1. 质点 参考系 空间 时间教学设计(第二课时)

1.1 质点

参考系

空间

时间

教学目标

1.知识与技能

⑴了解机械运动、质点、参考系的概念

⑵了解时间间隔与时刻的区别和联系

⑶掌握时刻中n秒初与n秒末的差异

2.过程与方法

⑴通过对初中物理机械运动和参照物的复习，建立参考系的概念

⑵通过对质点的学习，了解理想化方法以及理想模型

⑶通过对时间间隔与时刻的辨别，初步学会分辨n秒初与n秒末

教学重难点

1.理解参考系的概念，知道运动具有相对性。如何选取参考系。(难点) 2．理解质点的概念，知道物体可看成质点的条件。(重点) 3．知道时刻与时间的区别与联系，能在具体的情境下识别时刻和时间。

教学内容

1．机械运动

一个物体相对于另一个物体 的改变，称为机械运动。

2．质点

(1)定义：用来代替物体的有 叫做质点。

(2)物体可以看成质点的条件：当运动物体的 、 对所研究的问题没有影响或影响很小时，物体才可以被视为质点。

练习：

1

1．质点就是质量小，体积小的物体．( ) 2．一个物体能否看做质点，关键是其大小和形状对所研究问题的影响可否忽略．( ) 3．质点是一种理想化模型，实际的质点是不存在的．( ) 4．形状规则的物体一定能看做质点吗？

5．丽丽一家坐高铁从北京到青岛，丽丽想测量列车经过一座大桥的时间，可不可以将高铁看做质点？

讨论：如图所示为里约奥运会上牙买加飞人博尔特在100 m决赛中以9.81 秒的成绩成功卫冕的比赛现场．

探讨1：在研究博尔特百米决赛所用时间时能否把他看做一个质点？

探讨2：教练员在研究博尔特的摆臂和步幅对速度的影响时，能否把他看成一个“点”？

1．质点的特点

(1)质点是用来代替物体的有质量的点，其特点是具有质量，但是质点没有大小、体积、形状，它与几何“点”有本质的区别．

(2)质点是一种“物理模型”．

①

物理模型是在物理研究中，突出问题的主要方面，忽略次要因素而建立的理想化模型，是物理学经常采用的一种科学研究方法，质点就是典型的物理模型之一．

②

物理模型作为一种理想模型，是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象，实际中并不存在．

2

2．实际物体视为质点的常见情况

①

物体大小形状可以忽略不计

②

研究平动物体的运动情况

③

物体的转动不起主要作用

④

题目中有特殊说明物体

例题讲解

例题1在以下几个奥运会比赛项目中，研究对象可视为质点的是(

) A．在撑竿跳高比赛中研究运动员手中的支撑竿在支撑地面过程中的转动情况时

B．确定马拉松运动员在比赛中的位置时

C．跆拳道比赛中研究运动员动作时

D．乒乓球比赛中研究乒乓球的旋转时

练习1

下列关于质点的说法，正确的是 (

) A．凡轻小的物体，皆可看做质点

B．只有体积很小的物体才能看做质点

C．质点是一个理想化模型，实际上并不存在，所以，引入这个概念没有多大意义

D．如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时，即可把物体看做质点

练习2 在研究以下四种情况中提出的问题时，所涉及到的对象可看做质点的是(

)

3

3．参考系

一个物体是否可以看做质点的判断方法

1．定义：为确定一个物体的 并描述它的运动情况，就要选定某个物体做参考，被1．看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响，如果无影响或影响不大，该物体选作 的物体叫做参照物，也称为参考系．

可以视为质点，否则不能视为质点．

2．参考系的选取

2．一般情况下，平动的物体可以看做质点，转动的物体不能看做质点．

(1)参考系可以任意选择，但选择不同的参考系来描述同一物体的运动时，运动情况的描述就可能不同．

(2)参考系选取的基本原则是使对物体的研究变得 、 。

(3)在今后研究问题时，一般选取 或相对地面 的物体作为参考系．

练习

1．物体的运动和静止是相对的．( ) 2．研究同一物体的运动时，不论选取怎样的参考系，其结论是相同的．( ) 3．参考系可任意选取，而研究公路上的汽车运动时通常以地面为参考系．( ) 4.宇宙飞船是目前重要的航天载人工具，当宇宙飞船绕地飞行时，以地球为参考系，坐在宇宙飞船中的宇航员如何运动？以宇航舱为参考系呢？

5．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“看山恰似走来迎”和“山不动，是船行”。你由此得到什么启示？

4

讨论：关于机械运动，来围绕几个常见的场景进行讨论。(1)坐火车旅行；(2)飞机投弹。

设想一下：

探讨1：你和一位同伴正坐在这辆火车上，铁路边的人看到火车中的乘客是什么情景，而同伴认为你是怎样的？

探讨2：地面上的人观察炸弹是怎样下落的，而飞机驾驶员看炸弹是怎样下落的？

1．选取参考系的意义

要描述一个物体的运动，首先必须选好参考系，只有选定参考系后，才能确定物体的位置、研究物体的运动。

2．参考系的选取原则

(1)参考系的选取是任意的，在实际问题中，参考系的选择原则应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则。

(2)研究地面上物体的运动时，一般情况下选择地面或地面上静止不动的物体为参考系。

(3)要比较不同物体的运动情况时，必须选择同一个参考系。

3．参考系的四性

①

标准性：作为参考系的物体不论原来的运动情况如何，都假定不动，被研究的物体都是以参考系为标准的。

②

任意性：参考系的选取在原则上是任意的

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

5

判断参考系的方法

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．

例题2某校同学分别乘两辆汽车去市公园游玩．两辆汽车在平直公路上运动，甲车内一同学看见乙车没有运动，而乙车内一同学看见路旁的树木向西移动．如果以地面为参考系，那么，上述观察说明(

) A．甲车不动，乙车向东运动

B．乙车不动，甲车向东运动

C．甲车向西运动，乙车向东运动

D．甲、乙两车以相同的速度都向东运动

练习3 寓言“刻舟求剑”中的主人公找不到掉入水中的剑，是因为他选择的参考系是(

) A．乘坐的小船

C．流动的河水 B．岸边的树木

D．掉入水中的剑

练习4 (多选)根据中国已经确定的探月工程的计划，整个探月工程分为三个阶段，一期工程为“绕”，二期工程为“落”，三期工程为“回”．在“嫦娥一号”卫星飞向38万千米外月球的漫长旅途中，需要进行一系列高度复杂又充满风险的动作，即三次绕地球变轨，然后进入月地转移轨道，再三次绕月球变轨，最后绕月球做圆周运动．如图1­1­3所示是“嫦娥一号”运行的路线图，下列说法正确的是(

）

6

A．图中描述卫星绕地球运行情景的三个椭圆轨道都是以地球为参考系的

B．图中描述卫星绕月球运动情景的三个椭圆轨道都是以月球为参考系的

C．图中描述卫星运动情景的所有轨道都是以地球为参考系的

D．图中描述卫星运动情景的所有轨道都是以太阳为参考系的

4.空间

时间

时刻

1．任何物体的运动都是在 和 中进行的。

2．时刻和时间

在物理学中，常用时间轴上的一个点表示 ，用时间轴上的一段 表示时间。

练习

1．时刻和时间间隔都是时间，没有本质区别．( ) 2．飞机8点40分从上海起飞，10点05分降落到北京，分别指的是两个时间间隔．( ) 3．在时间轴上，线段表示一段时间，点表示时刻．( ) 4.李爷爷起床后外出晨练，在公园遇到张爷爷，“您这么早！练多长时间了？”“十五分钟左右吧，现在是什么时间？”“大约六点．”

对话中两个“时间”，哪个是“时间间隔”，哪个是“时刻”？

讨论：中考结束后，爸爸带小明乘火车去深圳旅游，火车20：30准时从北京西站出发，经5小时23分于第二天1：53到达山东菏泽站，停2分钟后出发，于4：26到达安徽阜阳站……

这一段话中提到的时间哪些是时刻，哪些是时间间隔？

7

1．时刻和时间间隔的区别与联系

对应运动描述量

用时间轴表示

时刻

位置

用时间轴上的点表示

“第1 s末”“第3 s初”“第3 s末”等

时间间隔

路程、位移

用时间轴上的线段表示

描述关键词

“第1 s”“前2 s”“前3 s内”等

两个时刻的间隔即为一段时间间隔，时间间隔是一系列连续时刻的积累联系

过程．时间间隔能展示运动的一个过程，好比一段录像；时刻可以显示运动的一瞬间，好比一张照片

2.时间和时刻在时间轴上的标示

各时间间隔与时刻如图1­1­4所示：

图1­1­4

例题3

以下各种关于时间和时刻的说法中正确的是(

) A．列车员说“火车8点42分到站”指的是时间

B．“前3秒钟”“最后3秒钟”“第3秒钟”指的都是时间

C．“第1秒末”“最后1秒”指的都是时刻

D．轮船船务员说本班轮船离港时间为17点25分指的是时间

练习5

(多选)在如图所示的时间轴中，下列关于时刻和时间间隔的说法中正确的是(

) 8

A．t2表示时刻，称为第2 s末或第3 s初

B．t2～t3表示时间间隔，称为第3 s内

C．t0～t2表示时间间隔，称为前2 s或第2 s内

D．tn－1～tn表示时间间隔，称为第(n－1)s内

利用上下文判断时间间隔与时刻

1．常用来表示时刻的关键词是“初”“末”“时”等．

学业分层测评(一) 1．在考察下列运动员的比赛成绩时，可将运动员看做质点的是(

)

A．马拉松

B．跳水

C．击剑

D．体操

2．宋代诗人陈与义乘着小船在风和日丽的春日出游曾写下了一首诗，其中的两句是“卧看满天云不动，不知云与我俱东”，表达了他对运动相对性的理解．这两句诗涉及的参考系分别是(

) A．岸和船

C．都是岸 B．船和岸

D．都是船

3．关于时间和时刻，下列说法不正确的是(

) A．物体在5 s时指的是物体在5 s末时，指的是时刻

B．物体在5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间

9

C．物体在第5 s内指的是物体在4 s末到5 s末这1 s的时间

D．第4 s末就是第5 s初，指的是时刻

4．(多选)下列情况的物体，哪些可看做质点(

) A．放在地面上的木箱，在上面的箱角处用水平推力推它，木箱可绕下面的箱角转动

B．放在地面上的木箱，在其箱高的中点处用水平推力推它，木箱在地面上滑动

C．研究地球公转一周所需时间是多少

D．研究钟表时针的转动情况

5．(多选)关于时间间隔和时刻，下列说法正确的是(

) A．时间间隔是较长的一段时间，时刻是较短的一段时间

B．“第2 s内”和“前2 s内”指的是不相等的两段时间间隔

C．“北京时间12点整”指的是时刻

D．“1 min”只能分成60个时刻

6．为了实现全球快速、简捷的通信，人类发射了地球同步通信卫星，如图所示，同步通信卫星位于距地面大约36 000 km的高空，则(

)

A．以地面为参考系同步卫星静止

B．以太阳为参考系同步卫星静止

C．同步卫星在高空静止不动

D．同步卫星相对地面上静止的物体是运动的

7．(多选)“神舟十号”载人飞船于2013年6月11日17时38分，在酒泉卫星发射中心由长征二号F改进型运载火箭(遥十)成功发射．在运行15天后，6月26日，“神舟十号”载人飞船返回舱在内蒙古中部草原着陆．关于图中涉及的时刻或时间间隔，下列说法正确的是10

(

)

A．“6月11日17时38分”、“6月13日13时18分”、“6月20日10时4分”都是时间间隔

B．“6月11日17时38分”、“6月13日13时18分”、“6月20日10时4分”都是时刻

C．“43小时40分”、“164小时46分”、“51分”都是时间间隔

D．“51分”是时刻 8．下列运动的物体，可以看做质点的是(

) A．质量小于1 g的物体

B．研究“悟空号”暗物质粒子探测器在太空中的运行时间

C．研究乒乓球的旋转效应

D．在空中做翻滚动作的跳伞运动员

9．太阳东升西落是地球上的自然现象，但在某些条件下，在纬度较高地区上空飞行的飞机上，旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象，这些条件是(

) A．时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大

B．时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大

C．时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度必须较大

D．时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度必须较大

10．热气球运动起源于18世纪的法国，随着球皮材料和致热燃料的普及，热气球已成为公众休闲观光和体育旅游项目．在一次观光游览中，甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到

11

楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降．那么，从地面上看，关于甲、乙、丙的运动情况说法正确的是(

) A．甲、乙匀速下降，v乙

B．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙>v甲

C．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速上升

D．以上说法均不对

11．(1)火车站服务处出售的2015年《旅客列车时刻表》为什么不叫做《旅客列车时间表》？

(2)火车站广播道：“从北京驶往广州的×××次列车将于11点20分到达本站1号站台，停车12分钟，请旅客们做好登车准备．”这里的12分钟是指时间还是时刻？火车正点驶离本站的时刻是多少？

(3)张强同学手里拿着汽车票，上面写到：发车时间：14点30分．这里的“时间”指的是时间还是时刻？

12．如图所示为A、B、C三列火车在一个车站的情景，A车上的乘客看到B车向东运动，B车上的乘客看到C车和站台都向东运动，C车上的乘客看到A车向西运动．站台上的人看A、B、C三列火车各向什么方向运动？

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