運動、空間和時間(問題導學)

1、運動、空間和時間(問題導學)運動、空間和時間(問題導學)0、運動的多樣性、絕對性、運動的多樣性、絕對性1、物質(zhì)的種類：場、物質(zhì)的種類：場 (電場、磁場、萬有引力場，等電場、磁場、萬有引力場，等)， 實物粒子實物粒子2、運動的多樣性：、運動的多樣性：機械運動，熱運動，電磁運動，機械運動，熱運動，電磁運動， 生命運動，等等生命運動，等等3、運動的絕對性：宇宙中的一切物質(zhì)都在運動，絕對、運動的絕對性：宇宙中的一切物質(zhì)都在運動，絕對靜止的物質(zhì)是不存在的。靜止的物質(zhì)是不存在的。 有位哲學家說：有位哲學家說：“人不可能兩次進入同一條人不可能兩次進入同一條河流河流”。你認為有道理嗎？。你認為有道理嗎？ ?運

2、動、空間和時間(問題導學)一、機械運動一、機械運動1、定義：一個物體、定義：一個物體(研究對象研究對象)相對其他物體相對其他物體(參考系參考系)的位置變化，叫做機械運動，簡稱運動的位置變化，叫做機械運動，簡稱運動2、機械運動的分類：、機械運動的分類：(1)按物體運動軌跡形狀分為：直線運動，曲線運動按物體運動軌跡形狀分為：直線運動，曲線運動(2)按物體速度變化情況分為：按物體速度變化情況分為： 勻速運動勻速運動 變速運動變速運動(加速運動、減速運動加速運動、減速運動)；為什么要選擇參考系？為什么要選擇參考系？物體相對參考系的位置變化可能有幾種情況？物體相對參考系的位置變化可能有幾種情況？ ?運動

3、、空間和時間(問題導學)3、參考系：課本、參考系：課本P13(相當于初中的參照物相當于初中的參照物)(1) 在運動學范疇內(nèi)，參考系的選擇具有任意性，但一在運動學范疇內(nèi)，參考系的選擇具有任意性，但一般應以使運動的描述簡單為原則；般應以使運動的描述簡單為原則；(2)對于同一個運動，選擇的參考系不同，觀察和描述對于同一個運動，選擇的參考系不同，觀察和描述的結(jié)果可能會是不同的；的結(jié)果可能會是不同的；(3)慣性系和非慣性系慣性系和非慣性系 ：牛頓第一定律成立的參考系，：牛頓第一定律成立的參考系，叫做慣性系，否則叫做非慣性系；請舉例！叫做慣性系，否則叫做非慣性系；請舉例！ 參考系一定是不動的物體嗎？參考系

4、一定是不動的物體嗎？ 可以選擇一個幾何點做參考系嗎？可以選擇一個幾何點做參考系嗎？ 飛機投彈時，炸彈的軌跡可以是直線嗎？飛機投彈時，炸彈的軌跡可以是直線嗎？ 飛行員為什么能抓子彈？飛行員為什么能抓子彈？空中加油，飛船與空間站對接，拉力，有共性嗎？空中加油，飛船與空間站對接，拉力，有共性嗎？?運動、空間和時間(問題導學)參考系參考系欣賞與研討欣賞與研討從一千多年前唐代從一千多年前唐代(敦煌曲子詞敦煌曲子詞)流傳下來的一首詞：流傳下來的一首詞：滿眼風波多閃灼，滿眼風波多閃灼，看山恰似走來迎，看山恰似走來迎，仔細看山山不動，仔細看山山不動， 是船行。是船行。 作者為什么有作者為什么有“山迎山迎”、“

5、船行船行”兩種不同的感覺兩種不同的感覺呢？呢？人有時會不由自主選擇參考系：坐在行駛的汽車里的人有時會不由自主選擇參考系：坐在行駛的汽車里的人觀察到路旁樹木向后運動，是因為人不由自主地選擇人觀察到路旁樹木向后運動，是因為人不由自主地選擇車為參考系車為參考系 ；觀察遠處的山脈的運動，會不由自主地；觀察遠處的山脈的運動，會不由自主地選擇路旁樹木為參考系，所以會感覺山脈在往前運動。選擇路旁樹木為參考系，所以會感覺山脈在往前運動。全球定位系統(tǒng)：全球定位系統(tǒng)：GPS、北斗、伽利略、格羅納斯、北斗、伽利略、格羅納斯 ，等，等運動、空間和時間(問題導學)拓展：平動與轉(zhuǎn)動拓展：平動與轉(zhuǎn)動1 1、做平動的物體，其

6、上各點的運動狀態(tài)、做平動的物體，其上各點的運動狀態(tài)( (快慢和方向快慢和方向) )是完全一樣的，各點運動軌跡的形狀大小完全相同；是完全一樣的，各點運動軌跡的形狀大小完全相同；2 2、做平動的物體，其運動軌跡可能是直線，也可能、做平動的物體，其運動軌跡可能是直線，也可能是曲線；請舉例！是曲線；請舉例！3 3、轉(zhuǎn)動物體上各點的運動軌跡是圓周，所有圓的圓、轉(zhuǎn)動物體上各點的運動軌跡是圓周，所有圓的圓心都在同一條直線上，這條直線叫做物體的轉(zhuǎn)動軸；心都在同一條直線上，這條直線叫做物體的轉(zhuǎn)動軸；因些，常說物體繞著某條軸轉(zhuǎn)動；因些，常說物體繞著某條軸轉(zhuǎn)動；4 4、同時參與平動和轉(zhuǎn)動的物體：鉆頭的運動；車輪、同

7、時參與平動和轉(zhuǎn)動的物體：鉆頭的運動；車輪的滾動；擰螺絲時螺絲及螺絲刀的運動；地球繞太陽的滾動；擰螺絲時螺絲及螺絲刀的運動；地球繞太陽運動；等等運動；等等運動、空間和時間(問題導學)拓展：平動與轉(zhuǎn)動拓展：平動與轉(zhuǎn)動5 5、所有復雜運動都可看成是若干個平動和轉(zhuǎn)動的合成。所有復雜運動都可看成是若干個平動和轉(zhuǎn)動的合成。 123123運動、空間和時間(問題導學)二、空間位置的描述二、空間位置的描述 你是如何告訴別人下列物體的位置的：你是如何告訴別人下列物體的位置的： (1)在筆直公路上行駛的汽車；在筆直公路上行駛的汽車； (2)在市區(qū)道路上比賽的馬拉松運動員；在市區(qū)道路上比賽的馬拉松運動員； *(3)在

8、湖里暢游的魚兒。在湖里暢游的魚兒。 如何用坐標系描述上述三類物體的位置？如何用坐標系描述上述三類物體的位置？ ?運動、空間和時間(問題導學)二、空間位置的描述二、空間位置的描述1、空間位置：距離、方向、空間位置：距離、方向極坐標系極坐標系(極徑、極角極徑、極角)2、位置矢量、位置矢量r： 從參考系上的參考點指向質(zhì)點所在位置的矢量。從參考系上的參考點指向質(zhì)點所在位置的矢量。3、位置坐標、位置坐標x、y、z：在參考系上建一維坐標系、二：在參考系上建一維坐標系、二維或三維直角坐標系維或三維直角坐標系(原點、方向、單位、標度原點、方向、單位、標度)(1)一維直線運動：一維直線運動：x(2)二維平面運動

9、二維平面運動：(x，y)(3)三維空間運動：三維空間運動：(x，y，z)4、位置坐標和位置矢量都是狀態(tài)量，與一個時刻對應。、位置坐標和位置矢量都是狀態(tài)量，與一個時刻對應。 位置坐標與位置矢量有什么關(guān)系？位置坐標與位置矢量有什么關(guān)系？?運動、空間和時間(問題導學)如圖所示，物體沿x軸做直線運動，從A點運動到B點。由圖可知初位置應表示成xA= ，末位置應表示成xB= ，位置的變化量x=xB - xA = ；若物體是從B點運動到A點，位置的變化量x=_=_。-3m2m5mxA - xB-5m運動、空間和時間(問題導學)x/m0 Ay/m123412354B(4，1)為了確定平面上物體的位置，我們建立

10、平面直角坐標為了確定平面上物體的位置，我們建立平面直角坐標系如圖所示，以系如圖所示，以O點為坐標原點，沿東西方向為點為坐標原點，沿東西方向為x軸，軸，向東為正；沿南北方向為向東為正；沿南北方向為y軸，向北為正。試問：軸，向北為正。試問：(1)圖中圖中A點的坐標如何表示？其含義是什么？點的坐標如何表示？其含義是什么？(2)當物體從當物體從A先向南運動，再向西運動，最后到達先向南運動，再向西運動，最后到達B點，點，試描述這個過程物體的位置變化？試描述這個過程物體的位置變化？(3)A、B兩個位置的距離多大兩個位置的距離多大 解：解：(1)A（4，5），）， 表示表示A點在東點在東4m偏北偏北5m處；

11、處；(2)A先向南運動先向南運動4m，到達點，到達點(4，1)處，處，接著向西運動接著向西運動3m，到達，到達B點；點；(3)5m，用勾股定理求解。，用勾股定理求解。 運動、空間和時間(問題導學)三、時間的描述三、時間的描述1、時刻：時間流逝過程的一瞬間；、時刻：時間流逝過程的一瞬間；2、時間、時間(間隔間隔)：兩個時刻之間的間隔；時間與時刻的：兩個時刻之間的間隔；時間與時刻的關(guān)系關(guān)系t=tt=t2 2-t-t1 13、表示時間的數(shù)軸：、表示時間的數(shù)軸： 時刻用點表示，時間用線段表示；時刻用點表示，時間用線段表示；4、時間單位：、時間單位： 時時(h)，分，分(min)，秒，秒(s)，飛秒，飛

12、秒(fs)，阿秒，阿秒(as)， 1fs=10-15s 1as=10-18s運動、空間和時間(問題導學)如圖所示，在時間軸上表示出下面的時間和時刻。如圖所示，在時間軸上表示出下面的時間和時刻。(1)第第1s內(nèi)，內(nèi)， (2)第第1s， (3)第第1s初，初， (4)第第1s末，末，(5)第第2s初，初， (6)第第3s內(nèi)，內(nèi)， (7)前前3s內(nèi)，內(nèi)， (8)第第3個個2st/s0 1 2 3 4 5 6提示：(2)可以理解成“第1s內(nèi)”時間、 “第1s時”和“第1s末”時刻運動、空間和時間(問題導學)研究對象的描述研究對象的描述1、質(zhì)點：用來代替物體的具有質(zhì)量的點叫做質(zhì)點。當、質(zhì)點：用來代替物體

13、的具有質(zhì)量的點叫做質(zhì)點。當物體的形狀、大小等因素對所研究問題的影響可以忽略物體的形狀、大小等因素對所研究問題的影響可以忽略時，就可以把物體看成質(zhì)點。時，就可以把物體看成質(zhì)點。2、剛體：不會變形的物體稱為剛體。、剛體：不會變形的物體稱為剛體。3、彈性體：在外力作用下發(fā)生彈性形變，撒消外力后、彈性體：在外力作用下發(fā)生彈性形變，撒消外力后能夠恢復原狀，這樣的物體稱之為彈性體。能夠恢復原狀，這樣的物體稱之為彈性體。運動、空間和時間(問題導學)位置變化的描述位置變化的描述1、位移、位移s：(1)從質(zhì)點初位置指向末位置的有向線段，位移的大小從質(zhì)點初位置指向末位置的有向線段，位移的大小用線段長短表示，位移的

14、方向從初位置指向末位置；用線段長短表示，位移的方向從初位置指向末位置；(2)位移是表示質(zhì)點空間位置變化大小和方向的物理量，位移是表示質(zhì)點空間位置變化大小和方向的物理量，位移是矢量；位移是矢量；2、路程、路程L：質(zhì)點運動路徑：質(zhì)點運動路徑(軌跡軌跡)的長度，路程是標量，的長度，路程是標量，只有大小，沒有方向；只有大小，沒有方向；3、位移大小與路程的關(guān)系：、位移大小與路程的關(guān)系：sLL，僅在單向直線運動，僅在單向直線運動中中s=Ls=L；位移、路程都是過程量，與一段時間對應。；位移、路程都是過程量，與一段時間對應。初中物理中用初中物理中用s表示路程表示路程運動、空間和時間(問題導學)位置變化的描述

15、位置變化的描述4、位移、位移s與位置坐標與位置坐標x、y、z的關(guān)系：的關(guān)系：(1)一維直線運動中：一維直線運動中：s=x2-x1，s0表示位移方向與坐標表示位移方向與坐標軸方向軸方向(正方向正方向)相同，相同， s00tt0位移位移s2=- -4m00位移位移s s2 2 = x= x2 2 - x- x1 1 = -7m - (-3m) = -4m 0= -7m - (-3m) = -4m 0= 6m - 1m = 5m 0位移位移s3=6m00位移位移s s3 3 = x= x2 2 - x- x1 1 = 2m (-4m) = 6m 0= 2m (-4m) = 6m 0運動、空間和時間(

16、問題導學)位置變化的描述位置變化的描述4、位移、位移s與位置坐標與位置坐標x、y、z的關(guān)系：的關(guān)系：(2)二維平面運動中：位移大小為二維平面運動中：位移大小為位移方向從點位移方向從點(x1，y1)指向點指向點(x2，y2)(3)三維立體空間運動中：位移大小為三維立體空間運動中：位移大小為位移方向從點位移方向從點(x1，y1 ，z1)指向點指向點(x2，y2 ，z2)212212212)()()(zzyyxxs222121()()sxxyy運動、空間和時間(問題導學)位置變化的描述位置變化的描述5、位移、位移s與位置矢量與位置矢量r的關(guān)系：的關(guān)系：在時間在時間t1t2內(nèi)，質(zhì)點的位移內(nèi)，質(zhì)點的位移

17、s從位置矢量從位置矢量r1的末端指的末端指向位置矢量向位置矢量r2的末端的末端參考系參考系r1r2s=r r質(zhì)點初位置質(zhì)點初位置質(zhì)點末位置質(zhì)點末位置矢量寫法矢量寫法: :12rrrs參考點參考點O O運動、空間和時間(問題導學)位置變化的描述位置變化的描述6、 st圖象圖象 (位移位移時間圖象時間圖象)： 反應的是直線運動質(zhì)點的移與時間的關(guān)系；反應的是直線運動質(zhì)點的移與時間的關(guān)系； 實際上縱坐標表示的是質(zhì)點的位置實際上縱坐標表示的是質(zhì)點的位置x，或者說，或者說是相對于一維坐標系中是相對于一維坐標系中0點的位移點的位移s = x - x0 = x ；問題：在問題：在st圖象中，如何表示靜止？如何

18、表示朝圖象中，如何表示靜止？如何表示朝正方向的勻速直線運動？如何表示朝負方向的勻速正方向的勻速直線運動？如何表示朝負方向的勻速直線運動？直線運動？運動、空間和時間(問題導學)運動快慢的描述運動快慢的描述1、平均速度、平均速度 ：運動物體的位移：運動物體的位移s與所用時間與所用時間t的比，的比，叫做這段位移叫做這段位移(或這段時間或這段時間)內(nèi)的平均速度，即內(nèi)的平均速度，即2、 (瞬時瞬時)速度：運動物體在某位置速度：運動物體在某位置(或某時刻或某時刻)的速度，的速度，叫做瞬時速度；叫做瞬時速度； 測量瞬時速度，可以用很短時間內(nèi)的平均速度大小測量瞬時速度，可以用很短時間內(nèi)的平均速度大小代替，而且所取時間越短，誤差越??；代替，而且所取時間越短，誤差越小；3、平均速率：、平均速率：運動物體的路程運動物體的路程L與所用時間與所用時間t的比，叫的比，叫做這段路程做這段路程(或這段時間或這段時間)內(nèi)的平均速率，即內(nèi)的平均速率，即4、(瞬時瞬時)速率：速率： (瞬時瞬時)速度的大小速度的大小_vtsv _LLvt初中物理中所說的速度指