运动、空间和时间(问题导学)

运动、空间和时间(问题导学)第一页，编辑于星期日：四点十四分。第1页，共30页。0、运动的多样性、绝对性1、物质的种类：场

(电场、磁场、万有引力场，等)，

实物粒子2、运动的多样性：机械运动，热运动，电磁运动，生命运动，等等3、运动的绝对性：宇宙中的一切物质都在运动，绝对静止的物质是不存在的。有位哲学家说：“人不可能两次进入同一条河流”。你认为有道理吗？?第二页，编辑于星期日：四点十四分。第2页，共30页。一、机械运动1、定义：一个物体(研究对象)相对其他物体(参考系)的位置变化，叫做机械运动，简称运动2、机械运动的分类：(1)按物体运动轨迹形状分为：直线运动，曲线运动(2)按物体速度变化情况分为：匀速运动变速运动(加速运动、减速运动)；为什么要选择参考系？物体相对参考系的位置变化可能有几种情况？?第三页，编辑于星期日：四点十四分。第3页，共30页。3、参考系：课本P13(相当于初中的参照物)(1)在运动学范畴内，参考系的选择具有任意性，但一般应以使运动的描述简单为原则；(2)对于同一个运动，选择的参考系不同，观察和描述的结果可能会是不同的；(3)惯性系和非惯性系：牛顿第一定律成立的参考系，叫做惯性系，否则叫做非惯性系；请举例！

参考系一定是不动的物体吗？

可以选择一个几何点做参考系吗？

飞机投弹时，炸弹的轨迹可以是直线吗？飞行员为什么能抓子弹？空中加油，飞船与空间站对接，拉力，有共性吗？?第四页，编辑于星期日：四点十四分。第4页，共30页。参考系欣赏与研讨从一千多年前唐代(敦煌曲子词)流传下来的一首词：满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行。作者为什么有“山迎”、“船行”两种不同的感觉呢？人有时会不由自主选择参考系：坐在行驶的汽车里的人观察到路旁树木向后运动，是因为人不由自主地选择车为参考系；观察远处的山脉的运动，会不由自主地选择路旁树木为参考系，所以会感觉山脉在往前运动。全球定位系统：GPS、北斗、伽利略、格罗纳斯，等第五页，编辑于星期日：四点十四分。第5页，共30页。拓展：平动与转动1、做平动的物体，其上各点的运动状态(快慢和方向)是完全一样的，各点运动轨迹的形状大小完全相同；2、做平动的物体，其运动轨迹可能是直线，也可能是曲线；请举例！3、转动物体上各点的运动轨迹是圆周，所有圆的圆心都在同一条直线上，这条直线叫做物体的转动轴；因些，常说物体绕着某条轴转动；4、同时参与平动和转动的物体：钻头的运动；车轮的滚动；拧螺丝时螺丝及螺丝刀的运动；地球绕太阳运动；等等第六页，编辑于星期日：四点十四分。第6页，共30页。拓展：平动与转动5、所有复杂运动都可看成是若干个平动和转动的合成。123123第七页，编辑于星期日：四点十四分。第7页，共30页。二、空间位置的描述你是如何告诉别人下列物体的位置的：

(1)在笔直公路上行驶的汽车；

(2)在市区道路上比赛的马拉松运动员；**(3)在湖里畅游的鱼儿。如何用坐标系描述上述三类物体的位置？?第八页，编辑于星期日：四点十四分。第8页，共30页。二、空间位置的描述1、空间位置：距离、方向→极坐标系(极径、极角)2、位置矢量r：从参考系上的参考点指向质点所在位置的矢量。3、位置坐标x、y、z：在参考系上建一维坐标系、二维或三维直角坐标系(原点、方向、单位、标度)(1)一维直线运动：x(2)二维平面运动：(x，y)(3)三维空间运动：(x，y，z)4、位置坐标和位置矢量都是状态量，与一个时刻对应。位置坐标与位置矢量有什么关系？?第九页，编辑于星期日：四点十四分。第9页，共30页。如图所示，物体沿x轴做直线运动，从A点运动到B点。由图可知初位置应表示成xA=

，末位置应表示成xB=

，位置的变化量Δx=xB

-xA=

；若物体是从B点运动到A点，位置的变化量Δx=_________=________。-3m2m5mxA

-xB-5m第十页，编辑于星期日：四点十四分。第10页，共30页。x/m0Ay/m123412354B(4，1)为了确定平面上物体的位置，我们建立平面直角坐标系如图所示，以O点为坐标原点，沿东西方向为x轴，向东为正；沿南北方向为y轴，向北为正。试问：(1)图中A点的坐标如何表示？其含义是什么？(2)当物体从A先向南运动，再向西运动，最后到达B点，试描述这个过程物体的位置变化？(3)A、B两个位置的距离多大解：(1)A（4，5），表示A点在东4m偏北5m处；(2)A先向南运动4m，到达点(4，1)处，接着向西运动3m，到达B点；(3)5m，用勾股定理求解。第十一页，编辑于星期日：四点十四分。第11页，共30页。三、时间的描述1、时刻：时间流逝过程的一瞬间；2、时间(间隔)：两个时刻之间的间隔；时间与时刻的关系Δt=t2-t13、表示时间的数轴：时刻用点表示，时间用线段表示；4、时间单位：时(h)，分(min)，秒(s)，飞秒(fs)，阿秒(as)，1fs=10-15s1as=10-18s第十二页，编辑于星期日：四点十四分。第12页，共30页。如图所示，在时间轴上表示出下面的时间和时刻。(1)第1s内，(2)第1s，(3)第1s初，(4)第1s末，(5)第2s初，(6)第3s内，(7)前3s内，(8)第3个2st/s0123456提示：(2)可以理解成“第1s内”——时间、“第1s时”和“第1s末”——时刻第十三页，编辑于星期日：四点十四分。第13页，共30页。研究对象的描述1、质点：用来代替物体的具有质量的点叫做质点。当物体的形状、大小等因素对所研究问题的影响可以忽略时，就可以把物体看成质点。2、刚体：不会变形的物体称为刚体。3、弹性体：在外力作用下发生弹性形变，撒消外力后能够恢复原状，这样的物体称之为弹性体。第十四页，编辑于星期日：四点十四分。第14页，共30页。位置变化的描述1、位移s：(1)从质点初位置指向末位置的有向线段，位移的大小用线段长短表示，位移的方向从初位置指向末位置；(2)位移是表示质点空间位置变化大小和方向的物理量，位移是矢量；2、路程L：质点运动路径(轨迹)的长度，路程是标量，只有大小，没有方向；3、位移大小与路程的关系：s≤L，仅在单向直线运动中s=L；位移、路程都是过程量，与一段时间对应。初中物理中用s表示路程第十五页，编辑于星期日：四点十四分。第15页，共30页。位置变化的描述4、位移s与位置坐标x、y、z的关系：(1)一维直线运动中：s=x2-x1，s>0表示位移方向与坐标轴方向(正方向)相同，s<0表示位移方向与坐标轴方向(正方向)相反；s的绝对值表示位移的大小，s的正负号表示位移的方向；末位置初位置末位置初位置x/m01234567-1-2-3-4-5-6-7t0t位移s1=5m>0tt0位移s2=-4m<0位移s2=x2′

-x1′

=-7m-(-3m)=-4m<0位移s1=x2-x1=6m-1m=5m>0位移s3=6m>0位移s3=x2′

′

-x1′

′

=2m–(-4m)=6m>0第十六页，编辑于星期日：四点十四分。第16页，共30页。位置变化的描述4、位移s与位置坐标x、y、z的关系：(2)二维平面运动中：位移大小为位移方向从点(x1，y1)指向点(x2，y2)(3)三维立体空间运动中：位移大小为位移方向从点(x1，y1，z1)指向点(x2，y2，z2)第十七页，编辑于星期日：四点十四分。第17页，共30页。位置变化的描述5、位移s与位置矢量r的关系：在时间t1——t2内，质点的位移s从位置矢量r1的末端指向位置矢量r2的末端参考系r1r2s=Δr质点初位置质点末位置矢量写法:参考点O第十八页，编辑于星期日：四点十四分。第18页，共30页。位置变化的描述6、s—t图象(位移—时间图象)：反应的是直线运动质点的移与时间的关系；实际上纵坐标表示的是质点的位置x，或者说是相对于一维坐标系中0点的位移s=x-x0=x；问题：在s—t图象中，如何表示静止？如何表示朝正方向的匀速直线运动？如何表示朝负方向的匀速直线运动？第十九页，编辑于星期日：四点十四分。第19页，共30页。运动快慢的描述1、平均速度：运动物体的位移s与所用时间t的比，叫做这段位移(或这段时间)内的平均速度，即2、(瞬时)速度：运动物体在某位置(或某时刻)的速度，叫做瞬时速度；测量瞬时速度，可以用很短时间内的平均速度大小代替，而且所取时间越短，误差越小；3、平均速率：运动物体的路程L与所用时间t的比，叫做这段路程(或这段时间)内的平均速率，即4、(瞬时)速率：(瞬时)速度的大小初中物理中所说的速度指的是速率第二十页，编辑于星期日：四点十四分。第20页，共30页。末位置初位置末位置初位置x/m01234567-1-2-3-4-5-6-7t0t位移s1=5m>0tt0位移s2=-4m<0正方向v1>0v2<05、在直线运动中规定了正方向后，当位移与正方向相同时取正值，相反时取负值；当速度与正方向相同时取正值，相反时取负值。运动快慢的描述第二十一页，编辑于星期日：四点十四分。第21页，共30页。运动快慢的描述6、四个概念的关系：(1)速度是矢量：平均速度的方向与位移方向相同，瞬时速度的方向即物体的运动方向；(2)速率是标量；(3)平均速度的大小≤平均速率(4)瞬时速度的大小=瞬时速率在极限情况下(Δt→0)，平均速度的大小=平均速率=瞬时速率第二十二页，编辑于星期日：四点十四分。第22页，共30页。7、v—t图象(速度——时间图象)：问题：在图象中，如何表示静止？如何表示朝正方向的匀速直线运动？如何表示朝负方向的匀速直线运动？如何表示匀变速直线运动？如何表示变加速运动？运动快慢的描述第二十三页，编辑于星期日：四点十四分。第23页，共30页。速度变化快慢的描述——加速度1、加速度的物理意义：表示速度变化快慢的物理量；2、加速度的定义：物体速度变化跟发生这一变化所用时间的比，叫做物体运动的加速度。3、加速度的公式：4、加速度的单位：m/s25、加速度是矢量：加速度的方向与速度变化量Δv的方向相同；第二十四页，编辑于星期日：四点十四分。第24页，共30页。速度变化快慢的描述——加速度课本例题1课本例题2补充例题第二十五页，编辑于星期日：四点十四分。第25页，共30页。解：列车的初速度v0=30m/s，末速度vt=10m/s，t=10s.列车运动的加速度解：猎豹的初速度v0=0，末速度vt=70km/h≈19.4m/s，t=2s.猎豹的加速度结论：在直线运动中，当加速度与速度同向时，物体做加速运动；当加速度与速度反向时，物体做减速运动。简单地说，a、v同向，物体加速；a、v反向，物体减速。正方向vt>0v0=0Δv=vt-v0>0正方向v0>0vt>0Δv=vt-v0<0a>0a<0加速度a与速度变化