高中物理 1.1 走近运动课件 沪科版必修1.ppt

第1课时走近运动 第一章怎样描述物体的运动 课前自主学习 一 参考系1 描述物体的运动时 用来选做参考的另一物体称为 2 对同一物体的运动 所选的参考系不同 对它运动的描述往往会 若不作特殊说明 一般选 的物体为参考系 3 参考系的选取是任意的 应以方便观测和使运动的描述尽可能简单为原则 知识梳理 参考系 不同 地面或相对地面静止 二 质点1 物理学中 在某些情况下 我们可以不考虑物体的 和 而只考虑物体的 这时可以把物体看作一个质点 2 将物体看作质点是有条件的 例如 在研究地球的公转时 地球的大小 填 可以 或 不可以 忽略 在研究列车沿平直轨道运动的速度变化时 车厢各点的运动情况 填 相同 或 不同 可用车上任一点的远动代表列车的运动 这时 填 可以 或 不可以 把列车看作质点 大小 形状 质量 可以 相同 可以 三 路程和位移1 路程是物体运动轨迹的 位移是用来表示物体 质点 的 的物理量 位移只与物体的 和 有关 与质点在运动过程中所经历的 无关 位移可以用从 到 的有向线段来表示 有向线段的长度表示位移的 有向线段的方向表示位移的 2 物体做直线运动 若物体在时刻t1处于位置x1 在时刻t2处于位置x2 那么x2 x1就是物体的 记为 即初 末位置的 表示物体的位移 长度 位置变化 初位置 末位置 路径 初位置 末位置 大小 方向 变化量 位移 s x2 x1 3 直线运动中 比较两个位移的大小 只比较位移 正 负号不参与大小比较 四 坐标系1 为了定量地描述物体的位置及位置变化 需要在所选的参考系上建立适当的 2 如果物体沿直线运动 为了定量描述物体的位置及位置变化 可以以这条直线为x轴 在直线上规定 和 建立直线坐标系 如图1 1 2所示 若某一物体运动到a点 此刻它的位置坐标xa 若它运动到b点 此刻它的位置坐标xb 绝对值大小 坐标系 原点 正方向 长度单位 2m 3m 五 时刻和时间间隔时刻和时间间隔既有联系又有区别 在表示时间的数轴上 时刻用 表示 时间间隔用 表示 时刻与物体的 相对应 表示某一瞬间 时间间隔与物体的 相对应 表示某一过程 即两个时刻的间隔 图1 1 2 点 线段 位置 位置变化 1 火车停靠在站台上 乘客往往会发现这样的现象 对面的火车缓缓起动了 等到站台出现 才知道对面的火车没有动 而是自己乘坐的火车开动了 前 后两次乘客采用的参考系是 a 站台 对面火车b 两次都是对面火车c 两次都是对面站台d 自己乘坐的火车 站台答案 d 基础自测 2 下列计时数据指时间的是 a 在整个90分钟的比赛中 甲 乙两足球队 互交白卷 b 他每天都看电视节目 新闻早8点 c 列车到站时间晚点5分钟d 高考数学考试的时间是2h答案 acd 3 关于位移和路程 下列说法正确的是 a 位移和路程大小总是不相等 位移既有大小 有方向 而路程只有大小b 位移用来描述直线运动 路程用来描述曲线运动c 位移取决于物体的初末位置 路程取决于物体实际运动的路径d 物体做直线运动时 位移的大小等于路程 解析 根据定义 位移是由初位置到末位置的有向线段 而路程是物体由初位置到末位置所经过的路径的长度 位移与路径无关 当物体做单向的直线运动时 位移的大小才等于路程 其他情况位移大小均小于路程 故a b d均错 c正确 答案 c 4 第一次世界大战期间 一名法国飞行员在2000m高空飞行时 发现脸旁有一个小东西 他以为是一只小昆虫 便敏捷地把它一把抓了起来 令他吃惊的是 抓到的竟是一颗子弹 飞行员能抓到子弹 是因为 a 飞行员的反应快b 子弹相对于飞行员是静止的c 子弹已经飞得没有劲了 快要落到地上了d 飞行员的手有劲 解析 在日常生活中 我们经常去拾起掉在地上的物品 或者去拿放在桌子上的物品 其实 地面上静止的物体 包括人 都在永不停息地随地球自转而运动 在地球赤道处 其速度大约为465m s 正因为相对地面静止的物体都具有相同的速度 相互间保持相对静止状态 才使人们没有觉察到这一速度的存在 当飞行员的飞行速度与子弹飞行的速度相同时 子弹相对于飞行员是静止的 因此飞行员去抓子弹 就和我们去拿放在桌上的物品的感觉和道理一样 答案 b 5 下列分析中涉及研究位移的是 a 交管部门在对车辆年检中 了解汽车行程计量值b 指挥部通过卫星搜索小分队深入敌方阵地的具体位置c 运动员王军霞在第26届奥运会上创造了女子5000m的奥运会记录d 高速公路路牌标示 上海80km 解析 汽车的行程 田径场上的5000m距离 高速公路上的路牌标示距离都是指路程 位移的大小是初位置和末位置之间的直线距离 答案 b 6 一个皮球从5m高的地方落下 在与地面相碰后弹起 上升到高为2m处被接住 则这段过程中 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 方向竖直向上 路程为3m答案 a 7 如图1 1 3所示 质点由西向东运动 从a点出发到达c点再返回b点静止 若ac 100m bc 30m 以b点为原点 向东为正方向建立直线坐标系 则 出发点的位置为 m b点位置是 m c点的位置为 m a到b位置变化是 m 方向 c到b的位置变化为 m 方向 图1 1 3 解析 以b点为原点 建立坐标系 如下图所示 a 70m b 0m c 30m a到b的位置变化 70m 方向向东 c到b的位置变化为 30m 方向向西 答案 700 30 70向东 30向西 8 一个人晨练 按图1 1 4所示走半径为r的中国古代的八卦图 中央的s部分是两个直径为r的半圆 bd ca分别为西东 南北指向 他从a点出发沿曲线abcoadc行进 则当他走到d点时 他的路程和位移的大小分别为 位移的方向为 图1 1 4 课堂互动探究 1 定义要描述某一个物体的位置及其随时间的变化 首先要选定某个其他物体作为标准 假定这个 其他物体 不动 观察研究对象相对于这个 其他物体 的位置是否随时间变化 这个被用来作标准的物体 叫做参考系 2 参考系的意义 1 有了参考系 才能确定物体的位置 对参考系的理解 2 选定了参考系后 才能知道被研究物体的运动 试设想 在茫茫的大海里 水天一色 如果没有太阳或星辰作参考 水手根本无法确定自己船舰的位置和航向 3 参考系的 四性 1 标准性 用来选作参考系的物体都是假定不动的 被研究的物体是运动还是静止 都是相对于参考系而言的 2 任意性 参考系的选取具有任意性 但应以观察方便和使运动的描述尽可能简洁为原则 研究地面上物体的运动时 常选地面为参考系 3 统一性 比较物体的运动时 应该选择同一参考系 4 差异性 同一运动选择不同的参考系 观察结果一般不同 例如 坐在行驶的车中的乘客 以地面为参考系 乘客是运动的 但如果以车为参考系 则乘客是静止的 如图1 1 5 图1 1 5 例1 如图1 1 6所示 某人坐在甲船中看到乙船在运动 那么相对河岸不可能的运动情况是 a 甲船不动 乙船运动b 甲船运动 乙船不动c 甲 乙两船都在运动d 甲 乙两船以相同速度同向运动 图1 1 6 解析 乙船相对于甲船在运动 故两者不可能以相同的速度同向运动 d选项错误 两船都在运动时 若运动的速度不相同 则两者依然有相对运动 故a b c三种说法都可能存在 本题的正确答案是d 答案 d题后反思 1 参考系的选取原则上是任意的 2 物体做何种运动 是相对于参考系而言的 选择不同的参考系物体的运动情况是不同的 也就是说物体的运动具有相对性 在电视连续剧 西游记 中 常常有孙悟空 腾云驾雾 的镜头如图1 1 7 这通常是采用 背景拍摄法 让 孙悟空 站在平台上 做着飞行的动作 在他的背后展现出蓝天和急速飘动的白云 同时加上烟雾效果 摄影师把人物动作和飘动的白云及下面的烟雾等一起摄入镜头 放映时 观众就感觉到 孙悟空 在 腾云驾雾 这时 观众所选的参考系是 a 孙悟空 b 平台c 飘动的白云d 烟雾答案 c 1 引入 质点 概念的目的 要准确的描述物体的运动 并不是一件容易的事 为了使研究的问题简化 在有些情况下 物体可以看成一个点 2 什么样的物体可以看成质点 物体能否看成质点 关键要看所研究问题的性质 当物体的大小和形状对所研究的问题的影响可以忽略不计时 物体可视为质点 对质点的理解 说明 1 物体是否能视为质点不能仅仅以它的大小和形状来确定 如地球很大 但研究它绕太阳如何转动时可以视为质点 蚂蚁很小 但在研究它的腿长在身体哪个部位时 它就不能视为质点 如图1 1 8 图1 1 8 2 不仅在物体形状 大小不起主要作用时 可把物体抽象为一个质点 以便简化问题 即使在物体形状 大小起主要作用时 也可根据质点的意义 把物体看成由无数多个质点组成的系统 所以 研究质点的运动 是研究实际物体运动的近似和基础 3 质点是一个理想模型 理想模型 是一种科学概念 它突出了事物的主要特征 抓住了主要因素 忽略了次要因素 是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映 更是一种理性反映 在现实世界中 有许多实际的事物与这种 理想模型 十分接近 在一定条件下 作为一种近似 可以把实际事物当作 理想模型 来处理 即可以将研究 理想模型 的结果直接地应用于实际事物 例2 下列关于质点的说法中 正确的是 a 质点是一个理想化的模型 实际并不存在b 因为质点没有大小 所以与几何中的点没有区别c 凡是轻小的物体 都可看作质点d 如果物体的形状和大小在所研究的问题中属于次要因素 就可以把物体看作质点 解析 质点是一个理想化的物理模型 实际上不存在 物体能否看成质点要满足d项的条件 a d正确 质点是有质量的 它是人们为了研究问题的方便而抽象出来的点 与物体大小没有直接关系 b c项错 答案 ad 题后反思 质点是一个理想化模型 是一个能代替物体的有质量的点 物体能不能被看作质点是有条件的 一般情况下 若要研究物体的翻滚 旋转等转动问题时不能把物体看作质点 若不研究物体自身的转动 只讨论平动规律时可以把物体看作质点 若研究范围 空间 很大 物体的形状大小对所研究的问题影响很小 或没有影响时 我们通常忽略次要因素 突出主要因素 把物体看作质点 2008北京奥运会 世人瞩目 中国代表团参加了包括田径 体操 柔道在内的所有28个大项的比赛 下列几种奥运比赛项目中的研究对象可视为质点的是 a 在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时b 帆船比赛中确定帆船在大海中位置时c 跆拳道比赛中研究运动员动作时d 铅球比赛中研究铅球被掷出后在空中飞行时间时 解析 能否把某物体看作质点 关键要看忽略物体的大小和形状后 对所研究的问题是否有影响 显然a c项中的研究对象的大小和形状忽略后 所研究的问题将无法继续 故a c错 而b d项中的研究对象的大小和形状忽略后 对所研究的问题不受影响 故b d正确 答案 bd 1 建立坐标系的意义物体做机械运动时 其位置会随时间发生变化 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 2 坐标系的种类及特点 1 直线坐标系 以某一点为原点 规定单位 有时是长度 有时是时间 也可能是其他物理量 正方向或变化方向的意义 坐标系的建立 2 平面坐标系 物体在某一平面内运动时需建立平面坐标系 3 多维坐标系 如三维立体空间坐标系 物体的运动不在同一平面内时 可以建立多维坐标系 3 建立坐标系的原则要能方便简洁地确定物体的位置 例3 从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球 它上升5m后回落 最后到达地面 图1 1 9 分别以地面和抛出点为原点建立坐标系 方向均以向上为正 填写以下表格 图1 1 9 解析 本题中的物体沿直线运动 可以在该直线上建立直线坐标系 来定量描述物体的位置 若以地面为原点 则出发点 最高点 落地点的坐标分别为x1 3m x2 8m x3 0 若以抛出点为原点 则有 x1 0 x2 5m x3 3m 答案 一质点在x轴上运动 各个时刻的位置坐标如下表 1 请在图1 1 10中的x轴上标出质点在各时刻的位置 2 哪个时刻离开坐标原点最远 有多远 图1 1 10 解析 1 以运动路径所在的直线为x轴 标出各时刻质点的位置坐标如下图所示 2 由图可知第4s末质点离开坐标原点最远 有7m 答案 1 见解析图 2 4s末7m 1 时刻时刻指的是某一瞬间 在时间坐标轴上用一个点表示 如 3秒末 4秒初 2 时间时间间隔是两个时刻的间隔 也是时间坐标轴上两个不同的时刻之差 它是变化过程长短的一种量度 在时间坐标轴上用一段线段表示 物理学中简称时间 时间与时刻 3 时间和时刻的关系 1 如果用一条坐标轴来表示时间轴 如图1 1 11所示 时间轴上的点表示时刻 某一段线段则表示时间间隔 与时刻对应的物理量是状态量 与时间间隔对应的物理量是过程量 关于状态量 过程量的概念以后会学到 图1 1 11 2 时刻与物体在运动过程中的某一个位置相对应 而时间与物体在运动过程中的路程 或本节要学习的位移 相对应 例4 在图1 1 12所示的时间坐标轴上找到 第3s末 第2s初 第3s初 3s内 第3s内 图1 1 12 解析 在时间坐标轴上时刻用点表示 时间用线段表示 故d点表示第3s末 又表示第4s初 b点表示第2s初 又表示第1s末 c点表示第3s初 又表示第2s末 ad段表示3s内 be段同样表示3s内 cd段表示第3s内 答案 见解析题后反思 时间和时刻有区别也有联系 时间是时刻的集合 时刻展示的是一个状态 好比一张照片 而时间则展示一个过程 好比一段录像 在解答时间和时刻的问题时 必要时要画出表示时间和时刻的时间轴 在时间轴上 每一点表示一个时刻 每两点间的线段的长度表示一段时间间隔 这是正确解答时间和时刻问题的关键 2011年3月11日 日本于当地时间11日14时46分发生里氏9 0级地震 震中位于宫城县以东太平洋海域 震源深度20公里 仙台港当天 北京时间14时55分 左右出现10米高海啸 日本气象厅在福岛县和岩手县分别观测到7米和4米高海浪 也就是说一个小时多一点到达了陆地 地震发生后11分钟日本就向几县发布了海啸预警 能较大地减少人员伤亡 如图1 1 13 下列说法正确的是 图1 1 13 a 当地时间11日14时46分 15时55分 和 一个小时多一点 均是时间b 当地时间11日14时46分 15时55分 和 一个小时多一点 均是时刻c 当地时间11日14时46分 和 15时55分 均是时间 一个小时多一点 是时刻d 当地时间11日14时46分 和 15时55分 是时刻 一个小时多一点 是时间答案 d 位移与路程 例5 一质点沿着一条直线先由a点运动到b点 再由b点返回运动到c点 已知ab 30m bc 40m 如图1 1 14所示 试分别写出质点从a到b 从b到c 从a到c三段的路程和位移 图1 1 14 解析 路程就是路径的长度 所以质点在三个阶段的路程分别