2019-2020学年高中物理 第一章 运动的描述 第1节 质点 参考系 空间 时间课件 教科版必修

第1节质点参考系空间时间学习目标素养提炼1.理解质点的概念，知道质点是一种理想化模型，会判断物体是否可以被看作质点．2.理解参考系的概念，知道运动具有相对性．3.知道空间的概念，能区分时刻和时间，会在坐标轴上表示时刻和时间.物理观念：质点、参考系、时间、时刻科学思维：质点模型的建构01课前自主梳理02课堂合作探究学科素养提升03课后达标检测一、机械运动和质点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．位置2．质点(1)在研究一个物体的运动时，如果被研究物体的和在所讨论的问题中可以忽略，就可以把整个物体简化为一个有的点，这个用来代替物体的有的点称为质点．(2)一个物体能否看作质点，完全取决于所研究，而不是看物体实际体积的大小．形状大小质量质量问题的性质[思考]“长征二号FT1”火箭全长52m，起飞质量493t，是我国目前所有火箭中起飞质量最大、长度最长的火箭．科学家在研究它发射升空后的空中位置、离地高度、飞行速度、运动轨迹等问题时，可否将火箭看成质点？分析火箭分离过程中的姿态、方向时，能否看成质点？提示：火箭发射升空后，研究其位置、离地高度、飞行速度、运动轨迹等问题时，火箭虽较大，具有一定的形状，但对研究问题的影响很小，可以忽略不计．因此，火箭可看作质点．分析火箭分离过程中的姿态、方向时，火箭的大小不能忽略，故不能看成质点．二、参考系1．物体的运动和静止是的，要确定一个物体的位置并描述它的运动情况，就要选定某个其他物体做参考，这个被选作叫作参照物，也称为．2．选择的参考系不同，对同一研究对象运动情况的描述就可能．在研究地面上物体的运动时，通常取或作为参考系．相对参考的物体参考系不同地面相对于地面静止的物体[判断正误](1)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．()(2)参考系可任意选取，通常研究物体的运动时(如汽车)以地面为参考系．()(3)描述物体的机械运动，常相对于其他物体而言，此为运动的相对性．()×√√三、空间时间时刻1．时刻：指某一瞬时．2．时间：指两个时刻之间的．3．时间轴上的点表示；时间轴上的一段距离表示．如果t1、t2分别对应于时间轴上的两个点，则两个时刻之间的时间Δt＝.间隔时刻时间t2－t1[思考]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．”李爷爷说．对话中两个“时间”，哪个是“时间”，哪个是“时刻”？提示：“练多长时间”，是指时间；“现在是什么时间”指的是一个瞬间，所以是指时刻．要点一对质点的理解[探究导入]在土耳其室内田径世锦赛上，伊辛巴耶娃以4.80m的成绩又一次获得冠军，她是当之无愧的撑竿跳高女皇，曾先后27次刷新女子撑竿跳高世界纪录．一般来说撑竿跳高运动分为如下阶段：助跑、撑竿起跳、越过横竿．(1)教练员针对训练录像纠正运动员的错误时，能否将运动员看成质点？提示：纠正错误动作时不能忽略运动员的姿势及动作，也就是说不能忽略运动员的形状和大小，不能将其看成质点.(2)分析运动员的助跑距离时，能否将其看成质点？提示：分析助跑距离时，可以忽略运动员的姿势及动作，此时姿势和动作对研究问题的影响可以忽略，能将其看成质点．(3)测量其所跳高度(判定其是否打破世界纪录)时，能否将其看成质点？提示：测量其所跳高度时，可以忽略运动员的姿势及动作，能将其看成质点．1．质点的特点(1)质点不同于几何“点”：质点是用来代替物体的有质量的点，其特点是只有质量，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．实际物体视为质点的常见情况[易错提醒](1)物体能否看成质点不能只看其大小：很小的物体不一定能被看成质点，很大的物体也可能被看成质点．(2)对于同一物体，能否将其看成质点要视研究的问题而定．[典例1]关于质点，以下说法正确的是()A．质点就是很小的物体，如液滴、花粉颗粒、尘埃等B．体积很大的物体一定不能看作质点C．一山路转弯处较狭窄，司机下车实地勘察，判断汽车是否能安全通过，此时在司机看来，汽车是一个质点D．描绘航空母舰在海洋中的运动轨迹时，航空母舰可看作质点[解析]当物体的形状、大小对所研究的问题没有影响时，我们就可以把它看成质点，与体积大小无关，体积很大的物体也能看成质点，比如地球的公转，故A、B错误；判断汽车是否能安全通过时，汽车的大小不能忽略，不能看成质点，故C错误；描绘航空母舰在海洋中的运动轨迹时，航空母舰的大小和形状可以忽略，可以看成质点，故D正确.[答案]D[方法技巧]“三步”判断物体能否看作质点(1)确定问题的性质，即研究的目的、观察的重点是什么．(2)假设物体的形状、大小可以忽略，将其看作一个有质量的“点”．(3)思考所要研究的问题或进行的观察是否受影响．若受影响，物体不能被看作质点；若不受影响，物体能被看作质点．1．在考察下列运动员的比赛成绩时，可将运动员看作质点的是()解析：马拉松赛跑研究的是运动员跑完全程的时间，与运动员的形状和大小无关；跳水、击剑、体操比赛时，要看运动员的肢体动作，所以不能看作质点．答案：A要点二对参考系的理解及应用[探究导入]2018年12月10日一早，由中宣部对外新闻局组织的23家媒体共39名中外记者集体乘坐G111次复兴号列车，体验了解中国高铁发展成就，如图所示，火车上的乘客正在平稳的火车里聊天．(1)在火车站上的人来看，他们随火车以很大的速度快速运动，那火车上的正在面对面交流的乘客能感到自己在高速运动吗？提示：他们在和自己的同伴面对面聊天时，感觉自己都是不动的．(2)他们若观察窗外的景色，能感到自己在高速运动吗？提示：他们观察窗外的景色，能感觉自己在飞速地行驶．(3)那火车上的乘客为什么会有这两种不同的感觉呢？提示：乘客在和同伴聊天时感觉自己是静止的，是相对于自己的同伴来说是静止的．乘客在观察窗外的景色时感觉自己在高速行驶，是相对于外面的建筑物来说自己是运动的．1．选择参考系的意义要描述一个物体的运动，必须首先选取参考系，只有选取参考系后，才能研究物体做怎样的运动．2．选取参考系的方法研究物体的运动时，参考系是可以任意选取的，但一般根据研究问题的方便性来选取．在研究地面上物体的运动时，常选地面或相对于地面静止的物体作为参考系．3．参考系的四性任意性参考系可以任意选取，任何物体都可以作为参考系标准性用来作参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体是运动还是静止，都是相对于参考系而言的差异性选择不同的参考系，同一运动的观察结果可能不同统一性比较不同物体的运动时，应该选择同一参考系[易错提醒](1)具体问题的分析中，选择合适的物体作为参考系，可使问题的分析变得简单．(2)解题过程中，如果选地面作为参考系时可以不指明，但选其他物体作为参考系时必须指明．[典例2](多选)下列关于运动的描述中，叙述正确的是()A．诗句“卧看满天云不动，不知云与我俱东”中“云与我俱东”是以船为参考系的B．“明月松间照，清泉石上流”，是以山石为参考系的C．“太阳东升西落”，是以太阳为参考系的D．升国旗时，观察到国旗冉冉升起，是以旗杆为参考系的[解析]选项A中的研究对象是“云与我”，是以两岸为参考系的，该选项错误；选项B中的研究对象是“泉水”，是以山石为参考系的，该选项正确；选项C中的研究对象是“太阳”，是以地球为参考系的，该选项错误；选项D中的研究对象是“国旗”，是以地面或旗杆为参考系的，该选项正确．[答案]BD[方法技巧]选取参考系的两种方法(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．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．诗中这两句涉及的参考系分别是()A．岸和船B．船和岸C．都是岸D．都是船解析：“卧看满天云不动”是以船为参考系的，“不知云与我俱东”是以岸为参考系的，故B正确．答案：B要点三时刻和时间间隔的区别与联系[探究导入]我国在2003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．(1)这几个时间表示的意义相同吗？提示：不相同，10月15日09时0分对应飞船点火的时间点，15日18时40分50秒对应展示国旗的时间点，16日06时23分对应飞船着陆的时间点，以上时间对应的都是一个点，指某一瞬时，是时刻；9小时40分50秒指从点火到展示国旗所用的时间，11小时42分10秒指从展示国旗到着陆所用的时间，对应的都是某一段时间，是时间间隔．(2)在表示时间的数轴上，时刻怎么表示，时间间隔呢？提示：在数轴上用点表示时刻，用线段表示时间间隔．1．区别与联系时刻时间间隔对应运动描述量位置过程用时间轴表示用时间轴上的点表示用时间轴上的线段表示描述关键词“第1s末”“第3s初”“第3s末”等“第1s”“前2s”“前3s内”等联系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.在时间轴上的标示各时间间隔与时刻如图所示：[易错提醒]在日常生活中所说的“时间”，其含义不尽相同，有时是指时刻，有时是指时间间隔，要根据上下文认清它的含义．在物理学中，“时间”的含义就是时间间隔．[典例3]以下的计时数据指时间的是()A．北京时间2018年12月24日3时32分日喀则市谢通门县发生5.8级地震，这里的“3时32分”B．某同学百米赛跑时在14s末冲过终点线C．期中物理考试时间为90minD．开往上海的动车于07：42从济南站发车[解析]3时32分是指某一瞬间，不是时间，是时刻，故A错误；在14s末指一个瞬间，是时刻，不是时间，故B错误；期中物理考试时间为90min,90min是指时间，是指开场与结束的时间间隔，故C正确；07：42是时刻，是指一个瞬间，故D错误．[答案]C[规律总结]区别时刻和时间间隔的关键要点(1)在时间轴上，时刻对应一点，时间间隔对应一段线段．(2)在描述物体运动时，时刻对应物体的某一位置，时间间隔对应一段运动过程．3．(多选)关于时间和时刻，下列说法正确的是()A．时间很长，时刻很短B．第2s内和前2s都是指一段时间C．时间就是时刻，时刻就是时间D．“北京时间12点整”指的是时刻解析：时间指一过程，时刻指某一瞬间，A错；第2s内和前2s都指时间，B对；时间和时刻的意义不同，C错；12点整指的是时刻，D对．答案：BD科学思维——质点模型的建立方法1．物理学中的理想化模型(1)“理想化模型”是以研究目的为出发点，抓住问题的主要因素，忽略次要因素，突出事物的主要特征而进行的一种科学的抽象，实际并不存在．(2)“理想化模型”是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法．2．在物理学的研究中，“理想模型”的建立具有十分重要的意义．引入“理想模型”，可以使问题的处理大为简化而又不会产生大的偏差．在现实世界中，有许多实际的事物与这种“理想模型”十分接近，在一定条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型”来处理，即可以将研究“理想模型”的结果直接地应用于实际事物．(多选)下列关于质点的说法正确的是()A．用GPS定位系统研究出租车所在位置时，可以将出租车看作质点B．研究火车通过一长度为200m的隧道所需时间时，可以将火车看作质