质点参照物位移教案.docx

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质点参照物位移教案

质点、参照物、位移

知识点

质点、参照系、时间、时刻、位移、路程

教学目标

理解质点的概念，知道实际选取参考系时的原则及坐标系的概念；

知道时间和时刻的含义以及它们的区别；

知道位移的概念和路程的区别、矢量与标量的区别。

教学重点

质点概念的理解、参考系的选取、坐标系的建立；

时间、时刻；位移、路程的概念；矢量与标量的概念

教学难点

路程和位移的区别；位移的矢量性，其大小、方向的表示方法。

教学过程

一、复习预习

无

二、知识讲解

考点1质点：

把具有一定大小、形状的物体在一定条件下，看做具有质量的一个点就是质点。

质点是理想化的物理模型，是忽略次要因素，突出主要因素的一种科学抽象，实际上并不存在。

任何物体在一定条件下均可看做质点。

物体视为为质点的条件：

（1）物体的大小在所研究的问题里可以忽略时，如物体的大小与研究的问题中的距离相比很小时，可以把物体看成质点；

（2）物体上各点的运动情况相同时，如平动的物体一般可以看做质点；

（3）物体自身的转动或物体上某部分的运动与研究问题无关时，如研究小球从斜面上滚下的运动时可看成质点。

【特别提醒】

质点与几何点有本质上的区别，物体能否看做质点与其大小、轻重、形状、速度没有关系。

考点2参考系：

在描述物体的运动情况时，用来做为参考的假定不动的物体称为参考系。

运动学问题，参考系可以任意选取（不要求只选惯性参考系），在利用牛顿运动定律解决动力学问题时，参考系只能选取惯性参考系，通常选择地球或相对地球静止的物体为参考系。

参考系的特性：

（1）标准性：

选做参考系的物体都假定不动，被研究物体的运动情况都以参考系为标准；

（2）任意性：

运动学问题，参考系的选取原则上是任意的，视处理问题方便简单而定；

（3）统一性：

比较不同物体的运动应选择同一参考系；

（4）差异性：

对于同一物体选择不同的参考系结果一般不同；

应用中要注意三点：

（1）高中物理的运动学问题，在没有特别说明时，主要是选取地面或静止的物体做参考系，但为了处理问题的简单，有时也以运动的物体为参考系；

（2）无论物体原来运动情况如何，一旦选为参考系，就假定它是“静止”的；

（3）在同一个问题当中，若要研究多个物体的运动或同一个物体在不同阶段的运动时，应选取同一个参考系。

【特别提醒】

运动是绝对的，因为一切物体都在永恒的运动之中；运动又是相对的，这是相对参考系而言的。

同一物体相对不同的参考系可能是静止的，也可能是运动的，还有可能表现出不同的运动。

考点3坐标系：

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。

如果物体在一维空间运动，即沿一条直线运动，只需建立直线坐标系，就能准确表达物体的位置；如果物体在二维空间运动，即在同一平面运动，就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置；当物体在三维空间运动时，则需要建立三维坐标系。

考点4时刻和时间间隔：

时刻指某一瞬时，在时间轴上为一个点，时间指一段时间间隔，在时间轴上为两点间的线段。

如图1—1—1所示，第一秒初、第一秒末（第二秒初）、第二秒末（也为2秒末）、第三秒末（第2个2秒的中间时刻）、四秒末为时刻，分别对应时间轴上的0、1、2、3、4五个点，第一秒、第二秒、第三秒为时间，分别对应时间轴上0—1、1—2、2—3三个时间间隔，第一个二秒、第二个二秒、第三个二秒也为时间间隔，分别对应时间轴上0—2、2—4、4—6三个时间间隔。

图1—1—1

【特别提醒】

如图1-1-2所示，时间轴上的A点为计时的起点，为0时刻，或称为1秒初、2秒初；C点为2秒末；AC段表示前2秒时间，是开始计时到第2秒末的时间间隔；第3秒对应着CD段，表示第2秒末到第3秒末这1秒的时间间隔，它与前3秒是不同的.判断是时刻还是时间的方法：

时间后面带有“初”或是“末”或者表述的是钟表上的读数，如上午8：

00、21点过5分，表示的就是时刻；时间是有单位的，如第1秒、8小时或是两个时刻之间的间隔，如8：

00—8：

45。

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.

图1-1-2

考点5路程和位移：

路程是指质点所通过的实际轨迹的长度，是标量；位移是表示质点位置变化的物理量，是由起点指向终点的有向线段，是矢量。

如图1—1—3所示，质点由A经路线1、路线2、路线3运动到B的路程是不同的，分别是三条轨迹的实际长度，而位移是相同的，均为由起点A指向终点B的有向线段。

同一个运动过程路程大于或等于位移的大小。

如图1—1—4所示，质点分别由A经过B到C再回到B，路程比位移的大小要大；质点分别由A运动到B，和由B运动到A，路程相等但位移不相等；质点由A经过B到C再回到A，路程不为零但位移为零。

【特别提醒】

没路程是标量，位移是具有方向的矢量，二者不能相等，只有当物体做单向直线运动时路程才等于位移的大小。

二个矢量只有大小和方向都相同才能相等，如图1—1—5中，质点由A运动到M和由A运动到N，或者由圆心B沿半径运动到A和C，位移不相等，但位移的大小相等。

图1—1—3图1—1—4

图1—1—5图1—1—6

位置和位移：

如果物体做直线运动，.位置用坐标轴上的一个点来表示，.位移用坐标轴上的一段有向线段表示，如图1-2-6所示，物体先后经过A、B两点，A、B.的位置可用两个坐标

和

来表示，物体由A运动到B的位移的大小由A到B的坐标的变化量

表示，方向由A指向B。

运动中的某一时刻对应的是物体处在某一位置，一段时间则对应的是这段时间内物体的位移.

考点6矢量和标量：

象位移这样既有大小又有方向的物理量叫做矢量，象路程这样只有大小，没有方向的物理量叫做标量。

温度、时间、质量、密度等是标量，力、速度是矢量。

标量的运算法则不符合矢量的运算。

矢量的运算法则叫做平行四边形定则，又叫三角形定则。

当两个矢量共线时，首先要设定正方向，方向相同就加方向相反就减；当两个矢量不共线时，合矢量和分矢量必将构成一个三角形，它们分别是三角形的三条边。

【特别提醒】

当物体做直线运动时，矢量的方向用正负号表示，方向相同取正，方向相反取负；也就说矢量的正负号只表示方向，不表示大小，在矢量运算时正负号要参与计算。

三、例题精析

【例题1】

做下列运动的物体，能当做质点处理的是（　　）

A．自转中的地球

B．旋转中的风力发电机叶片

C．匀速直线运动的火车

D．在冰面上旋转的花样滑冰运动员

【答案】C

【解析】A、B都属于转动问题，物体上各部分的运动情况不同，不能把物体当质点；D要研究是花样滑冰运动员的旋转动作，也不能当质点，；中的火车可视为平动，故能当做质点。

【例题2】

研究下列问题时，可以把汽车看作质点的是（）

A．研究汽车超过一列火车的时间

B．研究人在汽车上的位置

C．研究汽车在上坡时有无翻倒的危险

D．计算汽车从北京开往大连的时间

【答案】D

【解析】A中研究的问题要考虑汽车的长度，汽车不能当做质点；B中研究人在汽车上的位置时，须考虑汽车上座位的分布，不能把汽车当做质点；C要分析汽车的重心与车轮之间距离，也不能把汽车当做质点；D中汽车的大小可忽略不计，可当做质点。

【例题3】

下列诗句描绘的情景中，含有以流水为参考系的是（）

A．人在桥上走，桥流水不流

B．飞流直下三千尺，疑是银河落九天

C．白日依山尽，黄河入海流

D．孤帆远影碧空尽，唯见长江天际流

【答案】A

【解析】A中参考系为桥为参考系则水动，现在水不流，因此参考系为流水；B中参考系为地面；C参考系为山；D中参考系为地面。

【例题4】

甲、乙、丙三个观察者，同时观察一个物体的运动，甲说：

“它在做匀速运动。

”乙说：

“它是静止的。

”丙说：

“它在做加速运动。

”这三个人的说法

A．在任何情况下都不对

B．三人中总有一人或两人是讲错的

C．如果选择同一参考系，那么三人的说法就都对了

D．如果各自选择自己的参考系，那么三人的说法就可能都对了

【答案】D

【解析】描述一个物体的运动时，参考系可以任意选取，选取参考系时要考虑研究问题的方便，使之对运动的描述尽可能的简单．在不说明参考系的情况下，通常取地面为参考系的．同一物体的运动，选择不同的参考系，我们观察到的结果往往不同．三个人判断同一个运动，得出的结论不同，是因为这三个人都是以自己为参考系.

【例题5】

某渔夫划小船在河水中逆流而上，在石桥处，不慎渔竿落水直到半小时后才发觉，再回头追赶，最后在桥下游

处找到渔竿。

设渔夫在顺水和逆水划行时划力保持不变，试求水流速度是多少？

【答案】

【解析】解法一：

以岸为参考系，设水流速为

，船速为

发觉渔竿落水相距为x，时间为

再回头追赶时间为t2

得

得

解法二：

以水为参考系，设船速为

发觉渔竿落水时间

与再回头追赶时间

相等

以岸为参考系，

【例题6】

下列关于位移和路程的说法，正确的是（）

A．位移和路程总是大小相等，但位移是矢量，路程是标量

B．位移描述直线运动，路程描述曲线运动

C．位移只取决于始末位置，而路程还与实际运动的路线有关

D．物体的路程总大于或等于位移的大小

【答案】CD

【解析】位移是矢量，路程是标量，路程的大小大于等于位移的大小．故A错误．位移和路程都可以描述直线运动和曲线运动．故B错误．位移由初位置指向末位置，路程为运动轨迹的长度．故C正确．路程的大小大于等于位移的大小，当做单向直线运动时，位移的大小等于路程．故D正确．

四、课堂运用

【基础】

1．从距地面3

高处自由落下一小球，球接触地板后竖直向上弹起，升至距地板2

高处被接住，则小球在上述过程中的位移和路程分别是（）

A.位移5

，方向竖直向下；路程5

B.位移1

，方向竖直向下；路程5

C.位移1

，方向竖直向上；路程5

D.位移1

，方向竖直向下；路程1

【答案】B

【解析】物体的初位置距地面高度3

，末位置距地面高度2

，则物体的位移大小等于

，方向竖直向下．物体向下运动的路程是3

，向上运动的路程是2

，总路程是5

．故选B

2．下列说法中正确的是（）

A．研究奥运会冠军刘翔的跨栏技术时可将刘翔看作质点

B．在某次铅球比赛中，某运动员以18.62米的成绩获得金牌，这里记录的成绩是比赛中铅球经过的路程

C．瞬时速度可理解为时间趋于零时的平均速度

D．“北京时间10点整”指的是时间，一节课45min指的是时刻

【答案】C

【解析】研究运动员跨栏技术时不能将运动员看作质点，A错；铅球比赛中记录的成绩是比赛中铅球经过的位移，B错；“北京时间10点整”指的是时刻，一节课45min指的是时间，D错。

【巩固】

1、湖中O点有一观察站，一小船从O点出发向东行驶4

，又向北行驶3

，则O点的观察员对小船位置的报告最为精确的是（　　）

A．小船的位置变化了7

B．小船向东北方向运动了7

C．小船向东北方向运动了5

D．小船的位置在东偏北

方向，5

处图1－1－10

【答案】D

【解析】如图所示．小船位置的变化不是取决于其具体的运动路径，而是决定于它的首末位置，即位移，而位移不但有大小还有方向．小船虽然运动了7

，但在O点的观察员看来，它离自己的距离是

，方向要用角度表示，sinθ＝

＝0.6，所以θ＝37°。

2、下列说法，符合实际的是（）

A、火车售票大厅悬挂的是列车时刻表B、“百米”赛事，位移大小是100米