高中物理人教版必修1學(xué)案 質(zhì)點(diǎn) 坐標(biāo)系 參考系

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111 必修一《運(yùn)動(dòng)的描述》物理導(dǎo)學(xué)稿 學(xué)習(xí)內(nèi)容：質(zhì)點(diǎn) 參考系 坐標(biāo)系 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1、機(jī)械運(yùn)動(dòng)概念、參考系及坐標(biāo)系概念，會(huì)判斷不同參考系的物體的運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的。 2、學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)的概念，知道質(zhì)點(diǎn)是一種理想化模型，理解牢記能否把物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件并會(huì)實(shí)際應(yīng)用。 重點(diǎn)難點(diǎn)： 1.理解質(zhì)點(diǎn)概念以及初步建立質(zhì)點(diǎn)概念所采用的抽象思維方法。 2.將一個(gè)實(shí)際的物體抽象為質(zhì)點(diǎn)的條件。 教學(xué)方法: 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。 教學(xué)過(guò)程： 導(dǎo)言： 今天我們來(lái)學(xué)習(xí)一個(gè)最基本的物理概念：運(yùn)動(dòng)。說(shuō)到運(yùn)動(dòng)，很多同學(xué)肯定會(huì)想，運(yùn)動(dòng)我們都知道，日常生活中太常見(jiàn)了，有必要專(zhuān)門(mén)學(xué)習(xí)嗎？。好，既然大家都認(rèn)為自己很了解運(yùn)動(dòng)，那下面我先來(lái)問(wèn)大家一個(gè)問(wèn)題：我們所處的這間教室是靜止還是運(yùn)動(dòng)的？我們所在的地球是不是在轉(zhuǎn)動(dòng)呢？既然它在轉(zhuǎn)動(dòng)，在它上面的房屋是不是也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)呢？從這樣一個(gè)角度來(lái)看房屋不就是運(yùn)動(dòng)的嗎？那房屋究竟是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的呢？大家現(xiàn)在來(lái)想一想，本來(lái)我們都認(rèn)為自己已經(jīng)了解了什么是運(yùn)動(dòng)，為什么現(xiàn)在連一個(gè)物體是否在運(yùn)動(dòng)都搞不清了呢？這主要是因?yàn)槲覀冊(cè)谘芯恳粋€(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)選擇了不同的參照物從而會(huì)得出不同的結(jié)論。 現(xiàn)在我們用精確的語(yǔ)言從理論高度對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定義。 一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)： 1．定義：一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體空間位置隨時(shí)間的變化叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)。 2．分類(lèi)： （1）平動(dòng)：也稱(chēng)平移，運(yùn)動(dòng)物體上任意兩點(diǎn)所連成的直線(xiàn)，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持平行，這種運(yùn)動(dòng)叫做“平動(dòng)”。在同一時(shí)刻，平動(dòng)物體上各點(diǎn)的速度和加速度均一樣。 （2）轉(zhuǎn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)物體上，除轉(zhuǎn)動(dòng)軸上各點(diǎn)外，其它各點(diǎn)都沿同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸做圓周運(yùn)動(dòng)，各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是以轉(zhuǎn)動(dòng)軸為中心的同心圓。 二、參考系：我們研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)所選擇的參照物又叫做參考系。 生活中的錯(cuò)覺(jué)：1、坐在列車(chē)上盯著站臺(tái)上的另一列車(chē)，有時(shí)我們會(huì)以為自己坐的列車(chē)啟動(dòng)了，而其實(shí)是我們所看的那列車(chē)啟動(dòng)了，為什么會(huì)這樣呢？由于列車(chē)是否啟動(dòng)是以地面為參考系的，由于坐在列車(chē)中的我們只能看到對(duì)面的列車(chē)，而不能看到地面或相對(duì)于地面靜止的物體，無(wú)法以地面為參考系來(lái)判斷列車(chē)是否啟動(dòng)，只能以自己乘坐的火車(chē)和對(duì)面的火車(chē)為參考系，無(wú)論哪列火車(chē)啟動(dòng)，以對(duì)面的列車(chē)為參考系都會(huì)認(rèn)為自己的火車(chē)啟動(dòng)，以自己為參考系就會(huì)認(rèn)為對(duì)面的列車(chē)啟動(dòng)了；2、趴在橋上看水流有時(shí)會(huì)覺(jué)得橋在走而不是水在流…… 課堂練習(xí)： 例1、一個(gè)人圍操場(chǎng)走了一圈，你說(shuō)它發(fā)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)了嗎？飛行員為什么能抓住子彈？ 例2、仔細(xì)分析下面各種運(yùn)動(dòng)的參考系 太陽(yáng)從東方升起，西方落下。 月亮在云中穿行。 車(chē)窗外樹(shù)木向后倒退。 “小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走”“坐地日行八萬(wàn)里” “看山恰似走來(lái)迎，仔細(xì)看山山不動(dòng)?！? 例3、飛機(jī)上丟炸彈，若以地面為參考系，炸彈是如何運(yùn)動(dòng)的？若以飛機(jī)為參考系，炸彈是如何運(yùn)動(dòng)的？ 例4、甲乙丙三架觀光纜車(chē)，甲中乘客看到一高樓在向下運(yùn)動(dòng)，乙中乘客看到甲向下運(yùn)動(dòng)，丙中乘客看到甲乙都在向上運(yùn)動(dòng)，則甲乙丙相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)情況是（ ） A、甲向上，乙向下，丙不動(dòng) B、甲向上，乙向上，丙不動(dòng) C、甲向上，乙向上，丙向下 D、甲乙丙都向上，只不過(guò)丙比甲乙都慢 三、質(zhì)點(diǎn) 現(xiàn)實(shí)世界中，物體的運(yùn)動(dòng)形式是多種多樣的，就算是同一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體上，各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況也往往是不一樣的，如展翅高飛的雄鷹的身體和翅膀的運(yùn)動(dòng)是不一樣的；列車(chē)車(chē)身和車(chē)輪的運(yùn)動(dòng)是不一樣的。影響物體運(yùn)動(dòng)的因素通常也十分復(fù)雜，要研究一個(gè)運(yùn)動(dòng)涉及的所有方向往往很難甚至不可能，為了尋找問(wèn)題的突破口，物理學(xué)中通常用建立物理模型的方法，抓住問(wèn)題的主要因素，忽略次要因素，從而將問(wèn)題簡(jiǎn)化。 就拿一輛正在行駛的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，車(chē)身的運(yùn)動(dòng)與輪子的運(yùn)動(dòng)是不一樣，同時(shí)汽車(chē)內(nèi)部的軸承、發(fā)動(dòng)機(jī)等都在以不同的形式在運(yùn)動(dòng)，我們不可能把這些所有的運(yùn)動(dòng)都進(jìn)行研究。所以我們?cè)谘芯繂?wèn)題的過(guò)程中具體問(wèn)題具體分析。 (1)、求10m長(zhǎng)，以10m/s勻速的汽車(chē)完全通過(guò)20m長(zhǎng)的橋所需要的時(shí)間。（2）、如果要完全通過(guò)10000m長(zhǎng)的橋呢？ 綜上我們可以看到，在物理學(xué)中，有些時(shí)候物體的大小形狀及各部分的運(yùn)動(dòng)差異對(duì)我們所研究的問(wèn)題影響不大，是次要因素，這時(shí)我們就可以將其忽略，把物體看成一個(gè)點(diǎn)，一個(gè)有質(zhì)點(diǎn)的點(diǎn)。 質(zhì)點(diǎn)：用來(lái)代替物體的一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)。 分析：質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化模型，沒(méi)大小形狀，但有質(zhì)量。初中階段接觸的理想模型有：光滑水平面、勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、輕質(zhì)彈簧…… 能否將物體看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的條件： （1）：看物體的形狀大小及各部分的運(yùn)動(dòng)差異對(duì)我們所研究的問(wèn)題產(chǎn)生的影響是否可以忽略 （2）一般情況下平動(dòng)的物體可以看成質(zhì)點(diǎn)，因?yàn)槠絼?dòng)物體各部分運(yùn)動(dòng)情況完全一樣，用一點(diǎn)就可以代替整體。 課堂練習(xí)： 例1：下面哪些物體可以看做質(zhì)點(diǎn)？ 1、馬拉松比賽中的運(yùn)動(dòng)員 2、體操運(yùn)動(dòng)員 3、研究自轉(zhuǎn)時(shí)的地球 4、研究公轉(zhuǎn)時(shí)的地球（地球直徑，而日地距離為） 5、研究乒乓球運(yùn)動(dòng)員的發(fā)球 6、運(yùn)動(dòng)員百米沖刺 7、小的物體能看成質(zhì)點(diǎn)，大的物體則不行 四、坐標(biāo)系 物理研究中為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立坐標(biāo)系(坐標(biāo)系相對(duì)于參考系是靜止的)。 一維 如上圖我們?nèi)绾谓ㄒ粋€(gè)數(shù)學(xué)坐標(biāo)系來(lái)定量表示ABC三個(gè)位置， A在收費(fèi)站的西邊100米，B在收費(fèi)站東100米，C在收費(fèi)站東面200米。 如何建立坐標(biāo)系： 1、（作實(shí)物圖的簡(jiǎn)化圖）作一直線(xiàn)沿ABC所在的直線(xiàn)方向，據(jù)物體實(shí)際位置關(guān)系在直線(xiàn)上用點(diǎn)把它們標(biāo)出。 2、確定正方向（任意，此處以正東為正方向）。 3、取原點(diǎn)（任意），并指出原點(diǎn)所代表的參照物。 4、標(biāo)出位置坐標(biāo)。 領(lǐng)悟：坐標(biāo)的正負(fù)表示物體是在原點(diǎn)正方向的一側(cè)還是負(fù)方向的一側(cè)，坐標(biāo)值的大小表示物體到原點(diǎn)的距離。（位置坐標(biāo)用X表示） 注意：原點(diǎn)的選擇是任意的，一般情況下以參照物為原點(diǎn)，但沒(méi)有要求一定以參照物為原點(diǎn)。 課后練習(xí) 1．關(guān)于參考系的選擇，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( ) 　 A．描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，參考系可以任意選取 　 B．選擇不同的參考系，同一運(yùn)動(dòng)，觀察的結(jié)果可能不同 　 C．觀察或研究物體的運(yùn)動(dòng)，必須選定參考系 　 D．參考系必須選定地面或與地面連在一起的物體 2．關(guān)于質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A．只要體積小就可以視為質(zhì)點(diǎn) B．若物體的大小和形狀對(duì)于所研究的問(wèn)題屬于無(wú)關(guān)或次要因素時(shí)，可把物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn) C．質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化模型，實(shí)際上并不存在 D．因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)沒(méi)有大小，所以與幾何中的點(diǎn)是一樣的 3．在有云的夜晚，抬頭望月，覺(jué)得月亮在云中穿行，這時(shí)選取的參考系是 ( ) A．月亮　　B．云 C．地面　　D．星 4．研究下列情況中的運(yùn)動(dòng)物體，哪些可看作質(zhì)點(diǎn) ( ) A．研究一列火車(chē)通過(guò)鐵橋所需時(shí)間 B．研究汽車(chē)車(chē)輪的點(diǎn)如何運(yùn)動(dòng)時(shí)的車(chē)輪 C．被扔出去的鉛球 D．比較兩輛汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的快慢 5．有關(guān)參照物的說(shuō)法中，正確的是 ( ) A．運(yùn)動(dòng)的物體不能做參照物 B．只有固定在地面上的物體才能做參照物 C．參照物可以不同，但對(duì)于同一個(gè)物體，運(yùn)動(dòng)的描述必須是相同的 D．要研究某一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須先選定參照物 6．下列各對(duì)物體中，可以認(rèn)為保持相對(duì)靜止的是 ( ) A．在空中加油的加油機(jī)和受油機(jī) B．在稻田工作的聯(lián)合收割機(jī)和卡車(chē) C．在平直公路上勻速行駛的各種車(chē)輛 D．流水和隨水漂流的小船 7．在研究下列哪些問(wèn)題時(shí)，可以把物體看成質(zhì)點(diǎn) ( ) A. 求在平直馬路上行駛的自行車(chē)的速度 B. 比賽時(shí)，運(yùn)動(dòng)員分析乒乓球的運(yùn)動(dòng) C．研究地球繞太陽(yáng)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) D．研究自行車(chē)車(chē)輪輪緣上某點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，把自行車(chē)看作質(zhì)點(diǎn) B A 圖1-1 8．如圖1-1所示，由于風(fēng)的緣故，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，兩條船運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是 ( ) A．A船肯定是向左運(yùn)動(dòng)的 B．A船肯定是靜止的 C．B船肯定是向右運(yùn)動(dòng)的 D．B船可能是靜止的 9. 甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看一高樓在向下運(yùn)動(dòng)；乙中乘客看甲在向下運(yùn)動(dòng)；丙中乘客看甲、乙都在向上運(yùn)動(dòng).這三架電梯相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)情況可能是 ( ) A. 甲向下、乙向下、丙向下 B. 甲向下、乙向下、丙向上 C. 甲向上、乙向上、丙向上 D. 甲向上、乙向上、丙向下 10. 兩輛汽車(chē)在平直公路上行駛，甲車(chē)內(nèi)一個(gè)人看乙車(chē)沒(méi)有動(dòng)，而乙車(chē)內(nèi)的一個(gè)人看見(jiàn)路旁的樹(shù)木向西運(yùn)動(dòng)，如果以大地為參照物，上述觀察說(shuō)明 （ ） A. 甲車(chē)不動(dòng)，乙車(chē)向東運(yùn)動(dòng) B. 乙車(chē)不動(dòng)，甲車(chē)向東運(yùn)動(dòng) C. 甲車(chē)向西，乙車(chē)向東運(yùn)動(dòng) D. 甲、乙兩車(chē)以相同的速度向東運(yùn)動(dòng) 11. 桌面離地面的高度是0.9 m，坐標(biāo)系的原點(diǎn)定在桌面上，向上方向?yàn)樽鴺?biāo)軸的正方向，有A、B兩點(diǎn)離地面的距離分別為1.9 m和0.4 m。那么A、B的坐標(biāo)分別是 ( ) A．1 m, 0.5 m B．1.9 m,0.4 m C．1 m,-0.5 m D．0.9 m ,-0.5 m 12．第一次世界大戰(zhàn)期間，一名法國(guó)飛行員在2000 m高空飛行時(shí)，發(fā)現(xiàn)臉旁有一個(gè)小東西，他以為是一只小昆蟲(chóng)，敏捷地把它一把抓過(guò)來(lái)，令他吃驚的是，抓到的竟是一顆子彈。飛行員能抓到子彈，是因?yàn)? ( ) A．飛行員的反應(yīng)快 B．子彈相對(duì)于飛行員是靜止的 C．子彈已經(jīng)飛得沒(méi)有勁了，快要落在地上了 D．飛行員的手有勁 13．“坐在公共汽車(chē)車(chē)廂內(nèi)的人看到窗外另一輛靠得很近的汽車(chē)向前開(kāi)動(dòng)了，此時(shí)這人感到自己的車(chē)子在后退，實(shí)際上這是錯(cuò)覺(jué)，他坐的汽車(chē)并沒(méi)有動(dòng)”的描述中，所選擇的參照物至少有幾個(gè)？是哪幾個(gè)？ 111