新教材物理人教版教案第一章運(yùn)動(dòng)的描述第一節(jié)質(zhì)點(diǎn)參考系

1．質(zhì)點(diǎn)參考系1．了解機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念，了解力學(xué)研究的問題——物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。2．了解質(zhì)點(diǎn)的概念，知道物體可看成質(zhì)點(diǎn)的條件。3．了解參考系的概念，知道運(yùn)動(dòng)具有相對(duì)性。4．體會(huì)理想化模型在探究自然規(guī)律中的作用。一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)與力學(xué)1．機(jī)械運(yùn)動(dòng)：物體的eq\o(□,\s\up1(01))空間位置隨時(shí)間的變化，是自然界中最簡單、最基本的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，叫作機(jī)械運(yùn)動(dòng)。2．力學(xué)：在物理學(xué)中，研究物體做eq\o(□,\s\up1(02))機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的分支叫作力學(xué)。二、物體和質(zhì)點(diǎn)1．質(zhì)點(diǎn)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(gè)具有eq\o(□,\s\up1(03))質(zhì)量的點(diǎn)，這樣的點(diǎn)叫作質(zhì)點(diǎn)。2．物體看成質(zhì)點(diǎn)的另一種情況：物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況eq\o(□,\s\up1(04))完全相同，從描述運(yùn)動(dòng)的角度看，物體上eq\o(□,\s\up1(05))任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)完全能反映整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)。3．一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)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(duì)象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)就是一種理想化模型。三、參考系1．靜止與運(yùn)動(dòng)：自然界的一切物體都處于永恒的運(yùn)動(dòng)中，eq\o(□,\s\up1(01))絕對(duì)靜止的物體是不存在的，而運(yùn)動(dòng)是eq\o(□,\s\up1(02))絕對(duì)的。2．運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性：描述某個(gè)物體的位置隨時(shí)間的變化時(shí)，是eq\o(□,\s\up1(03))相對(duì)于其他物體而言的。3．參考系：描述物體的eq\o(□,\s\up1(04))運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)，其結(jié)果會(huì)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(yùn)動(dòng)時(shí)，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(diǎn)。()(2)同一物體有時(shí)可看成質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)則不能。()(3)質(zhì)點(diǎn)與幾何中心點(diǎn)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(shí)，才能看成質(zhì)點(diǎn)，能否看成質(zhì)點(diǎn)與物體本身的大小無關(guān)。(3)×幾何中心點(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(dòng)也會(huì)隨地球繞地心轉(zhuǎn)動(dòng)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(duì)質(zhì)點(diǎn)的理解仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。活動(dòng)1：如圖甲，雄鷹拍打著翅膀在空中翱翔時(shí)，你能準(zhǔn)確地描述它的運(yùn)動(dòng)嗎？提示：雄鷹身體在向前運(yùn)動(dòng)，但它的翅膀在向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還在上下運(yùn)動(dòng)，可知要準(zhǔn)確地描述它的運(yùn)動(dòng)并不容易，因?yàn)樾埴椄鞑课坏倪\(yùn)動(dòng)情況不同?；顒?dòng)2：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(duì)所研究的問題有影響嗎？如何描述雄鷹的運(yùn)動(dòng)？研究雄鷹的翅膀是如何運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，能把翅膀當(dāng)成一個(gè)點(diǎn)嗎？提示：它的大小和形狀對(duì)所研究問題的影響可以忽略；可以把它看成一個(gè)點(diǎn)來描述它的運(yùn)動(dòng)；研究雄鷹的翅膀是如何運(yùn)動(dòng)時(shí)，不能把翅膀當(dāng)成一個(gè)點(diǎn)，雄鷹的翅膀在運(yùn)動(dòng)過程中各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況不同，若把翅膀當(dāng)成一個(gè)點(diǎn)，我們無法研究翅膀的運(yùn)動(dòng)情況。活動(dòng)3：如圖乙，一列火車在平直軌道上行駛，什么時(shí)候可以把它看作一個(gè)點(diǎn)，什么時(shí)候不可以？提示：當(dāng)研究火車整體的運(yùn)動(dòng)情況時(shí)，可以用一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)代替整列火車的運(yùn)動(dòng)，即可以把它看作一個(gè)點(diǎn)；但研究它的一部分如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及車輪的運(yùn)動(dòng)時(shí)，不可以把它看作一個(gè)點(diǎn)?；顒?dòng)4：討論、交流、展示，得出結(jié)論。1．質(zhì)點(diǎn)的特點(diǎn)(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(shí)際中是不存在的?？煽闯少|(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的條件(1)物體能否被看成質(zhì)點(diǎn)，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(duì)所研究的問題沒有影響或影響可以忽略時(shí)，可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)。(2)做平動(dòng)的物體一般可以被看作質(zhì)點(diǎn)。物體有轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)所研究的問題沒有影響或影響可以忽略時(shí)，物體也可以被看作質(zhì)點(diǎn)。例1以下情景中，畫橫線的人或物體可看成質(zhì)點(diǎn)的是()A．研究一列火車過橋所需的時(shí)間B．乒乓球比賽中，應(yīng)對(duì)比賽對(duì)手發(fā)出的旋轉(zhuǎn)球C．研究航天員翟志剛在太空揮動(dòng)國旗的動(dòng)作D．用GPS確定打擊海盜的“武漢”艦在大海中的位置(1)一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)與物體的大小有關(guān)嗎？提示：無關(guān)。(2)一個(gè)物體可以看成質(zhì)點(diǎn)的條件是什么？提示：物體的大小和形狀對(duì)所研究的問題沒有影響，或者對(duì)所研究問題的影響可以忽略時(shí)，物體就可以看成質(zhì)點(diǎn)。[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(shí)間不能忽略火車自身的長度，不能把火車看成質(zhì)點(diǎn)，A錯(cuò)誤；要接住“旋轉(zhuǎn)球”，必須研究乒乓球的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，不能把乒乓球看成質(zhì)點(diǎn)，B錯(cuò)誤；如果把翟志剛看作質(zhì)點(diǎn)，便不能研究他揮動(dòng)國旗的動(dòng)作，故不能把翟志剛看成質(zhì)點(diǎn)，C錯(cuò)誤；“武漢”艦相對(duì)大海太小，它的大小、形狀對(duì)所研究的問題沒有影響，可以把“武漢”艦看成質(zhì)點(diǎn)，D正確。[完美答案]D判斷一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，不是看物體自身的大小，而是看物體自身的大小和形狀對(duì)所研究問題的影響是否可以忽略。同一個(gè)物體，由于所要研究的問題不同，有時(shí)能夠看成質(zhì)點(diǎn)，有時(shí)不能看成質(zhì)點(diǎn)。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(diǎn)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(shí)，飛機(jī)旋翼的大小和形狀不能忽略不計(jì)，不能將飛機(jī)看作質(zhì)點(diǎn)，A錯(cuò)誤；調(diào)整飛機(jī)在空中的姿態(tài)，飛機(jī)各部分的運(yùn)動(dòng)不同，不可以將飛機(jī)看作質(zhì)點(diǎn)，B錯(cuò)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(diǎn)，C正確；調(diào)整飛機(jī)上攝像機(jī)鏡頭的方向時(shí)，鏡頭及飛機(jī)的大小和形狀不能忽略，不能看作質(zhì)點(diǎn)，D錯(cuò)誤。理想化模型在物理學(xué)研究中，研究對(duì)象受許多因素的影響，如果同時(shí)考慮這諸多因素，那就無法使用數(shù)學(xué)知識(shí)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(duì)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(diǎn)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(diǎn)——質(zhì)點(diǎn)這種模型(理想化模型)，并將質(zhì)點(diǎn)作為研究對(duì)象，將對(duì)實(shí)際物體運(yùn)動(dòng)的描述轉(zhuǎn)化為對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述。質(zhì)點(diǎn)是沒有形狀、大小，具有物體全部質(zhì)量的點(diǎn)的理想化模型。除質(zhì)點(diǎn)外，在學(xué)習(xí)中還會(huì)接觸到很多的理想化模型，像光線、光滑面在現(xiàn)實(shí)中并不存在，它們都只是一種理想化的模型?？偨Y(jié)：理想化模型要點(diǎn)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(shí)際并不存在。(2)“理想化模型”是以研究目的為出發(fā)點(diǎn)，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(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng)仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：坐在火車?yán)锏某丝蜑槭裁凑f火車沒有動(dòng)呢？提示：火車相對(duì)于乘客沒有發(fā)生位置的變動(dòng)，所以乘客以自己為參考說火車沒有動(dòng)?；顒?dòng)2：站在站臺(tái)上的小朋友為什么說火車好快呢？提示：火車相對(duì)于站臺(tái)及站臺(tái)上的小朋友的位置在快速變化，所以小朋友以站臺(tái)為參考說火車速度好快?；顒?dòng)3：怎樣描述物體的運(yùn)動(dòng)情況呢？提示：由上面的分析可知，要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，需要先選擇某個(gè)其他物體作為參考，觀察物體的位置相對(duì)于這個(gè)“其他物體”是否隨時(shí)間變化，以及怎樣變化。活動(dòng)4：討論、交流、展示，得出結(jié)論。1．參考系描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，用來作為參考的其他物體叫作參考系。2．運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性(1)描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，取決于所選的參考系，選取的參考系不同，對(duì)同一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的描述可能不同。(2)相對(duì)靜止：如果兩個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的快慢相同，方向相同，我們就說這兩個(gè)物體是相對(duì)靜止的。(3)平時(shí)人們所說的靜止的物體，都是指相對(duì)靜止，絕對(duì)靜止的物體是不存在的。3．參考系的四個(gè)性質(zhì)(1)標(biāo)準(zhǔn)性：被選作參考系的物體都是假定不動(dòng)的，被研究的物體是運(yùn)動(dòng)還是靜止，都是相對(duì)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(gè)物體的運(yùn)動(dòng)或研究同一物體在不同階段的運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)選擇同一個(gè)參考系。(4)差異性：對(duì)于同一個(gè)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(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡單為原則。(2)通常在研究地面上物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(shí)，不一定總以地面或相對(duì)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(shí)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(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(1)河岸上的旗幟向右飄，說明風(fēng)向哪個(gè)方向吹？提示：向右吹。(2)該題除了考慮船的運(yùn)動(dòng)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(duì)河岸靜止，也可能以任意速度向左運(yùn)動(dòng)，還有可能以比風(fēng)速小的速度向右運(yùn)動(dòng)，A、B錯(cuò)誤；B船上的旗幟向左飄，表明B船只能向右運(yùn)動(dòng)，且速度大于風(fēng)速，C正確，D錯(cuò)誤。[完美答案]C1．分析物體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(duì)物體運(yùn)動(dòng)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(shí)，感到自己乘坐的火車在后退，實(shí)際上他乘坐的火車并未開動(dòng)，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