1、第一章 运动的描述第一节：质点、参考系、坐标系学习目标: 1. 理解质点的概念，知道它是一种科学抽象，知道实际物体在什么条件下可看作质点，知道这种科学抽象是一种常用的研究方法。2. 知道参考系的概念和如何选择参考系。3. 认识坐标系，合理建立坐标系。学习重点:质点的概念、参考系。学习难点:质点概念的理解。课程引入：奔跑的运动员、急速行驶的火车、舞蹈演员的旋转一些常见的机械运动我们如何来描述哪？请同学们展开讨论。提示：我们可否把一些物体无限的缩小，直至到一个点来描述那？是不是什么情况下都可以把物体看成一个点哪？那今天我们就来研究一下什么情况下我们可以把物体看成一个质点来研究。知识点一：质点1、
2、用来代替物体的有质量的物质点 1、只占位置，不占空间 2、可代替物体全部质量 3、理想化模型，实际不存在 物体的大小、形状对所研究的问题产生的影响可忽略不计时可以把物体看成质点质点定义属性条件2、思考与讨论思考以下问题并回答：(1) 观看太阳系运行的模拟动画：研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个点呢？(2) 观看火车运行模拟动画：一列沿京沪铁路运动的火车，若研究它从上海到北京的运动能否把它简化为一个点？(3) 观看地球公转和四季变化的模拟动画：研究地球上各处的季节变化时，能否把它视为质点呢？。(4) 观看火车过桥的图片。研究火车通过南京长江大桥的运动时，能否把它简化为一个质点？讨论：(1)物
3、体是否在所有的情况下都能看作质点？(2)物体看作质点的条件是什么？(3)物理中的“质点”跟几何学中的点有什么相同和不同的地方？(4)大的物体一定不能看成质点？小的物体随时都看成质点吗？提示：在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，经过科学抽象而建立理想化的“物理模型” ，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。质点就是这种物理模型之一。小结：质点是用来代替物体的具有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置” ，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体的质量。质点没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。质点不一定是很小的物体，很大的
4、物体也可简化为质点。同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点，要具体问题具体分析。知识点二、参考系1、观看太空站的图片。设想一下，你和你的同桌正在太空站里一边喝咖啡一边聊天。在“地球人”看来，你们随太空站以很大的速度绕地球运动。思考：你和你的同桌能感到自己在高速运动吗？为什么？物体的运动和静止是 相对的。为描述物体的运动，需要另外选取一个物体作为标准，否则无法判断。这个用来作参考的物体叫做参考系.2、参考系的选择原则观测方便 是运动的描述尽可能简单 1 2通常在研究地面上的物体运动时，常选择地面或者相对于地面静止的物体作为参考系。3、参考系的四个性质标准性：用来作参考系的物体都是假定不动
5、的，被研究的物体的是运动还是静止，都是相对于 1参考系而言的。任意性：参考系的选取具有任意性，但应以观察方便和运动描述简单为原则。 2统一性：比较不同物体的运动时，应选择同一个参考系 3差异性：统一运动的物体，参考系不同，观察的结果也不同。 4知识点三：坐标系如果一个可以看作质点的物体沿直线运动，怎样定量描述物体的位置变化呢？为了定量地描述物体的位置及位置的变化需要在参考系上建立适当的坐标系，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
6、三维坐标系。其三要素是：原点、正方向和单位长度。作业与任务：1、完成教材配套练习2、巩固和预习下节内容第二节：时间与位移学习目标: 1. 知道时间和时刻的含义以及它们的区别，知道在实验中测量时间的方法。 2. 知道位移的概念。知道它是表示质点位置变动的物理量，知道它是矢量，可以用有向线段来表示。3. 知道路程和位移的区别。4. 理解匀速直线运动和变速直线运动的概念。5. 知道什么是位移-时间图象以及如何用图象来表示位移与时间的关系。6. 知道匀速直线运动的 s-t 图象的意义。7. 知道公式和图象都是描述物理量之间关系的数学工具，且各有所长，相互补充。学习重点: 1. 时间和时刻的概念和区别。
7、2. 位移的矢量性、概念。3s-t 图学习难点: 位移和路程的区别。s-t 图 课程引入：上节课我们学习了描述运动的几个概念，大家想一下是哪几个概念？大家想一下，如果仅用这几个概念，能不能全面描述物体的运动情况？那么要准确、全面地描述物体的运动，我们还需要用到那些物理量那？教师活动：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，本节课还将从哪几个方面去描述？一、时刻和时间间隔1时刻和时间间隔可以在时间轴上表示出来。时间轴上的每一点都表示一个不同的时刻，时间轴上一段线段表示的是一段时间间隔。讲解:教师：同学们，我们经常会说，我们 7:30 上课，8:20
8、下课，一节课是 40分钟，我们多少点吃饭，多少点睡觉，其实啊，这些都是我们日常生活中常常接触到的一些关于时间的说法，那么，同学们能否告诉大家，究竟什么是时间呢教师：要给出时间的定义，我们首先要了解一下时刻的概念，我们先画出一条时间轴，你们也可以拿出你们的手表，你们手表指示的一个读数对应着某一瞬间，这一瞬间就叫做时刻，就像 9:00 是一个时刻，9:01 也是一个时刻等等。对应在时间轴上，时刻就是一个点。为了表示时间的长短，人们把两个时刻之间的间隔成为时间间隔，简称为时间。时间在时间轴上表示为两个时刻点之间的距离。任何时刻都可以作为时刻零点，我们常常以问题中的初始时刻作为零点。二、路程和位移1.
9、 路程：质点实际运动轨迹的长度，它只有大小没有方向，是标量。 2位移：是表示质点位置变动的物理量，有大小和方向，是矢量。它是用一条自初始位置指向末位置的有向线段表示，位移的大小等于质点始末位置间的距离，位移的方向由初位置指向末位置，位移只取决于初末位置，与运动路径无关。那么什么是标量什么是矢量那？带着问题我们继续。3. 位移和路程的区别：4一般来说，位移的大小不等于路程。只有质点做方向不变的直线运动时位移大小才等于路程。讲解：我们一起来分析一下这个图要到达某一位置，物体可以选择不同的路径，走过的路程也就不一样。因此，为了表达物体位置的变化，我们只需要考虑物体运动的起点和终点。在这里我们引入一个
10、新的物理概念位移：从物体运动的起点指向终点的有向线段成为位移。三、矢量和标量1、矢量：既有大小又有方向。如位移2、标量：只有大小，没有方向。如路程、温度、质量等；矢量相加遵循平行四边形定则；标量相加遵循算术加法法则。四、匀速直线运动定义：物体在一条直线上运动，如果在 相等的时间里位移相等 ，这种运动称为匀速 1直线运动。严格的匀速直线运动的特点应该是“在任何相等的时间里面位移相等”的运动，现 2实生活中匀速直线运动是几乎不存在的，是一种理想化的物理模型。其特点是位移随时间均匀变化，即位移和时间的关系是一次函数关系。五、变速直线运动1定义：物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内位移不相等，这种
11、运动叫变速直线运动。2变速直线运动的位移和时间的关系不是一次函数关系，其图象为曲线。 （具体我们第二章讲）六、位移时间图象（s-t 图）：1表示位移和时间的关系的图象，叫位移-时间图象，简称位移图象2物理意义：描述物体运动的位移随时间的变化规律。3坐标轴的含义：横坐标表示时间，纵坐标表示位移。由图象可知任意一段时间内的位移或发生某段位移所用的时间。4 匀速直线运动的 s-t 图：匀速直线运动的 s-t 图象是一条倾斜直线，或某直线运动的 s-t 图象是倾斜直线则表示其作匀速直线运动。s-t 图象中斜率（倾斜程度）大小表示物体运动快慢，斜率（倾斜程度）越大，速度越快。s-t 图象中直线倾斜方式（
12、方向）的不同，意味着两直线运动方向相反。s-t 图象中，两物体图象在某时刻相交表示在该时刻相遇。s-t 图象若平行于 t 轴，则表示物体静止。s-t 图象并不是物体的运动轨迹，二者不能混为一谈。s-t 图只能描述直线运动。课堂练习：例 l. 在下图甲中时间轴上标出第 2s 末，第 5s 末和第 2s，第 4s，并说明它们表示的是时间还是时刻。解析：如图乙所示，第 2s 末和第 5s 末在时间轴上为一点，表示时刻甲 乙第 2s 在 时 间 轴 上 为 一 段 线 段 ， 是 指 第 1s 末 到 第 2s 末 之 间 的 一 段 时 间 ， 即 第 二 个 1s， 表 示 时间 。 第 4s 在
13、 时 间 轴 上 也 为 一 段 线 段 ， 是 指 第 3s 末 到 第 4s 末 之 间 的 一 段 时 间 ， 即 第 四 个 ls， 表 示时 间 。答案：见 解 析例 2. 关 于 位 移 和 路 程 ， 下 列 说 法 中 正 确 的 是A. 在 某 一 段 时 间 内 质 点 运 动 的 位 移 为 零 ， 该 质 点 不 一 定 是 静 止 的B. 在 某 一 段 时 间 内 质 点 运 动 的 路 程 为 零 ， 该 质 点 一 定 是 静 止 的C. 在 直 线 运 动 中 ， 质 点 位 移 的 大 小 一 定 等 于 其 路 程D. 在 曲 线 运 动 中 ， 质 点
14、位 移 的 大 小 一 定 小 于 其 路 程解析：位 移 的 大 小 为 起 始 与 终 了 位 置 的 直 线 距 离 ， 而 与 运 动 路 径 无 关 。 路 径 是 运 动 轨 迹 的 长 度 。路 程 为 零 ， 质 点 肯 定 静 止 。 选 项 B 正 确 。 位 移 为 零 ， 在 这 段 时 间 内 质 点 可 以 往 返 运 动 回 到 初 始 位置 ， 路 程 不 为 零 ， 所 以 选 项 A 正 确 。 位 移 大 小 在 非 单 向 直 线 运 动 中 总 小 于 路 程 ， 所 以 选 项 D 正 确 。直 线 运 动 包 括 单 向 直 线 运 动 和 在 直
15、 线 上 的 往 返 运 动 ， 所 以 选 项 C 错 误 。答案：A 、 B、 D例 3. 从 高 为 5m 处 以 某 一 初 速 度 竖 直 向 下 抛 出 一 个 小 球 ， 在 与 地 面 相 碰 后 弹 起 ， 上 升 到 高 为2m 处 被 接 住 ， 则 在 这 段 过 程 中A. 小 球 的 位 移 为 3m， 方 向 竖 直 向 下 ， 路 程 为 7mB. 小 球 的 位 移 为 7m， 方 向 竖 直 向 上 ， 路 程 为 7mC. 小 球 的 位 移 为 3m， 方 向 竖 直 向 下 ， 路 程 为 3mD. 小 球 的 位 移 为 7m， 方 向 竖 直 向
16、上 ， 路 程 为 3m解析：本 题 考 查 基 本 知 识 在 实 际 问 题 中 的 应 用 。 理 解位移和路程概念，并按要求去确定它们。题中物体初、末位置高度差为 3m，即位移大小，末位置在初位置下方，故位移方向竖直向下，总路程则为 7m。答案：A练习1. 以 下 的 计 时 数 据 指 时 间 的 是 （ ）A. 天 津 开 往 德 州 的 625 次 列 车 于 13h35min 从 天 津 发 车B. 某 人 用 15s 跑 完 l00mC. 中 央 电 视 台 新 闻 联 播 节 目 19h 开 播D. 1997 年 7 月 1 日 零 时 中 国 对 香 港 恢 复 行 使
17、主 权2. 关 于 质 点 的 位 移 和 路 程 ， 下 列 说 法 中 正 确 的 是 （ ）A. 位 移 是 矢 量 ， 位 移 的 方 向 就 是 质 点 运 动 的 方 向B. 路 程 是 标 量 ， 即 位 移 的 大 小C. 质 点 做 直 线 运 动 时 ， 路 程 等 于 位 移 的 大 小D. 位 移 的 大 小 不 会 比 路 程 大3. 如 图 所 示 ， 在 时 间 轴 上 表 示 出 下 面 的 时 间 或 时 刻 （ ）A. 第 4s 内 B. 第 5s 末 C. 3s 内 D. 第 6s 初4. 如 图 所 示 ， 某 物 体 沿 两 个 半 径 为 R 的 圆
18、 弧 由 A 经 B 到 C。 下 列 结 论 正 确 的 是 （ ）A. 物 体 的 位 移 等 于 4R， 方 向 向 东 B. 物 体 的 位 移 等 于 2RC. 物 体 的 路 程 等 于 4R， 方 向 向 东 D. 物 体 的 路 程 等 于 2 R5. 关 于 时 刻 和 时 间 ， 下 列 说 法 正 确 的 是 （ ）A. 时 刻 表 示 时 间 极 短 ， 时 间 表 示 时 间 较 长B. 时 刻 对 应 物 体 的 位 置 ， 时 间 对 应 物 体 的 位 移C. 作 息 时 间 表 上 的 数 字 均 表 示 时 刻D. 1min 只 能 分 成 60 个 时 刻
19、6. 第 3s 内 表 示 的 是 s 的 时 间 ， 是 从 s 末 到 s 末 ， 3s 内 表 示 的 是 。7. 一 质 点 绕 半 径 为 R 的 圆 圈 运 动 了 一 周 ， 如 图 所 示 ， 则 其 位 移 大 小 为 ， 路 程 是 。 若 质点 运 动 了314周 ， 则 其 位 移 大 小 为 ， 路 程 是 ， 此 运 动 过 程 中 最 大 的 位 移 是 ， 最 大 路 程 是 。8. 质 点 沿 一 边 长 为 2m 的 正 方 形 轨 道 运 动 ， 每 1s 移 动 1m， 初 始 位 置 在 某 边 的 中 点 ， 如 图 所 示 。分 别 求 出 下 列
20、 各 种 情 况 下 的 路 程 和 位 移 大 小 ， 并 在 图 上 画 出 各 位 移 矢 量 。（ 1） 从 A 点 开 始 第 2s 末 时 ； （ 2） 从 A 点 开 始 第 4s 末 时 ； （ 3） 从 A 点 开 始 第 8s 末 时 。9. 在 一 大 厅 里 ， 天 花 板 与 地 板 之 间 相 距 8m， 将 一 小 球 在 距 地 面 1m 高 处 竖 直 向 上 抛 出 ， 运 动 ls小 球 与 天 花 板 相 碰 ， 随 即 竖 直 下 落 ， 最 后 静 止 在 地 板 上 。（ 1） 1s 末 小 球 的 位 移 多 大 ?方 向 如 何 ?（ 2） 抛
21、 出 后 的 小 球 ， 最 大 位 移 是 多 大 ?方 向 如 何 ?运 动 路 程 共 有 多 大 ?答案 1. B 2. D 3. 略 4. AD 5. BC 6. 1、 第 2、 第 3、 3 秒 这 段 时 间 间 隔 7. 0、 2R 、 R、7、 2R、 8. 1） 位 移 ： X1 m 路 程 ： L1 2m 2） 位 移 ： X2 2m 路 程 ： L2 4m3） 位 移 ： X3 0m 路 程 ： L3 8m 图 略9. 1） 7m 竖 直 向 上 2） 7m 竖 直 向 上 15m小结：（1 ） 时刻是钟表指示的一个读数对应的某一瞬间，对应时间轴上的一个点，时间是两个时刻之间的间隔，对应时间轴上两个时刻对应点之间的距离。
