾以东区域成功软着陆．以上记录时间的数据分别指的是（　　）

A．时刻、时间、时刻B．时间、时刻、时间

C．都是时刻D．都是时间

答案　A

解析　2013年12月2日凌晨1时30分和14日21时11分都指的是时刻；13天是时间，故A正确．

4．（位移和路程的计算）一个人晨练，按如图6所示，走半径为R的中国古代的八卦图的路线，中央的S形部分是两个直径为R的半圆．BD、CA分别为西东、南北指向．他从A点出发沿曲线ABCOADC运动．求：

图6

（1）他从A点第一次走到O点时的位移的大小和方向．

（2）他从A点第一次走到D点时的位移和路程．

答案　

（1）R　由北指向南

（2）位移大小为

R，方向为东偏南45°　

πR

解析　

（1）从A点第一次走到O点时的位移的大小等于线段AO的长度，即s1＝R.

位移的方向为由北指向南．

（2）从A点第一次走到D点时的位移的大小等于线段AD的长度，即s2＝

R.

位移的方向为东偏南45°.

从A点第一次走到D点时的路程等于整个运动轨迹的长度，即s＝

×2πR＋2×

×πR＝

πR.

题组一　参考系与相对运动

1．关于参考系的选取，下列说法中正确的是（　　）

A．研究物体的运动，必须选定参考系

B．描述一个物体的运动情况时，参考系是可以任意选取的

C．研究地面上物体的运动时，常取地面或相对于地面静止的其他物体做参考系

D．参考系必须选取地面或相对于地面静止的其他物体

答案　ABC

解析　描述一个物体的运动情况时，参考系是可以任意选取的，但对于不同的参考系，物体的运动情况往往不同，实际选取参考系时，应本着便于观测和使对运动的描述尽可能简单的原则来进行．

2．如图1所示，飞行员跳伞后飞机上的其他飞行员（甲）和地面上的人（乙）观察跳伞飞行员的运动后，引发了对跳伞飞行员运动状况的争论，下列说法正确的是（　　）

图1

A．甲、乙两人的说法中必有一个是错误的

B．他们的争论是由于选择的参考系不同而引起的

C．研究物体运动时不一定要选择参考系

D．参考系的选择只能是相对于地面静止的物体

答案　B

解析　甲、乙两人的争论是由于选择的参考系不同而引起的，A错，B对；研究物体的运动一定要选择参考系，C错；参考系的选择具有任意性，D错．

3．我们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考系而言的，下列说法正确的是（　　）

A．我们说“太阳东升西落”，是以地球为参考系的

B．我们说“地球围绕太阳转”，是以地球为参考系的

C．我们说“同步卫星在高空静止不动”，是以太阳为参考系的

D．坐在火车上的乘客看到前方铁路旁的树木、电线杆向他飞奔而来，乘客是以火车或他自己为参考系的

答案　AD

解析　“太阳东升西落”是相对于我们居住的地球而言，是以地球为参考系的，所以A正确；“地球围绕太阳转”是以太阳为参考系的，所以B错误；“同步卫星在高空静止不动”是相对于地球而言的，是以地球为参考系的，所以C错误；火车上的乘客看到前方铁路旁的树木、电线杆向他飞奔而来，是以火车或他自己为参考系的，所以D正确．

题组二　质点的理解

4．关于质点，下列说法中正确的是（　　）

A．质点是一个理想模型，实际上不存在

B．因为质点没有大小，所以与几何中的点是一样的

C．凡是小的物体，皆可以看成质点；凡是大的物体，皆不能看成质点

D．如果物体的形状和大小对于所研究的问题属于无关或次要因素时，可把物体看成质点

答案　AD

解析　质点是一个理想的物理模型，尽管不是实际存在的物体，但它是实际物体的一种近似反映，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象，它突出了事物的主要特征，抓住了主要因素，忽略了次要因素，使所研究的复杂问题得到了简化．

5．2013年11月21日13∶00时许．由中航工业沈阳飞机设计研究所设计的“利剑”无人作战攻击机，在西南某试飞中心成功完成首飞．下列可将“利剑”无人作战攻击机视为质点的是（　　）

A．研究人员测试无人战斗机的飞行速度时

B．研究人员观察无人战斗机飞行姿式、测各项技术参数时

C．研究人员确定无人战斗机位置时

D．研究人员对无人战斗机进行控制时

答案　AC

解析　观察无人战斗机飞行速度或确定其位置时，无需考虑其形状和大小，可将其看成质点，A、C正确．而观察无人战斗机飞行姿式或进行控制时，都必须考虑其形状和大小，不能看成质点，B、D错误．

6．下列几种奥运比赛项目中的研究对象可视为质点的是（　　）

A．在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时

B．帆船比赛中确定帆船在大海中的位置时

C．跆拳道比赛中研究运动员的动作时

D．铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中的飞行时间时

答案　BD

题组三　对时刻和时间的理解

7．以下的计时数据中指时间的是（　　）

A．天津开往德州的625次列车于13点35分从天津发车

B．某人用15s跑完100m

C．我们早上8：

00开始上第一节课

D．列车到站时间晚点5分钟

答案　BD

8．下列关于时间和时刻的说法正确的是（　　）

A．时间是较长的一段时间，时刻是较短的一段时间

B．第2s内和前2s内指的是不相等的两段时间

C．“北京时间12点整”指的是时刻

D．时光不能倒流，因此时间有方向

答案　BC

解析　时刻不是一段时间，故A错；第2s内的时间是1s，前2s的时间是2s，故B对；12点整是指时刻，故C对；时间是标量，故D错．

9．下列关于时间和时刻的两种说法意义相同的是（　　）

A．第2s末和第3s初B．前3s内和第3s内

C．第3s末和第2s初D．第1s内和第1s末

答案　A

解析　同一时刻在时间轴上对应同一个点，所以仅A正确．

题组四　位移和路程，利用坐标系求位移

10．关于位移和路程，以下说法正确的是（　　）

A．出租汽车按路程收费

B．出租汽车按位移的大小收费

C．在曲线运动中，同一运动过程的路程一定大于位移的大小

D．在直线运动中，位移就是路程

答案　AC

解析　出租汽车按路程收费，曲线运动路程一定大于初、末位置间线段的长度，所以曲线运动路程一定大于位移的大小，所以A、C正确，B错误．只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程，而位移是矢量，路程是标量，任何情况下位移都不能是路程，所以D错误．

11．某学校田径运动场跑道示意图如图2所示，其中A点是所有跑步项目的终点，也是400m、800m赛跑的起跑点；B点是100m赛跑的起跑点，在校运动会中，甲、乙、丙三个同学分别参加了100m、400m和800m比赛，则（　　）

图2

A．甲的位移最小B．丙的位移最大

C．乙、丙的路程相等D．丙的路程最大

答案　D

12．某人站在楼房顶层O点竖直向上抛出一个小球，上升的最大高度为20m，然后落回到抛出点O下方25m的B点，则小球在这一运动过程中通过的路程和位移分别为（规定竖直向上为正方向）（　　）

A．25m,25mB．65m,25m

C．25m，－25mD．65m，－25m

答案　D

解析　如图所示，整个过程小球的路程为20m＋20m＋25m＝65m，但其位移为－25m，“－”表示其方向竖直向下．

13．如图3所示，某人沿半径R＝50m的圆形跑道跑步，从A点出发逆时针跑过

圆周到达B点，试求由A到B的过程中，此人跑步的路程和位移．（π＝3.14，

＝1.414）

图3

答案　235.5m　70.7m，方向由A→B，与半径AO的夹角为45°

解析　此人运动的路程等于ACB所对应的弧长，即路程L＝

×2πR＝

×2×3.14×50m＝235.5m

此人从A点运动到B点的位移大小等于由A指向B的有向线段的长度，即s＝

R＝1.414×50m＝70.7m，位移的方向由A→B，与半径AO的夹角为45°.

14．如图4所示，某同学沿平直路面由A点出发前进了100m到达斜坡底端的B点，又沿倾角为60°的斜面前进了100m到达C点，求此同学的位移和路程．（结果保留三位有效数字）

图4

答案　173m，方向由A指向C　200m

解析　画出该同学的位移矢量图如图所示，

该同学的位移的大小为

，方向由A指向C

由直角三角形知识可得，

＝

cos60°＝100×

m＝50m

＝

sin60°＝100×

m＝50

m

所以

＝

＝

m＝100

m≈173m，方向由A指向C，路程s＝

＋

＝200m.