
〔情 境 導(dǎo) 入〕我們生活在一個(gè)運(yùn)動(dòng)的世界之中,翱翔的雄鷹、呼嘯的飛機(jī)、轟鳴的戰(zhàn)車、遠(yuǎn)航的巨輪……從浩瀚的宇宙到微小的粒子,自然界中的一切物體,都在不停地運(yùn)動(dòng)。在這一章里,我們將初步學(xué)習(xí)、研究如何描述物體的運(yùn)動(dòng)。
〔內(nèi) 容 提 要〕機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本特征是空間位置隨時(shí)間發(fā)生變化,所以研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)就要從空間和時(shí)間兩個(gè)方面進(jìn)行。研究一種物理規(guī)律總是先從現(xiàn)象的描述入手,作為研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的第一章,本章主要從三個(gè)角度介紹了描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)的相關(guān)基本概念:一是從運(yùn)動(dòng)的研究方法,介紹了質(zhì)點(diǎn)和參考系;二是從運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和空間延伸,介紹了時(shí)刻和時(shí)間間隔及位置和位移;三是從運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)及變化,介紹了速度和加速度。本章還學(xué)習(xí)了用圖像來描述“位移”或“速度”隨時(shí)間變化的規(guī)律。
本章重點(diǎn):①知道質(zhì)點(diǎn)、位移、路程、速度、加速度等概念;②知道平均速度和瞬時(shí)速度的區(qū)別與聯(lián)系;③知道速度、速度的變化量和加速度之間的區(qū)別與聯(lián)系。本章難點(diǎn):①速度、速度的變化量和加速度的區(qū)別與聯(lián)系;②x-t圖像及v-t圖像的理解及應(yīng)用。
〔學(xué) 法 指 導(dǎo)〕學(xué)習(xí)本章要抓住兩個(gè)關(guān)鍵,一個(gè)是從物理學(xué)的角度明確相關(guān)概念引入的必要性,二是從數(shù)學(xué)的角度理解對(duì)運(yùn)動(dòng)屬性的描述方法。在學(xué)習(xí)的過程中,一定要注意聯(lián)系實(shí)際,采用一些直觀、形象的方法來加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解,從而把難度降到最低限度。另外,一定要領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的科學(xué)思維方法,如質(zhì)點(diǎn)模型的建立(理想化模型)、瞬時(shí)速度的概念(極限法)、加速度的定義(比值定義法)、用圖像描述物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律等,并將學(xué)到的科學(xué)思維方法應(yīng)用到今后解決問題的過程中,做到舉一反三、觸類旁通。
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解質(zhì)點(diǎn)的含義。知道將物體抽象為質(zhì)點(diǎn)的條件。2.經(jīng)歷質(zhì)點(diǎn)模型的建構(gòu)過程,初步體會(huì)建構(gòu)物理模型的思維方式。3.了解參考系的概念及其對(duì)描述物體運(yùn)動(dòng)的意義。結(jié)合實(shí)例,了解不同參考系中對(duì)同一運(yùn)動(dòng)的描述可能不同,體會(huì)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性和絕對(duì)性。
1.質(zhì)點(diǎn)的定義:忽略物體的________和________,把物體簡(jiǎn)化為一個(gè)具有________的點(diǎn),這樣的點(diǎn)稱為質(zhì)點(diǎn)。2.把物體看作質(zhì)點(diǎn)的條件:物體的________和________對(duì)研究問題的影響可以忽略。3.理想化模型:在物理學(xué)中,突出問題的____________,忽略____________,建立__________的物理模型,是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)就是一種理想化模型,實(shí)際并不存在。注意:在高中物理中,我們主要研究那些能夠簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)的物體的運(yùn)動(dòng),所以常常不區(qū)分“物體”和“質(zhì)點(diǎn)”兩個(gè)詞。
1.定義:在描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),首先要選定某個(gè)其他物體作為參考,這種用來作為________的物體叫作參考系。2.參考系的選取(1)參考系的選取是________的,但選取的參考系不同,結(jié)論往往________,通常選________為參考系。(2)參考系既可以是________的物體,也可以是________的物體。注意:物體被選作參考系后,就認(rèn)為該物體是靜止的。
『判一判』(1)自然界中沒有絕對(duì)靜止的物體。( )(2)很小的物體一定能看作質(zhì)點(diǎn),較大的物體有時(shí)也能看作質(zhì)點(diǎn)。( )(3)質(zhì)點(diǎn)是為了突出問題的主要因素,忽略次要因素而建立的理想化模型。( )
(4)參考系必須選取地面或相對(duì)于地面靜止的其他物體。( )(5)選取的參考系不同,對(duì)同一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的描述也往往不同。( )(6)“坐地日行八萬里”所對(duì)應(yīng)的參考系是地面。( )
『選一選』下列奧運(yùn)會(huì)項(xiàng)目中記錄運(yùn)動(dòng)員比賽成績(jī)時(shí),可將運(yùn)動(dòng)員視為質(zhì)點(diǎn)的是( )
解析:擊劍、蹦床、體操比賽時(shí)要注意運(yùn)動(dòng)員的肢體動(dòng)作,不能將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn);自行車比賽主要是看運(yùn)動(dòng)的快慢,運(yùn)動(dòng)員的大小和形狀可以忽略,能看作質(zhì)點(diǎn)。本題應(yīng)選D。
『想一想』在我國古典小說《鏡花緣》中有這樣一句話:“去年一陣大風(fēng),把我院內(nèi)一口井忽然吹到籬笆外去?!睘槭裁础熬睍?huì)被“吹到籬笆外去”?
解析:一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的確定,關(guān)鍵取決于所選取的參考系。所選取的參考系不同,得到的結(jié)論也不相同。人之所以看到“井”會(huì)被“吹到籬笆外去”,說明說這句話的人是以籬笆為參考系的。
近些年風(fēng)靡全國的廣場(chǎng)舞是一項(xiàng)男女老少皆宜的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目,當(dāng)我們盯住一個(gè)人的舞蹈動(dòng)作進(jìn)行模仿學(xué)習(xí)時(shí)能把舞蹈者簡(jiǎn)化成一個(gè)點(diǎn)嗎?當(dāng)我們?cè)趶V場(chǎng)上方觀察人們的隊(duì)形進(jìn)行航拍時(shí),能把舞蹈者簡(jiǎn)化成一個(gè)點(diǎn)嗎?提示:不能 能
1.理想化模型(1)“理想化模型”是為了使研究的問題得以簡(jiǎn)化或研究問題方便而進(jìn)行的一種科學(xué)的抽象,實(shí)際并不存在。(2)“理想化模型”是以研究目的為出發(fā)點(diǎn),突出問題的主要因素,忽略次要因素而建立的“物理模型”。(3)“理想化模型”是在一定程度和范圍內(nèi)對(duì)客觀存在的復(fù)雜事物的一種近似反映,是物理學(xué)中經(jīng)常采用的一種研究方法。
2.對(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解(1)質(zhì)點(diǎn)是用來代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn),其突出的特點(diǎn)是“具有質(zhì)量”,但是質(zhì)點(diǎn)沒有大小、體積、形狀與幾何中的“點(diǎn)”有本質(zhì)區(qū)別。(2)質(zhì)點(diǎn)是一種“理想化模型” 。
3.實(shí)際物體可看成質(zhì)點(diǎn)的常見情況
物體能否被視為質(zhì)點(diǎn),不是取決于物體的大小,而是看物體的形狀和大小對(duì)研究問題的結(jié)果的影響是否可忽略。同一物體在不同的問題情景中有的可視為質(zhì)點(diǎn),有的則不能視為質(zhì)點(diǎn)。
如圖所示,下列幾種情況下的物體,
哪些可將物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)來處理( )A.甲:研究正在吊起貨物的起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)時(shí)B.乙:研究正在旋轉(zhuǎn)的硬幣的運(yùn)動(dòng)時(shí)C.丙:研究太空中宇宙飛船的位置時(shí)D.?。貉芯哭D(zhuǎn)動(dòng)的門的運(yùn)動(dòng)時(shí)
解析:A、B、D選項(xiàng)中的研究對(duì)象的大小、形狀忽略后,起重機(jī)、硬幣、門的運(yùn)動(dòng)將無法研究,故A、B、D選項(xiàng)中的研究對(duì)象不能被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn);C選項(xiàng)中宇宙飛船的大小、形狀忽略后,對(duì)于確定宇宙飛船的位置無影響,故C項(xiàng)中的宇宙飛船可以被當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。
思維升華:(1)質(zhì)點(diǎn)要突出“具有質(zhì)量”和“占有位置”的特點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)沒有大小和形狀,它的質(zhì)量就是它所代替的物體的質(zhì)量。(2)質(zhì)點(diǎn)沒有大小和形狀,因而質(zhì)點(diǎn)是不可能轉(zhuǎn)動(dòng)的,任何轉(zhuǎn)動(dòng)的物體在研究其自轉(zhuǎn)時(shí)都不可簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)。
1.(2021·湖北省黃岡市麻城市實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一月考物理試題) 國慶閱兵中展示了“大國重器”東風(fēng)41,電視直播的解說詞中這樣介紹東風(fēng)41核導(dǎo)彈:“戰(zhàn)略制衡、戰(zhàn)略攝控、戰(zhàn)略決勝,東風(fēng)41洲際戰(zhàn)略核導(dǎo)彈是我國戰(zhàn)略核力量的中流砥柱!”
關(guān)于東風(fēng)41導(dǎo)彈,下列說法中正確的是( )A.因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)就是體積很小的點(diǎn),所以導(dǎo)彈不可以被看成質(zhì)點(diǎn)B.判斷導(dǎo)彈方隊(duì)經(jīng)過天安門廣場(chǎng)時(shí)隊(duì)列是否整齊,可以把導(dǎo)彈看成質(zhì)點(diǎn)C.研究導(dǎo)彈在空中遠(yuǎn)距離飛行的軌跡時(shí)可以把導(dǎo)彈看成質(zhì)點(diǎn)D.研究導(dǎo)彈在發(fā)射架上發(fā)射的運(yùn)動(dòng)時(shí)間時(shí)可以把導(dǎo)彈看成質(zhì)點(diǎn)
解析:物體能否可看作質(zhì)點(diǎn),關(guān)鍵是看它的大小形狀對(duì)所研究的問題能否忽略不計(jì)沒有影響,故體積很小的點(diǎn)不一定能看作質(zhì)點(diǎn);在研究導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)可以把導(dǎo)彈看成質(zhì)點(diǎn),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;判斷導(dǎo)彈方隊(duì)經(jīng)過天安門廣場(chǎng)時(shí)隊(duì)列是否整齊,導(dǎo)彈的大小不能忽略,不可以把導(dǎo)彈看成質(zhì)點(diǎn),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;研究導(dǎo)彈在空中遠(yuǎn)距離飛行的軌跡時(shí)導(dǎo)彈的大小可以忽略,可以把導(dǎo)彈看成質(zhì)點(diǎn),選項(xiàng)C正確;研究導(dǎo)彈在發(fā)射架上發(fā)射的運(yùn)動(dòng)時(shí)間時(shí)導(dǎo)彈的大小不能忽略,不可以把導(dǎo)彈看成質(zhì)點(diǎn),選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
觀察下面的漫畫,圖中司機(jī)說乘車人“你沒動(dòng)”,而路上的小女孩說他運(yùn)動(dòng)得“真快”。關(guān)于司機(jī)和小女孩對(duì)乘車人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述中,司機(jī)和小女孩得到了不同的結(jié)論,但仔細(xì)一想他們都是對(duì)的。試分析小女孩和司機(jī)各自說話的根據(jù)。
提示:對(duì)于路旁的小女孩,她們觀察乘客是以地面為參考系;而坐在車內(nèi)的司機(jī)觀察乘客是以車為參考系,故得到了不同的結(jié)論。
1.選擇參考系的意義:要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),必須首先選好參考系。只有選定參考系后,才能研究物體做怎樣的運(yùn)動(dòng)。2.選擇參考系的原則:(1)選取參考系一般應(yīng)根據(jù)研究對(duì)象和研究對(duì)象所在的系統(tǒng)來決定。(2)參考系的選取可以是任意的。在實(shí)際問題中,參考系的選取應(yīng)以觀測(cè)方便和使運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單為基本原則。(3)在比較不同物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)選擇同一參考系。
3.參考系的四個(gè)特性:
(1)分析具體的問題時(shí),選擇合適的物體作為參考系,可使問題變得簡(jiǎn)單。(2)解題過程中,如果選地面作為參考系可以不指明,但選其他物體作為參考系時(shí)必須指明。
觀察圖中屋頂?shù)拇稛熀托〖t頭發(fā)的飄動(dòng)方向,可知風(fēng)與小紅的運(yùn)動(dòng)情況,其中正確的是( )A.風(fēng)是向左吹的,小紅向左運(yùn)動(dòng)的速度比風(fēng)的小B.風(fēng)是向左吹的,小紅向左運(yùn)動(dòng)的速度比風(fēng)的大C.風(fēng)是向右吹的,小紅是向左運(yùn)動(dòng)的D.風(fēng)是向左吹的,小紅是向右運(yùn)動(dòng)的
解析:選地面為參考系,由屋頂?shù)拇稛煼较蚩芍L(fēng)向左吹。因?yàn)樾〖t的頭發(fā)向右飄,所以小紅一定向左運(yùn)動(dòng)且速度比風(fēng)速大,故選項(xiàng)B正確。
思維升華:對(duì)于觀察到運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,判斷觀察者觀察時(shí)所選取的參考系,有兩種方法:(1)靜物法:明確觀察到的現(xiàn)象中,什么物體是運(yùn)動(dòng)的,什么物體是靜止的,靜止的物體可能就是參考系。(2)假設(shè)法:假設(shè)以某物體為參考系,看對(duì)所研究物體運(yùn)動(dòng)的描述是否與觀察到的結(jié)果一致。若一致,該物體可能就是參考系。
2.(2020·杭州高一期中)“空手把鋤頭,步行騎水牛,人從橋上過,橋流水不流。”是《中國詩詞大會(huì)》某期節(jié)目里選用的古詩,從物理學(xué)的角度看,其中“橋流水不流”所選擇的參考系是( )A.水 B.牛 C.橋 D.人
解析:“橋流水不流”可以理解為“橋動(dòng)水不動(dòng)”,意思就是說橋在運(yùn)動(dòng),水在靜止。這是以水為參照物觀察到的現(xiàn)象,故選A。
質(zhì)點(diǎn)模型的建立思想 (2021·河北省石家莊市元氏縣第四中學(xué)高一月考物理試題)關(guān)于質(zhì)點(diǎn),以下說法正確的是( )A.質(zhì)點(diǎn)就是很小的物體,如液滴、花粉顆粒、塵埃等B.體積很大的物體一定不能看作質(zhì)點(diǎn)C.一山路轉(zhuǎn)彎處較狹窄,司機(jī)下車實(shí)地勘察,判斷汽車是否能安全通過,此時(shí)在司機(jī)看來汽車是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)D.描繪航空母艦在海洋中的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),航空母艦可看作質(zhì)點(diǎn)
解析:當(dāng)物體的形狀和大小對(duì)我們所研究問題影響不大時(shí),可以將物體簡(jiǎn)化為一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn),但判斷物體能不能看作質(zhì)點(diǎn)不是依據(jù)物體的大小而是根據(jù)我們所研究的問題來判斷的,AB錯(cuò)誤;由于轉(zhuǎn)彎處較窄,所以不能忽略汽車的大小,故不能看作質(zhì)點(diǎn),C錯(cuò)誤;描繪航空母艦在海洋中的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),航空母艦的大小可以忽略,故能看作質(zhì)點(diǎn),D正確。
名師點(diǎn)睛:判斷物體能不能看作質(zhì)點(diǎn),判斷依據(jù)不是質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量大小和體積大小,而是我們所研究的問題,當(dāng)物體的形狀和體積對(duì)我們所研究的問題影響不大或者可以忽略時(shí),物體可以看做質(zhì)點(diǎn),小物體不一定能看作質(zhì)點(diǎn),如研究原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí),原子核不能看作質(zhì)點(diǎn),大物體不一定不能看作質(zhì)點(diǎn),如研究地球公轉(zhuǎn)時(shí),地球可以看作質(zhì)點(diǎn)。
核心素養(yǎng) 科學(xué)思維引入“理想化模型”的概念,可以使問題的處理大為簡(jiǎn)化而又不會(huì)發(fā)生大的偏差?,F(xiàn)實(shí)生活中,有許多實(shí)際的事物與這種“理想化模型”十分接近。因此在一定的場(chǎng)合、條件下,可以把實(shí)際事物當(dāng)作“理想化模型”來處理。
1.(2021·吉林省長(zhǎng)春市長(zhǎng)春外國語學(xué)校高一月考物理試題)北京已成功申辦2022年冬奧會(huì)。如圖所示為部分冬奧會(huì)項(xiàng)目,下列關(guān)于這些冬奧會(huì)項(xiàng)目的研究中,可以將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn)的是( )A.研究速度滑冰運(yùn)動(dòng)員滑冰的快慢B.研究自由滑雪運(yùn)動(dòng)員的空中姿態(tài)C.研究單板滑雪運(yùn)動(dòng)員的空中轉(zhuǎn)體D.研究花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員的花樣動(dòng)作
解析:研究速度滑冰運(yùn)動(dòng)員滑冰的快慢時(shí),人的形狀對(duì)研究的過程來說可以忽略不計(jì),所以能看成質(zhì)點(diǎn),故A正確;研究自由滑雪運(yùn)動(dòng)員的空中姿態(tài)時(shí),人的形狀不能忽略,不可以將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn),故B錯(cuò)誤;研究單板滑雪運(yùn)動(dòng)員的空中轉(zhuǎn)體時(shí),要研究運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作,不可以將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn),故C錯(cuò)誤;研究花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員的花樣動(dòng)作時(shí),要觀看運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作,不可以將運(yùn)動(dòng)員看作質(zhì)點(diǎn),故D錯(cuò)誤。
2.(2021·江蘇省鹽城市東臺(tái)市創(chuàng)新學(xué)校高一檢測(cè)物理試題)如圖所示,某地在端午節(jié)舉行賽龍舟活動(dòng),所有龍舟均朝同一方向奮力前進(jìn)。則 ( )
A.以岸為參考系,龍舟是靜止的B.以岸為參考系,龍舟是向前運(yùn)動(dòng)的C.以某一龍舟為參考系,岸是靜止的D.以某一龍舟為參考系,岸是向前運(yùn)動(dòng)的解析:以岸為參考系,龍舟是向前運(yùn)動(dòng)的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;以某一龍舟為參考系,岸是向后運(yùn)動(dòng)的,選項(xiàng)CD錯(cuò)誤。
3.(多選)(2021·江西省撫州市臨川二中高一(上)月考物理試題) 在“金星凌日”的精彩天象中,觀察到太陽表面上有顆小黑點(diǎn)緩慢走過,持續(xù)時(shí)間達(dá)六個(gè)半小時(shí),那便是金星,如圖所示,下面說法正確的是( )A.地球在金星與太陽之間B.觀測(cè)“金星凌日”時(shí)可將太陽看成質(zhì)點(diǎn)C.以太陽為參考系,可以認(rèn)為地球是運(yùn)動(dòng)的D.以太陽為參考系,可以認(rèn)為金星是運(yùn)動(dòng)的
解析:“金星凌日”現(xiàn)象的成因是光的直線傳播,當(dāng)金星轉(zhuǎn)到太陽與地球中間且三者在一條直線上時(shí),金星擋住了沿直線傳播的太陽光,人們看到太陽上的黑點(diǎn)實(shí)際上是金星,由此可知發(fā)生金星凌日現(xiàn)象時(shí),金星位于地球和太陽之間,故A錯(cuò)誤;觀測(cè)“金星凌日”時(shí),如果將太陽看成質(zhì)點(diǎn),無法看到“金星凌日”現(xiàn)象,故B錯(cuò)誤;以太陽為參考系,可以認(rèn)為金星和地球都是運(yùn)動(dòng)的,故CD正確。
4.(2021·山西太原模擬)觀察圖中的煙囪冒出的煙和車上的小旗,關(guān)于甲、乙兩車相對(duì)于房子的運(yùn)動(dòng)情況,下列說法正確的是( )A.甲、乙兩車一定向左運(yùn)動(dòng)B.甲、乙兩車一定向右運(yùn)動(dòng)C.甲車可能運(yùn)動(dòng),乙車向右運(yùn)動(dòng)D.甲車可能靜止,乙車向左運(yùn)動(dòng)
這是一份物理必修 第一冊(cè)第一章 運(yùn)動(dòng)的描述1 質(zhì)點(diǎn) 參考系教學(xué)課件ppt,共33頁。PPT課件主要包含了目錄索引等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一冊(cè)1 質(zhì)點(diǎn) 參考系多媒體教學(xué)ppt課件,文件包含新人教版高中物理必修第一冊(cè)第一章運(yùn)動(dòng)的描述1質(zhì)點(diǎn)參考系課件ppt、新人教版高中物理必修第一冊(cè)第一章運(yùn)動(dòng)的描述1質(zhì)點(diǎn)參考系學(xué)案docx等2份課件配套教學(xué)資源,其中PPT共26頁, 歡迎下載使用。
這是一份高中物理1 質(zhì)點(diǎn) 參考系作業(yè)課件ppt,共23頁。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo),當(dāng)堂檢測(cè)等內(nèi)容,歡迎下載使用。
微信掃碼,快速注冊(cè)
注冊(cè)成功