高中物理教科版 (2019)必修 第一册1 参考系 时间 质点教学演示ppt课件
展开1.知道参考系的概念,知道对物体运动的描述具有相对性。2.知道时刻和时间的含义及在数轴上的表示方法。会在具体的问题中辨析、识别。3.理解质点的概念,知道质点是一种理想化的物理模型。4.掌握物体看作质点的条件。
知识点一 参考系1.参照物:研究物体的运动时,选取作为 的物体。2.参考系(1)定义:参照物以及与它保持 的物体组成的系统。(2)选取方法:参考系的选择是 的,研究地面上物体的运动时,都默认是以地面为参考系。(3)运动描述的相对性:选择不同的参考系,物体的运动可能会有所 。
知识点二 时间和时刻1.时刻:用时间坐标轴上的 表示。2.时间:用时间坐标轴上的 表示。知识点三 质点1.定义:把物体抽象为一个具有 的点。2.物体看成质点的条件(1)物体各部分的运动情况 。(2)物体的 和 在所研究的问题中可以忽略。3.质点是一个 模型,实际并不存在。4.一个物体能否看作质点,取决于所 的问题,而不是单纯看物体实际体积的大小。
1.思考判断(1)质点是一种对实际物体的科学抽象,是一种理想化的物理模型。( )(2)很小的物体一定能看成质点。( )(3)参考系一定要选静止不动的物体。( )(4)一个物体的运动或静止是相对的。( )(5)时刻就是时间间隔,两者都是时间,没有本质区别。( )(6)在时间轴上,时刻用线段表示,时间间隔用点表示。( )
答案:以地球为参考系,宇航员在绕地球做近似圆周运动;以空间实验室为参考系,宇航员处于静止状态。
2.思维探究请分析以下物理情境,并回答有关问题。(1)以地球为参考系,坐在绕地球运行中的空间实验室中的宇航员如何运动?以空间实验室为参考系呢?
答案:“2019年12月27日20时45分”是时刻,“2 000多秒”是时间间隔。
(2)2019年12月27日20时45分,长征五号遥三运载火箭在文昌航天发射场点火升空,2 000多秒后,将实践二十号卫星送入预定轨道,发射飞行实验取得圆满成功。这次发射是长征系列火箭的第323次发射。这里提到的数字哪些是时刻,哪些是时间间隔?
答案:研究球的运动轨迹时,不用考虑球的大小和形状,可以看作质点;研究球在空中的旋转时,要考虑球的具体旋转方向,不能看作质点。
2.思维探究请分析以下物理情境,并回答有关问题。(3)“香蕉球”指的是球员踢出的足球在空中的一种运动(如图)。“香蕉球”的特点是球在空中旋转,整体运动轨迹有一个弧度,其运动径迹为类似香蕉形弧线。对上述运动的球,什么情况下可看作质点?什么情况下不能看作质点?
要点一 对参考系的理解及应用
我国的铁路运输的现代化水平令世人羡慕不已,运行速度提升很快,其中高速铁路时速达350千米,而且运行非常稳定。
(1)研究行驶的列车上乘客的运动时,选取 为参考系比较方便。 答案:(1)列车(2)研究列车在地面上的运动时,选取 为参考系比较方便。 答案:(2)地面(3)你认为选取参考系应遵循什么原则?答案:(3)原则上参考系的选择是任意的。但实际中,参考系的选取应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则。
1.选择参考系的意义物体的运动是相对的,要描述一个物体的运动,首先要选好参考系,只有选定参考系后,才能确定该物体的运动情况。2.选取参考系的方法参考系的选取是任意的,但应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。
[例1] 李白在《望天门山》一诗中写道:“两岸青山相对出,孤帆一片日边来。” 诗文中的“青山相对出”选择的参考系是( )A.青山 B.孤帆 C.河岸 D.太阳
解析:描述“青山”的运动,不能以“青山”本身为参考系,故A错误;选择“孤帆”为参考系,“青山”和“孤帆”之间的位置发生了变化,“青山”是运动的,故B正确;以“河岸”为参考系,“青山”与“河岸”之间的位置没有发生变化,“青山”是静止的,故C错误;此诗描写的是诗人舟行江中远望天门山的情景,是以诗人或相对诗人静止的物体为参考系来描写“青山相对出”的,故D错误。
判定参考系的两种方法(1)静物法:研究地面上物体的运动时,采用较多的是以相对地面静止的物体为参考系。从观察到的现象中,找出哪些物体相对地面是静止的,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。
[针对训练1] “空手把锄头,步行骑水牛。人从桥上过,桥流水不流。”这是一首南北朝时期的禅诗。从物理学的角度看,其中“桥流水不流”所选择的参考系是( )A.水B.牛C.桥D.人
解析:“桥流水不流”可以理解为“桥动水不动”,意思就是说桥在运动,水在静止。这是以水为参考系观察到的现象,故选A。
要点二 时间与时刻的区别与联系
北京时间2021年11月3日15时43分,在我国酒泉卫星发射中心,长征二号丙运载火箭/远征一号S上面级在飞行约2 167 s后,成功将遥感三十二号02组卫星发射升空。卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。探究: (1)北京时间2021年11月3日15时43分指的是时间间隔吗?答案:(1)2021年11月3日15时43分指的不是时间间隔,而是时刻。(2)火箭飞行约2 167 s指的是什么?答案:(2)2 167 s指的是时间间隔。(3)时间间隔和时刻的主要区别是什么?答案:(3)时间间隔和时刻的主要区别为事件的发生是在一个状态下,还是一个过程下,状态指的是时刻,过程指的是时间间隔。
2.在时间轴上的表示(1)常用来表示时刻的关键词有:初、末等。如图所示,E点表示第4 s末或第5 s初。
(2)常用来表示时间的关键词有:内、经历、历时等。如图所示,2 s内、第2 s内等指的是时间。
[例2] 下列关于时刻和时间间隔的说法正确的是( )A.第4 s末到第5 s初经历了1 s的时间间隔B.“《新闻联播》在北京时间19:00开始播出”,其中19:00指的是时间间隔C.物体第3 s末的位置坐标是(2 m,3 m),其中第3 s 末指的是时刻D.物体第3 s内运动了4 m,其中第3 s内指的是时刻
解析:第4 s末与第5 s初在时间轴上是同一个点,是指同一时刻,故A错误;“《新闻联播》在北京时间19:00开始播出”,这里的19:00指的是时刻,故B错误;第3 s末指的是时刻,故C正确;时间间隔是指时间的长度,第3 s内指1 s的时间长度,是时间间隔,故D错误。
(1)生活中所说的时间可能指时刻,也可能指时间,物理学中时间指的是时间间隔。(2)对于时间与时刻,我们可以根据题意去分析判断。时刻对应的是事件或运动的状态,时间对应的是事件或运动的过程。(3)正确辨析“几秒内”“第几秒内”“第几秒初”“第几秒末”等说法,必要时可对应时间轴加以区分。
[针对训练2] 为迎接国庆节,某校高一和高二的学生组织了一场足球比赛。下列关于比赛表述中涉及的计时数据,指时间的是( )A.比赛于9月27日下午2时20分开始B.开场9分20秒时,高一队率先进球C.比赛进行到30分,高二队换人D.整场比赛共踢了90分钟
解析:“下午2时20分”是比赛开始的时刻,“开场9分20秒”“进行到30分”均为相对于开始的时刻,在时间轴上,它们均对应某个点;“90分钟”是比赛进行的过程,在时间轴上对应一条线段,指的是时间,故D正确。
一般来说撑竿跳高运动分为助跑、撑竿起跳、越过横杆几个阶段(如图)。
(1)教练员针对训练录像指导运动员的动作时,能否将运动员看成质点?答案:(1)指导动作时不能忽略运动员的姿势及动作,故不能将其看成质点。(2)分析运动员的助跑距离时,能否将其看成质点?答案:(2)分析助跑距离时,运动员的姿势和动作对研究问题没有影响,可以忽略,故能将其看成质点。
1.质点的特点(1)质点是一种“物理模型”。①没有形状和大小。当在所研究的问题中形状和大小是次要因素时,就将这个次要因素忽略。②具有全部的质量。质量是所研究问题中的主要因素。(2)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、体积和形状,它与几何“点”有本质的区别。
2.实际物体可看成质点的常见情况
[例3] 如图所示,下列几种情况下的物体,可将物体当作质点来处理的是( )A.甲:研究正在吊起货物的起重机的运动时B.乙:研究正在旋转的硬币的运动时C.丙:研究太空中宇宙飞船的位置时D.丁:研究转动的门的运动时
解析:A、B、D选项中,研究对象的大小、形状忽略后,起重机、硬币、门的运动将无法研究,故A、B、D选项中的研究对象不能被当作质点;C选项中,宇宙飞船的大小、形状忽略后,对于确定宇宙飞船的位置无影响,故C选项中的宇宙飞船可以被当作质点。
判断物体能否看作质点的基本思路(1)确定问题的性质,即研究目的、观察的重点是什么。(2)假设物体的形状、大小可以忽略,成了一个有质量的“点”。(3)思考所要研究的问题或进行的观察是否受形状和大小的影响。若受影响,物体不能看作质点;若不受影响,物体就能看作质点。
解析:研究甲图中猫在地板上行走的速度时,猫的大小可忽略不计,可将猫视为质点,选项A正确;研究乙图中水珠形状形成的原因时,旋转球的大小和形状不能忽略,旋转球不能视为质点,选项B错误;研究图丙中飞翔鸟儿能否停在树桩上时,鸟儿的大小不能忽略,不能将鸟儿视为质点,选项C错误;研究丁图中马术运动员和马能否跨越障碍物时,马的大小不能忽略不计,不能把马视为质点,选项D错误。
[针对训练3] (2021·浙江6月选考)用高速摄影机拍摄的四张照片如图所示,下列说法正确的是( )A.研究甲图中猫在地板上行走的速度时,猫可视为质点B.研究乙图中水珠形状形成的原因时,旋转球可视为质点C.研究丙图中飞翔鸟儿能否停在树桩上时,鸟儿可视为质点D.研究丁图中马术运动员和马能否跨越障碍物时,马可视为质点
模型·方法·结论·拓展
构建质点模型的思维方法——“理想化模型”1.如何构建以研究目的为出发点,抓住问题的主要因素,突出事物的主要特征,忽略次要因素。2.模型特点(1)构建模型过程中,忽略事物的次要因素,突出事物的主要特征,这是一种科学的抽象。
(2)科学抽象而得到的理想化模型,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,在实际中并不存在。3.模型意义(1)“理想化模型”使问题的处理大为简化而又不会产生大的偏差,可以将研究“理想化模型”的结果、规律等直接应用于实际事物。(2)建立“理想化模型”是物理学中经常采用的一种科学研究方法。
[示例] “神舟十三号”飞船搭载三名航天员共在轨飞行183天,创造了中国航天员连续在轨飞行时间的最长纪录。下面的过程中,地面控制人员能够将“神舟十三号”看作质点的是( )A.太阳帆板展开过程B.与天和核心舱对接的过程C.轨道修正过程D.测量“神舟十三号”与天和核心舱对接后环绕地球的飞行周期
解析:在太阳帆板展开过程和与天和核心舱对接的过程中,“神舟十三号”的大小和形状不能忽略,其不能看作质点,选项A、B错误;在轨道修正的过程中,要考虑到飞船相关发动机的启动和关闭的时机,“神舟十三号”的大小和形状不能忽略,其不能看作质点,选项C错误;由于“神舟十三号”与天和核心舱组合体相对于其环绕地球运动的轨道而言,大小和形状可以忽略,因此测量“神舟十三号”与天和核心舱对接后环绕地球飞行的周期时,可以将“神舟十三号”看作质点,选项D正确。
科学·技术·社会·环境
追拍摄影追随运动对象的摄影方法叫追拍。追拍就是相机追着主体拍摄,被拍摄的主体移动,相机也跟着移动,那么背景就会出现移动的动感模糊,从而营造出一个虚实结合的画面,形成独特的动感线条。追拍摄影可以充分表现运动形态,给人以强烈的现场气氛,在体育摄影、舞台摄影、军事摄影等方面有广泛的应用。根据快门开启时照相机移动方式的不同,追拍摄影可分成平线追拍、斜线追拍、弧线追拍等种类。
[示例] 如图所示是体育摄影中“追拍法”的成功之作,摄影师眼中清晰的运动员是静止的,而模糊的背景是运动的,摄影师用自己的方式表达了运动的美。摄影师选择的参考系是( )A.大地 B.太阳C.运动员D.地面上的景物
解析:由于运动员和摄影师以相同的速度运动,以运动员作为参考系,摄影师是静止的,故图片中运动员是清晰的;但由于背景相对于运动员是运动的,所以背景相对于摄影师是运动的,拍摄的背景是模糊的。即摄影师选择的参考系是运动员,选项C正确。
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