高中物理 第二章 运动的描述讲课稿 鲁科版必修1

用心 爱心 专心1 第二章第二章 运动的描述运动的描述 第第1 1节节 运动空间和时间运动空间和时间 知识与技能 知道机械运动的概念 理解运动是绝对的 静止是相对的 知道参考系的概念 知道参考系的选择不同 对运动的描述也不同 知道物体空间位置的描述方法 知道时间时 刻的概念和区别 过程与方法 会选择使研究问题方便的参考系 能区分时间和时刻的区别 情感态度价值观 让学生在运动的相对性中体会哲学的思想 培养学生的文学鉴赏能力 培 养学生从生活到物理 从物理回归生活的学习态度 重点 1 在研究问题时如何选择参考系 2 时刻与时间的区别 难点 如何选择适当的参考系 教学过程 说起运动 大家一定不会感到陌生 因为我们就生活在一个运动的世界当中 飞逝的 流星 漂浮的白云 飞翔的鸽子 潺潺的流水 这是一个绚丽多彩 变化万千的运动世界 大家还能不能指出生活中关于运动的其他例子 篮球 跑步 风 气味 大家有没有思考 过 运动的范围这么广 我们能不能把运动细分 怎样细分 物理学家们在认识世界的过程 当中 根据物质运动的特点 将其分为机械运动 热运动 电磁运动等 其中 机械运动是 指一个物体相对于其他物体的位置变化 简称运动 是物质运动的一种基本形式 运动是绝对的 宇宙中的一切物体 小到原子内部的质子 中子 电子 大到遥远的恒星 都在不停的运动着 大家知道 与运动相反的是 静止 刚才大家已经举出了运动的例 子 现在大家能不能也举出一些静止的例子 桌子 这位同学说 地面的桌子是静止的 那么它真的是静止的吗 大家知道 地球每时每刻都在绕太阳公转 如果从这个角度看 地面上的桌子是不是也不是静止的 而是运动的 再例如 你和同伴并排坐在向前行驶 的列车上 铁路旁的人认为你是和火车一起向前运动的 但是 你的同伴却认为你是静止 在车上的 可见 不同处境的人观察到的物体的运动是不同的 这便是运动的相对性 也就 是说 虽然运动是绝对的 但是 运动的描述却具有相对性 绝对静止的物体是不存在的 既然运动具有相对性 那我们要怎样描述一个物体的运动才不致引起歧义呢 在 这里 我们需要引入参考系的概念 参考系是指用来描述物体运动的参照物称为参考系 任何物体都可以作为参考系 有了参考系 人们就能准确而又方便的描述物体的运动了 例如 以地球为参考系 站在地面不动的人是静止的 而以太阳为参考系 人是和地球一起 绕太阳运动的 再比如 敦煌曲子有诗 满眼风波多闪烁 看山恰似走来迎 仔细看山山不动 是船行 从文 学的角度 通过这首诗 我们仿佛看到 忽明忽暗的波光充满视野 一个 多 字 赞叹之情 溢于言表 看山恰似走来迎 写得更妙 似乎船不是在前进 而是青色的山峦迎接船的到来 子细看山山不动 是船行 诗人根据平时的生活经验 山是不会 走来迎 的 仔细一看 果然 山峦未动 船在前行 寥寥数语 体现了诗人在旅途中的愉快心情 从物理的角度 诗人为什么会有这种感觉呢 他选取的参考系分别是什么 再比如 一战的时候飞机的坐舱是没有密封盖的 有报道称 一位飞行员在执行任 务的时候感觉身边有个小东西在飞 伸手一抓 竟然是一颗子弹 有的同学不能理解 子 弹的速度那么快 怎么可能伸手就抓的住呢 现在大家学习了参考系 能不能用参考系的 用心 爱心 专心2 知识解释这个问题 正是因为飞机和子弹的速度差不多 如果以飞机为参考系 子 弹几乎是静止的 这时候伸手抓住子弹也就可能了 从这些例子 我们可以看出 参考系的选择不同 对运动的描述也不同 那么参考系 的选择有没有什么原则 通常参考系的选择 应以对运动的描述相对简单为原则 在没有特别说明的情况下 是以地面或者相对地面静止的物体为参考系 当然 我们也可 以选择运动的物体为参考系 这要视具体的情况而言 确定完参考系后 研究运动的第一步是描述物体在空间中的位置 大家回忆一下 在 生活中 我们是怎样描叙物体的位置呢 例如请 美芳 同学描述一下与你在同一排的 小 龙 同学的位置 那么你会怎么描述 回答并分析 参考系 参考 多远 这也是我们平时 的做法 通 常我们会选择地面为参考系 并以大家所熟悉的标志为参考 说明物体离该标 志有多远 在该标志的那一侧 在物理学上 为了定量的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 如果物体在一维直线上运动 只需建立直线坐标系 以质点的运动轨迹为坐标轴 质点的运动方向为坐标轴正方向 选取质点经过坐标轴原点的时刻为时间的起点 就能准 确描述物体的位置 例如 假设汽车在东西方向的笔直的公路上行驶 要描述汽车在市中心东面的5km 处的位置时 我们可以以 地面 为参考系 在参考系上建立一个一维坐标系 大家都知 道坐标系有3个要素 原点 正方向 单位长度 这时候要描述汽车在市中心东面的5km处时 我们可以选定坐标轴的原点在市中心 由西向东为坐标的正方向 并在坐标轴上规定一格 代表5km那么汽车的位置可记为 O 市中心 5x km x 5km 如果物体在平面上运动 仅用一维坐标系是不够的 需要建立平面直角坐标系来描 叙物体的位置 例如当要描述汽车在市中心东面5km 北面5km处时 我们可以建立平面 直角坐标系如图 选取地面为参考系 以市中心为坐标原点 沿东西方向为x轴 向东为 正 以南北方向为y轴 向北为正 则汽车的位置可记为 用心 爱心 专心3 x 5km y 5km O 5 X KM 5 Y KM 当物体在三维空间运动 则要建立三维空间坐标系 这里就不详述了 随着科技的发展 目前人们已经普遍应用全球定位系统来准确而又快速的描述物体 的位置了 全球定位系统简称 GPS 它是通过地面接收装置接收同步卫星发回的关于时间 空间的无线电信号 通过内部计算处理来确定物体所在的经度 纬度 海拔高度 虽然复杂 但是在思想上 它与物理上描述物体的空间位置是一致的 时间的描述 大家知道 运动都要经历一定的时间 所以要描述物体的运动 仅有空间位置的描述 是不够的 还要有时间的描述 需要用到时间和时刻两个概念 大家思考一下日常生活中 我们是怎样描述时间的 比如现在是 2 45 点 这节课我们已经上了 25分钟 这里的 2 45 指时刻 25分钟 指时间 在物理学上 时刻指某一瞬间 用t表示 时间表示两个时 刻间的间隔 用 t表示 再比如 今晚6点30分开始转播乒乓球联赛 本节目大约持续1小 时30分钟 这里的6点30分指时刻 1小时30分钟指时间 若有t1 t2两个时刻 那么这段时间间隔可表示为 t t2 t1 有时候 我们常在一条表示时间的数轴上 描述时间 其中时刻用点表示 时间用线段表示 老师现在在黑板上划出一条时间轴 请大家在时间轴上画出 第二秒末 第三秒初 第三 秒末 第三秒 互动提问 时间和时刻的单位相同 有s min h等 在精确研究时 还要测量和记录极短的时间 近 20年来 人们建立了飞秒科学 阿秒科学 其中1fs 10 15 1as 10 18 为了大家更好 的理解飞秒的概念 大家可以看下信息窗 其中 光穿过光玻璃的时间为10 11s 10000fs 可见 1fs是多么小的时间概念 现在寻找在更短的时间中隐藏的秘密 已 经成为科学家的奋斗目标之一 总结回顾 现在我们回顾一下这节课的主要内容 首先我们引入机械运动 其描述 需要用到参考系 然后我