课外读物优秀教学设计说课稿

第1讲

力学

第一节

机械运动

【知识清单】

一、物体与质点

1．物体是运动学的研究对象。实际物体都具有大小和形状，有些还在自转（如地球）。如果将这些因素都考虑进去，那么物体各部分位置有差异，自转物体甚至各部分位置还在实时变化，这样导致很难用简单方式去描述物体的运动。

2．质点是将物体抽象为一个具有质量没有体积的点。当物体的形状、大小，以及物体自转都对要研究的运动没有影响的时候，可以将物体抽象为一个质点。例如研究地球公转时，地球的尺寸远远小于地球与太阳之间的距离，地球的形状，大小，自转都对地球的公转运动几乎没有影响，这个时候可以将地球看成一个质点。建立质点模型体现了一种忽略次要因素，突出主要因素的科学抽象思想方法。整个高中阶段，不做特别说明时，物体都视为质点。

二、参照物与参考系，坐标系。

1．研究物体运动时，作为参考并假定其不动的物体，称为参照物，高中阶段称为参考系。运用数学方法定量的研究运动问题，需要在参考系上设定坐标系。经常使用的有直线坐标系（一维）和平面直角坐标系（二维）。

三、路程与位移

1、路程：指运动轨迹的长度。路程没有方向，是一个数量概念。

2、位移（x）：表示物体（质点）的位置变化的量。可以用从初位置到末位置的有向线段表示。位移大小与路径无关，线段长度即是位移的大小，起点指向终点是位移的方向。有方向是位移与路程的一个本质区别。位移的单位也是米（m）。

四、时间间隔（简称时间）与时刻

经典力学认为时间在均匀的流逝，可以用一根指向未来的数轴来表示。时刻（t）可以理解为数轴上的一个点，例如：北京时间7点整。时间间隔（Δt）可以理解为两个时刻之间的一段时间。例如：北京时间7点整到8点整，指的就是1个小时的时间间隔。

五、平均速度与平均速率

初中讲的速度基于路程概念，是路程与时间的比值。高中阶段，路程与时间的比值被定义为平均速率。而平均速度（v）是基于位移概念定义，是位移（x）与时间（Δt）的比值。所以平均速度也是有方向的，与位移的方向相同。

六、图像法与速度变化量及速度变化率

日常生活中，物体的运动并不是一成不变的，也即速度（v）经常随着时间（t）而变化。如果把某时刻对应的速度记录下来，通过持续记录得到一系列的（v-t）坐标，然后用v-t图像

（一般以v为纵坐标，t为横坐标）的方式描点呈现出来，就可以直观表示速度变化与时间的关系。任意两个点之间的纵坐标之差，称为速度的变化量（Δv），速度的变化量（Δv）除以两点之间的时间间隔（Δt），称为速度的变化率，这是一个很重要的指标，表明速度变化的快和慢。

【典例分析】

例1

关于质点，下列说法中正确的是(

) A．研究地球公转的时候，尽管地球体积巨大，仍然可以将地球视为一个质点。

B．研究地球自转的时候，也可以将地球视为一个质点。

C．裁判观察花样滑冰运动员表演的时候，将运动员视为了质点。

D．火车进站的时候，由于进站的安排与安全设置都要考虑火车长度，所以不能视为质点。但是考察火车从北京运行到上海区间的运动的时候，可以将火车视为质点。

例2

关于参考系，下列说法正确的是（

）

A．必须是静止的物体才能作为参考系。

B．参考系的选择可以是任意的，但是选用不同参考系，对运动的描述会有差异。

C．不选择参考系，也是可以的，汽车在高速前进，并没有选定参考系。

D．选择静止或者做匀速直线运动的物体作为参考系，这样的参考系也叫惯性参考系。

例3

物体从A点运动到B点，路程和位移的关系，以下说法正确的是（

）

A．过程中可以有很多条不同的路径，但是位移都是相同的。

B．没有一条路径，能实现位移的大小等于路程。

C．应该从两个方面来说明位移，大小是AB线段的长度，方向是从A指向B，缺一不可。

D．从A到B与从B到A，路程可能是相同的，但是位移一定不相同。

例4

以下关于时间间隔与时刻的说法，正确的是（

）

A．早上8:10开始上课,讲的是时间间隔。

B．火车12:20到站，12:30离站，停车10分钟。10分钟讲的是时间间隔。

C．他考虑了3秒钟，然后下定了决心。讲的是时刻。

D．佛经记载，二十“刹那”为一“瞬”，二十“瞬”为一“弹指”，二十“弹指”为一“罗豫”，二十“罗豫”为一“须臾”，三十“须臾”为一“昼夜”。因此，一“刹那”约相当于我们今天时间单位的0.018秒。以上名词除了“刹那”都是时间间隔，“刹那”是时刻。

例5

对于平均速度与平均速率，以下说法正确的是（

）

A．平均速度有方向，而平均速率没有。

B．平均速度是矢量（有大小有方向的量），而平均速率是标量（只有大小没有方向的量）。

C．走高速公路从广州到深圳，全程120公里，用时1小时10分钟，计算出来的“平均速度”是100km/h。这里这个“平均速度”，其实是平均速率。

D．平均速度的大小就是平均速率。

例6

图1-1中，1，2，3各代表一个运动的vt图，4是三线交点。是以下说法正确的是（

）

A．图像2速度一直保持不变，所以是匀速直线运动。

B．图像1速度随着时间均匀增大，是速度越来越大的运动。且速度相对时间的变化率是恒定的。同理，图像3是速度越来越小的运动，速度变化率也恒定。

C．交点4的含义是，在该时刻，1，2，3的速度是相同的。

D．阴影面积是v1乘以t1再除以2，计算结果的单位是米，说明阴影部分面积可能表示这段时间内的位移大小。

【小试身手】

1.下列说法正确的是（

）

A．参考系必须选择地面

B．研究物体的运动,参考系选择任意物体其运动情况是一样的

C．选择不同的参考系,物体的运动情况可能不同

D．研究物体的运动,必须选定参考系。

2.甲以乙为参考系是静止的，甲以丙为参考系是运动的，那么以乙为参考系，丙（

）

A．一定是静止的

B．一定是运动的

C．可能是静止的，也可能是运动的

D．

无法判断.

3.关于质点,下列描述中正确的是（

）

A．质点就是体积很小的物体

B．只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看作质点

C．任何物体在一定的条件下都可以看成质点

D．

作平动的物体肯定可以看作质点,作转动的物体肯定不可以看作质点。

4.下列情况的物体哪些可以看做质点（

）

A．研究乒乓球的弧线球原理

B．研究运动员冲刺撞线时刻的运动

C．研究从北京开往上海的一列火车

D．

研究太阳系绕银河系中心的运动

5.平直公路上一汽车甲中的乘客看见窗外树木向东移动,恰好此时看见另一汽车乙从旁边匀速向西行驶,此时公路边站立的人观察的结果是（

）

A．甲车向东运动,乙车向西运动

B．乙车向西运动,甲车不动

C．甲车向西运动,乙车向东运动

D．

两车均向西运动,乙车速度大于甲车

6.第一次世界大战时，一名法国飞行员在2000m的高空中飞行时，发现座舱边有一个与他几乎相对静止的小“昆虫”，他顺手抓过来一看，原来是一颗子弹头，原因在于（

）

A．子弹静止在空中

B．子弹飞行的很慢

C．这是一颗假子弹

D．子弹与飞机同方向飞行，且飞行速度很接近

7.图1-2表示一个时间轴，下列关于时刻和时间说法正确的是（

）

A．前3秒是一段时间间隔，时间长度是3秒钟。

B．第3秒也是一段时间间隔，但是时长只有1秒钟

C．从图像看，第2秒末也就是第3秒初，指的是同一个时刻

D．从图像看，第2秒末不可能是第3秒初，指的不是同一个时刻

8. 做直线运动的物体的v-t图象如图1-3所示.由图象可知(

)

A.前10s物体在均匀加速，后5s物体在均匀减速

B. 第10s末时，速度达到最大值是5m/s C. 10s后物体的运动方向发生变化

D.前10s物体的速度变化率比后5s物体的

速度变化率要大。

9.甲、乙、丙三车以相同的速度经过某一路标，以后甲车一直做匀速直线运动，乙车先加速后减速，丙车先减速后加速，它们经过下一路标时的速度又相同，则（

）

A．甲车先通过下一个路标

B．乙车先通过下一个路标

C．丙车先通过下一个路标

D．三车同时到达

10.声纳是利用声波在水中的传播特点来对物体进行定位和测速的。图1-4是一艘静止军舰上的声纳装置的显示器所显示出声波信号发出与接收的情况，图中P1、P2是声纳发出的信号，n1、n2分别是P1、P2被不明物体反射回来的信号。如果P1、P2之间的时间间隔Δt=1.0s，声波在海水中的传播速度v=1500m/s，不明物体是沿直线正对着军舰匀速行驶。求：1、信号P1遇到不明物体时，该物体到军舰的距离。2、不明物体的速度。

【参考答案】

例1

AD

例2

BD 例3

ACD 例4

B 例5

ABC 例6

ABCD 小试身手

1．CD 2．B

[甲和乙的运动状态相同] 3．C

[能否看成质点，主要看要研究的问题，和物体的大小、形状已经物体自身的转动等是否有关系。无论体积大小，速度快慢，是否转动，物体都有可能看成质点。]

4．CD [乒乓球弧线运动是因为旋转导致的空气动力学因素，不可看成质点。冲刺时任意部位撞线都可以，不可以视为质点。太阳系很广阔，但是相比太阳到银河系中心的距离而言，太阳系的尺度又极为微小，所以可以视为质点。]

5．D

6．D 7．ABC 8．AB 9．B 10．

解：（1）从图中可以看出，从信号P1到接收到信号n1经历的时间为24s，根据v=s/t可得，信号P1遇到不明物体时，该物体到军舰的距离为：

s=vt=1500m/s×0.5×24s=18000m；

（2）从图中可以看出，从发出信号P2到接收到信号n2经历的时间为23.9s，同理：

s′=vt′=1500m/s×0.5×23.9s=17925m；

不明物体移动的距离为：

△s=s-s′=18000m-17925m=75m，

第一列波单程运动的时间t1=24s/2=12s，

第二列波单程运动的时间t2=23.9s/2=11.95s，

当第一列波与不明物相遇时，第二列波的传播时间为t1-1s=12s-1s=11s（因为晚发出1s）．．

所以，不明物体移动这段距离的时间为：t2-（t1-1s）=11.95s-11s=0.95s．

不明物体移动的速度：

v′=75m/0.95s=78.9m/s．