高中物理 第一章 运动的描述 速度变化快慢的描述加速度学案 新人教版必修1文档格式.docx
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BC段(4~6s)质点以4s末的速度(v4=12m/s)作匀速直线运动,所以5s末的速度:
v5=12m/s
CD段(6~12s)质点以6s末的速度(即匀速运动的速度)为初速作匀减速运动.由6s内的速度变化得加速度:
因所求的8s末是减速运动开始后经时间t'
=2s的时刻,所以8s末的速度为:
其方向也与初速相同.
[说明]匀变速运动速度公式的普遍表达式是:
vt=v0+at
使用中应注意不同运动阶段的初速和对应的时间.在匀减速运动中,写成vt=v0-at后,加速度a只需取绝对值代入.
速度图象的斜率反映了匀变速直线运动的加速度.如图所示,其斜率
式中夹角α从t轴起以逆时针转向为正,顺时针转向为负.如图3中与图线1,2对应的质点作匀加速运动,与图线3对应的质点作匀减速运动.图线越陡,表示加速度越大,故a1>a2.
[例4]一物体作匀变速直线运动,某时刻速度大小为v1=4m/s,1s后的速度大小变为v2=10m/s,在这1s内物体的加速度大小[]
A.可能小于4m/s2B.可能等于6m/s2
C.一定等于6m/s2D.可能大于10m/s2
当v2与v1同向时,得加速度
当v2与v1反向时,得加速度
[答]B,D.
[说明]必须注意速度与加速度的矢量性,不能认为v2一定与v1同向.
对应于题中a1、a2两情况,其v-t图见图所示.由图可知:
当v2与v1同向时,其平均速度和1s内的位移分别为
当v2与v1反向时,其平均速度和1s内的位移分别为
【例5】如图1—5—3所示为一物体作匀变速直线运动的v-t图像,试分析物体的速度和加速度的特点。
解析:
开始计时时,物体沿着与规定正方向相反的方向运动,初速度v0=-20m/s,并且是减速的,加速度a是正的,大小为a=10m/s2,经2秒钟,物体的速度减到零,然后又沿着规定的正方向运动,加速度的大小、方向一直不变。
点评:
图线是一条直线,斜率不变,故加速度不变,且a>
0,但速度的大小、方向都发生了变化。
【例6】如图1-5-4所示是某矿井中的升降机由井底到井口运动的图象,试根据图象分析各段的运动情况,并计算各段的加速度.
(1)0~2s,图线是倾斜直线,说明升降机是做匀加速运动,根据速度图象中斜率的物理意义可求得加速度a1=6m/s2。
(2)2s~4s,图线是平行于时间轴的直线,说明升降机是做匀速运动,根据速度图象中斜率的物理意义可求得加速度a2=0。
(3)4s~5s,图线是向下倾斜的直线,说明升降机是做匀减速运动,根据速度图象中斜率的物理意义可求得加速度a3=-12m/s2。
点评:
要注意理解速度一时间图象的物理意义,掌握根据速度图象判断运动规律、运动方向、加速度方向及求加速度的方法.
[例7]如图所示,一小滑块m从静止开始沿光滑斜面由A滑到C,经历的时间为t1,如果改由光滑曲面滑到C,则经历的时间为t2,关于t1和t2的大小 [ ]
A.t1>t2B.t1=t2
C.t1<t2D.已知条件不足,不能判定
[分析]光滑曲面ADC是任意的曲面,就题目给出的已知条件,是无法利用运动学公式求出t1、t2比较其大小的,但可利用图象法来分析。
滑块从A到C沿光滑斜面下滑,做初速为零的匀加速直线运动,沿光滑曲面ADC下滑时,在AD段加速度大于沿斜面下滑的加速度,在DC段又小于斜面上的加速度,但从A到C,它们的位移大小是相同的,且到C点的速率相等。
做出v-t图来,定性地讨论
[解答]正确答案为A
[说明]本题是一例涉及复杂运动过程的物理量的定性比较,由于物理过程复杂,难以写出其定量表达式,而题目也没有要求一定要写出二者的定量表达式,只要求比较两个物理量的大小,在这种情况下,用几何方法(图象)来定性或半定量分析,往往有奇效。
解决物理问题的过程是一种创造性思维过程,如能针对问题特点灵活、巧妙地运用所学知识和技能,创造性地解决问题,方能称得上学习的高境界。
2019-2020年高中物理第一章运动的描述全章教案新人教版必修1
课题:
§
1.1.1质点 参考系和坐标系第1课时 总序第个教案
课型:
新授课 编写时时间:
年月日 执行时间:
年月日
三维目标:
知识与技能
1.认识建立质点模型的意义和方法,能根据具体情况将物体简化为质点。
知道它是一种科学的抽象,知道科学抽象是一种普遍的研究方法.
2.理解参考系的选取在物理中的作用,会根据实际情况选定参考系。
3.认识一维直线坐标系,掌握坐标系的简单应用.
过程与方法
1.体会物理模型在探索自然规律中的作用,初步掌握科学抽象理想化模型的方法.让学生将生活实际与物理概念相联系,通过具体事例引出质点的这个理想化的模型.通过几个具体的例子让学生自主讨论,在讨论与交流中自主升华为物理中的概念.
2.通过参考系的学习,知道从不同角度研究问题的方法。
让学生从熟悉的常见现象和已有的生活经验出发,体验不同参考系中运动的相对性,揭示参考系在确定物体运动时客观存在的必要性和合理性,促使学生形成勤于观察、勤于思考的习惯,提高学生自主获取知识的能力.
3.体会用坐标方法描述物体位置的优越性,可用不同的方法设计实验并体会比较,增强学生发现问题并力求解决问题的意识和能力.
情感态度与价值观
1.认识运动是宇宙中的普遍现象.运动和静止的相对性.培养学生热爱自然,关心科技发展、勇于探索的精神.
2.通过质点概念和参考系的学习,体会物理规律与生活的联系
3.渗透抓住主要因素,忽略次要因素的哲学思想.
4.渗透具体问题具体分析的辩证唯物主义思想,帮助学生建立辩证唯物主义的世界观.
5.通过本节学习,激发学生学习高中物理课程的兴趣.
教学重点:
1.理解质点概念以及初步建立质点概念所采用的抽象思维方法.
2.在研究具体问题时,如何选取参考系.
3.如何用数学上的坐标轴与实际的物理情景结合起来建立坐标系.
教学难点:
在什么情况下可以把物体看作质点,即将一个实际的物体抽象为质点的条件
教学方法:
探究、讲解、讨论、练习
教学手段:
录像资料、多媒体课件
教学过程:
[新课导入]
师:
请同学们观看一段录像后思考问题(有关运动的话题).
(放映录像)选择有关反映物体运动的画面播放给学生看(可搜集整电视片《科技之光》和《动物世界》中的图像).如:
雄鹰、小鸟在空中飞翔,飞机在天空中划过,行星、卫星在宇宙中运行,航天员杨利伟在宇航舱中给地球拍照,汽车在公路飞驰,轮船在海水中搏击海浪。
……
雄鹰在空中翱翔,足球在绿茵场上飞滚,连静静的山川也在“坐地日行八万里”……宇宙中的一切物体都在不停地运动,无论是巨大的天体,还是微小的原子、分子等.请大家根据刚才观看的录像片,回顾初中学过的机械运动,提出一些关于运动的话题.
教师总结学生发言,讲述机械运动.
机械运动:
简称“运动”.指物体与物体间或是物体的一部分和另部分间相对位置随时间发生改变的过程,是最基本、最简单、最普遍的运动形式.机械运动是空间位置随时间变化的体现.这里涉及到空间和时间的问题.
古希腊杰出的哲学家、科学家、圣贤——亚里士多德曾说过“不了解运动,就不了解自然”,这句话向我们提出了严峻的挑战.我们要充满信心,迎接这一挑战.
指导学生快速阅读教材第一段,并粗看这节课的黑体字标题,提出问题:
要描述物体的机械运动,本节课将从哪几个方面去描述?
学生通过阅读、思考,对本节涉及的概念有个总体印象,知道这些概念都是为了进一步描述物体的运动而引入的,要研究物体的运动首先从学好这些基本概念人手.
我们在刚才的录像片中看到:
汽车在公路上飞驰,江水在咆哮着奔向远方,鸟儿在飞翔,树叶在摇动,高山上流水,瀑布直泻千尺,雪花在空中飞舞……
(放映录像)(播放“神舟”五号升空的录像片)“2003年10月15日,一个令人骄傲的日子,一个彪炳史册的日子,我国第一艘载人飞船满载着全国人民的希望成功升空.”
飞船在茫茫太空中遨游,假如你是文学家,你如何描述它的运动呢?
参考:
文学家的描述:
《光明日报)2003年10月17日第一版,作者欧阳中石“凌云戏月游银汉,转瞬翔天过太空.”
如果你是科学家,你又将如何描述呢?
这就是我们今天要研究的课题——认识运动
板书:
1.1质点参考系和坐标系
[新课教学]
一、物体和质点
针对上面看过的录像,老师提出问题:
请你描述出一些运动,详细描述物体的运动有什么困难?
足球向前球体滚动
雄鹰向前翅膀上下
发现描述物体运动不容易,我们需要了解物体各部分运动的区别吗?
问:
可以将问题简化吗?
为什么?
要准确描述物体的运动,特别是物体各部分的详细运动情况,并不是一件很容易的事.因为物体本身都有一定的大小和形状,物体各部分的运动情况一般并不一样.
在刚才看过的录像片中,我们见到了杨利伟,看到了“神舟”五号.据报道,“神舟”五号飞船载人舱长7.4m,直径2.8m,用长58m、重达480t的“长征”2号火箭发射.升空后,显示在指挥部荧光屏上的仅是一个小小的光点.科学家研究它在空中的位置、离开地面的高度、飞行的速度、运动轨道等问题时,需要考虑它本身的大小和形状吗?
生:
不需要,我们可以用荧光屏上的小光点代替这个“庞大”的飞船呀!
引入质点:
用来代替物体的有质量的点.(板)根据所研究问题的性质和需要,抓住问题中的主要因素,忽略次要因素,建立一种理想化的模型,使复杂问题得到简化,这是一种重要的科学研究方法.
引子;
乒乓球小而轻,直径仅4cm,质量约2.7g.运动员研究各种旋转球的打法时,要关注球的受力部位和受力方向对旋转的影响.这种情况下,必须考虑到球的大小和形状,不能把它简化为一个点.
请同学们对质点进行小结:
对质点小结:
1.质点是一种科学抽象,是一种理想化的模型.
2.质点是对实际物体的近似,这也是物理学中常用的一种重要的研究方法.
3.一个物体能否看成质点,取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计,而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关.
4.一个物体能否被看作质点,取决于所研究问题的性质.即使是同个物体,在研究的问题不同时,有的情况下可以看作质点,而有的情况可能不可以看作质点.
说明:
将物体看作质点的条件:
(1)平动的物体可以看作质点,一般研究物体的转动时不能把物体看作质点.
(2)物体有转动,但物体的转动不是我们所要研究的主要问题时,物体本身的形状和大小已变成了次要因素.
(3)物体本身的大小对所研究的问题不能忽略时,不能把物体看作质点,如研究火车过桥的时间时就不能把火车看作质点.
【课堂训练】
1.下列关于质点的说法中,正确的是
A.体积很小的物体都可看成质点
B.质量很小的物体都可看成质点
C.不论物体的质量多大,只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时,就可以看成质点
D.只有低速运动的物体才可看成质点,高速运动的物体不可看作质点
答案:
C
2.在以下的哪些情况中可将物体看成质点?
(1)研究某学生骑车回校的速度.
(2)对这位学生骑车姿势进行生理学分析.
(3)研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹.
(4)研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面.
答案:
(1)(3)
3.下列情形中的物体可以看作质点的是………………………()
A.跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中
B.一枚硬币用力上抛,猜测它落地时是正面朝上还是反面朝上
C.奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中
D.花样滑冰运动员在比赛中
二、参考系
引子:
请你设想一下,你和一位同伴正坐在火车中去旅行在飞快地离去,铁路边的人看到火车中的乘客,而乘客自己却认为自己是静止的;
教师可展示F1ash动画课件,动画内容描述为:
两位同学在路边看到急驰而过的一辆小汽车,大声叫喊,
“唉呀!
你看他们跑得真快啊!
”
车中的人对司机说:
“你动了吗?
”
引导学生分析片中的对话.为什么路边的同学说车上的人跑得快?
为什么车中的一个人又认为他和司机没有动?
投影教材中的图1.1—3图,让学生自己分析,教师加以引导.
生1:
车中两个小孩都是静止的,他们都没动.
生2:
这两个小孩是运动的,因为在车窗玻璃上有几个线条表示“风”,这是画家描述运动时常用的手法.
两个小孩和车都是运动的,这是相对地面来说的,而两个小孩之间是相对静止的,他们的相对位置没有改变.
平时我们说树木、房屋是静止的,行驶的汽车是运动的,这是以地面作标准来说的.坐在行驶的火车里的乘客,认为自己是静止的,而在车厢里走动的乘务员在运动,他还认为路旁的树木在向后倒退,这些都是以车厢作标准来说的.在描述一个物体的运动时,选来作为标准的另外的物体——参考系.
参考系:
任何运动都是相对于某个参照物而言的,这个选来作标准的参照物称为参考系.
[课堂探究]
一跳伞运动员在下落过程中,看到身旁的直升机在向上运动,则直升机相对于地面的运动情况是怎样的?
参考答案:
跳伞运动员在下落过程中,看到身旁的直升机在向上运动,是以自己作参考系,即以跳伞运动员为标准,它们间的距离在不断增大.如果以地面为参考系,这种情况的出现有以下几种可能性:
(1)直升机静止在空中不动;
(2)直升机向上升;
(3)直升机下落,但速度比跳说明:
为了确定物体的位置和描述物体的运动而被选作参考的物体或物体系叫做参考系.如果物体相对于参考系的位置在变化,则表明物体相对于该参考系在运动;
如果物体相对于参考系的位置不变,则表明物体相对于该参考系是静止的.同一物体相对于不同的参考系,运动状态可以不同.在运动学中,参考系的选择可以是任意的.研究和描述物体运动,只有在选定参考系后才能进行.如何选择参考系,必须从具体情况来考虑.例如,一个星际火箭在冈0发射时,主要研究它相对于地面的运动,所以把地球选作参考系.但是,当火箭进入绕太阳运行的轨道时,为研究方便,便将太阳选作参考系.为研究物体在地面上的运动,选地球作参考系最方便,例如,观察坐在飞机里的乘客,若以飞机为参考系来看,乘客是静止的;
若以地面为参考系来看,乘客是在运动.因此,选择参考系是研究问题的关键之一.
组织学生小结并作好适时适度的引导:
(1)运动和静止都是相对于参考系的.
(2)参考系的选取是任意的.
(3)选择不同的参考系,观察的结果可能不一样,也可能一样.
(4)选择参考系时,应使物体运动的描述尽可能简单、方便.
(5)比较两个物体的运动情况,必须选择同一参考系才有意义.
三、坐标系
展示问题:
(小偷偷东西被发现,原因GPS来确定方位)
有时需要准确地描述某个物体所在的位置,如地理上用纬度和经度来确定某个地点在军事、大地测量等领域常采用全球卫星定位系统(GPS)来确定方位.
要准确地描述物体的位置及位置变化需要建立坐标系.如果物体在一维空间运动,即沿一条直线运动,只需建立直线坐标系,就能准确表达物体的位置;
如果物体在二维空间运动,即在同一平面运动,就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置;
当物体在三维空间运动时,则需要建立三维直角坐标系来描述.
创设一个实例让学生思考,可以结合本地实际选取相应的例子.
参考示例:
如图1—1—1所示,一辆汽车从天安门沿长安街驶向西单、南菜园方向,思考汽车的位置随时间怎样变化?
问题:
1.如何选择坐标轴和正方向?
2.如何选择坐标原点?
3.如何确定坐标轴上的刻度值?
师:
对质点的直线运动,一般选质点的运动轨迹为坐标轴,质点运动的方向为坐标轴的正方向,选取质点经过坐标轴原点的时刻为时间的起点.
师:
画坐标系时,必须标上原点、正方向和单位长度.
[课堂训练]
一质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表:
(1)请在下面的x轴上标出质点在各时刻的位置.
(2)哪个时刻离坐标原点最远?
有多远?
参考答案:
(1)如图1—1—3标注:
(2)在第4s末的位置坐标是一7m,说明这一时刻质点离开坐标原点的距离为7m,在x轴的负向上,为最远,而其他几个都不是最远的.
问题:
田径场上,描述百米运动员在运动中的位置,需建立什么样的坐标系?
描述800米赛跑运动员在运动中的位置需建立什么样的坐标系?
足球场上,描述足球运动员的位置需建立什么样的坐标系?
要描述足球的位置呢?
参考答案;
百米运动员是在一条直线上运动,所以应建立直线坐标系;
800米赛跑运动员不是在一条直线上运动,而是在一个平面内运动,所以应建立平面直角坐标系;
足球运动员也是在球场平面内运动,也要建立平面直角坐标系,而足球的运动可以在草坪上进行,也可以在空中飞行,所以要建立立体空间直角坐标系.
学生阅读教材“科学漫步”栏目并思考书中提出的问题.
从GPS定位器上显示屏中的信息可以知道:
第1行的
“西”和第2行的“航向267°
”表示的是航向,如图I—1—4所示.“航速0.0km”说明定位器现在相对地面静止.第3行的“航程1.0kin'
是指从出发到现在的里程,“累计13:
32”是指从开始启动定位器到现在的时间.第4行的“N39°
55.451’”和“Ell6°
23.504’”是指定位器所处位置在北纬39°
55.451’、东经116°
23.504’.第5行“时间:
10:
29:
57”显示的是北京时间10点29分57秒.通过地理知识或查阅地图手册可以知道定位器此刻正处于北京市城区的西部
[小结]
本节学习的参考系和质点的概念是运动学甚至整个力学的最基本、最重要的概念,并且还提供了重要的科学思维方法.了解参考系的概念,对于观察、比较、研究物体的运动有实际的意义.同学们要明白,严格意义上的“有质量的点”实际上是不存在的,是一种理想化模型,是对实际物体的近似,是一种科学抽象.自然界中任何一种事物及其运动变化,都是比较复杂的,研究问题,要暂时撇开起作用很小的因素,抓住主要因素.如果在我们研究的问题中,物体的形状、大小,以及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的,就可以把它看成质点.
教学后记:
批注
1.1.2质点 参考系和坐标系第2课时 总序第个教案
习题课 编写时时间:
[学习目标]
1.理解什么是质点,知道质点是一种理想化的物理模型.
2.能说出把物体看做质点的条件.
3.知道参考系,知道对物体运动的描述具有相对性.
4.知道坐标系及其种类.
[基础知识回顾]
一、质点
1.质点:
在某些情况下,我们可以忽略物体的大小和形状,而突出“物体具有质量”这个要素,把它简化成一个有质量的物质点,这样的点称为质点.
2.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”).
3.物体可以看成质点的条件:
物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计.
1.参考系:
在描述一个物体的运动时,用来做参考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.
1.要准确地描述物体的位置及位置变化需要建立坐标系,坐标系上包括原点、正方向和单位长度.
2.研究质点的直线运动时,一般建立一维直线坐标系,坐标轴上的一个坐标点对应质点的一个位置.
3.坐标值的正负表示物体所在位置在原点的正方向还是负方向上;
坐标值的绝对值表示物体所在位置到坐标原点的距离.
[典例解析]
一、对质点的理解
例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作质点
C.凡轻小的物体,皆可看作质点
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,即可把物体看作质点
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
二、参考系与相对运动
例3 下列关于运动的描述中,参考系的选取符合描述的是( )
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