第1章 运动的描述.docx
《第1章 运动的描述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章 运动的描述.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
第1章运动的描述
第一章运动的描述
第1课时质点参考系和坐标系导学案
任务目标：
1．掌握质点的概念，能够判断什么样的物体可视为质点
2．知道参考系的概念，并能判断物体在不同参考系下的运动情况
3．认识坐标系，并能建立坐标系来确定物体的位置及位置变化
自主学习：
1．机械运动物体位置的变化，也就是物体的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，称为机械运动，简称为运动。
2．质点我们在研究物体的运动时，在某些情况下，可以不考虑物体的大小和形状，而突出“物体具有_____质量__”这一要素，把它简化为一个_有质量的点__，称为质点。
一个物体能否看成质点是由问题的性质___决定的。
3．参考系在描述物体的运动时，要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于它的位置是否随时间变化，以及怎样变化。
这种用来做参考的物体称为参考系。
为了定量地描述物体的位置及位置变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。
活动探究：
本章章首语中有一句最核心的话：
“物体的空间位置随时间的变化……，称为机械运动”。
“质点”，就是其中“物体”的一种最简单模型；而“参考系、坐标系”是确定位置及其变化的工具。
一、质点：
在某些情况下，在研究物体的运动时，不考虑其形状和大小，把物体看成是一个具有质量的点，这样的物体模型称为“质点”。
注意:
1．“质点”是一种科学的抽象，是一种理想化模型，是在研究物体运动时，抓住了物体的主要因素，忽略了次要因素，它是实际物体的近似，是一种最简单的模型（以后还会遇到更多的模型）。
2．一个物体能否看成质点是由问题的性质决定的，一般在以下两种情况下能把物体抽象成质点
（1）物体上各部分的运动情况都相同时。
如沿斜面下滑的木块可看成质点。
（2）物体本身的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略不计时。
如研究地球绕太阳公转时，地球大小相对于地球到太阳的距离可忽略，可把地球视为质点。
数据：
地球直径
日地距离
探究1．在研究火车从上海站到北京站的运行时间（通常只须精确到“分”），能不能把火车看成质点？
在研究整列火车经过一个隧道的时间（通常精确到“秒”），能不能把火车看成质点？
由此你得出什么看法？
解析：
前者可以，后者不可以。
前者由于火车的大小（长度）比上海到北京的距离小得多，带来的确定时间方面的误差比较小，可以忽略不计；而后者却必须考虑火车的长度。
由此可见，能否把物体看成质点是物体本身大小与它参与的运动过程有关。
二、参考系：
为了研究物体的运动，被选来作参考的其他物体称为“参考系”。
注意：
1．有了参考系，才能确定物体的位置，并且假设参考系是不运动的。
2．选定了参考系后，才能知道和研究物体的运动。
3．参考系选得不同，对同一个物体的运动作出的结论也不同。
4．研究地面上物体的运动时，通常取地面或相对地面不动的物体做参考系。
探究2．敦煌曲子词中有一首：
“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”．请用物理学知识解释“山走来”和“山不动，是船行”。
你由此又得到什么看法？
解析：
作者得出“山走来”是以自己（即船）作为参考系；得出“山不动，是船行”则是以大地为参考系。
可见参考系不同，对于物体运动的结论是不同的。
三、坐标系：
为了定量研究运动，必须在选定的参考系上建立坐标系，这样才能应用数学工具来研究质点的运动。
注意：
1．如果物体沿直线运动，则以这条直线为坐标轴（x轴），在这条直线上规定原点、正方向和单位长度，这样物体的位置就可以用一个坐标值（x）来确定。
见下图
2．如果物体在一个平面内运动，则需要建立平面坐标系。
用两个坐标值（x，y）来确定物体的位置。
探究3．在台球比赛中，要确定某个台球在桌上的位置，怎么办？
以桌角为原点，沿长、宽方向建立X、Y坐标系
当课反馈：
1．下列说法中，正确的是（B）
A．质点一定是体积极小的物体
B．当研究一列火车全部通过桥所需的时间时，不能把火车视为质点
C．研究自行车的运动时，因为车轮在转动，所以不能把自行车视为质点
D．宇航英雄杨利伟在太空观察地球，可以把地球视为质点
２．下列情况中，可将物体看成质点的是（AC）
A．研究某同学骑自行车返校的速度
B．对自己骑车姿势进行生理学分析
C．研究火星探测器从地球到火星的飞行规迹
D．研究火星探测器在火星着陆后如何探测火星表面
３．关于参考系的选择，有四位同学展开了讨论，其中正确的是（B）
A．甲说，只有静止的物体才可以被选作参考系
B．乙说，任何物体都可以被选作参考系
C．丙说，选择地面作参考系是最好的
D．丁说，参考系必须选与地面连在一起的物体
４．一个小球从距地面4m的高的A点开始下落，被地面B点弹回，在距地面1m高的C点被接住。
如果取竖直向下为坐标轴的正方向，原点定在A点正下方2m处，那么A、B、C三点的位置坐标分别是（A）
A．-2m、2m、1mB．-4m、0、-1m
C．4m、0、1mD．2m、-2m、1m
５．一列火车停靠在站台上，车厢内的人看着窗外的另一列火车，感觉到自己乘坐的火车开动了，可等了一会儿却发现自己乘坐的火车还在站台上未动。
你有过类似的经历吗，出现这种现象的原因是什么？
解答：
“感觉到自己乘坐的火车开动了”是以另一列已经开动的火车为参考系，“可等了一会儿却发现自己乘坐的火车还在站台上未动”则是以地面为参考系了。
第2课时时间和位移
任务目标：
1．认清时刻与时间的区别和联系
2．掌握位移和路程两个概念
3．知道什么是矢量和标量
4．能够在数轴上表示位置和位移
自主学习：
1．时刻和时间间隔时刻和时间间隔既有联系又有区别，在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示，时刻与物体的位置相对应，表示某一瞬间；时间间隔与物体的位置变化相对应，表示某一过程（即两个时刻的间隔）。
2．路程和位移路程是物体运动轨迹的长度，位移是用来表示物体（质点）的的物理量，位移只与物体的初末位置有关，而与质点在运动过程中所经历的无关，物体的位移可以这样表示：
从初位置到末位置作一条有向线段，有向线段的长度表示位移的大小，有向线段的方向表示位移的方向。
3．矢量和标量既有大小又有方向的物理量叫做矢量，只有大小没有方向的物理量叫做标量。
矢量相加与标量相加遵守不同的法则，两个标量相加遵从的法则，矢量相加的法则与此不同。
活动探究：
一、时刻和时间间隔
1．时刻：
指某一瞬时。
2．时间间隔：
简称为时间，指两个时刻的间隔。
3．几何表示：
在时间数轴上的每一个点都表示一个不同的时刻，时间数轴上的一段线段表示的是时间。
注意：
生活中所谓的时间有双重含义，即有可能指时间，也可能指时刻，要注意体会。
如：
“你什么时间到的”，这里所说的“时间”是指时刻，应理解成“你是什么时刻到的”
探究1．我国在2003年10月，成功进行了首次载人航天飞行，下图中给出了“神州”5号飞船在飞行中的一些记录，你能判定给出的是时间还是时刻吗？
解答：
15日09时0分、15日18时40分50秒、16日06时23分是时刻
9小时40分50秒、11小时42分10秒是时间
二、路程和位移
1．路程：
物体运动实际轨迹的长度；只有大小，其单位是长度的单位。
2．位移：
是描述物体位置变化的物理量；用由初位置指向末位置的有向线段来表示；是既有大小又有方向的物理量，线段的长度是位移的大小，单位是长度的单位，箭头指向是位移的方向。
注意：
（1）路程与运动方向无关。
在同一条运动轨迹上，从A运动到B和从B运动到A路程相同。
（2）位移只跟初末位置有关，与实际的运动轨迹无关。
（3）路程相等时位移不一定相同，位移相同时路程不一定相等。
探究2．下列关于路程和位移的说法中，正确的是（）
A．因为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
解析：
A项表述的因果关系没有意义，A错；位移的方向可以用从起点指向终点的有向线段来表示，但位移大小并不等于路程，而是位移大小小于或等于路程，B错；位移和路程是不同性质的两个物理量，位移描述物体位置的变化，路程描述物体运动路径的长短，C正确；无论是位移还是路程，都可以描述直线运动，也可以描述曲线运动，D错。
本题选C。
三、矢量和标量
1．矢量：
既有大小又有方向的物理量
2．标量：
只有大小没有方向的物理量
注意：
和标量有本质区别，它们遵从不同的运算法则；两个标量相加、减遵从算术加、减法则，而两个矢量相加、减有另外的法则。
探究3．下列物理量是矢量的是（）
A．质量B．温度C．路程D．位移
解析：
答案D
四、直线运动中的位置和位移
如果物体做直线运动，某时刻对应着物体某一位置，而一段时间，对应着物体的位移。
如下图所示，物体在x轴上运动，在t1时刻运动到位置x1，在t2时刻运动到位置x2，那么在（t2-t1）这段时间内对应着位移（x2-x1），记为位移
x=（x2-x1）
注意：
Δx的数值表示位移的大小，Δx的正负表示位移的方向（正表示位移Δx的方向与x轴的正方向相同，负表示位移Δx的方向与x轴的正方向相反）。
探究4．如下图所示，一个质点从A点运动到B点，试求其位移。
解析：
质点初位置坐标xA＝4m，末位置坐标xB＝-2m，所以位移
x＝（xBxA）＝[（-2）-4]m＝-6m，也就是质点的位移大小是6m，方向沿x轴的负方向。
当课反馈：
1．以下的计时数据，指时间间隔的是（B）
A．学校每天8：
10准时上课
B．每节课45分钟
C．数学考试9：
40结束
D．周末文艺晚会18：
40开始
２．下列关于位移和路程的说法，正确的是（CD）
A．位移和路程总是大小相等，但位移是矢量，路程是标量
B．在直线运动中，位移和路程是相同的
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
３．如图，一物体沿3条不同的路径由A运动到B，则沿哪条路径运动时的位移较大（D）
A．沿1较大
B．沿2较大
C．沿3较大
D．都一样大
4．从高为5m处以某一初速度竖直向下抛出一个小皮球，在与
地面相碰后弹起，上升到高为6m处被接住，则这一段过程
中（D）
A．小球的位移为11m，方向竖直向下，路程为11m
B．小球的位移为6m，方向竖直向上，路程为11m
C．小球的位移为5m，方向竖直向下，路程为6m
D．小球的位移为1m，方向竖直向上，路程为11m
5．一质点向东运动了300m，又向南运动了400m，则质点通过的路程为700m，位移的大小为500m。
第3课时运动快慢的描述-----速度
任务目标：
1、理解物体运动的速度．知道速度的意义、公式、符号、单位、矢量性。
2、理解平均速度的意义，会用公式计算物体运动的平均速度。
3、理解瞬时速度的意义。
4、能区别质点的平均速度和瞬时速度等概念。
5、知道速度和速率以及它们的区别。
自主学习：
１．坐标与坐标的变化量
物体沿直线运动，并以这条直线为x坐标轴，这样，物体的位置就可以用坐标来
表示，物体的位移就可以通过坐标的变化量Δx=x2–x1来表示，Δx的大小表示位移的大小，Δx的正负表示位移的方向。
2．速度：
表示质点运动快慢和方向的物理量。
（1）定义：
质点的位移跟发生这段位移所用时间的比值。
（2）定义式：
V=Δx/Δt。
（3）单位：
m/s、km/h、cm/s等。
（4）矢量性：
速度的大小用公式计算，速度的方向与位移方向相同即是物体的运动方向
3．平均速度
（1）定义：
在变速直线运动中，运动质点的位移和所用时间的比值，叫做这段时间内的平均速度。
平均速度只能粗略地描述运动的快慢。
（2）理解：
在变速直线运动中，平均速度的大小跟选定的时间或位移有关，不同时间
或不同位移内的平均速度一般不同，必须指明求出的平均速度是对哪段时间或哪段位移的平均速度。
４．瞬时速度
（1）定义：
运动质点在某一时刻或某一位置的速度则叫做瞬时速度。
（2）理解
①直线运动中，瞬时速度的方向与质点某一位置时的运动方向相同。
②瞬时速度与时刻或位置对应，平均速度跟时间或位移对应。
③当位移足够小或时间足够短时，认为平均速度就等于瞬时速度。
④在匀速直线运动中，平均和瞬时速度相等。
5．速率：
速度的大小叫做速率，只表示物体运动的快慢，不表示物体运动的方向，它是标量。
活动探究：
探究1．光在空气中的速度可以认为等于光在真空中的速度，声音在空气中的传播速度是340m/s，一个人看到闪电后5s听到雷声，打雷的地方离他大约多远？
精析：
设打雷的地方到人的距离为s，根据匀速直线运动的位移公式ｓ=ｖ·ｔ，分别求出闪电和雷声传到人处所用的时间分别为t1和t2，根据题设条件t2-t1=5s，有此便可求得。
解：
闪电和雷声由打雷处传到人所在处所用的时间分别为t1=
，t2=
根据题意则有t2-t1=
-
=5s
变形得：
s=
×5s
因为c=3.0×108m/s,v=340m/s
则c-v≈c,代入数据解得：
s≈1.7×103m.
答案:
约1.7×103m.
探究2． 一个物体作直线运动，前一半路程的平均速度是v1，后一半路程的平均速度是v2,此物在全程中的平均速度。
（）
A．可能等于v1B．不可能等于v2
C．可能等于2v1D．可能大于2v2
思路1、给前、后半程及相应的时间以表达的符号；2、前、后半程及全程的平均速度各如何表达？
3、由v1、v2表达出全程平均速度后再作判断。
讲评做这类题切忌无端猜测，应列出全程平均速度的表达式才能从数学的精确去作出判断，这是处理物理习题常用的一个方法。
答案：
A
探究3．有小河流速是1m/s，船以划速3m/s逆水而行，忽有船上一顶草帽跌落水中立即随水漂流而去，10s后发觉，立即掉头以原划速顺水追赶，问再经几秒钟可追到草帽？
思路1、逆水和顺水航行时，船对河岸实际速度各为多大？
2、画出前后两段时间内船和草帽运动的示意图；3、由图找出船和草帽几何空间里的关系式。
讲评解此类题有两个要点：
1、弄清物体运动的性质以列出位移方程；2、作示意图找出两物位置之间的数量关系。
本题还有巧法：
取流动的水作参照物，即将水看作是静止的，则船往、返都以同一速度运动而草帽不动，问题变得十分简单，巧到参照物是解运动学问题常用的方法。
答案：
10s。
答案：
C
探究4．一门反坦克炮直接瞄准所要射击的一辆坦克。
射击后，经过t1=0.6s，在炮台上看到炮弹爆炸。
经过t2=2.1s，才听到爆炸的声音。
问坦克离炮台的距离多远？
炮弹飞行的水平速度多大？
（声音在空气中的速度是340m/s，空气阻力不计）
精析：
因为光速远远大于声音的速度，所以可以认为t1即是炮弹飞行的时间。
T2即是炮弹飞行的时间跟声音从炮弹爆炸点传到大炮所在地的时间之和。
因此声音传播的时间是t2-t1。
这样就可以求出所需的量了。
解答：
炮弹的射程就是坦克离炮台的距离s。
S=v（t2-t1）=340×（2.1-0.6）m=510m
所以，炮弹的飞行速度v`=
=
m/s=850m/s
当课反馈：
1．下列关于速度的说法正确的是（ C ）
A．速度是描述物体位置变化的物理量
B．速度是描述物体位置变化大小的物理量
C．速度是描述物体运动快慢的物理量
D．速度是描述物体运动路程与时间的关系的物理量
2．以下关于速度和平均速度的说法正确的是（CD ）
Ａ.步行的速度为1m/s是瞬时速度；B.雨点落地时的速度为平均速度；
C.炮弹在炮膛中的速度是平均速度；D.匀速直线运动中平均速度与瞬时速度相等.
3．下列关于匀速直线运动的说法中正确的是（ ABC ）
A．匀速直线运动是速度不变的运动
B．匀速直线运动的速度大小是不变的
C．任意相等时间内通过的位移都相同的运动一定是匀速直线运动
D．速度方向不变的运动一定是匀速直线运动
4．下列关于速度和速率的说法中正确的是（ A ）
A．速度是矢量，用来描述物体运动的快慢
B．平均速度是速度的平均值，它只有大小没有方向
C．汽车以速度v1经过某路标，子弹以速度v2从枪筒射出，两速度均为平均速度
D．平均速度就是平均速率
5．对作变速直线运动的物体，有如下几种叙述：
A．物体在第1s内的速度是3m/s
B．物体在第1s末的速度是3m/s
C．物体在通过其路径上某一点的速度为3m/s
D．物体通过一段位移s的速度为3m/s
以上叙述中表示平均速度的是____AD__________，表示瞬时速度的是_____BC________。
6．已知直线AC的中点为B点，物体沿AC做变速直线运动，在AB段的平均速度为6m/s，在BC段的平均速度为4m/s，那么它在AC段的平均速度是（A ）
A．4.8m/sB．5.0m/sC．5.2m/sD．
m/s
解析：
=4.8m/s
7．一列长50m的队伍，其前进速度是2.5m/s，经过一座全长100m桥，当队伍的第一个人踏上桥到队尾最后一个人离开桥时，总共需要的时间是多少？
解析：
t=
=60s
第4课时实验：
用打点计时器测速度
任务目标：
1、了解电磁打点计时器和电火花打点计时器的基本构成，知道打点计时器的计时原理，并学会使用打点计时器。
2、通过实例学会根据纸袋上的点分析速度的变化情况，并学会测定平均速度。
3、通过实例学会用打点计时器测定瞬时速度。
自主学习：
1．仪器构造
（１）图为电磁打点计时器的构造图，图中标出了几个主要部件的代号。
它们的名称分别是
1．接线柱
2．线圈
3．永久磁铁
4．振片
5．振针
6．限位孔
7．复写纸
8．纸带
（２）电火花计时器的构造又如何呢？
脉冲电流经放电针、墨粉纸盘到纸盘轴，产生火花放电
2．仪器原理
电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间内发生位移的仪器，它使用交流电源，由学生电源供电，工作电压在6V以下。
当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02S打一个点，通电前把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面。
接通电源后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，带动其上的振针上下振动。
这时，如果把纸带跟运动的物体连在一起，即由物体带动纸带一起运动，纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。
电火花计时器的原理与电磁打点计时器相同，这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力比较小，实验误差也就比较小。
活动探究：
探究1．电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当电源的频率为50Hz时，打点计时器每隔打一个点，当交流电的频率低于50Hz时，如果仍按50Hz的时间间隔打一个点计算，则测出的速度数值将比物体的真实数值。
解析：
本题考查电磁打点计时器的使用及测量原理。
当交流电的频率为50Hz时，打点计时器每隔0.02s打一个点，当交流电的频率低于50Hz时，打点计时器打一次点的时间间隔t将大于0.02s，即t时间内的位移我们用0.02s的位移计算（
=
），因此测出的速度将比真实值偏大。
答案：
0.02;偏大
小结：
要理解打点计时器测物体速度的原理。
探究2． 一同学在练习使用打点计时器时，纸带上打出的不是圆点，而是如图所示的一些短线，这可能是因为（）
A打点计时器错接在直流电源上B电源电压不稳定
C电源频率不稳定D振针压得过紧
精析：
当打点计时器振片一端的振针与复写纸片的距离过大时，这时打点针可能够不着复写纸片，我们可能看到时有时无的点痕，也可能完全没有点痕。
当振针距离复写纸片间隙过小，每一个打点周期内就会有较长一段时间接触并挤压在复写纸上，这样就变成了一段一段的小线段，所以在使用打点计是器前要检查一下振针到复写纸片的距离是否适中，否则就要作适当的调整。
答案：
D
当课反馈：
1．根据打点计时器打出的纸带，可以从纸带上直接得到的物理量是（A）
（A）位移（B）速度（C）加速度（D）平均速度
2．下列关于使用打点计时器的说法，其中正确的是（ABDE）
（A）不要在未放纸带时通电打点，每次打点完毕，应及时切断电源，切忌长时间
通电使用
（B）每打完一条纸带，要将复写纸调整一下，确保下一次打点清晰
（C）若发现振片振幅不稳定，应调节振片螺母，以使振动稳定
（D）若打出的点带尾巴或双点，则是由于打点针太长所造成的，应适当调节打点
针的长度
（E）若打的点不清楚或有漏点，则检查复写纸是否已损坏或是否打点针太短
3．图为用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的实验时记录下的一条纸带。
纸带上选取1、2、3、4、5各点为记数点，将直尺靠在纸带边，零刻线与纸带上某一点0对齐。
由0到1、2、3……点的距离分别用d1、d2、d3……表示，测量出d1、d2、d3……的值，填入表中。
已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，由测量数据计算出纸带上打下点3时小车的速度v3
距离
d1
d2
d3
d4
d5
测量值（cm）
小车在点3时的速度大小v3＝______m／s
解析：
距离
d1
d2
d3
d4
d5
测量值（cm）
1.75
2.90
3.80
4.50
5.00
v3=0.13m/s
4．根据图所示的打点计时器构造图，指出各主要部件的名称：
①____，②____，③____，④____，⑤____，⑥____，⑦____，⑧____，⑨____
5．电磁打点计时器的电源应是___交流_____电源，通常的工作电压为___4-6V_____伏，实验室使用我国民用电时，每隔____0.02S____秒打一次点，如果每打5个取一个计数点，即相邻两个计数点间的时间间隔为___0.1_____秒。
补充：
用图像表示位移与速度
用图象阐明物理规律是物理学中常用方法，具有简明直观的特点，物体运动的位移与时间的关系、运动的速度与时间的关系均可以借助图象描述。
一、位移－时间图象（x-t图）
1．横轴：
时间t纵轴：
位移x
2．物理意义：
表示做直线运动的物体位移随时间变化关系
3．说明：
（1）根据图象可以知道质点在任意一段时间内的位移；也可知道发生一段位移所需的时间
（2）匀速直线运动的x-t图线是一条倾斜直线（倾斜程度反映了物体运动的快慢，倾斜程度越大，位移随时间变化的越快，运动越快）
（3）x-t图线表示位移随时间变化情况，而不是运动轨迹
例1：
如图，表示物体做匀速直线运动的
图象的是（ABC）
例2：
说出甲、乙图像中各段表示的运动过程和物理意义：
略
例3：
如图，三条图线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示三个物体的运动，则
（1）同一时刻开始运动的有_甲_乙丙丁
（2）同一位置开始运动的有___乙丁_________________．
（3）
升级会员 