高中物理 11 認識運動 學案 粵教版必修1（通用）

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1、§1.1 認識運動 【學習目標】 一、知識與技能 1．認識建立質點模型的意義和方法。 2．理解參考系的選取在物理中的作用，會根據(jù)實際情況選定參考系。 3．認識一維直線坐標系，掌握坐標系的簡單應用． 二、過程與方法 1．體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用，初步掌握科學抽象理想化模型的方法．讓學生將生活實際與物理概念相聯(lián)系，通過具體事例引出質點的這個理想化的模型．通過幾個具體的例子讓學生自主討論，在討論與交流中自主升華為物理中的概念． 2．通過參考系的學習，知道從不同角度研究問題的方法。讓學生從熟悉的常見現(xiàn)象和已有的生活經驗出發(fā)，體驗不同參考系中運動的相對性，揭示參考系在確定物體

2、運動時客觀存在的必要性和合理性，促使學生形成勤于觀察、勤于思考的習慣，提高學生自主獲取知識的能力． 3．體會用坐標方法描述物體位置的優(yōu)越性，可用不同的方法設計實驗并體會比較，增強學生發(fā)現(xiàn)問題并力求解決問題的意識和能力． 三、情感態(tài)度與價值觀 1．認識運動是宇宙中的普遍現(xiàn)象．運動和靜止的相對性．培養(yǎng)學生熱愛自然，關心科技發(fā)展、勇于探索的精神． 2．通過質點概念和參考系的學習，體會物理規(guī)律與生活的聯(lián)系 3．滲透抓住主要因素，忽略次要因素的哲學思想． 4．滲透具體問題具體分析的辯證唯物主義思想，幫助學生建立辯證唯物主義的世界觀． 5．通過本節(jié)學習，激發(fā)學生學習高中物理課程的興趣．

3、 【學習重點】 1.理解質點概念以及初步建立質點概念所采用的抽象思維方法。 2.在研究具體問題時，如何選取參考系。 【知識要點】 一、機械運動（簡稱運動）：物體與物體間或是物體的一部分和另一部分相對位置隨時間發(fā)生改變的過程，是最基本、最簡單、最普遍的運動形式。 二、物體和質點： 1、 質點：用來代替物體的有質量的點。 2、將物體看成質點的條件： ⑴物體的大小、形狀對所研究的問題的影響可以忽略不記時 ⑵平動的物體可以視為質點。 三、參考系：在描述一個物體的運動時，選來作為標準的另外的物體。 【問題探究】 下列描述中隱含的參考系是什么? 1．“小小竹排江中游，巍巍青山兩岸

4、走”． 2．“月亮在蓮花般的云朵里穿行”． 3．坐在美麗的校園內學習毛澤東的詩句“坐地日行八萬里，巡天遙看一千河”時，我們感覺是靜止不動的．這與詩句里的描述是否矛盾?說明理由． 4．敦煌曲子詞中有這樣的詩句：“滿眼風波多閃爍，看山恰似走來迎，仔細看山山不動，是船行”．其中“看山恰似走來迎”和“是船行”所選的參照系分別是什么? 參考答案：1．河岸；竹排． 2．云朵． 3．地面、地心．人隨地球一起圍繞地軸自轉，而且地球赤道周長大約是s=4.0×104km，即大約為八萬里． 4．這兩種現(xiàn)象是由于選取參考系不同造成的．第一種現(xiàn)象是以人為參考系，人看到遠處的山向人靠近；第二種現(xiàn)象是

5、以地面為參考系，山是靜止的，船在行駛． 【疑難解析】 物理研究中常建立起一些理想化的模型，它是物理學對實際問題的簡化，也叫科學抽象．它撇開與當前觀察無關的因素和對當前考察影響很小的次要因素，抓住與考察有關的主要因素進行研究、分析、解決問題，質點就是一個理想化的模型．[誤解一] 以為質點是指一個很小的點．但在小木塊的翻倒過程中，木塊各點繞一固定點轉動，各點運動情況不同，不可看作質點．至于作布朗運動的粒子，盡管體積極小，仍受到來自各個方向上的液體分子（具有更小體積）的撞擊，正是這種撞擊作用的不平衡性使之作無規(guī)則運動，也不可把布朗運動粒子視為質點．[誤解二]以為火車在鐵道上的運動為平動，可視

6、為質點．而本題實際考察的是經過某路標的時間，就不能不考察它的長度，在這情況中不能視其為質點． 【典型例題】 例1、分析下列運動，研究對象能否當作質點？ （1）做花樣溜冰的運動員； （2）運行中的人造地球衛(wèi)星； （3）轉動著的砂輪； （4）從斜面上滑下的木塊． 答案：（1）花樣滑冰運動員的動作復雜，既有旋轉也有平移．若對運動員的動作進行技術分析，顯然不能把其視為質點，但若只研究運動員滑冰場上的滑行路線，也可把運動員視為質點．（2）若只研究人造地球衛(wèi)星繞地球的軌道運動，由于人造衛(wèi)星本身的大小與衛(wèi)星離地球的距離小得多，則應把人造地球衛(wèi)星看作質點；但若對人造地球衛(wèi)星進行姿態(tài)調整控制，

7、則不能把其看作質點．（3）砂輪轉動時，砂輪各部分的轉動情況與砂輪的大小和形狀有關，故不能把砂輪看作質點．（4）從斜面上滑下的木塊，其各部分的運動情況都相同，故可把木塊看作質點． 例2敦煌曲子詞中有一首：“滿眼風光多閃爍，看山恰似走來迎，仔細看山山不動，是船行”．請用物理學知識解釋“山走來”和“山不動，是船行”。你由此又得到什么看法？ 解析：作者得出“山走來”是以自己（即船）作為參考系；得出“山不動，是船行”則是以大地為參考系。 可見參考系不同，對于物體運動的結論是不同的。 拓展：其實，對于不同的參考系，非但得出某物體是運動還是靜止的結論可能會不同，其他一些結論（例如運動的方向、速度

8、有多大、是直線運動還是曲線運動等）也會不同。 【規(guī)律總結】 1、機械運動：物體在空間中所處的位置發(fā)生了變化，也簡稱運動。 2、參考系： 在判斷某物體運動時用來與這個物體進行比較的參照物體，就叫參照物。 參考系指建立在參照物上的一個坐標系，注意與參照物的區(qū)別。 3、質點——理想模型：不考慮物體的形狀、大小，把物體看成有質量的點。 質點是一種科學抽象，是在研究物體運動時，抓住主要因素，忽略次要因素，對實際物體的近似，是一個理想化模型。 一個物體能否視為質點，要具體情況具體分析。如：一列火車從北京開往上海，在計算運行時間時，可以忽略列車的長短，把它視為質點；但是，同樣這列火車，要

9、計算它通過黃河鐵路大橋所需時間時，必須考慮列車的長度，不可把列車視為質點。 一個物體能否看作質點，主要取決于物體的大小和形狀在所研究的問題中是否屬于次要的、可以忽略的因素，而不是僅僅取決于物體的大小。地球雖然很大，但在研究地球繞太陽的公轉時，地球的大小相對它到太陽的距離可以忽略，故可視為質點；乒乓球雖然小，在研究它的旋轉對運動的影響時，卻不能看成質點 實際物體在下列三種情況下都可簡化為質點： （1）物體上的各點的運動情況都是相同的，所以研究它上面某“點”的運動規(guī)律就可以代表它的整體運動情況了，故此物體也可當質點處理。 （2）物體的大小和形狀對研究問題的影響可忽略不計。 （3）有轉動、

10、但相對平動而言可以忽略時，也可以把物體視為質點。 如汽車在運行時，雖然車輪有轉動，但我們關心的是車輛整體運動的快慢，故汽車可以看成質點。 【當堂反饋】 1．甲、乙、丙三架觀光電梯，甲中乘客看一高樓在向下運動；乙中乘客看甲在向下運動；丙中乘客看甲、乙都在向上運動．這三架電梯相對地面的運動情況是 （ ） A．甲向上、乙向下、丙不動 B．甲向上、乙向上、丙不動 C．甲向上、乙向上、丙向下 D．甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢 2．下列關于質點的說法中，正確的是（ ） A．體積很小的物體都可看成質點 B．質量很小的物體都可看成質點 C．不論物體的質量多大，只要

11、物體的尺寸跟物體間距相比甚小時，就可以看成質點 D．只有低速運動的物體才可看成質點，高速運動的物體不可看作質點 3．下列各種情況，可以把研究對象看作質點的是（ ） A． 研究小木塊的翻倒過程 B． 討論地球的公轉 C． 解釋微粒的布朗運動 D． 計算整列列車通過某一路標的時間 【參考答案】 1．選B、C、D．電梯中的乘客觀看其他物體的運動情況時，是以自己所乘的電梯為參照物．甲中乘客看高樓向下運動，說明甲相對于地面一定在向上運動．同理，乙相對甲在向上運動，說明乙對地面也是向上運動，且運動得比甲更快．丙電梯無論是靜止，還是在向下運動，或以比甲、乙都慢的速度在向上運動，丙中乘客看

12、甲、乙兩電梯都會感到是在向上運動． 2．選C．一個實際物體能否看成質點，跟它體積的絕對大小、質量的多少以及運動速度的高低無關，決定于物體的尺寸與物體間距相比的相對大?。纾厍蚩煞Q得上是個龐然大物，其直徑約為1.28×107 m，質量達到6×1024kg，在太空中繞太陽運動的速度每秒幾百米．由于其直徑與地球離太陽的距離（約1.5×1011m）相比甚小，因此在研究地球的公轉運動時，完全可以忽略地球的形狀、大小及地球自身的運動，把它看成一個質點． 3． 選B．討論地球的公轉時，地球的直徑（約1.3×104km）和公轉的軌道半徑（約1.5×108km）相比要小得多，因而地球上各點相對于太陽的運

13、動差別極小，即地球的大小和形狀可以忽略不計，可把地球視為質點． 【達標訓練】 1.下列情況中的物體，哪些可以看作質點 A.研究從北京開往上海的一列火車的運行速度 B.研究汽車后輪上一點運動情況的車輪 C.體育教練員研究百米跑運動員的起跑動作 D.研究地球自轉時的地球 2.關于參考系的描述中正確的是 A.參考系必須是固定不動的物體 B.參考系必須是正在做勻速直線運動的物體 C.參考系必須是相對于地面靜止的物體 D.參考系必須是為了研究物體的運動而假定為不動的那個物體 3.兩輛汽車在平直的公路上行駛，甲車內的人看見窗外的樹木向東移動，乙車內的人發(fā)現(xiàn)甲車沒

14、有運動，如果以大地為參照系，上述事實說明 A.甲車向西運動，乙車不動 B.乙車向西運動，甲車不動 C.甲車向西運動，乙車向東運動 D.甲乙兩車以相同的速度都向西運動 4.火車向東行駛， 對于下列參考系，乘坐火車的人是運動（指出運動方向）還是靜止？ （1）對于地面上的房屋是______；  （2）對于車廂內的行李架是______； （3）對于旁邊的一列同速行駛的列車是______； （4）對于旁邊的一列行駛速度比他乘坐的列車快的列車是______. 【達標訓練參考答案】 1.A 2.D 3.D4.（1）向東運動 （2）靜止 （3）靜止 （4）向西運動

15、 【反思】 收 獲 疑 問 【閱讀資料】 理想模型 不考慮物體本身的形狀和大小，并把質量看作集中在一點時，就將這種物體看成“質點”．研究問題時用質點代替物體，可不考慮物體上各點之間運動狀態(tài)的差別．它是力學中經過科學抽象得到的概念，是一個理想模型．所謂“理想模型”就是為了便于研究而建立的一種高度抽象的理想客體，作為科學抽象的結果，“理想模型”也是一種科學概念．它突出了事物的主要特征，抓住了主要因素，忽略了次要因素，是在一定程度和范圍內對客觀存在的復雜事物的一次近似反映． 在物理的研究中，“理想模型”的建立具有十分重要的意義．首先，引入“理想模型”可以使問

16、題的處理大為簡化而又不會發(fā)生大的偏差，在現(xiàn)實世界中，有許多實際的事物與這種“理想模型”十分接近，在一定條件下，作為一種近似處理，可以把實際事物當做“理想模型”來處理，即可以將研究“理想模型”的結果直接地應用于實際事物．例如在研究地球繞太陽公轉的運動時，由于地球的直徑(約1.3×104km)比地球和太陽之間的距離(約1.5×108km)小得多，地球上各點相對于太陽的運動可以看做是相同的，即地球的形狀、大小可以忽略不計．在這種情況下，就可以直接把地球當做一個“質點”來處理．研究一般的真實氣體時，在通常的溫度和壓強范圍內，可以把它近似地當做“理想氣體”，從而直接運用“理想氣體”的狀態(tài)方程來處理．其次

17、，對于復雜的對象和過程，可以先抽象出“理想模型”，然后將研究“理想模型”的結果加以修正，使之與實際的對象或過程相符合，這是物理學中經常采用的一種研究方法．把復雜的事物或過程用簡化的模型來代替，更能突出主要因素，使問題簡化，便于研究它的主要性質，便于找出其中的主要規(guī)律．解決主要矛盾之后，再考慮次要矛盾，進行修正，從而逐步逼近客觀實際．因此，“理想模型”是從簡單研究過渡到復雜研究的一種手段．再次，由于在“理想模型”的抽象過程中，舍去了大量的起作用很小的次要因素，突出了事物的主要特征，從而使得“理想模型”的研究結果能夠超越現(xiàn)有的條件，指示研究的方向，形成科學的預見．例如，在固體物理的理論研究中，常常

18、以沒有“缺陷”的“理想晶體”作為研究對象，但應用量子力學對這種“理想晶體”進行計算的結果，表明其強度竟比普通金屬材料的強度大1000倍．由此，人們想到；既然“理想晶體”的強度比實際晶體的強度大1000倍，那就說明常用金屬材料的強度之所以減弱，就是因為材料中有許多“缺陷”的緣故．如果能設法減少這種“缺陷”，就可能大大提高金屬材料的強度．后來，實踐果然證實了這個預言，人們沿著這一思路制造出了若干極細的金屬絲，其強度接近于“理想晶體”的強度，稱之為“金胡須”．總之，由于客觀事物及其運動變化具有質的多樣性，它們的運動規(guī)律往往是非常復雜的，不可能一下子把它們認識清楚．而采用“理想模型”來代替實際的客體，

19、就可以使事物的規(guī)律具有比較簡單的形式，從而便于人們去認識和掌握它們． 在中學物理中，有許多理想化模型．如質點、單擺、點電荷、點光源、理想氣體、理想變壓器等都是理想化的研究對象；勻速直線運動、自由落體運動、簡諧運動、絕熱過程等都是理想化的變化過程；光滑平面、輕桿、輕繩、均勻介質等都是理想化的條件．這些理想模型從不同的側面和角度描述和揭示了實際問題中各種事物和物理過程的特征． 任何理想模型都有它的運用條件和適用范圍，把一個實際問題抽象成什么樣的模型，這要看問題研究的目的、性質和具體情況而定，不要有意或無意地把什么對象、什么條件、什么過程歸入哪一類模型，而應對具體問題作出具體分析后再作出選擇．在

20、平時的學習中，關鍵是掌握理想化模型的方法，想想如何從一個實際問題抽象出一個正確的模型，弄清是為了什么目的而作這樣的簡化和抽象． 模型的方法也是一種解決物理問題的重要思維方法．在解決各種問題時，一般都要用到自己熟悉的物理(理想)模型．例如，解決力學問題時，常常出現(xiàn)汽車、小球、小物體之類，你會很自然地確定是否能把它們視為質點．不管是否意識到，你實際上是利用自己所熟悉的物理模型處理問題的．從思維過程來看，解決問題時要對問題中的具體情況進行分析，識別該情況可歸入哪種物理模型，只是這種識別比較簡單，可能沒有自覺意識到．我們應當自覺利用熟悉的物理模型．善于識別不熟悉的情境，把它轉化或者等效為熟悉的物理模型，但這種轉化或者等效是有條件的，需要經過推理，論證其等效性；不加論證，只從表面類似來等效，可能會出錯．會不會把不熟悉的情境，轉化為熟悉的物理模型是一個人駕馭所學知識能力高低的一種表現(xiàn)．