高一物理必修1第一章运动的描述.ppt

1、新课标人教版课件系列,高中物理 必修1,第一章 运动的描述,教学目标,1、物体和质点 2、参考系 3、坐标系 4、生活中的物理 5、时刻和时间间隔 6、位移和路程 7、矢量和标量 8、直线运动的位置和位移 9、速度、平均速度、瞬时速度 10、加速度、加速度的方向与速度方向的关系、 从v-t图像上看加速度 11、实验：用打点计时器测速度,机械运动,在我们周围知道的各种形态的运动 1.热运动： 组成微观世界的粒子的活动。 2.政治运动 ： 人类社会中，某些利益群体为实现某种利益诉求而进行的政治斗争。如：辛亥革命 五四运动 3.机械运动：是指一个物体相对其他物体的位置变化，简称运动，是物质运动的一种

2、基本形式。运动是绝对的，静止是相对的。 也可以说：物体的空间位置随时间变化的过程，叫机械运动。 平动：物体上各个点的运动情况都相同的运动。或物体在运动过程中，其上任意两点的连线在各个时刻的位置始终平行的运动。 转动 ：物体上的各个点都绕一点(圆心)或一轴做圆周运动 。 4.力学：是研究物体机械运动规律的物理学分支。它所研究的核心问题是：物体在何时运动到何位置。 力学在物理学中的意义：机械运动是最基本最简单的运动形态。 人们在力学的研究中，不仅了解了物体做机械运动的规律 ，而且还创造了科学研究的基本方法。所以霍尔顿说：“无论从逻辑上还是从历史上讲，力学都是物理学的基础，也是物理学及其他科学研究的

3、典范 力学之于物理学如同骨骼之于人体。”,第一节 质点参考系和坐标系,一、物体和质点,描述运动的困难 每个物体有大小和形状。 通常情况下，物体上的每个点的运动情况 都是不同的。 如果物体都可以看作一个“点”，描述物体的运动将得以简化。 思考 在现实中，研究物体的运动问题时，将物体视为“点”行吗？请举几个例子，并说明其中的道理。 总结 研究的问题无需关注物体大小、形状或将物体上的某个点的运动代替整个物体的运动后，对于研究的结果没有重大影响，就可以将一个具有质量的点代替这个物体。,“质点”模型,物理学是一门研究模型的学科，物理学发展的过程是不断构建、完善和应用物理模型的过程。 “模型”的特征与“理

4、想化”的思维本质 模型是“假”的 模型很象“真”的 抓住“主要因素” 忽略“次要因素” “理想化”的条件: 能否进行“理想化”的简化取决于研究问题的性质。 对象模型：质点 刚体 模型的分类 过程模型：匀速运动 物理学上把“具有一定质量但没有大小、形状的点”叫质点。,练习,1.分析下列运动，能把物体看作质点的是（ ） A. 研究邢慧娜在万米长跑中不同阶段的快慢 B. 观看花样滑冰运动员在比赛中的表演 C. 研究运动中的人造卫星的轨道 D. 研究在空中飞旋的乒乓球轨道 E. 研究乒乓球的各种旋转打法 F. 研究火车从北京到上海运行需要的时间,2、物体可视为质点的条件 （1）当物体上各部分的运动情况

5、相同时，物体上任意一点的运动情况都能反映物体的运动，此时，物体可以看作质点； （2）在物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或影响很小可以忽略不计的情况下，物体可以看做质点，此质点为理想化的“物理模型”,3、理想化的模型的特点： （1）忽略次要因素：形状、大小等 （2）突出主要因素：具有质量（本质属性）,1、质点: 用来代替物体，具有一定质量但没有大小、形状的点。,总结：,对质点理解的几点说明: 1.物体各点的运动情况相同（平动）时，可以看作质点，一般研究物体的转动时不能把物体看作质点。 2.物体有转动，但物体的转动不是我们所研究的主要问题时，物体的本身大小和形状已变成了次要因素，物体可以看作

6、质点。 3.物体本身的大小对所研究的问题不能忽略时，不能把物体看作质点。 4.物体能否看作质点，取决于它的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略不计，而跟物体自身体积的大小，质量的多少和运动速度的大小无关。 5.一个物体能否看作质点取决于所研究问题的性质，即使同一个物体在研究问题不同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况下不可以看作质点。,思考与讨论：,质点和几何中的点是一回事吗？,1.相同点：都是没有形状和大小的点。 2.不同点：质点是实际物体的抽象，它具有一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一相对的物理概念；几何中的点没有质量，仅表示位置，而且应该绝对的小。,2. 让学生填完整下

7、面的句子 诗人用（ ）来描述大河中的水流，用（ ）来描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车后面的（ ）来表示风，来描述车辆的飞驰。,气势磅礴,矫捷如燕,线条,二、参考系,思维体操：, 如何解释车中的小孩是静止的还是运动的？ 同一运动物体，观察到的运动为什么会不同？,总结：,1.由于物体运动的描述具有相对性，凡是提到物体的运动，都应该明确它是相对哪个参考物体而言的。 2.参考系：用来做参考的物体 （1）参考系的选择具有任意性（一般选择地面或相对于地面静止的物体） （2）同一运动物体对不同参考系，运动情况可能不同 （3）无论物体原来的运动情况如何，一旦把它选为参考系，就认为它是静止的 （4）在同一个问题

8、当中，当要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动时，必须选用同一个参考系。 （5）比较两个物体的运动情况，必须选择同一个参考系才有意义,飞花两岸照船红， 百里榆堤半日风。 卧看满天云不动， 不知云与我俱东。,诗境中的相对运动,体会：,思 考：,我们曾说过运动是绝对的，现在又说运动是相对的，矛盾么？,如何确定物体位置？, 文字描述方便吗？能精确吗？ 有没有简便又准确的方法？,笛卡儿发明坐标系,若物体只在一条直线上运动，如何描述位置变化？若在某平面（操场）上呢？,如何在地面定物体位置？,寻找有用信息：经度与纬度（大地坐标系）,三、坐标系,1.坐标系建立的作用：确定质点的位置或用坐标的变化来

9、描述质点的位置改变。 2.坐标系的构成要素： 原点、正方向、标度、物理量、单位,从A到B位置变化了多少？ 你是如何得到的？, 说一说,对于在平面上运动的物体，例如冰场上的花样滑冰运动员，要描述他们的位置，你认为应该怎样建立坐标系？ 天空中飞行的飞机又如何描述他们的位置，你认为应该怎样建立坐标系？,生活中的物理,GPS：全球定位系统 全球定位系统是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。 在美国,GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，同列为20世纪“三大航天

10、工程”。,GPS系统包括三大部分： （1）GPS卫星（空间部分） （2）地面支撑系统（地面监控部分） （3）GPS接收机（用户部分）,定位仪中 所示位置：,24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。 由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观

11、测点的经纬度和高程。 事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。 由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

12、,GPS的定位是利用卫星基本三角定位原理，GPS接收装置以测量无线电信号的传输时间来量测距离，以距离来判定卫星在太空中的位置，这是一种高轨道与精密定位的 观测方式。假设卫星在11,000英哩(1英哩约为1.6KM)高处，测量我们的距离，首先以11,000英哩为半径，以此卫星为圆心画一圆，而我们位置正处于球面上。再假设第二颗卫星距离我们12,000英哩，而我们正处于这二颗球所交集的圆周上。现在我们再以第三颗卫星做精密定位，假设高度13,000 英哩，我们即可进一步缩小范围到二点位置上，但其中一点为非我们所在的位置极有可能在太空中的某一点，因此，我们舍弃这一点参考点，选择另一点为位置参考点。 如果

13、要获得更精确的定位，则必定要再测量第四个颗卫星，从基本物理的观念上来说，以讯号传输的时间乘以速度即是我们与卫星的距离，我们将此测得的距离称为虚拟距离，在GPS的测量上，我们测的是无线信号，速度几乎达18万6千英哩/S的光速，而时间却短的惊人，甚至只要0.06秒，时间的测量需要二个不同的时表，一个时表装置于卫星上以记录无线电信号传送的时间，另一个时表则装置在接收器上，用以记录无线电信号接收的时间，虽然卫星传送信号至接收器的时间极短，但时间上并不同步，假设卫星与接收器同时发出声音给我们，我们会听到二种不同的声音，这是因为卫星从 11,000英哩远的地方传来，所以会有延迟的时间，因此，我们可以延迟接

14、收器的时间，从此延迟的时间速度，就是接收器到卫星的距离，此即为GPS 的基本定位原理。,1.本堂课学习了质点、参考系概念及参考系的选取原则。,2.学习了如何利用坐标系来描述物体的位置和位置变化。,课后作业：P（11-12）页的第1题、第2题和第3题。,课堂小结：,典型例题 1、在下列物体的运动中，可视作质点的物体有 ( ) A.从北京开往广州的一列火车 B.研究转动的汽车轮胎 C.研究绕地球运动时的航天飞机 D.表演精彩芭蕾舞演员 E.参加一百米跑竞赛的运动员在冲刺过程中 F.在斜下推力的作用下，沿水平面滑动的箱子 G.计算子弹从枪口到靶心的飞行时间 H.测量子弹船过一张薄纸的时间。,ACFG

15、,2、描述物体地运动，必须选择参考系，关于参考系，下列说法中正确地是（ ） （A）早晨太阳从东方升起，参考系是地面 （B）地球绕太阳近似做圆周运动，参考系是太阳 （C）研究地面上物体的运动只能取地面为参考系 （D）在不同参考系中描述物体的运动，简繁程度会不同,ABD,作业：,1、课本P11-12页1、2、3 2、全品学练第一节内容,第二节时间和位移,一、时刻和时间间隔,2时间间隔：是指两时刻的间隔，在表示时间的数轴上用线段来表示时间间隔简称时间用“t”字母表示,1时刻：是指某一瞬时，在表示时间的数轴上，用点来表示,上课,上课,下课,下课,45min,45min,10min,上午前两节课开始与结

16、束的时刻及每一节课与课间休息的时间间隔,一、时刻和时间间隔,第一秒末,第二秒末,第三秒末,第一秒,第二秒,第三秒,一、时刻和时间间隔,前一秒,前二秒,前三秒,3时间的测量：在实验室中常用秒表和打点计时器,1、学习了时间与时刻，蓝仔、红孩、紫珠和黑柱发表了如下一些说法，其中正确的是 ( ) A. 蓝仔说，下午2点上课，2点是我们上课的 时刻 B红孩说，下午2点上课，2点是我们上课的 时间 C紫珠说，下午2点上课，2点45分下课，上 课的时刻是45分钟 D黑柱说，2点45分下课，2点45分是我们下 课的时间,A,练习：,2、讨论与交流 我国在2003年10月成功地进行了首次载人航天飞行10月15日

17、09时0分，“神舟”五号飞船点火，经9小时40分50秒至15日18时40分50秒，我国宇航员杨利伟在太空中层示中国国旗和联合国旗，再经11小时42分10秒至16日06时23分，飞船在内蒙古中部地区成为着陆在上面给出的时间或时刻中，哪些指的是时间，哪些又指的是时刻?,二、位移和路程,2位移是用来表示物体(质点)的位置变化的物理量，用字母“x”表示。即用由质点的初位置指向末位置的有向线段表示,1路程是物体运动轨迹的长度.,3位移和路程的不同，如图表示。,4.位移与路程的区别,(1)位移表示质点位置的变动的物理量. 路程则是表示质点通过的实际轨迹长度的物理量,(3) 位移与质点的运动路径无关，只与初

18、位置、末位置有关. 路程不仅与质点的初末位置有关,还与路径有关,(2)位移是矢量： 即有大小又有方向 位移的大小为有向线段的长度，方向为有向线段的方向 路程是标量： 只有大小没有方向,（4）只有当质点做单向直线运动时,位移的大小才等于路程,物体从A运动到B,不管沿着什么轨迹，它的位移都是一样的。这个位移可以用一条有方向的（箭头）线段AB表示,1.下列关于位移和路程的说法中，正确的是 （ ） A.位移大小和路程不一定相等，所以位移才不等于路程 B.位移的大小等于路程，方向由起点指向终点 C.位移描述物体相对位置的变化，路程描述路径的长短 D.位移描述直线运动，路程描述曲线运动,C,练习,2.小球

19、从距地面5m高处落下，碰到地面反弹后,在距地面2m高处被接住，则小球从高处落下到被接住这一过程中通过的路程和位移的大小分别是 （ ） A、7m、7m B、5m、2m C、5m、3m D、7m、3m,D,三、矢量和标量,标量： 在物理学中，只有大小而没有方向的物理量叫标量，如质量、温度、时间等。,矢量： 在物理学中，既有大小又有方向的物理量叫矢量，如位移、速度、加速度等。,思考与讨论：,(1)从A点到C点的位移？ XAC (2)从C点到B点的位移？ XCB (3)从A点到B点的位移？ XAB,XAC,XCB,XAB,四、直线运动的位置和位移,物体在t1时刻处于x1“位置” ，在t2时刻处于x2“

20、位置” ，那么x2 x1就是物体从t1到t2时间发生的“位移”记为 X ； 有 x x2 x1,练习,1.物体从A运动到B,初位置的坐标是XA3m, XB=-2m,它的坐标变化量X？,x,x X X,-2m3m,-5m,2.有一质点在X轴上运动,已知各时刻质点位置如图,X/m,-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,t=3s,t=1s,t=2s,t=4s,t=0s,t=5s,L3=17m,S3=1m,S3=1m,S=3m,4,2,S4=7m,S=9m,作业： 1、课本P14页1、2、3、4 2、全品学练第二节内容,第三节 运动快慢的描述 速度,复习,在生活中，我们常说

21、“蜗牛的爬行很慢”，“飞机的飞行很快”，可见不同的运动，快慢程度是不一样的。那么，怎样比较物体运动的快慢呢？,方法二：时间 t 相同，比较位移 s 的大小。,方法一：位移 s 相同，比较时间 t 的大小。,思考： 某运动员甲在10s内跑了100m;某汽车A在2h内行驶了80km,运动员甲和汽车A，哪一个运动更快呢？它们的 s，t 均不同，怎样比较呢？,运动员甲,汽车A,办法：以单位时间作为标准，比较在单位时间内的位移。,结论：可以用单位时间内的位移来描述物体运动的快慢。,一、速度,1.定义：位移与时间的比值 2.定义式为 3.单位：国际单位为 m/s （常用单位为 km/h） 4.速度是矢量

22、方向是物体运动的方向, 思维体操,2006年瑞士洛桑田径超级大奖赛男子110米栏的比赛中，刘翔以12秒88打破了英国运动员保持13年之久的世界纪录并夺取该项目冠军。 试计算其速度？,8.54 m/s,二 、 平均速度,1.平均速度：变速运动中,运动物体的总位移和总时间的比值.,2.物理意义: 粗略地 描述物体运动的快慢,练习：1.,根据以上数据试求每段的平均速度和全程的平均速度., 平均速度必须指明哪段时间内(或哪段位移)的平均速度,3.平均速度的方向:与对应时间内 位移 的方向相同,三、瞬时速度,1.瞬时速度： （1）物体在某一时刻（或某位置）时的速度 （2）当t非常非常小， x/ t 可看

23、作某时刻（某位置）的瞬时速度,2.物理意义： 精确地 描述物体运动的快慢,3.瞬时速度的方向: 与物体所在位置的 运动 方向相同,4.速率：瞬时速度的大小叫速率。速率是标量,5.常说的“速度”，可能指:“平均速度”、“瞬时速度”或“速率,2. 判断下列日常生活中所说的速度是平均速度还是瞬时速度 ：,A.一辆汽车在高速公路上行驶的速度约为100km/h B.汽车在高速公路行驶的最大速度限制在120km/h C.声音的传播速度是340m/s D.刘翔以9.4m/s的速度冲刺 E.如图所示的速度为平均速度,练习：, 头脑风暴,试据下图估算：子弹穿过纸牌所用的时间,交通工具的速度是不是越快越好？”,课

24、堂探究,小鬼们,你们知道我的速度吗?,问题讨论:,1、3m/s与-5m/s哪个速度大？,2、你绕操场一周的平均速度是多少？,3、平均速率是平均速度的大小吗？,4、在什么运动中瞬时速度不变？,知识巩固:,说出图1中甲乙丙三物体的运动规律? 三条线交点代表什么? 在图2中丙与甲乙的方向有区别吗？甲与乙的陡度说明什么？,巩固练习,1.短跑运动员在100米竞赛中，测得7秒末的速度是9m/s，10S末到达终点时的速度是10.2m/s，则运动员在全程内的平均速度为 （ ） A.9m/s B.9.6m/s C.10m/s D.10.2m/s,C,.一个做直线运动的物体,某时刻速度是10m/s,那么这个物体

25、（ ） A.在这一时刻之前0.1S位移一定是1m B.在这一时刻起1S内的位移一定是10m C.在这一时刻起10s内位移可能是50m D.如从这一时刻起开始匀速运动，那么它继续通过1000m路程所需时一定是100s,CD,作业： 1、课本P18页1、2、3、4 2、全品学练第三节内容,第五节 速度变化快慢的描述加速度,2003年12月11日大舒马赫驾驶着法拉利F2003-GA赛车，在空军基地的飞机场跑道上与著名战斗机“阵风2000”上演了一场 “巅峰对决”。,观察,跑车启动性能的比较,比较速度变化的快慢,相同的时间内,速度变化大的速度变化快 相同的速度变化,用时越少速度变化越快,如何比较和谁的

26、速度变化快呢？,一、加速度,1. 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。用字母“a”表示。 2.物理意义：表示速度改变快慢的物理量。 3.定义式： 4.单位：米每二次方秒。m/s2或m .s-2 5.方向（矢量性：加速度的方向与速度变化量v的方向相同,练习,1.下列说法正确的是 （ ） A.物体有加速度时，速度就增大 B.若物体速度方向跟加速度方向相同，速度变小 C. 加速度的方向总是跟速度的方向相同 D.物体速度的变化率大，加速度一定大,D,2.下列说法中正确的是 （ ） A.速度越大，加速度越大 B.速度变化越大，加速度越大 C.速度变化越快，加速度越大 D.加速度就是增加的速度,C,思考:,9 6 6 -20 0,3 2 0.3 -0.2 0,问题2:谁的速度变化量(v)大?,问题3:谁的速度变化快?,问题1:谁的速度（V）大?,速度变化量v (m/s),每秒速度变化量(m/s),-20,300,3,加速度的方向与V方向的关系：（ ）,v0 =9m/s,v0 = 3m/s,v0 =-9m/s,v0 =-3m/s,v=-3m/s,v=-9m/s,v=3m/s,v= 9 m/s,v=-6m/s,v=6m/s,v=-6m/s,v= 6m/s,a:,a:,a:,a:,减速运动,减速运动,加速运动