《时间和位移》说课教案Word文档格式.docx
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那么要准确、全面地描述物体的运动,我们还需要用到哪些物理概念?
一部分学生可能预习过教材,大声回答,一部分学生可能忙着翻书去找.
师指导学生快速阅读教材第一段,并粗看这节课的黑体字标题,提出问题:
要描述物体的机械运动,本节课还将从哪几个方面去描述?
生通过阅读、思考,对本节涉及的概念有个总体印象,知道这些概念都是为了进一步描述物体的运动而引入的,要研究物体的运动还要学好这些基本概念.
引言:
宇宙万物都在时间和空间中存在和运动.我们每天按时上课、下课、用餐、休息.从幼儿园、小学、中学,经历一年又一年,我们在时间的长河里成长.对于时间这个名词,我们并不陌生,你能准确说出时间的含义吗?
物体的任何机械运动都伴随着物体在空间中位置的改变,你们用什么来量度物体位置的改变呢?
这就是我们今天要研究的课题——时间和位移.
[新课教学]
一、时刻和时间间隔
【讨论与交流】
指导学生仔细阅读“时刻和时间间隔”一部分,然后用课件投影展示
本校作息时间表.
同时提出问题:
1.在我校的作息时间表上,你能找出更多的时刻和时间间隔吗?
2.结合教材,你能列举出哪些关于时间和时刻的说法?
3.观察教材第14页图1.2-1,如何用数轴表示时间?
学生在教师的指导下,自主阅读,积极思考,然后每四人一组展开讨论,每组选出代表,发表见解,提出问题.
我们开始上课的“时间”:
8:
00就是指的时刻;
下课的“时间”:
45也是指的时刻.这样每个活动开始和结束的那一瞬间就是指时刻.
我们上一堂课需要45分钟,做眼保健操需要5分钟,这些都是指时间间隔,每一个活动所经历的一段时间都是指时间间隔.
根据以上讨论与交流,能否说出时刻与时间的概念.
教师
帮助总结并回答学生的提问.
时刻是指某一瞬时,时间是时间间隔的简称,指一段持续的时间间隔.两个时刻的间隔表示一段时间.
让学生再举出一些生活中能反映时间间隔和时刻的实例,并让他们讨论.
教师利用课件展示某一列车时刻表,帮助学生分析列车运动情况.
(展示问题)
根据下列“列车时刻表”中的数据,列车从广州到长沙、郑州和北京西站分别需要多长时间?
T15
站名
T16
18:
19
北京西
14:
58
00:
35
41
郑州
08:
42
36
05:
49
57
武昌
03:
28
20
09:
15
21
长沙
23:
59
51
16:
25
广州
52
参考答案:
6小时59分、15小时50分、22小时零6分.
(教师总结)
平常所说的“时间”,有时指时刻,有时指时间间隔,如有人问你:
“你们什么时间上课啊?
”这里的时间是指时间间隔吗?
不是,实际上这里的时间就是指的时刻.
我们可以用数轴形象地表示出时刻和时间间隔.
教师课件投放教材图1.2-1所显示的问题,将其做成Flash动画.
学生分组讨论,然后说说怎样用时间轴表示时间和时刻.
时刻:
在时间坐标轴上用一点来表示时刻.时间:
两个时刻的间隔表示一段时间.一段时间在时间坐标轴上用一线段表示.
为了用具体数字说明时间,必须选择某一时刻作为计时起点,计时起点的选
择是人为的.单位秒(s).
下图1-2-1给出了时间轴,请你说出第3秒,前3秒,第3秒初第3秒末,第n秒的意义.
图1-2-1
如图1-2-2所示.
图1-2-2
【课堂训练】
1.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
A.蓝仔说,下午2点上课,
2点是我们上课的时刻
B.红孩说,下午2点上课,2点是我们上课的时间
C.紫珠说,下午2点上课,2点45分下课,上课的时刻是45分钟
D.黑柱说,2点45分下课,2点45分是我们下课的时间
答案:
A
解析:
下午2点上课、2点45分下课是指一瞬间,是时刻;
上课历时45分钟是指一段时间间隔,是时间.故选A.
2.关于时刻和时间,下列说法中正确的是
A.时刻表示时间较短,时间表示时间较长
B.时刻对应位置,时间对应位移
C.作息时间表上的数字表示时刻
D.1min内有60个时刻
BC
紧扣时间和时刻的定义及位置、位移与时刻、时间的关系,可知B、C正确,A错.一段时间内有无数个时刻,因而D错.
以下提供几个课堂讨论与交流的例子,仅供参考.
1.我国在2019年10月成功地进行了首次载人航天飞行.10月15日09时0分,“神舟”五号飞船点火,经9小时40分50秒至15日18时40分50秒,我国宇航员杨利伟在太空中展示中国国旗和联合国旗,再经11小时42分10秒至16日06时23分,飞船在内蒙古中部地区成功着陆.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?
这里的“10月15日09时0分”、“15日18时40分50秒”和“16日06时23分”,分别是指这次航天飞行点火、展示国旗和着陆的时刻;
而“9小时40分50秒”和“11小时42分10秒”分别指的是从点火到展示国旗和从展示国旗到着陆所用的时间.
2.古时候,人们根据前人的经验和探究,创造过很多种计时仪器,北京故宫博物院保存的“日晷(也叫日规)”就是其中一种.它是在圆形的石板中间竖立一根铁针,石板四周刻着时辰标记.随着太阳的东升西落,针影方位就能指示出时间来,自伽利略发现单摆的等时性后,既准确又方便的钟表相继问世,到现在已有挂钟、台钟、自动手表及电子表等.然而,人们并不以“分秒不差”为满足.试想炮弹呼啸而过,1秒内飞行几百米;
光穿过原子核的时间只有10-23秒,这样短的时间用手表计时显然是不行的.更糟糕的是,人们发现天体运动是不均匀的,彻底改革时间标准已迫在眉睫.随着人们对微观世界认识的不断深化,发现原子的振动有确定的周期,可利用它作为计时标准.1967年第13届国际权度会议,通过了铯原子钟系统的时间新标准:
1秒钟等于铯原子振动9192631770次所经历的时间,这种铯原子钟即使使用30万年,误差也不过1秒钟.目前科学家预言,用激光建立起来的时间标准其精确度还可以提高1万倍.请问上述材料中的“分秒不差”“10-23秒”“30万年”,表示的是时间还是时刻?
时间、时间、时间.
二、路程和位移
(情景展示)中国西部的塔克拉玛干沙漠是我国最大的沙漠,在沙漠中,远眺不见边际,抬头不见飞鸟.沙漠中布满了100~200m高的沙丘,像大海的巨浪,人们把它称为“死亡之海”.许多穿越这个沙漠的勇士常常迷路,甚至因此而丧生.归结他们失败的原因都是因为在沙漠中搞不清这样三个问题:
我在哪里?
我要去哪里?
选哪条路线最佳?
而这三个问题涉及三个描述物体运动的物理量:
位置、位移、路程.
(投影中国地图)让学生思考:
从北京到重庆,观察地图,你有哪些不同的选择?
这些选择有何相同或不同之处?
从北京到重庆,可以乘汽车,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,但就位置变动而言,都是从北京来到了重庆.
根据上面的学习,你能给出位移及路程的定义吗?
位移:
从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段.位移是表示物体位置变化的物理量.国际单位为米(m).
路程:
路程是质点实际运动轨迹的长度.
在坐标系中,我们也可以用数学的方法表示出位移.
实例:
质点从A点运动到B点,我们可以用有方向的线段来表示位移,从初始位置A向末位置B画有向线段,展示教材图1.2-3.
请看下面的一段对话,找出里面的哪些语言描述了位置,哪些语言描述了位置的变动.哪些是指路程,哪些是指位移.
甲:
同学,请问红孩去哪里了?
乙:
他去图书室了,五分钟前还在这儿.
图书室在哪儿?
乙指着东北的方向说:
在那个方位.
我还是不知道怎么走过去,有最近的路可去吗?
你可以从这儿向东到孔子像前再往北走,就能看见了.
丙加入进来,说道:
也可以先向北走,再向东,因为那边有好风景可看.
最近要多远?
大概要三百米吧.
丙开玩笑说:
不用,你如果能从索道直线到达也就是一百米.
别骗人了,哪有索道啊!
丙:
我是开玩笑的,那只好辛苦你了,要走曲线.
谢谢你们两位,我去找他了.
学生分组讨论后,选代表回答问题.
生1:
乙手指的方向——东北,就是甲在找红孩的过程中发生的位移的方向.
生2:
里面的三百米是指路程,一百米的直线距离是指位移的大小.
生3:
他们谈话的位置和图书室是两个位置,也就是甲在找红孩过程中的初末位置.
请你举出生活中更常见的例子说明路程和位移.
【讨论与思考】
1.(用课件展示中国地图)在地图上查找上海到乌鲁木齐的铁路.请根据地图中的比例尺估算一下,坐火车从上海到乌鲁木齐的位移和经过的路程分别是多少?
阅读下面的对话:
请问到市图书馆怎么走?
从你所在的市中心向南走400m到一个十字路口,再向东走300m就到了.
谢谢!
不用客气.
请在图1-2-3上把甲要经过的路程和位移表示出来.
图1-2-3
请你归纳一下:
位移和路程有什么不同?
位移是矢量,有向线段的长度表示其大小,有向线段的方向表示位移的方向.
质点的位移与运动路径无关,只与初位置、末位置有关.
位移与路程不同,路程是质点运动轨迹的长度,路程只有大小没有方向,是标量.
教师提出问题
位移的大小有没有等于路程的时候?
学生讨论后回答,并交流自己的看法.
在直线运动中,位移的大小就等于路程.
教师适时点拨,画一往复直线运动给学生讨论.
在单方向的直线运动中,位移的大小就等于路程.
教师总结
只有在单向直线运动中,位移的大小才等于路程,在其他情况中,路程要大于位移的大小.
下列关于位移和路程的说法中,正确的是
A.位移大小和路程不一定相等,所以位移才不等于路程
B.位移的大小等于路程,方向由起点指向终点
C.位移描述物体相对位置的变化,路程描述路径的长短
D.位移描述直线运动,路程描述曲线运动
C
A选项表述的因果关系没有意义,故A错.位移的方向可以用从初位置指末位置的有向线段来表示,但位移的大小并不等于路程,往往是位移的大小小于等于路程,故选项B错.位移和路程是两个不同的物理量,位移描述物体位置的变化,路程描述物体运动路径的长短,所以选项C正确.位移的大小和路程不一定相等,只有当物体做单向直线运动时,位移的大小才等于路程.无论是位移还是路程都既可以描述直线运动,也可以描述曲线运动,故选项D也是错误的.
三、矢量和标量
像位移这样的物理量,既有大小又有方向,我们以前学过的物理量很多都只有大小,没有方向,请同学们回忆并说给大家听听.
学生讨论后回答
温度、质量、体积、长度、时间、路程.
对于讨论中学生可能提出这样的问题,像电流、压强这两个学生学过的物理量,它们是有方向的,但它们仍然是标量.这在以后的学习中会更进一步加深对矢量和标量的认识.
学生阅读课文后,说说矢量和标量的算法有什么不同.
两个标量相加遵从算术加法的法则.
一位同学从操场中心A出发,向北走了40m,到达C点,然后又向东走了30m,到达B点.用有向线段表明他第一次、第二次的位移和两次行走的合位移(即代表他的位置变化的最后结果的位移).三个位
移的大小各是多少?
你能通过这个实例总结出矢量相加的法则吗?
画图如图1-2-4所示.矢量相加的法则是平行四边形法则.
图1-2-4
气球升到离地面80m高空时,从气球上掉下一物体,物体又上升了10m高后才开始下落,规定向上方向为正方向.讨论并回答下列问题,体会矢量的表示方向.
(1)物体从离开气球开始到落到地面时的位移大小是多少米?
方向如何?
(2)表示物体的位移有几种方式?
其他矢量是否都能这样表示?
注意体会“+”“-”号在表示方向上的作用.
(1)-80m,方向竖直向下;
(2)到现在有三种:
语言表述法,如“位移的大小为80m,方向竖直向下”;
矢量图法;
“+”“-”号法,如“规定竖直向上为正方向,则物体的位移为-80m”.
(播放1500m比赛的录像片断)
在标准的运动场上将要进行1500米赛跑,上午9时20分50秒,发令枪响,某运动员从跑道上最内圈的起跑点出发,绕运动场跑了3圈多,到达终点,成绩是4分38秒.请根据上面的信息讨论以下问题
,并注意题中有关时间、时刻、路程、位置变化的准确含义.
图1-2-5
(1)该运动员从起跑点到达终点所花的时间是多少?
(4分38秒)起跑和到达的时刻分别是多少?
(上午9时20分50秒、上午9时25分28秒)
(2)该运动员跑过的路程是多少?
(1500米)他的位置变化如何?
(起跑点到终点的连线)
四、直线运动的位置和位移
提出问题:
我们怎样用数学的方法描述直线运动的位置和位移?
如果物体做的是直线运动,运动中的某一时刻对应的是物体处在某一位置,如果是一段时间,对应的是这段时间内物体的位移.
如图1-2-6所示,物体在时刻t1处于“位置”x1
,在时刻t2运动到“位置”x2,那么,(x2-x1)就是物体的“位移”,记为Δx=x2-x1.
图1-2-6
可见,要描述直线运动的位置和位移,只需建立一维坐标系,用坐标表示位置,用位置坐标的变化量表示物体位移.
在一维坐标系中,用正、负表示运动物体位移的方向.如图1-2-7所示汽车A的位移为负值,
B的位移则为正值.表明汽车B的位移方向为x轴正向,汽车A的位移方向为x轴负向.
图1-2-7
图1-2-8
如图1-2-8所示,一个物体从A运动到B,初位置的坐标是xA=3m,末位置的坐标是xB=-2m,它的坐标变化量是Δx=?
位移是多少?
坐标变化量Δx=-5m,位移大小为5m,方向沿Ox轴的负方向.
Δx=xB-xA=[(-2)-3]m=-5m为坐标变化,也就是物体的位移,其大小为5m,位移是负值,表示位移方向沿Ox轴的负方向.
[小结]
时间和时刻这两个概念是同学们很容易混淆的,同学们要掌握时间坐标轴.在时间轴上,用点表示时刻,用线段表示一段时间间隔.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、末位置间的距离,它的方向是从初位置指向末位置,是矢量;
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,除此以外,物体的位移的大小总是小于路程.找位移的最好办法是从初位置到末位置间画有向线段.有向线段的方向就是位移的方向,有向线段的长度就是位移的大小.时刻对应位置,时间对应位移.在位置坐标轴上,用点来表示位置,用有向线段来表示位移.
本节课用到的数学知识和方法:
用数轴来表示时间轴和位移轴,在时间轴上,点表示时刻,线段表示时间间隔.要选计时起点(零时刻),计时起点前的时刻为负,计时起点后的时刻
为正;
在位移轴上,点表示某一时刻的位置,线段表示某段时间内的位移.要选位置参考点(位置零点),直线运动中,可选某一单一方向作为正方向,朝正方向离开参考点的位置都为正,朝负方向离开参考点的位置都为负.位移方向与规定方向相同时为正,相反时为负.标量遵从算术加法的法则,矢量遵从三角形定则(或平行四边形定则,以后会学到,可不让学生知道).
[布置作业]
教材第16页问题与练习.
[课外训练]
1.在下面叙述中,你认为哪些是时间?
哪些是时刻?
(1)2019年10月15日上午9时0分50秒,“神舟”五号开始点火.历经21小时顺利绕行地球14圈的航天飞行之后,中国第一位航天员杨利伟于2019年10月16日凌晨6时23分安全着陆.
(2)2019年7月1日零时,中国对香港恢复行使主权,这一刻将永载史册.
(3)中央电视台新闻联播节目19时开播.
2.在物理学中通常有诸如三秒内、第三秒内、第三秒末、前三秒、最后一秒等多种时间或时刻的说法.请准确说出上述说法中哪些指时间,哪些指时刻.
3.关于质点的位移和路程的下列说法中正确的是
A.位移是矢量,位移的方向即质点运动的方向
B.路程是标量,即位移的大小
C.质点沿直线向某一方向运动,通过的路程等于位移的大小
D.物体通过的路程不等,位移可能相同
4.质点向东运动了30m,然后又向北运动了40m,质点发生的位移是
A.70米,方向是向东偏北53°
B.70米,方向是向北偏东53°
C.50米,方向是向北偏东37°
D.50米,方向是向东偏北37°
5.一人沿着半径是40m的圆形喷水池边散步,当他走了3圈半时,他的位移大小和经过的路程是
A.879m、879mB.80m、879m
C.80m、80mD.879m、80m
6.小球从3米高处落下,被地板弹回,在1m高处被接住.那么,小球通过的路程和位移的大小分别是
A.4m,3mB.3m,1m
C.3m,2mD.4m,2m
7.紫珠拿出了一枚一元硬币,绿妹找来了一把刻度尺,她们想办法测出了硬币的直径,然后令它在水平课桌上沿直线滚动了10圈,她们合作探究,提出了下面的问题.请你帮她们来解决,你可以亲身体验一下哟!
问题:
(1)硬币圆心的位移和路程相同吗?
如果不同,各是多少?
(2)硬币圆周上的每一点的位移和路程的大小是否相同?
1.答案:
(1)“9时0分50秒”是时刻;
“21小时”是时间;
“6时23分”是时刻.
(2)是时刻.
(3)是时刻.
2.答案:
“三秒内”是指时间,时间为三秒;
“第三秒内”是指时间,时间为一秒;
“第三秒末”是指时刻;
“前三秒”是指时间,时间为三秒;
“最后一秒”是指时间,时间为一秒.
3.答案:
CD
位移是表示物体位置变化的物理量,它是矢量,其方向由质点初位置指向末位置,其大小是连接质点始、末位置线段的长度.路程是指质点所通过的实际轨迹的长度,它只有大小,没有方向,是标量.例如质点原来在A点,经过一段时间沿轨迹ADB运动到B点如图1-2-9所示,有向线段
表示其位移,而路程是曲线弧ADB的长度.在曲线运动中,位移的大小不等于路程,即使在直线运动中,位移的大小也不一定等于路程.事实上,只有做直线运动的质点始终向着同一个方向运动时,位移的大小才等于路程.
图1-2-9
4.答案:
位移的大小是物体运动起点与终点间的距离,方向是起点指向终点的方向向东然后又向北成直角,所以位移大小应是50m.方向:
与向北方向夹角θ=37°
,应写为北偏东37°
.
5.答案:
B
3圈半时位移的大小是80m;
路程是2π×
40×
3.5m=879m.
6.答案:
D
7.解析:
如图1-2-10所示,图中表示了硬币沿直线滚动一圈后圆心和圆周上一点A的运动情况,测得1元硬币的直径为2.5cm,则:
图1-2-10
(1)硬币圆心的位移大小和路程相等,均为π×
2.5×
10cm=78.5cm.
(2)硬币圆周上每一点的位移大小为78.5cm,其运动轨迹为一摆线,如图所示.硬币沿直线运动滚动10圈时,圆周上每一点的路程为图中摆线长的10倍,两者大小不同.
板书设计
2时间和位移
时间
在时间坐标轴上对应于一段
时刻
在时间坐标轴上对应于一点
位移
初位置指向末位置的有向线段表示位移,描述物体位置的改变,是矢量,与运动路径无关,只由初末位置决定
路程
质点运动轨迹的长度,是标量,取决于物体运动路径
矢量
矢量既有大小,又有方向
标量
只有大小,没有方向,标量相加遵从算术加法的法则
位置
用坐标表示位置
用位置坐标的变化量表示物体位移
活动与探究
探究活动的主题:
从亚里士多德到牛顿的时空观
通过查找资料或上网等方式,了解讨论有关“从亚里士多德到牛顿的时空观”的理论.
步骤
学生活动
教师指导
目的
1
到图书馆、上网查阅相关书籍.
介绍相关书籍
1.让学生更多地了解从亚里士多德到牛顿的时空观.
2.培养学生动手能力和独立思考能力.
2
根据查阅的资料,确定文章主题和内容.
解答学生提出的具体问题.
3
相互交流活动的感受.
对优秀文章进行点评.
参考资料
1.生活中的时空观
有一些物理概念是很平凡的,但平凡的概念却往往不是简单的.比如,“今