1.1運動的描述 教案

第17頁適用學(xué)科高中物理適用年級高一適用區(qū)域滬科版區(qū)域課時時長〔分鐘〕2課時知識點1、質(zhì)點的概念及理想化模型2、參考系和坐標系3、位移的概念，與路程的區(qū)別4、矢量和標量的理解。5、速度、平均速度和瞬時速度。教學(xué)目標1、理解質(zhì)點的概念及理想化模型2、知道參考系和坐標系3、理解位移的概念，知道位移與路程的區(qū)別4、知道矢量和標量5、理解速度的物理意義，能區(qū)分平均速度和瞬時速度，知道速率的概念；教學(xué)重點參考系的選擇位移、速度與平均速度的理解掌握教學(xué)難點質(zhì)點理想化模型的理解矢量和標量的理解教學(xué)過程教學(xué)過程一、導(dǎo)入一、導(dǎo)入[參考系問題設(shè)計]在奔馳的大巴中，小偉看著窗外說：“快看，樹在飛快地往后跑！〞小霞看了說：“不對，是我們和汽車在往前跑，樹怎么會動呢！〞老師笑咪咪地說：“你們說得都對！〞你同意老師的說法嗎？為什么？[質(zhì)點問題設(shè)計]1．2023年田徑世錦賽男子100米飛人大戰(zhàn)，牙買加選手博爾特以9秒77逆轉(zhuǎn)摘金．教練員在研究博爾特的擺臂和步幅對速度的影響時，能否把他看成一個“點〞？假設(shè)研究博爾特百米比賽所用的時間時，能否把他看成一個“點〞？2．在由北京開往廣州的列車上，小偉想研究火車的運行時間，能否把火車看成一個“點〞？如果要研究火車通過一架鐵路橋的時間，能否把火車看成一個“點〞？3.[問題設(shè)計]請分析生活中的兩個問題：(1)電臺報時一般這樣說：“現(xiàn)在是北京時間八點整．〞聽評書連播節(jié)目時，最后播音員往往說：“明天同一時間請繼續(xù)收聽．〞這里兩個“時間〞的含義相同嗎？答案不同．第一個時間指一個時刻，第二個時間指一段時間．(2)中考結(jié)束后，爸爸帶小明乘火車去深圳旅游，火車20∶30準時從北京西站出發(fā)，經(jīng)5小時23分于第二天1∶53到達山東菏澤站，停2分鐘后出發(fā)，于4∶26到達安徽阜陽站……這一段話中提到的時間哪些是時刻，哪些是時間？答案20∶30、1∶53、4∶26是時刻；5小時23分、2分鐘是時間．二、知識講解 二、知識講解〔一〕考點解讀〔一〕考點解讀二、知識講解一、瞬時速度[要點提煉]1．瞬時速度：瞬時速度是物體在某時刻前后無窮短時間內(nèi)的平均速度，通常簡稱為速度．即當(dāng)t→0時，v＝eq\f(s,t)所求的速度為瞬時速度．2．意義：表示運動物體在某一時刻(或經(jīng)過某一位置時)的速度．3．矢量性：瞬時速度的方向就是該時刻物體運動的方向，即運動軌跡上過該點的切線方向．4．瞬時速度可以精確描述物體在某一時刻(或某一位置)的運動快慢．二、參考系[要點提煉]1．參考系：在描述一個物體的運動時，用來做參考的其他物體叫參考系．2．參考系對觀察結(jié)果的影響(1)選取的參考系不同，對同一個物體運動的描述往往不同．(2)運動和靜止的相對性：如果一個物體相對參考系位置不變，我們就說這個物體是靜止的；如果物體相對參考系的位置改變，我們就說這個物體是運動的．靜止是相對(填“相對〞或“絕對〞)的，而運動是絕對(填“相對〞或“絕對〞)的．3．參考系的選取原那么：參考系的選取可以是任意的．在實際問題中，參考系的選取以研究問題方便、對運動的描述盡可能簡單為根本原那么．如果題目不做特殊說明，都是選地面為參考系．三、質(zhì)點[要點提煉]1．質(zhì)點的特點(1)質(zhì)點是用來代替物體的有質(zhì)量的物質(zhì)點，它忽略了物體的大小和形狀等次要因素，而突出了物體具有質(zhì)量這個主要因素．它與幾何中的“點〞有本質(zhì)區(qū)別．(2)質(zhì)點是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的物理模型，實際上不存在(填“存在〞或“不存在〞)．2．物體可以看成質(zhì)點的條件：物體的大小和形狀對所研究問題的影響可以忽略不計．[延伸思考]是不是很大的物體一定不能看做質(zhì)點，而很小的物體一定可以看做質(zhì)點？請舉例說明．答案不是．研究地球繞太陽的公轉(zhuǎn)時可以把地球看做質(zhì)點，而研究乒乓球的發(fā)球(如旋轉(zhuǎn)問題)時不能把乒乓球看做質(zhì)點．四、時間和時刻[要點提煉](1)時刻：指某一瞬間．在時間軸上，時刻用點來表示．〔二〕考點詳析(2)時間：指某兩個時刻之間的間隔．在時間軸上，時間用線段來表示．〔二〕考點詳析考點1考點1矢量和標量[要點提煉]1．矢量和標量：(1)矢量：既有大小又有方向的物理量，例如位移．(2)標量：只有大小沒有方向的物理量，例如路程、時間、溫度．2．矢量的表示方法：用一條帶箭頭的線段來表示．線段的長度表示矢量的大小，箭頭的指向表示矢量的方向．3．大小的比擬：標量大小的比擬一般只看自身數(shù)值大小，而矢量大小的比擬要看其數(shù)值的絕對值大小，絕對值大，那么該矢量大．4．運算規(guī)律：標量的運算法那么為算術(shù)法那么，即初中所學(xué)的加、減、乘、除等運算方法；矢量的運算法那么為以后學(xué)習(xí)到的平行四邊形定那么．考點2考點2路程和位移[要點提煉]1．路程表示物體運動軌跡的長度，只有大小，沒有方向．2．位移表示物體位置的變化，大小等于從起點指向終點有向線段的長度，方向由起點指向終點．3．同一運動過程的路程，不小于位移的大?。辉趩蜗蛑本€運動中，位移的大小等于路程．1〕物理意義：描述物體速度變化快慢的物理量2〕定義：加速度是速度的變化量與發(fā)生這一變化所用時間的比值，通常用a代表．3〕公式：4〕單位：米每二次方秒5〕加速度是矢量，既有大小又有方向。在勻變速直線運動中，加速度的方向跟速度的改變量的方向相同．在直線運動中，如果速度增加，加速度的方向與速度的方向相同；如果速度減小，加速度的方向與速度方向相反．考點3平均速度考點3平均速度[要點提煉]1．定義：物體的位移s與發(fā)生這段位移所用時間t的比值．說明速度的定義方法是比值定義法．比值定義法是高中常見的一種定義物理量的方法，被定義的物理量不是由其他兩個量決定，即不能說eq\x\to(v)與s成正比，與t成反比．初中曾學(xué)習(xí)過ρ＝eq\f(m,V)、R＝eq\f(U,I)也是用比值定義法定義的．2．矢量性：平均速度是矢量，它的方向與t時間內(nèi)物體發(fā)生的位移s的方向相同．注意(1)當(dāng)比擬兩個速度是否相同時，既要比擬大小是否相等又要比擬其方向是否相同．(2)分析物體的運動速度時不可只關(guān)注速度的大小，也要注意確定速度的方向．3．意義：表示物體在某段時間內(nèi)或某段位移內(nèi)運動的平均快慢程度．三、例題三、例題精析例題1例題1以下情況下的物體可以看作質(zhì)點的是()A．研究嫦娥三號在月球外表的著陸動作B．研究一列火車通過長江大橋所需的時間C．研究汽車通過某路標的時間時D．研究“蛟龍?zhí)枿曄聺摰?000m深度過程中的速度時【答案】D【解析】A、B、C中物體的形狀、大小對研究的問題不能忽略，只有D正確。例題例題2以下關(guān)于質(zhì)點的表達中正確的選項是()A．質(zhì)點是真實存在的B．原子很小，所以原子就是質(zhì)點C．質(zhì)點是一種忽略次要因素的理想化模型D．地球的質(zhì)量和體積都很大，所以不能看作質(zhì)點【答案】C【解析】質(zhì)點是忽略了物體的形狀和大小而假想的有質(zhì)量的點，是一種忽略次要因素的理想化模型，因此A錯誤，C正確。原子雖然很小，但是在研究其內(nèi)部結(jié)構(gòu)時，不能將原子看成質(zhì)點，B錯誤。地球的質(zhì)量和體積雖然很大，但在研究地球的公轉(zhuǎn)時地球本身的形狀和大小可以忽略，地球可以看成質(zhì)點，D錯誤。例題3例題3關(guān)于位移和路程，以下說法中正確的選項是()A．在某一段時間內(nèi)物體運動的位移為零，那么該物體一定是靜止的B．在某一段時間內(nèi)物體運動的路程為零，那么該物體一定是靜止的C．在直線運動中，物體的位移大小一定等于其路程D．在曲線運動中，物體的位移大小可能大于其路程【答案】B【解析】物體從某位置出發(fā)，經(jīng)一段時間又返回到該位置，此過程位移為零，但它運動了，A錯．物體運動的路程為零，說明它未動，反之物體假設(shè)靜止不動，它運動的路程一定為零，B對．只有在單向直線運動中，物體的位移大小才等于路程，C錯．曲線運動中，物體的位移大小一定小于路程，D錯．例題例題4以下關(guān)于位移(矢量)和溫度(標量)的說法中，正確的選項是()A．兩個運動物體的位移大小均為30m，那么這兩個位移一定相同B．做直線運動的兩物體的位移s甲＝3m，s乙＝－5m，那么s甲>s乙C．溫度計讀數(shù)有正也有負，其正、負號表示方向D．溫度計讀數(shù)的正、負號表示溫度的上下，不能表示方向【答案】D【解析】當(dāng)兩個矢量大小相等、方向相同時，才能說這兩個矢量相同；直線運動的位移的“＋〞“－〞號表示方向；溫度是標量，標量的正負表示大小(即溫度的上下)．例題例題5以下關(guān)于平均速度和瞬時速度的說法正確的選項是()A．平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(s,t)，當(dāng)t非常小時，該式可表示某時刻的瞬時速度B．瞬時速度的方向與位移的方向相同C．瞬時速度和平均速度都可以精確描述物體運動的快慢D．只有瞬時速度可以精確描述物體運動的快慢【答案】AD【解析】由平均速度定義式eq\x\to(v)＝eq\f(s,t)可知，當(dāng)t非常小時，該式可表示某時刻的瞬時速度，A正確；平均速度的方向與物體的位移方向相同，而瞬時速度是與某時刻相對應(yīng)的物理量，與一段時間內(nèi)位移方向無對應(yīng)關(guān)系，瞬時速度的方向為軌跡在那一點的切線方向，所以B錯誤；平均速度只能粗略地反映一段時間內(nèi)物體運動的快慢程度，而瞬時速度能精確地描述物體在某一時刻或某一位置運動的快慢及方向，C錯誤，D正確．四、課堂運用四、課堂運用根底根底1．【題干】?西游記?中，常常有孫悟空“騰云駕霧〞的鏡頭，即使在科技日新月異的今天通常也采用“背景拍攝法〞：讓“孫悟空〞站在平臺上，做著飛行的動作，在他的背后展現(xiàn)出藍天和急速飄動的白云，同時加上煙霧效果；攝影師把人物動作和飄動的白云及下面的煙霧等一起攝入鏡頭。放映時，觀眾就感受到“孫悟空〞在“騰云駕霧〞。這時，觀眾所選的參考系是()A．孫悟空 B．平臺C．飄動的白云 D．鏡頭【答案】C【解析】“背景拍攝法〞實際是利用了相對運動的原理，拍攝時“孫悟空〞整體不動，而“白云〞移動，放映時，觀眾以“白云〞為參考系，認為其“靜止〞，就會感覺到“孫悟空〞在“騰云駕霧〞。故C正確。2.【題干】在中國海軍護航編隊“巢湖〞艦、“千島湖〞艦護送下，“河北錦繡〞“銀河〞等13艘貨輪從南海順利抵達亞丁灣西部預(yù)定海域。此次護航總航程4500海里。假設(shè)所有船只運動速率相同，那么以下說法正確的選項是()A．“4500海里〞指的是護航艦艇的位移B．研究艦隊平均速度時可將“千島湖〞艦看作質(zhì)點C．以“千島湖〞艦為參考系，“巢湖〞艦一定是運動的D．根據(jù)題中數(shù)據(jù)可求出此次航行過程中的平均速度【答案】B【解析】質(zhì)點是一個理想化的物理模型，盡管實際上是不存在的，但它是【解析】“4500海里〞指的是護航艦艇的路程，研究艦隊平均速度時可將“千島湖〞艦看作質(zhì)點，但題中未給出位移與時間，無法計算平均速度。因所有船只運動速率相同，假設(shè)以“千島湖〞艦為參考系，“巢湖〞艦不一定是運動的，故B正確。3.【題干】以下物理量中，哪個是矢量()A．質(zhì)量 B．時間C．路程 D．位移【答案】D【解析】質(zhì)量、時間和路程都只有大小，沒有方向，是標量．位移既有大小又有方向，是矢量．選項D正確．4.【題干】(位移與路程的計算)氣球升到離地面80m高時，從氣球上掉下一物體，物體又上升了10m高后才開始下落．那么物體從離開氣球開始到落到地面時的位移大小為〔〕，方向〔〕，路程為〔〕．【答案】80m豎直向下100m【解析】從氣球上掉下來的這個物體，要想求它的位移，首先要找它的初位置和末位置．選地面為參考系，初位置是離地面80m處，末位置是地面，所以位移大小為80m，方向由初位置指向末位置，即豎直向下，與中間的運動情況無關(guān)．路程是路徑的長度，為100m.5、【題干】如圖2所示，2023年10月11日，在天津舉行的第六屆東亞運動會女子4×200米自由泳接力賽中，中國隊以8分06秒06的成績奪得冠軍，中國隊之所以能夠取得這個工程的冠軍，取決于她們在800米中()圖2A．平均速率大B．平均速度大C．沖刺時的瞬時速度大D．某一時刻的瞬時速度大【答案】A【解析】4×200米自由泳接力賽的總路程一定，哪隊游完總路程所用的時間短，哪隊獲勝，也就是路程與時間的比值大即平均速率大的獲勝．穩(wěn)固穩(wěn)固1、【題干】如下圖，氣墊導(dǎo)軌上滑塊經(jīng)過光電門時，其上的遮光條將光遮住，電子計時器可自動記錄遮光時間Δt。測得遮光條的寬度為Δx，用eq\f(Δx,Δt)近似代表滑塊通過光電門時的瞬時速度。為使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬時速度，正確的措施是()A．換用寬度更窄的遮光條B．提高測量遮光條寬度的精確度C．使滑塊的釋放點更靠近光電門D．增大氣墊導(dǎo)軌與水平面的夾角【答案】A【解析】瞬時速度表示運動物體在某一時刻(或經(jīng)過某一位置)的速度，eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)，當(dāng)Δt→0時，eq\f(Δx,Δt)可看成物體的瞬時速度，Δx越小，Δt也就越小，A項正確；提高測量遮光條寬度的精確度，不能減小Δt，B項錯誤；使滑塊的釋放點更靠近光電門，滑塊通過光電門的速度更小，時間更長，因此C項錯誤；增大氣墊導(dǎo)軌與水平面的夾角并不一定能使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬時速度，D項錯誤。2、【題干】為了使公路交通有序、平安，路旁立了許多交通標志。如下圖，甲圖是限速標志(白底、紅圈、黑字)，表示允許行駛的最大速率是80km/h；乙圖是路線指示標志，表示距杭州還有100km。上述兩個數(shù)據(jù)的物理意義是()A．80km/h是平均速度，100km是位移B．80km/h是平均速度，100km是路程C．80km/h是瞬時速度，100km是位移D．80km/h是瞬時速度，100km是路程【答案】D【解析】80km/h表示瞬時速度；100km表示離杭州還有100km的路程。3、【題干】甲、乙兩質(zhì)點在同一直線上勻速運動，設(shè)向右為正方向，甲質(zhì)點的速度為2m/s，乙質(zhì)點的速度為－4m/s，那么可知()A．乙質(zhì)點的速率小于甲質(zhì)點的速率B．因為＋2＞－4，所以甲質(zhì)點的速度大于乙質(zhì)點的速度C．這里的正、負號的物理意義是表示質(zhì)點運動的方向D．假設(shè)甲、乙兩質(zhì)點同時由同一地點出發(fā)，那么10s后甲、乙兩質(zhì)點相距60m【答案】CD【解析】因為速度是矢量，其正、負號表示質(zhì)點的運動方向，速率是標量，在勻速直線運動中，速度的大小等于速率，故A、B錯，C正確；甲、乙兩質(zhì)點在同一直線上沿相反方向運動，故D正確．拔高拔高1、【題干】物體做直線運動時可以用坐標軸上的坐標表示物體的位置，用坐標的變化量Δx表示物體的位移。如下圖，一個物體從A運動到C，它的位移Δx1＝－4m－5m＝－9m；從C運動到B，它的位移為Δx2＝1m－(－4m)＝5m。正確的選項是()A．C到B的位移大于A到C的位移，因為正數(shù)大于負數(shù)B．A到C的位移大于C到B的位移，因為符號表示位移的方向，不表示大小C．因為位移是矢量，所以這兩個矢量的大小無法比擬D．物體由A到B的合位移Δx＝Δx1＋Δx2【答案】BD【解析】位移的正負代表方向，不代表大小，所以A到C的位移Δx1大于C到B的位移Δx2，故A、C錯誤，B正確。A到B的合位移Δx＝1m－5m＝－4m＝Δx1＋Δx2，故D正確。2、【題干】一個人晨練，走中國古代的八卦圖，如下圖，中央的S局部是兩個直徑為R的半圓，BD、CA分別為西東、南北指向。他從A點出發(fā)沿曲線ABCOADC行進，那么當(dāng)他走到D點時，求他的路程和位移的大小分別為多少？位移的方向如何？【答案】路程和位移的大小分別為eq\f(5,2)πR和eq\r(2)R位移的方向為東南方向【解析】路程是標量，等于半徑為R與半徑為eq\f(R,2)的兩圓周長之和減去半徑為R的圓周長的eq\f(1,4)，即s＝2πR＋2π·eq\f(R,2)－eq\f(1,4)·2πR＝eq\f(5,2)πR。位移是矢量，大小為AD線段的長度，由直角三角形知識得eq\x\to(AD)＝eq\r(2)R，方向由A指向D，即東南方向。3．【題干】三個質(zhì)點A、B、C的運動軌跡如圖1所示．三個質(zhì)點同時從N點出發(fā)，同時到達M點，且均無往返運動，那么以下說法正確的選項是()A．三個質(zhì)點從N點到M點的平均速度相同B．三個質(zhì)點任意時刻的運動方向都相同C．三個質(zhì)點從N點出發(fā)到任意時刻的速度都相同圖1 D．三個質(zhì)點從N點到M點的瞬時速度的方向有時可能相同【答案】AD【解析】A、B、C三個質(zhì)點在相同時間內(nèi)位移的大小都是MN的長度，方向都由N指向M，即位移相同，所以它們的平均速度相同，A選項正確．質(zhì)點B做單向直線運動，速度方向始終由N→M，而質(zhì)點A、C沿曲線運動，運動方向隨時在改變，B、C選項錯誤．質(zhì)點瞬時速度的方向是軌跡的切線方向，在這三條軌跡上，有切線方向相同的位置，三個質(zhì)點可能同時來到這些位置，所以三個質(zhì)點的瞬時速度方向有時可能相同，故D選項正確．課堂小結(jié)課堂小結(jié)1、通過對質(zhì)點理解、需掌握看做質(zhì)點的條件2、參考系的選擇時任意的，選擇不同的參考系對于解決問題是有幫助的3、位移與路程的區(qū)別在與矢量和標量的理解，需理解掌握；4、認真體會理解速度、平均速度和瞬時速度的不同含義及物理意義課后作業(yè)課后作業(yè)根底根底1.【題干】2023年9月22日丁俊暉在2023世界斯諾克上海大師賽決賽中順利問鼎，首奪上海大師賽冠軍．以下關(guān)于臺球的說法中正確的有()A．因為臺球比擬小，所以一定可以把它看做質(zhì)點B．丁俊暉在擊球時可以把臺球看做質(zhì)點C．解說員在解說進球路線時可以把臺球看做質(zhì)點D．丁俊暉在分析進球路線時可以把臺球看做質(zhì)點【答案】C【解析】物體能否看做質(zhì)點，要看物體的大小和形狀在所研究的問題中起主要作用還是起次要作用，故A錯；丁俊暉在擊球時，需要考慮球的旋轉(zhuǎn)情況，因此不能把臺球看做質(zhì)點，故B錯；而解說員在解說進球路線時只需說明球的行進軌跡，因此可以把臺球看做質(zhì)點，故C對；而丁俊暉在分析進球路線時需要考慮球的旋轉(zhuǎn)情況對路線的影響，因此不可以把臺球看做質(zhì)點，故D錯．2．【題干】某人站在樓房頂層O點豎直向上拋出一個小球，上升的最大高度為20m，然后落回到拋出點O下方25m的B點，那么小球在這一運動過程中通過的路程和位移分別為(規(guī)定豎直向上為正方向)()A．25m,25m B．65m,25mC．25m，－25mD．65m，－25m【答案】D【解析】如下圖，整個過程小球的路程為20m＋20m＋25m＝65m，但其位移為－25m，“－〞表示其方向豎直向下．3.【題干】某學(xué)校田徑運動場跑道示意圖如圖1所示，其中A點是所有跑步工程的終點，也是400m、800m賽跑的起跑點；B點是100m賽跑的起跑點，在校運動會中，甲、乙、丙三個同學(xué)分別參加了100m、400m和800m比賽，那么()圖1A．甲的位移最小 B．丙的位移最大C．乙、丙的路程相等 D．丙的路程最大【答案】D【解析】由路程和位移定義可得答案；拔高拔高1、【題干】如圖3所示，一小球在光滑的V形槽中由A點釋放，經(jīng)B點到達與A點等高的C點，A點的高度為1m，那么全過程中小球通過的路程和位移大小分別為()圖3A.eq\f(2\r(3),3)m，eq\f(2\r(3),3)m B.eq\f(2\r(3),3)m，eq\f(4\r(3),3)mC.eq\f(4\r(3),3)m，eq\f(2\r(3),3)m D.eq\f(4\r(3),3)m,1m【答案】C【解析】小球通過的路程為實際運動軌跡的長度L＝2eq\x\to(AB)＝2×eq\f(1,sin60°)m＝eq\f(4\r(3),3)m；位移的大小為起點到終點的有向線段的長度s＝eq\x\to(AC)＝eq\x\to(AB)＝eq\f(1,sin60°)m＝eq\f(2\r(3),3)m，選項C正確．2.【題干】某賽車手在一次野外訓(xùn)練中，先利用地圖計算出出發(fā)地和目的地的直線距離為9km，他從出發(fā)地到目的地用了5分鐘，賽車上的里程表指示的里程數(shù)值增加了15km，當(dāng)他經(jīng)過某路標時，車內(nèi)速度計指針指示的示數(shù)為150km/h，那么可以確定的是()A．在整個過程中賽車手的瞬時速度是108km/hB．在整個過程中賽車手的平均速度是180km/hC．在整個過程中賽車手的平均速率是1