高中物理第一册（人教大纲版） 第二章 直线运动 1、几个基本概念

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
第一节 几个基本概念
备课资料
一、什么是理想模型？
所谓理想模型，就是为了便于研究问题而建立的一种高度抽象的理想化的形态.“理想模型”都不是实际存在的东西，但“理想模型”并不是不可捉摸的.作为抽象思维的结果，它是对客观事物的一种反映.客观存在的复杂事物包含许多矛盾，因而具有多方面的特性. 但在一定场合，一定条件下，必有一种是主要矛盾或主要特征，完全地忽略了其他方面的矛盾和特性.
在自然科学的研究中，“理想模型”的建立，有以下几方面的重要意义：
（1）可以使问题的处理大为简化，从而便于人们去认识和掌握它们.
（2）作为一种科学概念，在各门科学中都可以广泛应用.
2、研究性问题
1.第一次世界大战期间，一飞行员驾机飞行时，发现座舱外有一黑色小物体，他伸手抓过来一看，竟是一颗子弹头！飞行员为何没被子弹击伤？如果飞行员站在地面上，他还敢抓飞行中的子弹吗？
2.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：“请明天这个时间继续收听”.这里的“时间”是什么意思？
3.你从早上起来到晚上睡觉，在一天的活动中经历的位移和路程情况如何？
1. 研究列车通过某一标志时，列车可否当作质点来处理.
3.探究活动
（1）一质点做半径为R的圆周运动，则它在运动过程中位移的最大值为 .
（2）从乘坐在匀速行驶的汽车上的乘客探出的手中落下一个物体，该物体的运动什么时候直线运动？什么时候是曲线运动？
[参考答案]
1． 2R
2．选地面为参考系时，物体的运动为曲线运动，选汽车为参考系时，物体做直线运动.
从容说课
本节介绍了运动学的几个基本概念，同时渗透物理学中一种重要的研究方法——通过科学抽象，建立理想化模型．
本节学习的基本概念包括机械运动、参考系、质点、位移和路程、时间和时刻。
本节要渗透突出主要因素，忽略次要因素将实际问题简化为理想化模型的理想化方法.
结合本节内容和教材特点，本节课的教学目标定位如下：
1．知道参考系的概念和如何选择参考系．
2．理解质点的概念，知道物体在什么情况下可当作质点，知道这种科学抽象是一种普通的研究方法．
3．知道时间和时刻的含义以及它们的区别，知道在实验室测量时间的方法.
4．知道位移的概念．
5．知道路程和位移的区别．
本节课的教学重点走位如下：
在研究问题时．如何选取参考系;对质点概念的理解;位移的概念；时间和时刻、位移和路程的区别．
本节课的教学难点定位如下：
在什么样的情况下可以把物体当作质点．
为了使目标顺利实现，同时突出重点，突破难点，本节结合实际生活中的例子或配以录像资料、CAI课件模拟等，通过质疑讨论、分析归纳、启发探究等形式，让学生参与到课堂讲座中来，在此基础上引导学生建立概念、理解含义．
本节课的教学程序如下：
放录像、导入新课，得到什么是机械运动→设疑讨论，学习参考系的概念→渗透理想化方法，学习质点这一理想化模型→学生阅读课文，讨论比较时间和时刻的区别→实例分析处理，学习位移和路程的区别→讨论强化各个基本概念.
教学目标
一、知识目标
1.知道参考系的概念.知道对同一物体选择不同的参考系时，观察的结果可能不同.
2.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.
3.知道时间和时刻的含义以及它们的区别.知道在实验室测量时间的方法.
4.知道位移的概念，知道它是表示质点位置变动的物理量，知道它是矢量，可以用有向线段表示.
5.知道位移和路程的区别.
二、能力目标
1.在选择参考系时，能选择使研究问题尽可能简单的参考系.
2.在研究物体运动时，能否把物体当作为“质点”来处理，初步掌握科学抽象的研究方法.
三、德育目标
1.渗透抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想.
2.渗透具体问题具体分析的辩证唯物主义思想.
教学重点
1.在研究问题时，如何选取参考系.
2.质点概念的理解.
3.位移的概念.
4.时间和时刻、位移和路程的区别.
教学难点
在什么情况下可以把物体看作质点.
教学方法
质疑讨论法、启发式教学、分析归纳法.
教学用具
实物投影仪、投影片、录像资料、中国地图.
课时安排
1课时
教学过程
［投影本节课的学习目标］
1.知道一切物体都在运动，为了描述运动必须选择参考系.
2.知道选择不同的参考系来观察同一物体的运动，观察结果会有不同.
3.知道实际选择参考系时，要使运动的描述尽可能简单为原则.
4.知道质点是具有物体全部分质量的点.能正确判断运动物体在什么情况下可看作质点.
5.知道位移的概念，知道位移是矢量.
6.能够区分时间与时刻、位移与路程.
[学习目标完成过程]
一、导入新课
［录像资料］
河水在流动、鸟儿在飞翔、树叶在摇动、车辆在行驶、机器在运转…
地球绕太阳运转，通常认为不动的房屋桥梁、高山等，也随着地球一起运动.
太阳在银河系中也在不停地运动.
物体内部的分子、原子也在不停地运动.
［教师］从以上一段录像中，我们得到了什么启示呢？
［学生］宇宙中的一切都处在永恒的运动中.
［教师］物体相对于其他物体的位置变化，叫做机械运动，简称运动.
［过渡引言］
物体的运动是千差万别，这一章从最简单最基本的直线运动入手来研究物体的运动.
本节课我们先学习描述物体运动的几个基本概念.
二、新课教学
（一）参考系
［投影片出示思考题］
甲同学和乙同学都乘坐在一辆正在行驶的公共汽车中，甲同学说乙同学是静止的，而乙同学却说他自己是运动的.你认为那种说法正确？说明理由.
［学生活动］分析讨论并解答：
这两种说法都正确.
甲同学以自己或汽车为标准，故认为乙同学是静止的.
乙同学以地面或相对地面静止的物体（比如房屋、树木等）为标准，因而认为自己是运动的.
［师生活动］由以上分析知：
在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的物体，叫做参考系.
［教师］通过上述问题的分析，我们能得到什么结论呢？
［学生活动］思考与讨论
［教师引导学生分析］总结：
1.运动和静止都是相对于参考系的
2.参考系的选取是任意的.
3.选择不同的参考系，观察的结果可能不一样，也可能一样.
4.选择参考系时，应使物体运动的描述尽可能简单、方便.
研究地面上物体的运动时，一般来说，选地面作为参考系.
5.比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系，才有意义.
例如：卫星和月球，如果一个以地球为参考系，一个以太阳为参考系，来比较它们的运动情况就没有实际意义.
［巩固训练］
坐在美丽的校园内学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”时，我们感觉是静止不动的，这是因为选取______作为参考系的缘故，而“坐地日行八万里”是选取______作为参考系的.
[参考答案]地面、地心.
（提示：人随地球一起围绕地轴自转，而且地球赤道周长大约是s=4.0×10?4 km，即大约为八万里）
［评析拓展］
1.描述一个物体的运动，首先要选定参考系.
2.物体是否运动，要看物体相对于参考系的位置是否有变动.
（1） 质点
[放录像]
汽车的转弯过程．
[特写镜头]汽车转弯时外侧一点划过的弧比内侧一点划过的弧要长．
[设疑]对汽车而言，它在转弯，但具体到汽车上的各个不同的点，在汽车转弯过程中，运动情况确实是不同的．看来，要详细描述物体的运动，并不是一件简单的事．
[方法介绍]
在某些情况下可以不考虑物体的大小和形状，从而使问题简化，即在有些情况下，我们可以把一个物体当作一个有质量的点，或者说用一个有质量的点来代替整个物体．
[板书]
用来代替物体的有质量的点叫质点．
[学生讨论]你认为在什么情况下可以把物体当作一个质点
学生可能回答：
1．大的物体不能看成质点，小的物体可看作质点．
2．质量小的物体可看作质点，质量大的物体不能看作质点．
3．速度大的物体不能当作质点，速度小的物体能当作质点．
4．能否看作质点，要看问题的具体情况而定．
[教师点拨]
能否把物体当作质点，确实要看物体的具体情况而定．
1．如果在研究的问题中，物体的形状、大小以及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的因素。就可以把物体当作质点．
2．突出主要因素。忽略次要因素，将实际问题简化为物理模型，是研究物理学问题的基本思维方法之一．这种思维方法叫理想化方法．质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化的物理模型．
3．中学阶段，力学中的大多数研究对象都可以看作质点．
[实例分析]
[投影]
1．运转中的地球不能看作质点，而原子核可以看作质点．
2．研究火车通过路旁一根电线杆的时间时，火车可看作质点．
3．研究奥运男单冠军孔令辉打出的弧圈球时，不能把乒乓球看作质点．
4．研究奥运会3 m跳板冠军伏明霞的跳水动作时，不能把她看成质点．
[学生讨论。分析得到]
1．当研究地球的公转时，由于地球直径远比地球与太阳的距离小，可把地球看作质点；
当研究地球自转时，就不能把地球看作质点；
研究电子绕原子核的运动情况时，由于原子核的半径只相当于原子半径的万分之一，所以，可将原子核当作质点；
但若研究有关原子核结构的问题，又不能把原子核当作质点．
2．研究火车通过路旁的一根电线杆的时间时，火车的长度不能忽略，火车不能当作质点．
3．研究乒乓球的弧圈运动时，乒乓球的大小不能忽略，．乒乓球不能当作质点．
4．跳水时，在很短的时间内，完成转体和翻滚等高难度动作时，也不能看作质点．
[题后拓展]
一个物体能否看作质点，一定要对具体情况进行具体分析．要看其形状、大小在所研究的问题中起的作用而定．
[录像]
汽车在平直路面上行驶和汽车的转弯过程．
[总结]
1.运动的质点通过的路线，叫做质点的运动轨迹.
2.质点的运动轨迹是直线的运动叫直线运动；
3.质点的运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动.
（三）时间和时刻
［学生活动］阅读有关内容
［投影出示思考题］
1.举例说明什么是时间？什么是时刻？
2.如何在数轴上表示时间和时刻？
3.时间的单位是什么，其符号呢？
4.怎样测量时间？
［学生活动］解答上述思考题.
［教师］强调：
时刻在时间数轴上对应于一点，表示某一瞬间.
时间在时间数轴上对应于两点间的一段，表示一段过程.
［巩固训练］
以下数据指时刻的是（ ），指时间的是（ ）
A.某运动员跑百米用时11.70 s
B.某学校上午第一节课8:15正式上课
C.1997年7月1日零时，中国开始对香港恢复行使主权
D.课间十分钟
E.第5 s末
F.5 s内
[参考答案]BCE，ADF
四、位移和路程
［投影出示中国地图］
［投影出示思考题］
从北京到上海，观察地图，你有哪些不同的选择？这些选择有什么相同或不同之处？
［学生活动］阅读课本有关内容并回答上述问题.
从北京到上海，可以乘公共汽车，也可以乘火车或飞机，还可以中途改变交通工具.
选择的路线不同，运动轨迹不同，但就位置变动来说，都是从北京到了上海.
［教师］
物理学中用一个叫位移的物理量来表示质点的位置变动.
［学生活动］
阅读课文内容并理解“位移”的有关知识.
1.位移既有大小，也有方向，故位移是矢量.
2.通常用字母s表示位移，单位是m.
3.位移可以用从初位置指向末位置的有向线段来表示.
［巩固训练］
下列那些情况下指的是位移
A.机动车里程表上所显示的千米数
B.标准田径场跑道的周长是400 m
C.乘火车或飞机由上海到北京的直线距离约为1080 km
D.计量跳远运动员的比赛成绩
[参考答案]CD
［思考与讨论］
位移和路程有什么区别？
［学生活动］
思考并回答：
位移表示质点的位置变动，是矢量，运算遵循平行四边形定则.
路程是质点运动轨迹的长度，是标量，运算遵循代数运算法则.
位移是有向线段，而路程可能是曲线，也可能是直线.
［巩固训练］
1.在什么情况下，质点的位移大小等于路程呢？
2.如右图所示某质点沿两个半径为R的半圆弧由A运动到C，在此过程中，它的位移大小和路程分别为
A.4R，2πR B.4R,-2πR
C.-4R,2πR D.-4R,-2πR
[参考答案]
1.单方向的直线运动中
2.C
[课堂讨论]
1．通过本节课的学习，你认为什么情况下物体可简化为质点 是否只有很小的物体才可当作质点
2．谈一下位移和路程的区别．
3．你认为时间和时刻，位置、位移和路程之间对应关系如何
4．当人坐船行驶在河中观看两岸青山时，常有“看山恰是走来迎”的感觉，而变换一下目光。又感到“仔细看山山不动”．请用物理学知识解释上述现象．
[学生活动]讨论并解答上述问题．
[教师点拨]
1．质点是一种理想模型，是对实际问题的近似处理，不论大的物体还是小的物体，只要物体的大小和形状在所研究的问题中可以忽略时，就能把物体当作质点．
2．位移和路程是两个不同的物理量，位移是用来表示质点变动的，它的大小等于运动物体初、末位置问的距离，它的方向是从初位置指向末位置；而路程是物体实际运动路径的长度，是标量，只有物体做单向直线运动时。其位移大小才和路程相等．除此之外，物体的位移总是小于路程．
3．时刻与质点的位置相对应，即某一时刻物体在某一位置上；时间与质点运动的位移或路程相对应．即在某段时间内，质点通过了一段路程或发生了一段位移．
4．这种现象是由于参考系的选取不同而造成的，现象一是以人为参考系，第二种现象是以地面为参考系的．
三、小结
[投影]小结思考题
1．物体相对于其他物体 叫机械运动，简称为运动．运动是绝对的，而
是相对的．
2．在描述一个物体的运动时，选来作为 的另外的物体叫参考系．
3．参考系的选取是 的，但是实际选取参考系的时候，要考虑到使物体运动的描述尽可能 ．研究地面上物体的运动，通常取 或相对于 不动的其他物体作参考系比较方便．
4．忽略 ，用一个 的点来代替整个物体，这个点叫质点．
5．时间和时刻可以在时间轴上表示出来．时间轴上的每一个点都表示一个不同的 ，时间轴上的一段线段表示的是 ．
6．位移是表示质点 的物理量，可以用由运动质点 的有向线段来表示，位移是 量，既有大小又有方向.有向线段的长度表示位移的大小，有向线段的方向来表示位移的方向，位移的国际单位是 .
四、作业
1.课本作业：P21练习一
2.思考题
（1）我们所说的：“日出东方，夕阳西下”是以______作为参考系的；“小小竹排江中流，巍巍青山两岸走”中，第一句是以_______为参考系，第二句是以_______为参考系.
（2）一质点沿边长为a的正方形运动了一周，它在运动过程中位移和路程的最大值分别是多少？
[参考答案]
1.地球，江岸，竹排
2.位移的最大值：a;路程的最大值：4a
五、板书设计
六、本节优化训练设计
1.以下说法正确的是
A.参考系就是不动的物体
B.任何情况下，只有地球才是最理想的参考系
C.不选定参考系，就无法研究某一物体是怎样运动的
D.同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观察结果
2.在平直的公路上并排行驶的汽车，甲内的人看见窗外树木向东移动，乙车内的人发现甲车没有运动.如果以地面为参考系，上述事实说明（ ）
A.甲车向西运动，乙车不动
B.乙车向西运动，甲车不动
C.甲车向西运动，乙车向东运动
D.甲、乙两车同时向西运动
3.在下列运动中，研究对象可以当做质点的是（ ）
A.正在进行花样溜冰的运动员
B.正在远洋航行的巨轮
C.正在运行中的人造地球卫星
D.正在运动中的砂轮
4.关于位移和路程的说法正确的是（ ）
A.位移就是路程
B.位移的大小永远不等于路程
C.物体通过的路程不等，但位移可能相同
D.物体通过一段路程，但位移可能是零
E.若物体做单一方向的直线运动，位移的大小就等于路程
5.小球从3 m高处落下，被地面竖直弹回，在1 m高处被接住，则小球通过的路程和位移大小分别是（ ）
A.4 m,4 m B.4 m,2 m
C.3 m,2 m D.3 m,1 m
6.质点沿半径为R的圆周运动，其间位移的最大值等于______，最小位移等于______，经过周后的位移等于______，路程等于______.
7.质点沿一边长为2 m的正方形轨道运动，每1 s移动1 m，初始位置在某边的中点，如图所示，分别求出下列各种情况下的路程和位移大小，并在图上画出各位移矢量.
（1）从A点开始第2 s末时；
（2）从A点开始第4 s末时；
（3）从A点开始第8 s末时；
［参考答案］
1.C D 2.D 3.BC 4.CDE 5.B
6.2R,O,R,πR(4.5πR)
7.（1）位移s1= m 路程：L1=2 m
（2）位移s2=2 m 路程：L2=4 m
（3）位移s3=0 路程：L3=8 m
位移矢量如图:
www.
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网