描述运动的基本概念

第一讲、描述运动的基本概念
一、内容及其解析
本节课要学的内容质点、参考系和坐标系指的是：物理学中，在某些情况下，我们忽略物体的大小和形状，突出“物体具有质量”这一要素，把它简化为一个有质量的点，称为质 点；要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做参考，这种用来做参考的物体称为参考系；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。其核心就是要质点模型，建立参考系和坐标系。理解它关键就是要突出研究对象的主要方面，忽略次要因素。学生在初中阶段已经学习过参照物，本 节课的内容 参考系就是在此基础上的发展。由于它是物理必修1第一章第一节的内容，所以在本学科有重要的地位，并有基础性的作用，是第一章运动的描述的基本内容。教学的重点是要学生知道怎样建立质点模型，怎样建立参考系和坐标系来描述运动，解决重点的关键是建立理想化物理模型，突出研究对象的主要方面，忽略次要因素。
二、目标及其解析
1、目标定位：
（1）理解质点的概念，知道它是一种科学的抽象，知道科学抽象是一种普遍的研究方法。
（2）理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。
（3）知道位移与路程的区别和联系。
（4）知道矢量与标量的概念及区别。
2、目标解析：
（1）理解质点的概念就是指让学生通过对质点的认识了解物理学研究中物理模型的特点，物理模型在探索自然规律中的作用；知道质点是一种科学的抽象就是指让学生初步掌握在哪些情况下可以把物体看做质点。
（2）理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系，就是指让学生通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法，让学生从熟悉的事例中体验运动描述的相对性。
（3）知道时刻和时间间隔、路程和位移、矢量和标量的含义和区别就是指通过对实例的讨论，区别时间间隔和时刻。通过生活中的时间、路程与物理学习中的时间间隔、时刻、位移等概念的比较，科学概念的重要性，提高学生的学习兴趣。
三、问题诊断分析
在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是质点概念的理解，产生这一问题的原因是质点是一 种科学抽象。要解决这一问题，就要建立质点模型，其中关键是在研究物理对象是要突出研究对象的主要方面，忽略次要因素。
四、教学支持条件分析
五、教学过程设计
一、物体和质点
(1)质点的定义：____________________________
(２)质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。
（3）关于质点简化的条件性
１。是不是只有很小的物体才能看作质点？
２．地球的自转和转动的车轮能否被看作质点？
３．物理中的“质点”和几何中的点有什么相同和不同之处？
二、参考系
１。小小竹排江中游，巍巍青山两岸走
２．月亮在莲花般的云朵里穿行
３．坐地日行八万里，巡天遥看一千河
在上述三例中，各个物体的运动分别是以什么物体为参考系的。
三、坐标系
怎样确定物体的位置?
（1）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）建立坐标系的三要素是原点、正方向和单位长度。
四、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。
2．在学校实验室里常用停表，电磁打点计时器或频闪照相的方法测量时间。
例1 下图1—2—1给出了时间轴，请你说出第3秒，前3秒，第3秒初第3秒末， 第n秒的意义．
变式练习
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，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
五、路程和位移
1.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。
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大小才等于路程。
【例二】中学的垒球场的内场是一个边长为16.77m的正方形，在它的四个角分别设本垒和一、二、三 垒．一位球员击球后，由本垒经一垒、一垒二垒跑到三垒．他运动的路程是多大？位移是多大？位移的方向如何？
例1 (用课件展示中国地图)在地图上查找上海到乌鲁木齐的铁路．请根据地图中的比例尺估算一下，坐火车从上海到乌鲁木齐的位移和经过的路程分别是多少?
变式练习
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
师生活动：（1）位移：从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段．位移是表示物体位置变化的物理量．国际单位为米(m)．
（2）路程：路程是质点实际运动轨迹的长度．
六、矢量和标量
七、速度
1.定义：位移与发生这段位移所用时间的比值。
2.定义式：v=s/t
3.物理意义：描述物体运动快慢程度的物理量。
4.单位： 国际单位：m/s 常用单位：km/h cm/s
5.标矢性：矢量。速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小，速度的方向就是物体运动的方向。
八、速率
1.定义：速度的大小。
2.跟速度的区别：只有大小无方向，是标量。
汽车速度计不能显示车辆运动的方向，它的读数实际是汽车的速率。日常生活和物理学中说到的“速度”有时是指速率。
九、平均速度和瞬时速度：
1 ．平均速度：
①描述变速直线运动的物体在某段时间（或某段位移S）内的平均快慢与运动方向（运动速度）。
②不是速度的平均值，它等于位移与发生这段位移所用时间的比值，即v=s/t。
③对做变速直线运动的物体，不同位移或不同时间段的平均速度一般不同。所以平均速度只有指明了是哪段位移，或哪段时间内的平均速度才有意义。
④对做匀速直线运动的物体，位移与时间的比值不变，所以做匀速直线运动的物体的平均速度就是物体的速度。
平均速率：v=s/t (s是指路程)
2。瞬时速度：
①描述运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，简称速度。
②在直线运动中，瞬时速度的方向与物体经过某一位置时运动方向相同。它的大小叫瞬时速率。在技术上通常用速度计来测瞬时速率。
③在匀速直线运动中，各时刻瞬时速度都相等，且与各段时间内的平均速度都相等。在位移时间图象 中，图线的倾斜程度表示速度的大小，斜率越大，速度越大。斜率为正，表示速度方向与 所选正方向相同，斜率为负，表示速度方向与所选正方向相反。
④在以后的叙述中，“速度”一词有时是指平均速度，有时指瞬时速度，要根据上下文判断。
十、加速度
1．定义；加速度等于速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值。用a表示。
2．定义式：a=（vt-v0）/t 或 a=△v/△t
3．单位：国际单位：m／s2。，读着：米每二次方秒
4．物理意义：表示速度改变快慢的物理量，是速度对时间的变化率，数值上等于单位时间内速度的变化量。
5．加速度的标矢性：
大小：等于单位时间内速度的改变量。匀变速直线 运动是加速度不变的运动。匀速直线运动是加速度为零的变速直线运动。
方向：①加速度的方向始终与速度变化vt-v0或△v的方向相同。
②在变速直线运动中速度的方向始终在一条直线上。若规定v0为正方向，若物体加速运动，vt-v0为正，a为正，a与v0方向相同。若物体减速运动vt-v0为负，a为负，a 与v0方向相反。在单向直线运动中速度是增大还是减小由加速度 方向与速度方向相同或相反决定不是由加速度大小决定
问题：1．物体的速度越大，加速度也越大吗?
2．物体的速度变化越大，加速度也越大吗?
3．加速度的方向一定跟物体的速度方向相同吗?
注：①加速度不是增加的速度，不是速度变化的多少。
②加速度大，表示速度变化快，并不表示速度大，也不表示速度变化大，加速度与速度，速度变化无直接因果关系。
③加速度很大时，速度可能很小，加速度很小时，速度可能很大。
十一、从v-t图象看加速度
在v-t图象中，图线的斜率表示物体运动的加速度。斜率为正，表示加速度方向与所设正方向相同；斜率为负 表示加速度方向与所设正方向相反；斜率不变，表示加速度不变。
【例】计算物体在下列时间段内的加速度
1．一辆汽车从车站出发做匀加速运动，经l0s速度达到108Km／h。
2．以40m／s的速度运动的车，从某时刻起开始刹车，经8s停下。
3．沿光滑水平地面以10m／s运动的小球，撞墙后以原速大小反弹，与墙壁接触时间为0．2s。
八、本课小结
一、物体和质点
二、参考系
三、坐标系
四、时刻和时间间隔
五、路程和位移
六、矢量和标量
七、速度
八、速率
九、平均速度和瞬时速度：
十、加速度


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