質(zhì)點(diǎn)參考系-【新教材】人教版高中物理必須講義

第一章運(yùn)動(dòng)的描述質(zhì)點(diǎn)參考系目標(biāo)：1.了解質(zhì)點(diǎn)的定義。2.理解參考系概念，理解什么是機(jī)械運(yùn)動(dòng)。3.理解坐標(biāo)系概念。4.初步體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。過(guò)程：引：有同學(xué)說(shuō)，我是靜止的？你怎么看？（同學(xué)們，你摸摸自己的胸口，你有什么樣的感覺(jué)？心在跳，熱血澎湃。你的每個(gè)細(xì)胞，每個(gè)分子都在不停地運(yùn)動(dòng)著。再說(shuō)了，我們腳下的地球也在不停地轉(zhuǎn)動(dòng)著，它還繞大陽(yáng)轉(zhuǎn)呢，整個(gè)銀河系也在不停地運(yùn)動(dòng)著，整個(gè)宇宙也在不停地運(yùn)動(dòng)著。）有同學(xué)說(shuō)，桌子是靜止的？你又怎么看？……（我們腳下的地球也在不停地轉(zhuǎn)動(dòng)著，它還繞大陽(yáng)轉(zhuǎn)呢，整個(gè)銀河系也在不停地運(yùn)動(dòng)著，整個(gè)宇宙也在不停地運(yùn)動(dòng)著。再說(shuō)了，組成桌子的分子、原子也在永不停息做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)呢。）因此，運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，靜止是相對(duì)的。總結(jié)：什么是機(jī)械運(yùn)動(dòng)？（板書）一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)：（板書）（一個(gè)物體相對(duì)另一個(gè)物體的位置改變叫機(jī)械運(yùn)動(dòng)）①定義中“另一物體“叫什么名字？一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)：一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)：一個(gè)物體相對(duì)另一個(gè)物體的位置改變叫機(jī)械運(yùn)動(dòng)參照物參考系高中研究對(duì)象（板書）例：飛機(jī)在天空飛，參考系是什么？（C919大飛機(jī)）參考系：地面、天空；云朵合適嗎？（月亮在云中穿梭）Q：月亮在云中穿梭，是以誰(shuí)為參考系的？A：地球。Q：我們要注意，一個(gè)物體相對(duì)另一個(gè)物體的位置改變叫機(jī)械運(yùn)動(dòng)。前面這個(gè)物體叫研究對(duì)象，后面這個(gè)物體叫參考系。月亮在云中穿梭，月亮是研究對(duì)象，云是參考系。為什么產(chǎn)生這樣的效果呢？引導(dǎo)：以地面為參考系，月亮動(dòng)不動(dòng)？A：動(dòng)。Q：注意，我們觀察月亮是短時(shí)間的，月亮在云中穿梭說(shuō)的也是短時(shí)間的。以地面為參考系，月亮是靜止的。那么，云呢？A：動(dòng)。Q：故以云為參考系，就觀察到月亮在云中穿梭的效果。②Q：不選參考系能知道物體在運(yùn)動(dòng)嗎？不指明時(shí)，常（描述地面上物體的運(yùn)動(dòng)）默認(rèn)地面為參考系。不指明不等于就不選擇參考系。因此，描述運(yùn)動(dòng)必須選擇參考系。她坐在那兒，他跑得飛快（暗指地面為參考系）。我們來(lái)看一段視頻（視頻2參考系）：這輪船在運(yùn)動(dòng)嗎？（核心是大海上的輪船，由于無(wú)法選定參考系，我們就無(wú)法確定它是運(yùn)動(dòng)還是靜止的。）③圖片：對(duì)跳傘員，飛行員觀察到什么運(yùn)動(dòng)？地面上的人觀察到什么運(yùn)動(dòng)？得到什么結(jié)論？地面為參考系地面為參考系飛機(jī)為參考系同一物體的運(yùn)動(dòng)，選擇不同的參考系，觀察結(jié)果可能不同。如：描述月球運(yùn)動(dòng)。若以太陽(yáng)為參考系呢？因此，關(guān)于參考系，我們要明確這樣幾點(diǎn)。（PPT）2（PPT）2、參考系（1）參考系：可以任意選取得當(dāng)?shù)煤?jiǎn)單。運(yùn)動(dòng)必須弄清參考系；一般以地面為參考系。（2）運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，運(yùn)動(dòng)的描述是相對(duì)的。Q：思考：運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的（以前說(shuō)），運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的（現(xiàn)在說(shuō)），矛盾嗎？運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，說(shuō)的是運(yùn)動(dòng)是物體的固有屬性。運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，說(shuō)的是運(yùn)動(dòng)的描述。運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的運(yùn)動(dòng)是物體的固有屬性運(yùn)動(dòng)的描述 Q：在教室里，你是靜止的，但你又是運(yùn)動(dòng)的，為什么呢？A：如果以教室為參考系，我是靜止的；如果以地心為參考系，我又是運(yùn)動(dòng)的、毛主席有句詩(shī)“坐地日行八萬(wàn)里”。（PPT）鞏固練習(xí)1、以下說(shuō)法正確的是A、參考系就是不動(dòng)的物體（這個(gè)不動(dòng)只是我們假定為不動(dòng)。）B、任何情況下，只有地球才是最理想的參考系（在奔馳的火車上，描述火車上物體的運(yùn)動(dòng)，可以以火車為參考系。）C、不選定參考系，就無(wú)法研究某一個(gè)物體是怎么運(yùn)動(dòng)的D、同一物體的運(yùn)動(dòng)，對(duì)不同的參考系可能有不同的觀察結(jié)果。有了參考系，我們就可以描述物體的運(yùn)動(dòng)了。接下來(lái)我們看我們?cè)撛鯓尤ッ枋瞿?？Q：大家說(shuō)說(shuō)看？這并不是一件簡(jiǎn)單的事。困難和麻煩在哪？這是因?yàn)槿魏挝矬w都有一定的形狀和大小，物體各部分的運(yùn)動(dòng)情況一般不一樣。這個(gè)運(yùn)動(dòng)員要做動(dòng)作，如果我們能精確描述他的運(yùn)動(dòng)，就能造出機(jī)器人了。Q：怎么辦？A：……如果物體是沒(méi)有形狀和大小，那就簡(jiǎn)單多了。譬如，我們可以說(shuō)他呼了一下下來(lái)了，這個(gè)時(shí)候，我們就沒(méi)有考慮他的形狀大小，就很方便。但是，不可能。如果物體都是一個(gè)個(gè)點(diǎn)，那自然界顯得太單調(diào)了，象沙漠一樣。Q：怎么辦？A：……師：但，我們可以換一個(gè)角度。在自然界中，在某些情況下，有些物體是否可以用點(diǎn)來(lái)代替呢？（有，能否舉出一些例子）（引導(dǎo)）在足球比賽中，在運(yùn)動(dòng)員眼里，足球能看成點(diǎn)嗎？而在球迷或觀眾眼里，足球能看成點(diǎn)嗎？（運(yùn)動(dòng)員，不能，踢小石子；球迷，觀眾，能，飛來(lái)飛去，進(jìn)球了。）椒江臨海椒江臨?？蛙囬L(zhǎng)5m約60km平均速度43km/h需要考慮車長(zhǎng)嗎？需要準(zhǔn)確畫出客車車形嗎？需要考慮前后輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況嗎？為什么不需要？情景二：途中經(jīng)過(guò)一座長(zhǎng)為20m的小橋，若求通過(guò)小橋的時(shí)間，是否考慮車長(zhǎng)？如果僅考慮汽車過(guò)橋時(shí)的運(yùn)動(dòng)快慢，是否考慮車長(zhǎng)？若一個(gè)人過(guò)此小橋，要考慮身體的厚度和形狀嗎？跳舞的舞蹈演員可看成質(zhì)點(diǎn)嗎？請(qǐng)列舉幾個(gè)類似的例子：地球繞日轉(zhuǎn)動(dòng)rr日地=×1011mR地=×106m張角10-4rad地球大小約是日地距離的萬(wàn)分之一。操場(chǎng)直道100m，萬(wàn)分之一是cm，就好比在操場(chǎng)的一頭看操場(chǎng)另一頭的一只蒼蠅或一粒米。不考慮物體的形狀大小，而用一個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)來(lái)代替物體，這個(gè)點(diǎn)我們就把它叫做質(zhì)點(diǎn)。二、質(zhì)點(diǎn)概念（板書）：質(zhì)點(diǎn)（只有質(zhì)量，沒(méi)有大小形狀的點(diǎn)）總結(jié)條件：一個(gè)物體能否看作質(zhì)點(diǎn)的條件是什么？（板書）二、物體和質(zhì)點(diǎn)把運(yùn)動(dòng)物體看成質(zhì)點(diǎn)的條件:（1）物體的大小和形狀物體運(yùn)動(dòng)的空間化微不足道，對(duì)研究問(wèn)題的精度影響很小;（2）研究的問(wèn)題中只關(guān)注物體整體的運(yùn)動(dòng)情況;（3）物體上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況完全相同,物體上任意一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)都可以代表整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)。其實(shí)這就是平動(dòng)物體。（2）（3）我們都可以說(shuō)是平動(dòng)物體。以身示范：上身平動(dòng)，下身既有平動(dòng)又有轉(zhuǎn)動(dòng)。情景三：（親歷互動(dòng)：保持上身不動(dòng)）研究我的運(yùn)動(dòng)快慢，我可以看成點(diǎn)嗎？判：有人說(shuō)：小物體可看成質(zhì)點(diǎn)，大的不行，這樣的總結(jié)條件合理嗎？（乒乓球、地球）其實(shí)大小，都是相對(duì)而言的。我們所說(shuō)的大小其實(shí)都是相對(duì)于我們自己而言的。大象，好大。地球好大。乒乓球好小。原子好小。而一個(gè)物體能不能看成一個(gè)點(diǎn)，是要看這個(gè)物體的形狀大小是否可以忽略。因此，能不能把物體看成一個(gè)點(diǎn)是與物體的大小并沒(méi)有直接關(guān)系，而是由問(wèn)題的性質(zhì)決定的?？闯少|(zhì)點(diǎn)時(shí)，說(shuō)物體很小，都是相對(duì)具體情境來(lái)說(shuō)的，這遠(yuǎn)比我們平時(shí)所說(shuō)的物體很小廣泛得多。天問(wèn)一號(hào)到達(dá)火星時(shí)，距離地球約億千米，實(shí)際飛行路程約億千米。在這樣的情境中，天問(wèn)一號(hào)能看成質(zhì)點(diǎn)嗎？截至8月28日10時(shí)08分，我國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器飛行路程達(dá)到1億千米，探測(cè)器姿態(tài)穩(wěn)定、能源平衡，多個(gè)載荷完成自檢，確認(rèn)設(shè)備狀態(tài)正常，相關(guān)工作正按計(jì)劃穩(wěn)步推進(jìn)。在這樣的情境中，天問(wèn)一號(hào)能看成質(zhì)點(diǎn)嗎？（PPT）鞏固練習(xí)[課堂練習(xí)]1、下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的說(shuō)法正確的是（）A、質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化模型，實(shí)際并不存在B、因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)沒(méi)有大小，所以與幾何中的點(diǎn)沒(méi)有區(qū)別C、凡輕小的物體，都可看作質(zhì)點(diǎn)D、如果物體的大小形狀對(duì)所研究的問(wèn)題屬于無(wú)關(guān)或次要因素，就可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)。2、研究下列運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以把物體看作質(zhì)點(diǎn)的是（）A、做精彩表演的花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員B、參加馬拉松比賽的運(yùn)動(dòng)員C、研究飛出槍口的子彈運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)的子彈D、研究繞地球運(yùn)動(dòng)一周所用時(shí)間的航天飛機(jī)3、一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)由問(wèn)題的性質(zhì)決定。為什么要引入質(zhì)點(diǎn)的概念？質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)的抽象。在物理學(xué)中，突出問(wèn)題的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的“物理模型”，并將其作為研究對(duì)象，是經(jīng)常采用的一種科學(xué)研究方法。質(zhì)點(diǎn)就是這種物理模型之一。真正的質(zhì)點(diǎn)并不存在！（這些概念，好像對(duì)我們學(xué)習(xí)一點(diǎn)都沒(méi)用。大家注意，概念、規(guī)律好比身上的血液。平時(shí)，并感覺(jué)不到它的存在，但是不能或缺。相信，學(xué)好概念、規(guī)律，大家的物理學(xué)習(xí)便能蒸蒸日上。高中物理的研究對(duì)象，重點(diǎn)就是質(zhì)點(diǎn)。因此，很簡(jiǎn)單。如果覺(jué)得難，就要想想，有沒(méi)有把研究對(duì)象看成質(zhì)點(diǎn)。）鞏固練習(xí):3.在電視連續(xù)劇《西游記》里，常常有孫悟空“騰云駕霧”的鏡頭。這通常是采用“背景拍攝法”：讓“孫悟空”站在平臺(tái)上，做飛行動(dòng)作，在他的背后展現(xiàn)出藍(lán)天和急速飄動(dòng)的白云，同時(shí)加上煙霧效果；攝影師把人物動(dòng)作和飄動(dòng)的白云及下面的煙霧等一齊攝入鏡頭。放影時(shí)，觀眾就感到“孫悟空”在“騰云駕霧”。這里，觀眾所選的參考系是A、“孫悟空”B、平臺(tái)C、飄動(dòng)的白云D、煙霧點(diǎn)評(píng)：參考系，我們平時(shí)很少提到，但它也是一個(gè)非常有用的概念。4.如圖所示，根據(jù)圖中的小旗和煙囪冒出的煙的方向，判斷下列關(guān)于甲、乙兩車相對(duì)房子運(yùn)動(dòng)情況的說(shuō)法正確的是A．甲、乙兩車一定向左運(yùn)動(dòng)B．甲、乙兩車一定向右運(yùn)動(dòng)C．甲車可能運(yùn)動(dòng)，乙車向右運(yùn)動(dòng)D．甲車可能靜止，乙車向左運(yùn)動(dòng)點(diǎn)評(píng)：房子是靜止的，煙的方向能確定風(fēng)向左。車子是運(yùn)動(dòng)的，旗幟飄動(dòng)的方向不是由風(fēng)向決定的，而是由旗幟相對(duì)空氣的運(yùn)動(dòng)方向決定的。乙一定向左，且v乙>v風(fēng)。甲可能靜止，可能向右運(yùn)動(dòng)，可能向左但v甲<v風(fēng)板書：一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)：一個(gè)物體相對(duì)另一個(gè)物體一、機(jī)械運(yùn)動(dòng)：一個(gè)物體相對(duì)另一個(gè)物體的位置改變叫機(jī)械運(yùn)動(dòng)參照物參考系科學(xué)用語(yǔ)（PPT）2、參考系（1）參考系：可以任意選取得當(dāng)?shù)煤?jiǎn)單。運(yùn)動(dòng)必須弄清參考系；一般以地面為參考系。（2）運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，運(yùn)動(dòng)的描述是相對(duì)的。運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的（以前說(shuō)）運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的（現(xiàn)在說(shuō)）矛盾嗎？運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，說(shuō)的是運(yùn)動(dòng)是物體的固有屬性。運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，說(shuō)的是運(yùn)動(dòng)的描述。二、物體和質(zhì)點(diǎn)1、在某些情況下，我們可以忽略物體的形狀和大小，而突出物體具有質(zhì)量這個(gè)要素，把它簡(jiǎn)化為一個(gè)有質(zhì)量的物質(zhì)點(diǎn)，稱為質(zhì)點(diǎn)；2、在另外一些情況下，我們雖然不能忽略物體的形狀和大小，但是可以用其上的任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)來(lái)代替整體的運(yùn)動(dòng)，于是整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)就可以簡(jiǎn)化為一個(gè)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，把物體的質(zhì)量賦于這個(gè)點(diǎn)，它