新教材物理人教版教案第一章運動的描述第一節(jié)質(zhì)點參考系_第1頁
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文檔簡介

1.質(zhì)點參考系1.了解機(jī)械運動的概念,了解力學(xué)研究的問題——物體做機(jī)械運動的規(guī)律。2.了解質(zhì)點的概念,知道物體可看成質(zhì)點的條件。3.了解參考系的概念,知道運動具有相對性。4.體會理想化模型在探究自然規(guī)律中的作用。一、機(jī)械運動與力學(xué)1.機(jī)械運動:物體的eq\o(□,\s\up1(01))空間位置隨時間的變化,是自然界中最簡單、最基本的運動形態(tài),叫作機(jī)械運動。2.力學(xué):在物理學(xué)中,研究物體做eq\o(□,\s\up1(02))機(jī)械運動規(guī)律的分支叫作力學(xué)。二、物體和質(zhì)點1.質(zhì)點的定義:在某些情況下,可以忽略物體的eq\o(□,\s\up1(01))大小和eq\o(□,\s\up1(02))形狀,把它簡化為一個具有eq\o(□,\s\up1(03))質(zhì)量的點,這樣的點叫作質(zhì)點。2.物體看成質(zhì)點的另一種情況:物體上各點的運動情況eq\o(□,\s\up1(04))完全相同,從描述運動的角度看,物體上eq\o(□,\s\up1(05))任意一點的運動完全能反映整個物體的運動。3.一個物體能否看成質(zhì)點是由eq\o(□,\s\up1(06))所要研究的問題決定的。4.理想化模型:在物理學(xué)中,突出問題的eq\o(□,\s\up1(07))主要因素,忽略eq\o(□,\s\up1(08))次要因素,建立eq\o(□,\s\up1(09))理想化的物理模型,并將其作為研究對象,是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。質(zhì)點就是一種理想化模型。三、參考系1.靜止與運動:自然界的一切物體都處于永恒的運動中,eq\o(□,\s\up1(01))絕對靜止的物體是不存在的,而運動是eq\o(□,\s\up1(02))絕對的。2.運動的相對性:描述某個物體的位置隨時間的變化時,是eq\o(□,\s\up1(03))相對于其他物體而言的。3.參考系:描述物體的eq\o(□,\s\up1(04))運動時,選定的作為eq\o(□,\s\up1(05))參考的物體。4.參考系的選取(1)在描述一個物體的運動時,參考系可以eq\o(□,\s\up1(06))任意選擇。(2)選擇不同的參考系來觀察同一物體的運動,其結(jié)果會eq\o(□,\s\up1(07))有所不同。(3)通常情況下,在討論地面上物體的運動時,都以eq\o(□,\s\up1(08))地面為參考系。判一判(1)很小的物體一定能看成質(zhì)點。()(2)同一物體有時可看成質(zhì)點,有時則不能。()(3)質(zhì)點與幾何中心點一樣,沒有區(qū)別。()提示:(1)×(2)√當(dāng)所研究的問題能夠忽略物體的大小、形狀時,才能看成質(zhì)點,能否看成質(zhì)點與物體本身的大小無關(guān)。(3)×幾何中心點無質(zhì)量。想一想“坐地日行八萬里,巡天遙看一千河”所描述的運動各是以什么為參考系的?提示:人“坐地”而靜止是以地面為參考系;“日行八萬里”意思是坐在地上不動也會隨地球繞地心轉(zhuǎn)動八萬里(地球赤道長約四萬公里),是以地心為參考系;“巡天遙看一千河”是指人在隨地球繞太陽公轉(zhuǎn)過程中,巡視宇宙中的萬千星河,是以太陽為參考系。課堂任務(wù)對質(zhì)點的理解仔細(xì)觀察下列圖片,認(rèn)真參與“師生互動”?;顒?:如圖甲,雄鷹拍打著翅膀在空中翱翔時,你能準(zhǔn)確地描述它的運動嗎?提示:雄鷹身體在向前運動,但它的翅膀在向前運動的同時還在上下運動,可知要準(zhǔn)確地描述它的運動并不容易,因為雄鷹各部位的運動情況不同?;顒?:如果我們研究雄鷹從北方飛到南方的位置變化情況,雄鷹的大小和形狀對所研究的問題有影響嗎?如何描述雄鷹的運動?研究雄鷹的翅膀是如何運動的時候,能把翅膀當(dāng)成一個點嗎?提示:它的大小和形狀對所研究問題的影響可以忽略;可以把它看成一個點來描述它的運動;研究雄鷹的翅膀是如何運動時,不能把翅膀當(dāng)成一個點,雄鷹的翅膀在運動過程中各點的運動情況不同,若把翅膀當(dāng)成一個點,我們無法研究翅膀的運動情況?;顒?:如圖乙,一列火車在平直軌道上行駛,什么時候可以把它看作一個點,什么時候不可以?提示:當(dāng)研究火車整體的運動情況時,可以用一個點的運動代替整列火車的運動,即可以把它看作一個點;但研究它的一部分如傳動機(jī)構(gòu)及車輪的運動時,不可以把它看作一個點。活動4:討論、交流、展示,得出結(jié)論。1.質(zhì)點的特點(1)它沒有大小和形狀。(2)它具有物體的全部質(zhì)量。(3)它是一種理想化的模型。(4)實際中是不存在的。可看成質(zhì)點的物體不一定很小,不能把它和微觀粒子如電子等混同起來。2.物體被看作質(zhì)點的條件(1)物體能否被看成質(zhì)點,視具體情況而定,與物體的大小無必然關(guān)系,關(guān)鍵是看物體的大小和形狀在所研究的問題中是否可以忽略。當(dāng)物體的大小和形狀對所研究的問題沒有影響或影響可以忽略時,可以把物體看作質(zhì)點。(2)做平動的物體一般可以被看作質(zhì)點。物體有轉(zhuǎn)動,但轉(zhuǎn)動對所研究的問題沒有影響或影響可以忽略時,物體也可以被看作質(zhì)點。例1以下情景中,畫橫線的人或物體可看成質(zhì)點的是()A.研究一列火車過橋所需的時間B.乒乓球比賽中,應(yīng)對比賽對手發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球C.研究航天員翟志剛在太空揮動國旗的動作D.用GPS確定打擊海盜的“武漢”艦在大海中的位置(1)一個物體能否看成質(zhì)點與物體的大小有關(guān)嗎?提示:無關(guān)。(2)一個物體可以看成質(zhì)點的條件是什么?提示:物體的大小和形狀對所研究的問題沒有影響,或者對所研究問題的影響可以忽略時,物體就可以看成質(zhì)點。[規(guī)范解答]火車與橋的尺寸相比,長度不能忽略,研究火車過橋的時間不能忽略火車自身的長度,不能把火車看成質(zhì)點,A錯誤;要接住“旋轉(zhuǎn)球”,必須研究乒乓球的轉(zhuǎn)動狀態(tài),不能把乒乓球看成質(zhì)點,B錯誤;如果把翟志剛看作質(zhì)點,便不能研究他揮動國旗的動作,故不能把翟志剛看成質(zhì)點,C錯誤;“武漢”艦相對大海太小,它的大小、形狀對所研究的問題沒有影響,可以把“武漢”艦看成質(zhì)點,D正確。[完美答案]D判斷一個物體能否看成質(zhì)點,不是看物體自身的大小,而是看物體自身的大小和形狀對所研究問題的影響是否可以忽略。同一個物體,由于所要研究的問題不同,有時能夠看成質(zhì)點,有時不能看成質(zhì)點。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練1])圖示為正在航拍的四旋翼無人飛機(jī)。下列過程中能將無人飛機(jī)看作質(zhì)點的是()A.調(diào)節(jié)飛機(jī)旋翼的轉(zhuǎn)速B.調(diào)整飛機(jī)在空中的姿態(tài)C.觀察飛機(jī)在空中的位置D.調(diào)整飛機(jī)上攝像機(jī)鏡頭的方向答案C解析調(diào)節(jié)飛機(jī)旋翼的轉(zhuǎn)速時,飛機(jī)旋翼的大小和形狀不能忽略不計,不能將飛機(jī)看作質(zhì)點,A錯誤;調(diào)整飛機(jī)在空中的姿態(tài),飛機(jī)各部分的運動不同,不可以將飛機(jī)看作質(zhì)點,B錯誤;觀察飛機(jī)在空中的位置,飛機(jī)的大小和形狀可忽略,可以看作質(zhì)點,C正確;調(diào)整飛機(jī)上攝像機(jī)鏡頭的方向時,鏡頭及飛機(jī)的大小和形狀不能忽略,不能看作質(zhì)點,D錯誤。理想化模型在物理學(xué)研究中,研究對象受許多因素的影響,如果同時考慮這諸多因素,那就無法使用數(shù)學(xué)知識達(dá)到定量研究的目的。在一定條件下我們把非本質(zhì)的次要因素找出來,加以剔除,抓住其主要因素和本質(zhì)特征并進(jìn)行抽象概括、研究,這種研究方法稱之為物理學(xué)中的理想化方法。用這種方法將研究對象(物體、過程等)簡化成抽象模型,我們稱之為物理學(xué)中的理想化模型。質(zhì)點模型:忽略物體的大小和形狀(無關(guān)或次要因素),突出質(zhì)量(主要因素),建立有質(zhì)量的點——質(zhì)點這種模型(理想化模型),并將質(zhì)點作為研究對象,將對實際物體運動的描述轉(zhuǎn)化為對質(zhì)點運動的描述。質(zhì)點是沒有形狀、大小,具有物體全部質(zhì)量的點的理想化模型。除質(zhì)點外,在學(xué)習(xí)中還會接觸到很多的理想化模型,像光線、光滑面在現(xiàn)實中并不存在,它們都只是一種理想化的模型。總結(jié):理想化模型要點如下:(1)“理想化模型”是為了使研究的問題簡化方便而進(jìn)行的一種科學(xué)的抽象,實際并不存在。(2)“理想化模型”是以研究目的為出發(fā)點,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)對客觀存在的復(fù)雜事物的近似反映,是物理學(xué)中經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。課堂任務(wù)參考系與相對運動仔細(xì)觀察下列圖片,認(rèn)真參與“師生互動”?;顒?:坐在火車?yán)锏某丝蜑槭裁凑f火車沒有動呢?提示:火車相對于乘客沒有發(fā)生位置的變動,所以乘客以自己為參考說火車沒有動。活動2:站在站臺上的小朋友為什么說火車好快呢?提示:火車相對于站臺及站臺上的小朋友的位置在快速變化,所以小朋友以站臺為參考說火車速度好快?;顒?:怎樣描述物體的運動情況呢?提示:由上面的分析可知,要描述一個物體的運動情況,需要先選擇某個其他物體作為參考,觀察物體的位置相對于這個“其他物體”是否隨時間變化,以及怎樣變化?;顒?:討論、交流、展示,得出結(jié)論。1.參考系描述一個物體的運動時,用來作為參考的其他物體叫作參考系。2.運動的相對性(1)描述一個物體的運動情況,取決于所選的參考系,選取的參考系不同,對同一個物體運動的描述可能不同。(2)相對靜止:如果兩個物體運動的快慢相同,方向相同,我們就說這兩個物體是相對靜止的。(3)平時人們所說的靜止的物體,都是指相對靜止,絕對靜止的物體是不存在的。3.參考系的四個性質(zhì)(1)標(biāo)準(zhǔn)性:被選作參考系的物體都是假定不動的,被研究的物體是運動還是靜止,都是相對于所選定的參考系而言的。(2)任意性:任何物體都可以作為參考系。(3)統(tǒng)一性:比較多個物體的運動或研究同一物體在不同階段的運動時應(yīng)選擇同一個參考系。(4)差異性:對于同一個物體,選擇不同的參考系,觀察結(jié)果可能不同。4.參考系的選取原則(1)參考系的選取一般以觀察方便和使運動的描述盡可能簡單為原則。(2)通常在研究地面上物體的運動時,如果不加說明,則默認(rèn)以地面為參考系。(1)具體的問題分析中,選擇合適的參考系,可使問題的分析變得簡單。所以分析具體問題時,不一定總以地面或相對地面靜止的物體作為參考系,可根據(jù)情況靈活選擇。(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必須指明。例2如圖所示,由于風(fēng),河岸上的旗幟向右飄,在河面上的兩條船上的旗幟分別向右和向左飄,兩條船的運動狀態(tài)是()A.A船肯定是向左運動的B.A船肯定是靜止的C.B船肯定是向右運動的D.B船可能是靜止的(1)河岸上的旗幟向右飄,說明風(fēng)向哪個方向吹?提示:向右吹。(2)該題除了考慮船的運動方向,還需要考慮什么?提示:還需要考慮船與風(fēng)的速度大小關(guān)系。[規(guī)范解答]由題圖知A船與河岸上的旗幟均向右飄,所以A船可能相對河岸靜止,也可能以任意速度向左運動,還有可能以比風(fēng)速小的速度向右運動,A、B錯誤;B船上的旗幟向左飄,表明B船只能向右運動,且速度大于風(fēng)速,C正確,D錯誤。[完美答案]C1.分析物體運動情況的步驟2.判斷參考系的兩種方法(1)靜物法:明確觀察到的現(xiàn)象中,什么物體是運動的,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,看對物體運動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。eq\a\vs4\al([變式訓(xùn)練2])坐在火車?yán)锏耐跬瑢W(xué)觀察相鄰軌道上的另一列火車時,感到自己乘坐的火車在后退,實際上他乘坐的火車并未開動,下列相關(guān)分析正確的是()A.王同學(xué)感到自己所乘火車在后退,選擇的參考系是火車站的地面B.王同學(xué)感到自己所

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