新教材物理人教版教案第一章运动的描述第一节质点参考系

1．质点参考系1．了解机械运动的概念，了解力学研究的问题——物体做机械运动的规律。2．了解质点的概念，知道物体可看成质点的条件。3．了解参考系的概念，知道运动具有相对性。4．体会理想化模型在探究自然规律中的作用。一、机械运动与力学1．机械运动：物体的eq\o(□,\s\up1(01))空间位置随时间的变化，是自然界中最简单、最基本的运动形态，叫作机械运动。2．力学：在物理学中，研究物体做eq\o(□,\s\up1(02))机械运动规律的分支叫作力学。二、物体和质点1．质点的定义：在某些情况下，可以忽略物体的eq\o(□,\s\up1(01))大小和eq\o(□,\s\up1(02))形状，把它简化为一个具有eq\o(□,\s\up1(03))质量的点，这样的点叫作质点。2．物体看成质点的另一种情况：物体上各点的运动情况eq\o(□,\s\up1(04))完全相同，从描述运动的角度看，物体上eq\o(□,\s\up1(05))任意一点的运动完全能反映整个物体的运动。3．一个物体能否看成质点是由eq\o(□,\s\up1(06))所要研究的问题决定的。4．理想化模型：在物理学中，突出问题的eq\o(□,\s\up1(07))主要因素，忽略eq\o(□,\s\up1(08))次要因素，建立eq\o(□,\s\up1(09))理想化的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。质点就是一种理想化模型。三、参考系1．静止与运动：自然界的一切物体都处于永恒的运动中，eq\o(□,\s\up1(01))绝对静止的物体是不存在的，而运动是eq\o(□,\s\up1(02))绝对的。2．运动的相对性：描述某个物体的位置随时间的变化时，是eq\o(□,\s\up1(03))相对于其他物体而言的。3．参考系：描述物体的eq\o(□,\s\up1(04))运动时，选定的作为eq\o(□,\s\up1(05))参考的物体。4．参考系的选取(1)在描述一个物体的运动时，参考系可以eq\o(□,\s\up1(06))任意选择。(2)选择不同的参考系来观察同一物体的运动，其结果会eq\o(□,\s\up1(07))有所不同。(3)通常情况下，在讨论地面上物体的运动时，都以eq\o(□,\s\up1(08))地面为参考系。判一判(1)很小的物体一定能看成质点。()(2)同一物体有时可看成质点，有时则不能。()(3)质点与几何中心点一样，没有区别。()提示：(1)×(2)√当所研究的问题能够忽略物体的大小、形状时，才能看成质点，能否看成质点与物体本身的大小无关。(3)×几何中心点无质量。想一想“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”所描述的运动各是以什么为参考系的？提示：人“坐地”而静止是以地面为参考系；“日行八万里”意思是坐在地上不动也会随地球绕地心转动八万里(地球赤道长约四万公里)，是以地心为参考系；“巡天遥看一千河”是指人在随地球绕太阳公转过程中，巡视宇宙中的万千星河，是以太阳为参考系。课堂任务对质点的理解仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图甲，雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔时，你能准确地描述它的运动吗？提示：雄鹰身体在向前运动，但它的翅膀在向前运动的同时还在上下运动，可知要准确地描述它的运动并不容易，因为雄鹰各部位的运动情况不同。活动2：如果我们研究雄鹰从北方飞到南方的位置变化情况，雄鹰的大小和形状对所研究的问题有影响吗？如何描述雄鹰的运动？研究雄鹰的翅膀是如何运动的时候，能把翅膀当成一个点吗？提示：它的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略；可以把它看成一个点来描述它的运动；研究雄鹰的翅膀是如何运动时，不能把翅膀当成一个点，雄鹰的翅膀在运动过程中各点的运动情况不同，若把翅膀当成一个点，我们无法研究翅膀的运动情况。活动3：如图乙，一列火车在平直轨道上行驶，什么时候可以把它看作一个点，什么时候不可以？提示：当研究火车整体的运动情况时，可以用一个点的运动代替整列火车的运动，即可以把它看作一个点；但研究它的一部分如传动机构及车轮的运动时，不可以把它看作一个点。活动4：讨论、交流、展示，得出结论。1．质点的特点(1)它没有大小和形状。(2)它具有物体的全部质量。(3)它是一种理想化的模型。(4)实际中是不存在的。可看成质点的物体不一定很小，不能把它和微观粒子如电子等混同起来。2．物体被看作质点的条件(1)物体能否被看成质点，视具体情况而定，与物体的大小无必然关系，关键是看物体的大小和形状在所研究的问题中是否可以忽略。当物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或影响可以忽略时，可以把物体看作质点。(2)做平动的物体一般可以被看作质点。物体有转动，但转动对所研究的问题没有影响或影响可以忽略时，物体也可以被看作质点。例1以下情景中，画横线的人或物体可看成质点的是()A．研究一列火车过桥所需的时间B．乒乓球比赛中，应对比赛对手发出的旋转球C．研究航天员翟志刚在太空挥动国旗的动作D．用GPS确定打击海盗的“武汉”舰在大海中的位置(1)一个物体能否看成质点与物体的大小有关吗？提示：无关。(2)一个物体可以看成质点的条件是什么？提示：物体的大小和形状对所研究的问题没有影响，或者对所研究问题的影响可以忽略时，物体就可以看成质点。[规范解答]火车与桥的尺寸相比，长度不能忽略，研究火车过桥的时间不能忽略火车自身的长度，不能把火车看成质点，A错误；要接住“旋转球”，必须研究乒乓球的转动状态，不能把乒乓球看成质点，B错误；如果把翟志刚看作质点，便不能研究他挥动国旗的动作，故不能把翟志刚看成质点，C错误；“武汉”舰相对大海太小，它的大小、形状对所研究的问题没有影响，可以把“武汉”舰看成质点，D正确。[完美答案]D判断一个物体能否看成质点，不是看物体自身的大小，而是看物体自身的大小和形状对所研究问题的影响是否可以忽略。同一个物体，由于所要研究的问题不同，有时能够看成质点，有时不能看成质点。eq\a\vs4\al([变式训练1])图示为正在航拍的四旋翼无人飞机。下列过程中能将无人飞机看作质点的是()A．调节飞机旋翼的转速B．调整飞机在空中的姿态C．观察飞机在空中的位置D．调整飞机上摄像机镜头的方向答案C解析调节飞机旋翼的转速时，飞机旋翼的大小和形状不能忽略不计，不能将飞机看作质点，A错误；调整飞机在空中的姿态，飞机各部分的运动不同，不可以将飞机看作质点，B错误；观察飞机在空中的位置，飞机的大小和形状可忽略，可以看作质点，C正确；调整飞机上摄像机镜头的方向时，镜头及飞机的大小和形状不能忽略，不能看作质点，D错误。理想化模型在物理学研究中，研究对象受许多因素的影响，如果同时考虑这诸多因素，那就无法使用数学知识达到定量研究的目的。在一定条件下我们把非本质的次要因素找出来，加以剔除，抓住其主要因素和本质特征并进行抽象概括、研究，这种研究方法称之为物理学中的理想化方法。用这种方法将研究对象(物体、过程等)简化成抽象模型，我们称之为物理学中的理想化模型。质点模型：忽略物体的大小和形状(无关或次要因素)，突出质量(主要因素)，建立有质量的点——质点这种模型(理想化模型)，并将质点作为研究对象，将对实际物体运动的描述转化为对质点运动的描述。质点是没有形状、大小，具有物体全部质量的点的理想化模型。除质点外，在学习中还会接触到很多的理想化模型，像光线、光滑面在现实中并不存在，它们都只是一种理想化的模型。总结：理想化模型要点如下：(1)“理想化模型”是为了使研究的问题简化方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在。(2)“理想化模型”是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的“物理模型”。(3)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的近似反映，是物理学中经常采用的一种科学研究方法。课堂任务参考系与相对运动仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：坐在火车里的乘客为什么说火车没有动呢？提示：火车相对于乘客没有发生位置的变动，所以乘客以自己为参考说火车没有动。活动2：站在站台上的小朋友为什么说火车好快呢？提示：火车相对于站台及站台上的小朋友的位置在快速变化，所以小朋友以站台为参考说火车速度好快。活动3：怎样描述物体的运动情况呢？提示：由上面的分析可知，要描述一个物体的运动情况，需要先选择某个其他物体作为参考，观察物体的位置相对于这个“其他物体”是否随时间变化，以及怎样变化。活动4：讨论、交流、展示，得出结论。1．参考系描述一个物体的运动时，用来作为参考的其他物体叫作参考系。2．运动的相对性(1)描述一个物体的运动情况，取决于所选的参考系，选取的参考系不同，对同一个物体运动的描述可能不同。(2)相对静止：如果两个物体运动的快慢相同，方向相同，我们就说这两个物体是相对静止的。(3)平时人们所说的静止的物体，都是指相对静止，绝对静止的物体是不存在的。3．参考系的四个性质(1)标准性：被选作参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于所选定的参考系而言的。(2)任意性：任何物体都可以作为参考系。(3)统一性：比较多个物体的运动或研究同一物体在不同阶段的运动时应选择同一个参考系。(4)差异性：对于同一个物体，选择不同的参考系，观察结果可能不同。4．参考系的选取原则(1)参考系的选取一般以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则。(2)通常在研究地面上物体的运动时，如果不加说明，则默认以地面为参考系。(1)具体的问题分析中，选择合适的参考系，可使问题的分析变得简单。所以分析具体问题时，不一定总以地面或相对地面静止的物体作为参考系，可根据情况灵活选择。(2)解题过程中，如果选地面作为参考系可以不指明，但选其他物体作为参考系时必须指明。例2如图所示，由于风，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘，两条船的运动状态是()A．A船肯定是向左运动的B．A船肯定是静止的C．B船肯定是向右运动的D．B船可能是静止的(1)河岸上的旗帜向右飘，说明风向哪个方向吹？提示：向右吹。(2)该题除了考虑船的运动方向，还需要考虑什么？提示：还需要考虑船与风的速度大小关系。[规范解答]由题图知A船与河岸上的旗帜均向右飘，所以A船可能相对河岸静止，也可能以任意速度向左运动，还有可能以比风速小的速度向右运动，A、B错误；B船上的旗帜向左飘，表明B船只能向右运动，且速度大于风速，C正确，D错误。[完美答案]C1．分析物体运动情况的步骤2．判断参考系的两种方法(1)静物法：明确观察到的现象中，什么物体是运动的，什么物体是静止的，静止的物体可能就是参考系。(2)假设法：假设以某物体为参考系，看对物体运动的描述是否与观察到的结果一致。若一致，该物体可能就是参考系。eq\a\vs4\al([变式训练2])坐在火车里的王同学观察相邻轨道上的另一列火车时，感到自己乘坐的火车在后退，实际上他乘坐的火车并未开动，下列相关分析正确的是()A．王同学感到自己所乘火车在后退，选择的参考系是火车站的地面B．王同学感到自己所