人教版必修一巧選參考系解運(yùn)動學(xué)問題教案

巧選參考系解運(yùn)動學(xué)問題重/難點(diǎn)重點(diǎn)：巧選參考系解運(yùn)動學(xué)問題。難點(diǎn)：巧選參考系解運(yùn)動學(xué)問題。重/難點(diǎn)分析重點(diǎn)分析：參考系是物理學(xué)的基本概念之一，離開了參考系人們就無從研究、描寫物體或物質(zhì)運(yùn)動的規(guī)律。只有在選定參考系之后,才能確定物體是否在運(yùn)動 或做怎樣的運(yùn)動;也只有選擇同一個參考系,比較兩個以上物體的運(yùn)動情況才有意義。選擇不同的參考系來觀察同一物體的運(yùn)動情況,結(jié)果可能相同,也可能完全不同。在不同的參考系中描述同一物體的運(yùn)動,其繁簡、難易程度往往不同。解答物理問題時(shí)若能巧妙地選取參考系,則可使解題過程大為簡化。難點(diǎn)分析：從道理或原則上講參考系的選取是任意的，但是若選取的參考系不恰當(dāng)，則可能使問題復(fù)雜化，甚或無法求解；若選取的參考系恰到好處，常?？墒刮锢砬榫扒逦⒔忸}過程變得十分簡單。鑒別所選參考系是否恰當(dāng)，應(yīng)以對物體運(yùn)動的描述是否容易、簡單、方便為準(zhǔn)繩。絕不要隨便選取，也不要受限于物理學(xué)默認(rèn)的參考系即地球或地面，以免束縛了自己的思維品質(zhì)和學(xué)習(xí)能力的提高。運(yùn)用相對運(yùn)動法處理運(yùn)動學(xué)問題時(shí)要注意：位移、速度、加速度都必須是相對所選定的參考系的；相對所選參考系運(yùn)動的物體的運(yùn)動性質(zhì)、運(yùn)動規(guī)律應(yīng)是自己所熟悉的，以便用已有知識求解。突破策略在處理有關(guān)運(yùn)動學(xué)的問題時(shí)，我們習(xí)慣于選取地球或相對于地面靜止的物體作為參考系，其實(shí)參考系的選取是任意的。選取的原則是根據(jù)研究問題的方便。在解決一些實(shí)際問題時(shí)，如能靈活巧妙的選用其他物體為參考系，往往可簡化求解過程。下面通過實(shí)例談?wù)勅绾吻蛇x參考系快捷解題。例1. 有人逆水行舟，途中從船上掉下一漂浮物，10分鐘后發(fā)現(xiàn)，并立即調(diào)頭追趕，如果人劃船速度大小保持不變，則追上漂浮物需多少分鐘？解析：取水為參考系，則漂浮物落水后不再運(yùn)動，船以向右行駛10分鐘后調(diào)頭仍以運(yùn)動到漂浮物落水處，因船的往返速率和路程均相同，故往返時(shí)間必相同，即返回時(shí)間也為10分鐘。點(diǎn)評：以水為參考系，化水動為水靜，這樣船在水中往返，就如同人在操場跑道上往返一樣，答案立即可得。對于一維追及類問題，解法較多，如物理分析法、速度圖像法、二次函數(shù)求極值法、相對運(yùn)動（變換參考系）法，用前兩種方法必須明確距離取極值的臨界條件即速度相等，方可順利求解。用相對運(yùn)動法處理該問題，具有運(yùn)動過程單一（兩個物體的運(yùn)動轉(zhuǎn)換為一個物體的運(yùn)動），解題思路明晰的優(yōu)點(diǎn)。對一維運(yùn)動，常取被選作參考系的物體的對地運(yùn)動方向或加速度方向?yàn)檎较?，跟正方向相同的參量取正值，跟正方向相反的參量取?fù)值，此時(shí)相對位移、相對速度、相對加速度的確定辦法是“同向相減、反向相加”。對于一維相遇類問題，不論是同向相遇還是反向相遇，兩物體必位于同一位置，取其中一個物體為參考系時(shí)其相對位移必等于零。例2 .火車甲以速度v1勻速行駛，司機(jī)發(fā)現(xiàn)前方同軌道上相距s處有另一火車乙沿同方向以速度v2（對地，且v1 v2）做勻速運(yùn)動，司機(jī)立即以加速度a緊急剎車，要使兩車不相撞，a應(yīng)滿足什么條件？解析 : 兩車不相撞的臨界條件是：甲車追上乙車時(shí)，兩車速度相等。以乙車為參考系，剎車后甲車相對乙車做初速度為v0= v1- v2、加速度為a的勻減速直線運(yùn)動，當(dāng)甲車相對乙車的速度減為零時(shí)，若相對位移，則不會相撞，故由得點(diǎn)評 : 本題通過巧妙地選取參考系，使兩車運(yùn)動的關(guān)系變得十分簡明。例3 . 有一升降機(jī)在向上作加速度為a=2.2m/s2的勻加速直線運(yùn)動。某一時(shí)刻，有一顆螺釘從升降機(jī)的頂部脫落，若升降機(jī)頂部到底板的高度h=6m，求螺釘落到底板所需的時(shí)間。（空氣阻力不計(jì)，g=9.8m/s2）解析 : 設(shè)螺釘剛開始脫落時(shí)，升降機(jī)向上的速度為v，螺釘也具有向上的速度v，以升降機(jī)為參照物，螺釘相對升降機(jī)底板的初速度v0=0，螺釘相對升降機(jī)底板的加速度a=（2.29.8）m/s2=12m/s2，螺釘相對升降機(jī)底板的位移S=h=6m，由并注意到v0=0，可得s點(diǎn)評 ： 如果以地面為參考系，則該題解答很煩瑣，可見參考系的選取得當(dāng)，可以簡化對運(yùn)動的描述，從而達(dá)到簡化解題過程的目的。對兩個及其以上的物體的二維相對運(yùn)動問題，有的先要確定兩個方向（可能正交，也可能斜交）上的相對（分）運(yùn)動情況（其相對位移、相對速度、相對加速度的確定辦法同上），然后再依據(jù)分運(yùn)動的獨(dú)立性、等時(shí)性及相應(yīng)的運(yùn)動規(guī)律求解之。有的還需要確定相對合運(yùn)動的情況，明確運(yùn)動規(guī)律后再依據(jù)合、分運(yùn)動的等時(shí)性及相關(guān)運(yùn)動規(guī)律解題。突破反思物理來源于生活，最后讓物理回到生活中去。處理物理問題，參考系選擇得好，描述問題的繁簡程度就不一樣。生活中，事物總是相對的，選擇不同的比較對象，我們就會得到不同的心境。在課程的最后，讓學(xué)生再談?wù)勛约旱母形?，體驗(yàn)從不同的參考系分析人生的問題會得到不同的心境，只有選擇合適的參考系才能收獲更多的幸福的源泉，才能在生活中多一些快樂，少一些煩惱。在遇到矛盾和沖突時(shí)，若能站在對方的立場上換位思考，或許問題能很好的解