1.1运动的描述 教案

第17页适用学科高中物理适用年级高一适用区域沪科版区域课时时长〔分钟〕2课时知识点1、质点的概念及理想化模型2、参考系和坐标系3、位移的概念，与路程的区别4、矢量和标量的理解。5、速度、平均速度和瞬时速度。教学目标1、理解质点的概念及理想化模型2、知道参考系和坐标系3、理解位移的概念，知道位移与路程的区别4、知道矢量和标量5、理解速度的物理意义，能区分平均速度和瞬时速度，知道速率的概念；教学重点参考系的选择位移、速度与平均速度的理解掌握教学难点质点理想化模型的理解矢量和标量的理解教学过程教学过程一、导入一、导入[参考系问题设计]在奔驰的大巴中，小伟看着窗外说：“快看，树在飞快地往后跑！〞小霞看了说：“不对，是我们和汽车在往前跑，树怎么会动呢！〞老师笑咪咪地说：“你们说得都对！〞你同意老师的说法吗？为什么？[质点问题设计]1．2023年田径世锦赛男子100米飞人大战，牙买加选手博尔特以9秒77逆转摘金．教练员在研究博尔特的摆臂和步幅对速度的影响时，能否把他看成一个“点〞？假设研究博尔特百米比赛所用的时间时，能否把他看成一个“点〞？2．在由北京开往广州的列车上，小伟想研究火车的运行时间，能否把火车看成一个“点〞？如果要研究火车通过一架铁路桥的时间，能否把火车看成一个“点〞？3.[问题设计]请分析生活中的两个问题：(1)电台报时一般这样说：“现在是北京时间八点整．〞听评书连播节目时，最后播音员往往说：“明天同一时间请继续收听．〞这里两个“时间〞的含义相同吗？答案不同．第一个时间指一个时刻，第二个时间指一段时间．(2)中考结束后，爸爸带小明乘火车去深圳旅游，火车20∶30准时从北京西站出发，经5小时23分于第二天1∶53到达山东菏泽站，停2分钟后出发，于4∶26到达安徽阜阳站……这一段话中提到的时间哪些是时刻，哪些是时间？答案20∶30、1∶53、4∶26是时刻；5小时23分、2分钟是时间．二、知识讲解 二、知识讲解〔一〕考点解读〔一〕考点解读二、知识讲解一、瞬时速度[要点提炼]1．瞬时速度：瞬时速度是物体在某时刻前后无穷短时间内的平均速度，通常简称为速度．即当t→0时，v＝eq\f(s,t)所求的速度为瞬时速度．2．意义：表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置时)的速度．3．矢量性：瞬时速度的方向就是该时刻物体运动的方向，即运动轨迹上过该点的切线方向．4．瞬时速度可以精确描述物体在某一时刻(或某一位置)的运动快慢．二、参考系[要点提炼]1．参考系：在描述一个物体的运动时，用来做参考的其他物体叫参考系．2．参考系对观察结果的影响(1)选取的参考系不同，对同一个物体运动的描述往往不同．(2)运动和静止的相对性：如果一个物体相对参考系位置不变，我们就说这个物体是静止的；如果物体相对参考系的位置改变，我们就说这个物体是运动的．静止是相对(填“相对〞或“绝对〞)的，而运动是绝对(填“相对〞或“绝对〞)的．3．参考系的选取原那么：参考系的选取可以是任意的．在实际问题中，参考系的选取以研究问题方便、对运动的描述尽可能简单为根本原那么．如果题目不做特殊说明，都是选地面为参考系．三、质点[要点提炼]1．质点的特点(1)质点是用来代替物体的有质量的物质点，它忽略了物体的大小和形状等次要因素，而突出了物体具有质量这个主要因素．它与几何中的“点〞有本质区别．(2)质点是一种科学抽象，是一种理想化的物理模型，实际上不存在(填“存在〞或“不存在〞)．2．物体可以看成质点的条件：物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计．[延伸思考]是不是很大的物体一定不能看做质点，而很小的物体一定可以看做质点？请举例说明．答案不是．研究地球绕太阳的公转时可以把地球看做质点，而研究乒乓球的发球(如旋转问题)时不能把乒乓球看做质点．四、时间和时刻[要点提炼](1)时刻：指某一瞬间．在时间轴上，时刻用点来表示．〔二〕考点详析(2)时间：指某两个时刻之间的间隔．在时间轴上，时间用线段来表示．〔二〕考点详析考点1考点1矢量和标量[要点提炼]1．矢量和标量：(1)矢量：既有大小又有方向的物理量，例如位移．(2)标量：只有大小没有方向的物理量，例如路程、时间、温度．2．矢量的表示方法：用一条带箭头的线段来表示．线段的长度表示矢量的大小，箭头的指向表示矢量的方向．3．大小的比拟：标量大小的比拟一般只看自身数值大小，而矢量大小的比拟要看其数值的绝对值大小，绝对值大，那么该矢量大．4．运算规律：标量的运算法那么为算术法那么，即初中所学的加、减、乘、除等运算方法；矢量的运算法那么为以后学习到的平行四边形定那么．考点2考点2路程和位移[要点提炼]1．路程表示物体运动轨迹的长度，只有大小，没有方向．2．位移表示物体位置的变化，大小等于从起点指向终点有向线段的长度，方向由起点指向终点．3．同一运动过程的路程，不小于位移的大小；在单向直线运动中，位移的大小等于路程．1〕物理意义：描述物体速度变化快慢的物理量2〕定义：加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值，通常用a代表．3〕公式：4〕单位：米每二次方秒5〕加速度是矢量，既有大小又有方向。在匀变速直线运动中，加速度的方向跟速度的改变量的方向相同．在直线运动中，如果速度增加，加速度的方向与速度的方向相同；如果速度减小，加速度的方向与速度方向相反．考点3平均速度考点3平均速度[要点提炼]1．定义：物体的位移s与发生这段位移所用时间t的比值．说明速度的定义方法是比值定义法．比值定义法是高中常见的一种定义物理量的方法，被定义的物理量不是由其他两个量决定，即不能说eq\x\to(v)与s成正比，与t成反比．初中曾学习过ρ＝eq\f(m,V)、R＝eq\f(U,I)也是用比值定义法定义的．2．矢量性：平均速度是矢量，它的方向与t时间内物体发生的位移s的方向相同．注意(1)当比拟两个速度是否相同时，既要比拟大小是否相等又要比拟其方向是否相同．(2)分析物体的运动速度时不可只关注速度的大小，也要注意确定速度的方向．3．意义：表示物体在某段时间内或某段位移内运动的平均快慢程度．三、例题三、例题精析例题1例题1以下情况下的物体可以看作质点的是()A．研究嫦娥三号在月球外表的着陆动作B．研究一列火车通过长江大桥所需的时间C．研究汽车通过某路标的时间时D．研究“蛟龙号〞下潜到7000m深度过程中的速度时【答案】D【解析】A、B、C中物体的形状、大小对研究的问题不能忽略，只有D正确。例题例题2以下关于质点的表达中正确的选项是()A．质点是真实存在的B．原子很小，所以原子就是质点C．质点是一种忽略次要因素的理想化模型D．地球的质量和体积都很大，所以不能看作质点【答案】C【解析】质点是忽略了物体的形状和大小而假想的有质量的点，是一种忽略次要因素的理想化模型，因此A错误，C正确。原子虽然很小，但是在研究其内部结构时，不能将原子看成质点，B错误。地球的质量和体积虽然很大，但在研究地球的公转时地球本身的形状和大小可以忽略，地球可以看成质点，D错误。例题3例题3关于位移和路程，以下说法中正确的选项是()A．在某一段时间内物体运动的位移为零，那么该物体一定是静止的B．在某一段时间内物体运动的路程为零，那么该物体一定是静止的C．在直线运动中，物体的位移大小一定等于其路程D．在曲线运动中，物体的位移大小可能大于其路程【答案】B【解析】物体从某位置出发，经一段时间又返回到该位置，此过程位移为零，但它运动了，A错．物体运动的路程为零，说明它未动，反之物体假设静止不动，它运动的路程一定为零，B对．只有在单向直线运动中，物体的位移大小才等于路程，C错．曲线运动中，物体的位移大小一定小于路程，D错．例题例题4以下关于位移(矢量)和温度(标量)的说法中，正确的选项是()A．两个运动物体的位移大小均为30m，那么这两个位移一定相同B．做直线运动的两物体的位移s甲＝3m，s乙＝－5m，那么s甲>s乙C．温度计读数有正也有负，其正、负号表示方向D．温度计读数的正、负号表示温度的上下，不能表示方向【答案】D【解析】当两个矢量大小相等、方向相同时，才能说这两个矢量相同；直线运动的位移的“＋〞“－〞号表示方向；温度是标量，标量的正负表示大小(即温度的上下)．例题例题5以下关于平均速度和瞬时速度的说法正确的选项是()A．平均速度eq\x\to(v)＝eq\f(s,t)，当t非常小时，该式可表示某时刻的瞬时速度B．瞬时速度的方向与位移的方向相同C．瞬时速度和平均速度都可以精确描述物体运动的快慢D．只有瞬时速度可以精确描述物体运动的快慢【答案】AD【解析】由平均速度定义式eq\x\to(v)＝eq\f(s,t)可知，当t非常小时，该式可表示某时刻的瞬时速度，A正确；平均速度的方向与物体的位移方向相同，而瞬时速度是与某时刻相对应的物理量，与一段时间内位移方向无对应关系，瞬时速度的方向为轨迹在那一点的切线方向，所以B错误；平均速度只能粗略地反映一段时间内物体运动的快慢程度，而瞬时速度能精确地描述物体在某一时刻或某一位置运动的快慢及方向，C错误，D正确．四、课堂运用四、课堂运用根底根底1．【题干】?西游记?中，常常有孙悟空“腾云驾雾〞的镜头，即使在科技日新月异的今天通常也采用“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，观众就感受到“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．镜头【答案】C【解析】“背景拍摄法〞实际是利用了相对运动的原理，拍摄时“孙悟空〞整体不动，而“白云〞移动，放映时，观众以“白云〞为参考系，认为其“静止〞，就会感觉到“孙悟空〞在“腾云驾雾〞。故C正确。2.【题干】在中国海军护航编队“巢湖〞舰、“千岛湖〞舰护送下，“河北锦绣〞“银河〞等13艘货轮从南海顺利抵达亚丁湾西部预定海域。此次护航总航程4500海里。假设所有船只运动速率相同，那么以下说法正确的选项是()A．“4500海里〞指的是护航舰艇的位移B．研究舰队平均速度时可将“千岛湖〞舰看作质点C．以“千岛湖〞舰为参考系，“巢湖〞舰一定是运动的D．根据题中数据可求出此次航行过程中的平均速度【答案】B【解析】质点是一个理想化的物理模型，尽管实际上是不存在的，但它是【解析】“4500海里〞指的是护航舰艇的路程，研究舰队平均速度时可将“千岛湖〞舰看作质点，但题中未给出位移与时间，无法计算平均速度。因所有船只运动速率相同，假设以“千岛湖〞舰为参考系，“巢湖〞舰不一定是运动的，故B正确。3.【题干】以下物理量中，哪个是矢量()A．质量 B．时间C．路程 D．位移【答案】D【解析】质量、时间和路程都只有大小，没有方向，是标量．位移既有大小又有方向，是矢量．选项D正确．4.【题干】(位移与路程的计算)气球升到离地面80m高时，从气球上掉下一物体，物体又上升了10m高后才开始下落．那么物体从离开气球开始到落到地面时的位移大小为〔〕，方向〔〕，路程为〔〕．【答案】80m竖直向下100m【解析】从气球上掉下来的这个物体，要想求它的位移，首先要找它的初位置和末位置．选地面为参考系，初位置是离地面80m处，末位置是地面，所以位移大小为80m，方向由初位置指向末位置，即竖直向下，与中间的运动情况无关．路程是路径的长度，为100m.5、【题干】如图2所示，2023年10月11日，在天津举行的第六届东亚运动会女子4×200米自由泳接力赛中，中国队以8分06秒06的成绩夺得冠军，中国队之所以能够取得这个工程的冠军，取决于她们在800米中()图2A．平均速率大B．平均速度大C．冲刺时的瞬时速度大D．某一时刻的瞬时速度大【答案】A【解析】4×200米自由泳接力赛的总路程一定，哪队游完总路程所用的时间短，哪队获胜，也就是路程与时间的比值大即平均速率大的获胜．稳固稳固1、【题干】如下图，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间Δt。测得遮光条的宽度为Δx，用eq\f(Δx,Δt)近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度。为使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬时速度，正确的措施是()A．换用宽度更窄的遮光条B．提高测量遮光条宽度的精确度C．使滑块的释放点更靠近光电门D．增大气垫导轨与水平面的夹角【答案】A【解析】瞬时速度表示运动物体在某一时刻(或经过某一位置)的速度，eq\x\to(v)＝eq\f(Δx,Δt)，当Δt→0时，eq\f(Δx,Δt)可看成物体的瞬时速度，Δx越小，Δt也就越小，A项正确；提高测量遮光条宽度的精确度，不能减小Δt，B项错误；使滑块的释放点更靠近光电门，滑块通过光电门的速度更小，时间更长，因此C项错误；增大气垫导轨与水平面的夹角并不一定能使eq\f(Δx,Δt)更接近瞬时速度，D项错误。2、【题干】为了使公路交通有序、平安，路旁立了许多交通标志。如下图，甲图是限速标志(白底、红圈、黑字)，表示允许行驶的最大速率是80km/h；乙图是路线指示标志，表示距杭州还有100km。上述两个数据的物理意义是()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是瞬时速度，100km是位移D．80km/h是瞬时速度，100km是路程【答案】D【解析】80km/h表示瞬时速度；100km表示离杭州还有100km的路程。3、【题干】甲、乙两质点在同一直线上匀速运动，设向右为正方向，甲质点的速度为2m/s，乙质点的速度为－4m/s，那么可知()A．乙质点的速率小于甲质点的速率B．因为＋2＞－4，所以甲质点的速度大于乙质点的速度C．这里的正、负号的物理意义是表示质点运动的方向D．假设甲、乙两质点同时由同一地点出发，那么10s后甲、乙两质点相距60m【答案】CD【解析】因为速度是矢量，其正、负号表示质点的运动方向，速率是标量，在匀速直线运动中，速度的大小等于速率，故A、B错，C正确；甲、乙两质点在同一直线上沿相反方向运动，故D正确．拔高拔高1、【题干】物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物体的位置，用坐标的变化量Δx表示物体的位移。如下图，一个物体从A运动到C，它的位移Δx1＝－4m－5m＝－9m；从C运动到B，它的位移为Δx2＝1m－(－4m)＝5m。正确的选项是()A．C到B的位移大于A到C的位移，因为正数大于负数B．A到C的位移大于C到B的位移，因为符号表示位移的方向，不表示大小C．因为位移是矢量，所以这两个矢量的大小无法比拟D．物体由A到B的合位移Δx＝Δx1＋Δx2【答案】BD【解析】位移的正负代表方向，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错误，B正确。A到B的合位移Δx＝1m－5m＝－4m＝Δx1＋Δx2，故D正确。2、【题干】一个人晨练，走中国古代的八卦图，如下图，中央的S局部是两个直径为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，那么当他走到D点时，求他的路程和位移的大小分别为多少？位移的方向如何？【答案】路程和位移的大小分别为eq\f(5,2)πR和eq\r(2)R位移的方向为东南方向【解析】路程是标量，等于半径为R与半径为eq\f(R,2)的两圆周长之和减去半径为R的圆周长的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，大小为AD线段的长度，由直角三角形知识得eq\x\to(AD)＝eq\r(2)R，方向由A指向D，即东南方向。3．【题干】三个质点A、B、C的运动轨迹如图1所示．三个质点同时从N点出发，同时到达M点，且均无往返运动，那么以下说法正确的选项是()A．三个质点从N点到M点的平均速度相同B．三个质点任意时刻的运动方向都相同C．三个质点从N点出发到任意时刻的速度都相同图1 D．三个质点从N点到M点的瞬时速度的方向有时可能相同【答案】AD【解析】A、B、C三个质点在相同时间内位移的大小都是MN的长度，方向都由N指向M，即位移相同，所以它们的平均速度相同，A选项正确．质点B做单向直线运动，速度方向始终由N→M，而质点A、C沿曲线运动，运动方向随时在改变，B、C选项错误．质点瞬时速度的方向是轨迹的切线方向，在这三条轨迹上，有切线方向相同的位置，三个质点可能同时来到这些位置，所以三个质点的瞬时速度方向有时可能相同，故D选项正确．课堂小结课堂小结1、通过对质点理解、需掌握看做质点的条件2、参考系的选择时任意的，选择不同的参考系对于解决问题是有帮助的3、位移与路程的区别在与矢量和标量的理解，需理解掌握；4、认真体会理解速度、平均速度和瞬时速度的不同含义及物理意义课后作业课后作业根底根底1.【题干】2023年9月22日丁俊晖在2023世界斯诺克上海大师赛决赛中顺利问鼎，首夺上海大师赛冠军．以下关于台球的说法中正确的有()A．因为台球比拟小，所以一定可以把它看做质点B．丁俊晖在击球时可以把台球看做质点C．解说员在解说进球路线时可以把台球看做质点D．丁俊晖在分析进球路线时可以把台球看做质点【答案】C【解析】物体能否看做质点，要看物体的大小和形状在所研究的问题中起主要作用还是起次要作用，故A错；丁俊晖在击球时，需要考虑球的旋转情况，因此不能把台球看做质点，故B错；而解说员在解说进球路线时只需说明球的行进轨迹，因此可以把台球看做质点，故C对；而丁俊晖在分析进球路线时需要考虑球的旋转情况对路线的影响，因此不可以把台球看做质点，故D错．2．【题干】某人站在楼房顶层O点竖直向上抛出一个小球，上升的最大高度为20m，然后落回到抛出点O下方25m的B点，那么小球在这一运动过程中通过的路程和位移分别为(规定竖直向上为正方向)()A．25m,25m B．65m,25mC．25m，－25mD．65m，－25m【答案】D【解析】如下图，整个过程小球的路程为20m＋20m＋25m＝65m，但其位移为－25m，“－〞表示其方向竖直向下．3.【题干】某学校田径运动场跑道示意图如图1所示，其中A点是所有跑步工程的终点，也是400m、800m赛跑的起跑点；B点是100m赛跑的起跑点，在校运动会中，甲、乙、丙三个同学分别参加了100m、400m和800m比赛，那么()图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】由路程和位移定义可得答案；拔高拔高1、【题干】如图3所示，一小球在光滑的V形槽中由A点释放，经B点到达与A点等高的C点，A点的高度为1m，那么全过程中小球通过的路程和位移大小分别为()图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】小球通过的路程为实际运动轨迹的长度L＝2eq\x\to(AB)＝2×eq\f(1,sin60°)m＝eq\f(4\r(3),3)m；位移的大小为起点到终点的有向线段的长度s＝eq\x\to(AC)＝eq\x\to(AB)＝eq\f(1,sin60°)m＝eq\f(2\r(3),3)m，选项C正确．2.【题干】某赛车手在一次野外训练中，先利用地图计算出出发地和目的地的直线距离为9km，他从出发地到目的地用了5分钟，赛车上的里程表指示的里程数值增加了15km，当他经过某路标时，车内速度计指针指示的示数为150km/h，那么可以确定的是()A．在整个过程中赛车手的瞬时速度是108km/hB．在整个过程中赛车手的平均速度是180km/hC．在整个过程中赛车手的平均速率是1