高中物理新课标版人教版必修一精品课件：1.0《运动的描述》PPT可编辑课件

1、v第一章第一章v运动的描述运动的描述v教学目标教学目标1、物体的运动、物体的运动2、参考系、参考系3、坐标系、坐标系4、生活中的物理、生活中的物理5、时刻和时间间隔、时刻和时间间隔 6、位移和路程、位移和路程 7、矢量和标量、矢量和标量8、直线运动的位置和位移、直线运动的位置和位移9、速度、平均速度、瞬时速度速度、平均速度、瞬时速度 第一节第一节质点参考系和坐标系质点参考系和坐标系v问题问题1 1：该如何描述物体的运动呢？：该如何描述物体的运动呢？v诗人用气势磅礴来描述大河中的水流，用矫捷如燕来描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车后面的线条来表示风，来描述车辆的飞驰。科学家呢科学家呢？v1、运动是

2、绝对 的v 一切物体都在不停运动一切物体都在不停运动v 谁能准确描述下列物体的运动？v 如：雄鹰在空中翱翔v 足球的飞滚v 树叶、纸张的飘落v 海浪的汹涌澎湃v1、运动是 的v 难道我们真的无法描述物体的运动？v 例：飞机以某速度从南京飞向北京,v 研究火车在城市之间运行v1、运动是 的v2、质点（mass point）v （1）某些情况下，将物体简化为一个某些情况下，将物体简化为一个 有质量的点的点v （2）理想化的的“物理模型物理模型”v 忽略次要因素：形状、大小等v 突出主要因素：具有质量（本质属性）物体都可以看物体都可以看作质点么？作质点么？v1、运动是_ 的v2、质点（mass po

3、int）v （1）某些情况下，将物体简化为一个某些情况下，将物体简化为一个 有质量的有质量的点v （2）理想化的的“物理模型物理模型”v 忽略次要因素：形状、大小等v 突出主要方面：具有质量（本质属性）v （3）物体能否看作质点是物体能否看作质点是有条件的的v 物体的大小和形状在研究问题时可以物体的大小和形状在研究问题时可以忽略不计忽略不计v几点说明:v1、物理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。v2、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，物体可以看作质点。v3、物体本身的大小对所研究的问题不能

4、忽略时，不能把物体看作质点。v4、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。v5、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。v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。、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、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，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；几何中的点没有质而且是

5、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。量，仅表示位置，而且应该绝对的小。思维体操：v 如何解释小孩的如何解释小孩的静止？v 同样的物体，运动会不同？v1、运动的相对性：v 描述运动要寻找参考物体v2、参考系（reference frame）v （1）选择的任意性（一般选择地球和相对于地球静止的物体）v （2）对不同参考系，运动可能不同注意：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。诗境诗境中的相对运动中的相对运动体会思考：v我们曾说过运动是绝对的，现在又说运动是相对的，矛盾么？v 文字描述方便吗？能精确吗？v 有没有简便又准确的方法？v 若物体只在一条

6、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？v寻找有用信息：寻找有用信息：经度与纬度（大地坐标系）v1、坐标系（coordinate system）建立的作用v2、坐标系的构成要素：v 原点、正方向、标度、v 物理量、单位v从A到B位置变化了多少？v你是如何得到的？说一说 生活中的物理vGPS：全球定位系统v ( 授时与测距导航系统-全球定位系统vnavigation system timing and rangingglobal positioning system )v 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

7、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。 v 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“三大航天工程”。生活中的物理vGPS：全球定位系统v ( 授时与测距导航系统-全球定位系统vnavigation system timing and rangingglobal positioning system )v GPS系统包括三大部分：v （1）GPS卫星（空间部分）v （2）地面支撑系统（地面监控部分）v （3）GPS接收机（用户部分）v定位仪中所示位置：24颗颗GPS卫星在离地面卫星在离地面1万万2千公里的高

8、空上，以千公里的高空上，以12小时的周期环绕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。颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在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，就可以组成颗卫星，就可以组成3个个方程式，解出观测点的位置方程式，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。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有间的误差，

9、实际上有4个未知数，个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第和钟差，因而需要引入第4颗颗卫星，形成卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。事实上，接收机往往可以锁住事实上，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。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、电离层对信由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大

10、气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用保护政策，使得民用GPS的定位精度只有的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站技术，建立基准站(差差分台分台)进行进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，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，测值进行比较，消去大部分误差

11、，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分利用差分GPS，定位精度可提高到，定位精度可提高到5米。米。全球定位系统属于美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基全球定位系统属于美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，全础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。该系统球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。该系统的空间部分使用的空间部分使用 24 颗高度约颗高度约 2.02 万千米的卫星组成卫星星座。万千米的卫

12、星组成卫星星座。 21+3 颗卫颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为星均为近圆形轨道，运行周期约为 11 小时小时 58 分，分布在六个轨道面上（每分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为轨道面四颗），轨道倾角为 55 度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（ DOP ）。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。）。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。 GPS 卫星已发展至卫星已发展至 Block II 型式的定位卫星

13、，型式的定位卫星， 由由 Rockwell International 制造，在轨道上重量约制造，在轨道上重量约 1,900 磅，太阳能接收板长度约磅，太阳能接收板长度约 17 呎，呎，于于 1994 年完成第年完成第 24 颗卫星的发射。因此目前太空中有颗卫星的发射。因此目前太空中有 24 颗颗 GPS 卫星可卫星可供定位运用，绕行地球一周需供定位运用，绕行地球一周需 12 恒星时，每日可绕行地球恒星时，每日可绕行地球 2 周，这也就是周，这也就是说，不论任何时间，任何地点，至少有说，不论任何时间，任何地点，至少有 4 颗以上的卫星出现在我们的上颗以上的卫星出现在我们的上空。空。 目前全球有

14、五个地面卫星监控站，分布于夏威夷、亚森欣岛、迪亚哥加目前全球有五个地面卫星监控站，分布于夏威夷、亚森欣岛、迪亚哥加西亚、瓜加林岛、科罗拉多泉，这些卫星地面控制站，同时监控西亚、瓜加林岛、科罗拉多泉，这些卫星地面控制站，同时监控 GPS 卫星卫星的运作状态及它们在太空中的精确位置，主地面控制站更负责传送卫星瞬时的运作状态及它们在太空中的精确位置，主地面控制站更负责传送卫星瞬时常数常数 (Ephemeras Constant) 及时脉偏差及时脉偏差 (Clock Offsets) 的修正量，再由的修正量，再由卫星将这些修正量提供给卫星将这些修正量提供给 GPS 接收器做为定位运用。接收器做为定位运

15、用。 GPS的定位是利用卫星基本三角定位原理，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高轨道与精密定位的 观测方式。假设卫星在观测方式。假设卫星在11,000英哩高处，测量我们的英哩高处，测量我们的距离，首先以距离，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处于球面上。再假设第二颗卫星距离我们12,000

16、英哩，而我们正处于这二英哩，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，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。选择另一点为位置参考点。 如果要获得更精确的定位，则必定要再测量如果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

17、传输的时间乘以速度即第四个颗卫星，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的测量的测量上，我们测的是无线信号，速度几乎达上，我们测的是无线信号，速度几乎达18万万6千英哩千英哩/Sec的光速，而时间却的光速，而时间却短的惊人，甚至只要短的惊人，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，

18、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，我们可以延迟接收器的时间，从此延迟的时间会有延迟的时间，因此，我们可以延迟接收器的时间，从此延迟的时间速度，就是接收器到卫星的距离，此即为速度，就是接收器到卫星的距离，此即为GPS 的基本定位原理

19、。的基本定位原理。 1，本堂课学习了质点、参考系概念及参，本堂课学习了质点、参考系概念及参考系的选取原则。考系的选取原则。2，学习了如何利用坐标系来描述物体的，学习了如何利用坐标系来描述物体的位置和位置变化。位置和位置变化。课后作业：课后作业：P13面的第面的第1题、题、第第2题和第题和第3题。题。v典型例题v1、在下列物体的运动中，可视作质点的物体有 ( )vA.从北京开往广州的一列火车vB.研究转动的汽车轮胎vC.研究绕地球运动时的航天飞机vD.表演精彩芭蕾舞演员vE.参加一百米跑竞赛的运动员在冲刺过程中vF.在斜下推力的作用下，沿水平面滑动的箱子vG.计算子弹从枪口到靶心的飞行时间vH.

20、测量子弹船过一张薄纸的时间。 v2、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（ ）v（A）早晨太阳从东方升起，参考系是地面v（B）地球绕太阳近似做圆周运动，参考系是太阳v（C）研究地面上物体的运动只能取地面为参考系v（D）在不同参考系中描述物体的运动，简繁程度会不同 ABDv3、一根长、一根长0.8米的一杆竖直放置，今米的一杆竖直放置，今有一内径略大于杆直径的环，从杆的有一内径略大于杆直径的环，从杆的顶点顶点A向下滑动，取杆的下端向下滑动，取杆的下端O为坐为坐标原点，取向下为正方向，图中标原点，取向下为正方向，图中A、B两点的坐标各是多少？环从两点的坐标各是多少？环从A到

21、到B的过程中，位置变化了多少？的过程中，位置变化了多少？ 一、时刻和时间间隔一、时刻和时间间隔 v2时间间隔：时间间隔：是指两时刻的间隔，在表示时间是指两时刻的间隔，在表示时间的数轴上用线段来表示时间间隔简称时间的数轴上用线段来表示时间间隔简称时间v1时刻：时刻：是指某一瞬时，在表示时间的数轴上，是指某一瞬时，在表示时间的数轴上，用点来表示用点来表示t/h8910上上课课上上课课下下课课下下课课45min45min10min 上午前上午前两节课开始两节课开始与结束的时与结束的时刻及两节课刻及两节课与课间休息与课间休息的时间间隔的时间间隔一、时刻和时间间隔一、时刻和时间间隔 t/s235140第

22、一秒末第二秒末第三秒末第一秒第二秒第三秒一、时刻和时间间隔一、时刻和时间间隔 t/s235140前一秒前二秒前三秒v3时间的测量：在实验室中常用秒表和打点计时间的测量：在实验室中常用秒表和打点计时器时器1 1学习了时间与时刻，蓝仔、红孩、紫珠和黑学习了时间与时刻，蓝仔、红孩、紫珠和黑柱发表了如下一些说法，正确的是柱发表了如下一些说法，正确的是( )( ) A. A. 蓝仔说，下午蓝仔说，下午2 2点上课，点上课，2 2点是我们上课的点是我们上课的 时刻时刻 B B红孩说，下午红孩说，下午2 2点上课，点上课，2 2点是我们上课的点是我们上课的 时间时间 C C紫珠说，下午紫珠说，下午2 2点上

23、课，点上课，2 2点点4545分下课，上分下课，上 课的时刻是课的时刻是4545分钟分钟 D D黑柱说，黑柱说，2 2点点4545分下课，分下课，2 2点点4545分是我们下分是我们下 课的时间课的时间A Av 讨论与交流讨论与交流 v 我国在我国在20032003年年1010月成功地进行了首次月成功地进行了首次载人航天飞行载人航天飞行1010月月1515日日0909时时0 0分，分，“神舟神舟”五号飞船点火，经五号飞船点火，经9 9小时小时4040分分5050秒至秒至1515日日1818时时4040分分5050秒，我国宇航员杨利伟在太空中层示秒，我国宇航员杨利伟在太空中层示中国国旗和联合国旗

24、，再经中国国旗和联合国旗，再经1111小时小时4242分分1010秒秒至至1616日日0606时时2323分，飞船在内蒙古中部地区成分，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，哪些又指的是时刻指的是时间，哪些又指的是时刻? ?二、位移和路程二、位移和路程 v2位移位移是用来表示物体是用来表示物体(质点质点)的位置变化的物理的位置变化的物理量量v1路程是物体运动轨迹的长度路程是物体运动轨迹的长度.v用由质点的初位置指向末位置的有向线段表示用由质点的初位置指向末位置的有向线段表示v3位移和路程不同位移和路程不同位移与路程的区别位移与

25、路程的区别 v(1)位移表示质点位置的变动的物理量位移表示质点位置的变动的物理量.v 路程则是表示质点通过的实际轨迹长度的物理路程则是表示质点通过的实际轨迹长度的物理量量v(3) 位移与质点的运动路径无关，只与初位置、末位位移与质点的运动路径无关，只与初位置、末位置有关置有关.v 路程不仅与质点的初末位置有关路程不仅与质点的初末位置有关,还与路径有关还与路径有关v(2)位移是矢量位移是矢量(即有大小又有方向即有大小又有方向)v 大小为有向线段的长度，方向为有向线段的方向大小为有向线段的长度，方向为有向线段的方向v 路程是标量路程是标量(只有大小没有方向只有大小没有方向)只有当质点做单向直线运动

26、时只有当质点做单向直线运动时, ,位移的位移的大小大小才等于路程才等于路程 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yOxAB下列关于位移和路程的说法中，正确的下列关于位移和路程的说法中，正确的是是（ ）A A位移大小和路程不一定相等，所以位移才不位移大小和路程不一定相等，所以位移才不等于路程等于路程B B位移的大小等于路程，方向由起点指向终点位移的大小等于路程，方向由起点指向终点C C位移描述物体相对位置的变化，路程描述路位移描述物体相对位置的变化，路程描述路径的长短径的长短D D位移描述直线运动，路程描述曲线运动位移描述直线运动

27、，路程描述曲线运动C C 小球从距地面小球从距地面5m高处落下高处落下，碰到地面反，碰到地面反 弹弹后，在后，在距地面距地面2m高处高处被接住，则小球从高处落下被接住，则小球从高处落下到被接住这一过程中通过的到被接住这一过程中通过的路程路程和和位移位移的大小的大小分别是（分别是（ ）n A、7m、7m n B、5m、2m n C、5m、3m n D、7m、3m D三、矢量和标量三、矢量和标量在物理学中，的物理量叫标量，如质量、温度在物理学中，的物理量叫矢量，如位移、速度ABC+S=S思考与讨论思考与讨论 四四 直线运动的位置和位移直线运动的位置和位移物体在物体在t t1 1时刻处于时刻处于“位

28、置位置”x x1 1，在，在t t1 1时刻处于时刻处于“位置位置” x x2 2，那么，那么x x2 2 x x1 1就是物体的就是物体的“位移位移”记为记为x x x x2 2 x x1 1x xX XX Xx x练习练习物体从物体从A A运动到运动到B B, ,初位置的坐标是初位置的坐标是X XA A3m3m, ,X XB B=-2m=-2m, ,它的坐标变化量它的坐标变化量X X？x xx xx x X X X X-2m-2m3m3m-5m-5m练习练习:有一质点在有一质点在X轴上运动轴上运动,已知各时刻质点位置如图已知各时刻质点位置如图X/m-7 -6 -5 -4 -3 -2 -10

29、12345t=3st=1st=2st=4st=0st=5sL3=17m质点在质点在3s 内的路程内的路程; 质点在质点在3s内的位移内的位移质点在前质点在前3s内的位移内的位移质点在第质点在第3s内的位移内的位移质点在质点在_s内位移最大内位移最大质点在第质点在第_s内位移最大内位移最大S3=1mS3=1mS=3m42S4=7mS=9m第三节第三节 运动快慢的描述运动快慢的描述 速度速度复习复习在生活中，我们常说在生活中，我们常说“蜗牛的爬行很慢蜗牛的爬行很慢”，“飞飞机的飞行很快机的飞行很快”，可见不同的运动，快慢程度是，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？不

30、一样的。那么，怎样比较物体运动的快慢呢？方法二：时间方法二：时间 t 相同，比较位移相同，比较位移 s 的大小。的大小。方法一：位移方法一：位移 s 相同，比较时间相同，比较时间 t 的大小。的大小。v思考：在上述两例中，运动员甲和汽车思考：在上述两例中，运动员甲和汽车A，哪，哪一个运动更快呢？它们的一个运动更快呢？它们的 s，t 均不同，怎样比较呢？均不同，怎样比较呢？办法：以单位时间作为标准，比较在单位时办法：以单位时间作为标准，比较在单位时间内的位移。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结论：可以用单位时间内的位移来描述物体运动的快慢。快慢。运动员甲运动员甲smsmsm/1011010100汽车汽车Asmsmsmhkm/11111360021082804知识巩固vx/mt/s甲甲乙乙丙丙甲乙丙三物体的运动规律甲乙丙三物体的运动规律?三条线交点代表什么三条线交点代表什么?速度v1、速度（velocity）v （1）定义：位移与时间的比值 :xvt定义式 思维体操v 2006年瑞士洛 桑田径超级大奖 赛男子110米栏的 的比赛中，刘翔 以12秒88打破了英国运动员保持13年之久