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1、第一章 運動的描述
第一節(jié) 質點 參考系
一、教材分析:
關于“質點”概念的學習,教材分析通常情況下將物體看成質點的必要性,即由于描述實際物體的復雜性,使得人們不得不進行科學的抽象。其次是從三個方面分析什么樣的物體可以看成質點;三是在旁批中特意點出了:“在物理學中,突出問題的主要因素,忽略次要因素、建立理想化的物理模型,并將其作為研究對象,是經(jīng)常采用的種科學研究方法。質點這一理想化模型就是這種方法的具體應用?!睆娬{了建立物理模型的一般原則,這種研究方法突出研究問題的主要方面、深刻地把握了事物的本質。可以說,物理學研究問題的精髓在于:用模型描述自然;用數(shù)學表達模型;用實驗檢驗模型。
2、這一節(jié)另一個重要的概念是“參考系”。在參考系的學習中,要讓學生認識到,由于運動的相對性,要描述物體的運動,就一定要確定是在什么樣的參考系中來描述。參考系在運動的描述中具有基礎性的意義。其實,任何物理問題的說明和分析實際上都離不開參考系??紤]到中學教學的實際,關于參考系的概念教村沒有給出嚴格的定義,而是說“用來做參考的物體稱為參考系”。這也是通常的種說法,即不區(qū)分“參考物”和“參考系”,而強測“坐標系是參號系的數(shù)學抽象”。在討論具休問題時,通常只給出坐標系而不必具體地指出參考物或參考系。關于參考系要結合下一節(jié)的坐標系進一步學習。
二、新課引入
生活中,運動隨處可見:如飄落的樹葉、行駛的汽
3、車、彈跳的籃球、轉動的鐘表等……這些運動的物體,大到圍著太陽轉的行星,小到看不見的分子和原子微粒,我們如何準確的描述他們的運動呢?這就是我們即將學習的內容。
不過在學習描述運動之前我想問:同學們還記得運動在物理學里面是怎么定義的嗎?
說到運動的定義就不得不提到最早對運動進行分類的人:恩格斯。他把運動從低級到高級進行了大致分類,依次是:
機械運動——我們今天要學的運動——物體的空間位置隨時間發(fā)生變化。
物理運動(分子熱運動)——分子層次上的運動;
化學運動(原子層次上的運動);
生物運動——萬物生長;
人類社會運動——人類或其他高級的哺乳動物有意識的參加社會活動。
【提問】
分
4、子和原子的運動屬于機械運動嗎?——化學運動
【提問】
請學生判斷以下是否為機械運動(跳遠、跑步、開車、飛機軌跡)
三、新知講解
機械運動的定義是指:物體的空間位置隨時間發(fā)生變化。那么如果我們研究一架飛機從北京到湖南的位置隨時間的變化,也就是只研究它的運動軌跡,飛機是白色還是紅色重要嗎?飛機的大小重要嗎?很明顯,這些都不影響我們研究他運動的軌跡。也就是說我們發(fā)現(xiàn):飛機的外形對我們要研究的飛機的位置隨時間的變化沒有影響,像這種情況下我們就可以把這架飛機想象成一個沒有形狀的點。這個點就叫做質點。
【質點】
定義:用來代替物體的空間位置的有質量的點(有質量但不存在體積與形狀),是物理學
5、的一個理想化模型。
【提問】質點真實存在嗎?——磁感線
條件:物體的大小和形狀對我們所研究的問題無影響或影響很小時,該物體可以看作質點。
【提問】以下情況能否把物體看作質點
①研究火車從醴陵到長沙的時間
②研究火車經(jīng)過湘江大橋的時間
③地球(大)公轉的時間
④雄鷹(?。┌肯钑r的動作
⑤研究班主任黃老師游泳(研究對象不明確)
結論:
①研究物體的動作、自傳、姿勢時,不能看作質點;
②研究對象不明確時,不能看作質點。
【參考系】
初中時我們學習了飛機扔炸彈,
飛機上的人看到炸彈的軌跡是什么樣的?(豎直向下)
地面上的人看到炸彈的軌跡又是怎樣的?(拋物線)
【
6、提問】
為什么同一個東西不同的人對他的運動的描述不同?(參照物不同)
在高中,我們把多個相對靜止的參照物叫做參考系。
定義:描述物體運動時,所參照的物體。
性質:
①任意性:參考系的選擇是任意的(研究對象本身除外),一般以地面為參考系。
②標準性:參考系可動可靜,假設為靜止。
③統(tǒng)一性:描述不同物體的運動,選擇同一參考系。
④差異性:選擇的參考系不同,對物體運動的描述可能不同。
【提問】如何定量的描述物體的運動?
【坐標系】
笛卡爾午覺時看見一格一格的天窗上怕了一只蜘蛛,就發(fā)明了坐標系。
①一維坐標系:描述物體在直線上的運動
②二維坐標系(平面直角坐標系):描述物體在
7、平面內的運動。
③三維坐標系(空間直角坐標系):描述物體在空間上的運動。
四、習題鞏固
【例題1】下列情景中,加者重號的人或物體可看成質點的是( ).
A.研究--列火車通過長江大橋所需的時間
B.乒乓球比賽中,運動員發(fā)出的旋轉球
C.研究航天員翟志剛在太空出艙揮動國旗的動作
D.用GPS確定快艇在大海中的位置
[解析]把物體看成質點的條件是: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不計.研究火車通過長江大橋的時間時不能把火車看成質點;要接住“旋轉球”,必須研究乒乓球的旋轉,此時不能把乒乓球看成質點;研究航天員翟志剛在太空出艙揮動國旗的動作
8、時,不能把翟志剛看成質點;用GPS確定快艇在大海中的位置時,可以把快艇看成質點.故D正確.
【例題2】關于質點,下列說法中正確的是( D ).
A.質點是一個很小的物體
B.只有小物體才能被看作質點
C.無論大物體還是小物體,一律看作質點
D.繞太陽公轉的地球可以看作質點
【例題3】在不需要考慮物體本身的大小和形狀時,可以把物體簡化為一個有質量的點,即質點物理學中,把這種在實際原型的基礎上,突出問題的主要方面,忽略次要方面,經(jīng)過科學抽象而建立起來的客體稱為( D )
A.科學假說
B.等效替代
C.理想模型
D.控制變量
【例題4】 (多選)甲,乙、丙三人各乘一個熱氣
9、球, 甲看到樓房勻速上升,乙看到甲勻速上升,甲看到丙勻速上升,丙看到乙勻速下降.那么,從地面上看,甲、乙、丙的運動情況可能是( ).
A.甲、乙勻速下降,V乙 >V甲,丙停在空中
B.甲、乙勻速下降,V乙 >V甲,丙勻速上升
C.甲、乙勻速下降,V乙 >V甲,丙勻速下降,且V丙 >V甲
D.以上說法均不正確
[解析]樓房和地面相當于同一參考系,甲是勻速下降,乙看到甲勻速上升,說明乙勻速下降,且乙的速度V乙>V甲。
甲看到丙勻速上升,有三種可能:(1)丙靜止;(2)丙勻速上升;(3)丙勻速下降,且速度關系為V丙
10、速上升;(3)丙勻速下降,且速度關系為V丙