高一物理1.1《質(zhì)點(diǎn)-參考系和坐標(biāo)系-》教案資料

1、高一物理1.1質(zhì)點(diǎn)-參考系和坐標(biāo)系-n在我們周圍可以看到各種各樣的運(yùn)動(dòng)：汽車行駛、江水咆哮、鳥兒飛翔、飛船運(yùn)行等。物體的空間位置隨時(shí)間的變化，叫物體的空間位置隨時(shí)間的變化，叫機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，它是自然界最簡(jiǎn)單最基，它是自然界最簡(jiǎn)單最基本的運(yùn)動(dòng)形式。本的運(yùn)動(dòng)形式。在物理學(xué)中，研究物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)在物理學(xué)中，研究物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的分支叫的分支叫力學(xué)力學(xué)人類的認(rèn)知規(guī)律：n運(yùn)動(dòng)及其描述：由淺入深由淺入深由表及里由表及里n問(wèn)題問(wèn)題1 1：該如何描述物體的運(yùn)動(dòng)呢？：該如何描述物體的運(yùn)動(dòng)呢？n詩(shī)人用氣勢(shì)磅礴來(lái)描述大河中的水流，用矯捷如燕來(lái)描述運(yùn)動(dòng)員輕盈的舞姿，畫家用汽車后面的線條來(lái)表示風(fēng)，來(lái)描述車輛的飛馳?？茖W(xué)

2、家呢科學(xué)家呢？n如：雄鷹在空中翱翔n 足球的飛滾n 樹葉、紙張的飄落n 海浪的洶涌澎湃物理學(xué)家怎樣描述下列物體的運(yùn)動(dòng)呢？物理學(xué)家怎樣描述下列物體的運(yùn)動(dòng)呢？對(duì)于復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該如何描述呢？對(duì)于復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)應(yīng)該如何描述呢？n 1、飛機(jī)以某速度從南京飛向北京所用時(shí)間。n 2、 研究火車在城市之間運(yùn)行快慢情況。n它們的大小形狀不同，能否簡(jiǎn)化呢？因?yàn)轱w機(jī)、火車的大小與形狀在上述研究的因?yàn)轱w機(jī)、火車的大小與形狀在上述研究的問(wèn)題中影響很小問(wèn)題中影響很小,可忽略不計(jì)可忽略不計(jì)在物理學(xué)中為了研究的方便在物理學(xué)中為了研究的方便,可以用一個(gè)小可以用一個(gè)小點(diǎn)代替物體點(diǎn)代替物體這個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)稱為質(zhì)點(diǎn)這個(gè)有質(zhì)量的點(diǎn)稱為質(zhì)點(diǎn)定

3、義：定義：物理方法n1、質(zhì)點(diǎn)（mass point）n （1）某些情況下，將物體簡(jiǎn)化為一個(gè)某些情況下，將物體簡(jiǎn)化為一個(gè) 有質(zhì)量的點(diǎn)的點(diǎn)n （2）理想化的的“物理模型物理模型”n 忽略次要因素：形狀、大小等n 突出主要因素：具有質(zhì)量（本質(zhì)屬性）物體都可以看物體都可以看作質(zhì)點(diǎn)么？作質(zhì)點(diǎn)么？思考思考（1） 研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)能否把地球視為一個(gè)研究地球繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)能否把地球視為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)呢？質(zhì)點(diǎn)呢？（2） 研究地球上各處的季節(jié)變化時(shí)，能否把它視研究地球上各處的季節(jié)變化時(shí)，能否把它視為質(zhì)點(diǎn)呢？為質(zhì)點(diǎn)呢？（3） 一列沿京滬鐵路運(yùn)動(dòng)的火車，若研究它從上一列沿京滬鐵路運(yùn)動(dòng)的火車，若研究它從上海到北京的運(yùn)動(dòng)能否

4、把它簡(jiǎn)化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)？海到北京的運(yùn)動(dòng)能否把它簡(jiǎn)化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)？（4） 研究火車通過(guò)南京長(zhǎng)江大橋的運(yùn)動(dòng)時(shí)，能否研究火車通過(guò)南京長(zhǎng)江大橋的運(yùn)動(dòng)時(shí)，能否把它簡(jiǎn)化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)呢？把它簡(jiǎn)化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)呢？ （5）我們?cè)谛蕾p跳水運(yùn)動(dòng)時(shí)我們看的是什么）我們?cè)谛蕾p跳水運(yùn)動(dòng)時(shí)我們看的是什么? 質(zhì)點(diǎn)小結(jié)：質(zhì)點(diǎn)小結(jié)：質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的模型。質(zhì)點(diǎn)是一種科學(xué)抽象，是一種理想化的模型。質(zhì)點(diǎn)是對(duì)實(shí)際物體的近似，這也是物理學(xué)中質(zhì)點(diǎn)是對(duì)實(shí)際物體的近似，這也是物理學(xué)中常用的一種重要的研究方法。常用的一種重要的研究方法。一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，取決于一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn)，取決于它的形狀它的形狀和大小在所研究問(wèn)題中是否可以忽略

5、不計(jì)，或和大小在所研究問(wèn)題中是否可以忽略不計(jì)，或者者各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況是否完全相同。而跟自身各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況是否完全相同。而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運(yùn)動(dòng)速度的大小無(wú)體積的大小、質(zhì)量的多少和運(yùn)動(dòng)速度的大小無(wú)關(guān)。關(guān)。腦筋急轉(zhuǎn)彎：腦筋急轉(zhuǎn)彎：n1、自然界存在很多質(zhì)點(diǎn)。n2、小的物體一定可以看作質(zhì)點(diǎn)。n3、大的物體不能當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。n4、原子核一定可以當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。n5、研究運(yùn)動(dòng)員的長(zhǎng)跑時(shí)，可以看作質(zhì)點(diǎn)。n6、研究跳水運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)時(shí)不能簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)。思維體操：n 如何解釋小孩的如何解釋小孩的靜止？n 同一個(gè)物體，運(yùn)動(dòng)會(huì)不同？NoImage定義：定義：新沂市物理研究會(huì)新沂市物理研究會(huì)參考系小結(jié)n運(yùn)動(dòng)和靜止是相對(duì)于

6、參考系的。運(yùn)動(dòng)和靜止是相對(duì)于參考系的。n參考系的選取是任意的。參考系的選取是任意的。n選擇不同的參考系，觀察的結(jié)果可能不一樣，選擇不同的參考系，觀察的結(jié)果可能不一樣，也可能一樣。也可能一樣。n選擇參考系時(shí)，應(yīng)使物體運(yùn)動(dòng)的描述盡可選擇參考系時(shí)，應(yīng)使物體運(yùn)動(dòng)的描述盡可能簡(jiǎn)單、方便。能簡(jiǎn)單、方便。n比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須選擇同一參考系比較兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須選擇同一參考系才有意義。才有意義。“云不動(dòng)”是以 - 為參考系?！霸婆c我俱東”是以- 為參考系詩(shī)境詩(shī)境中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)體會(huì)n 文字描述方便嗎？能精確嗎？n 有沒(méi)有簡(jiǎn)便又準(zhǔn)確的方法？n 若物體只在一條直線上運(yùn)動(dòng)，如何描述位置變化？

7、若在某平面（操場(chǎng)）上呢？ 如 何 確 定 物 體 的 位 置 5mn1、坐標(biāo)系（coordinate system）建立的作用n2、坐標(biāo)系的構(gòu)成要素：n 原點(diǎn)、正方向、標(biāo)度、n 物理量、單位三三. . 坐坐 標(biāo)標(biāo) 系系說(shuō)一說(shuō) 3. 3.如圖所示，一輛自行車從青海新村出發(fā)沿青海路駛向如圖所示，一輛自行車從青海新村出發(fā)沿青海路駛向海中附校和海門中學(xué)方向，我們?cè)鯓用枋鲎孕熊嚨奈恢煤Ｖ懈叫：秃ｉT中學(xué)方向，我們?cè)鯓用枋鲎孕熊嚨奈恢秒S時(shí)間的變化？隨時(shí)間的變化？青海新村青海新村：00青海路青海路獅山路獅山路7：09海門中學(xué)海門中學(xué)7：12海中附校海中附校7：07青海青海橋橋7：03x（西）（西）0(西西)y

8、 y( (南南) )生活中的物理車載車載GPS定位系統(tǒng)定位系統(tǒng)1GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是以全球24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ)，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它由三部分構(gòu)成，一是地面控制部分，由主控站、地面天線、監(jiān)測(cè)站及通訊輔助系統(tǒng)組成。二是空間部分，由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個(gè)軌道平面。三是用戶裝置部分，由GPS接收機(jī)和衛(wèi)星天線組成。民用的定位精度可達(dá)10米內(nèi)。 生活中的物理nGPS：全球定位系統(tǒng)n ( 授時(shí)與測(cè)距導(dǎo)航系統(tǒng)-全球定位系統(tǒng)nnavigation system timing and rangingglobal positioning system )n

9、全球定位系統(tǒng)是美國(guó)從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。 n 在美國(guó),GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)與“阿波羅”飛船登月、航天飛機(jī)升空，同列為20世紀(jì)“三大航天工程”。生活中的物理nGPS：全球定位系統(tǒng)n ( 授時(shí)與測(cè)距導(dǎo)航系統(tǒng)-全球定位系統(tǒng)nnavigation system timing and rangingglobal positioning system )n GPS系統(tǒng)包括三大部分：n （1）GPS衛(wèi)星（空間部分）n （2）地面支撐系統(tǒng)（地面監(jiān)控部分）n （3）GPS接收機(jī)

10、（用戶部分）定位儀中所示位置全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)n1、美國(guó)全球定位系統(tǒng)（GPS）。有24顆衛(wèi)星組成，分布在6條交點(diǎn)互隔60度的軌道面上，精度約為10米，軍民兩用，目前正在試驗(yàn)第二代衛(wèi)星系統(tǒng)；2、俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)。有24顆衛(wèi)星組成，精度在10米左右，軍民兩用，設(shè)計(jì)2009年底服務(wù)范圍拓展到全球；3、歐洲“伽利略”系統(tǒng)。有30顆衛(wèi)星組成，定位誤差不超過(guò)1米，主要為民用。2005年首顆試驗(yàn)衛(wèi)星已成功發(fā)射。預(yù)計(jì)2008年前開通定位服務(wù)；4、中國(guó)“北斗”系統(tǒng)。由5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星組成。定位精度10米。計(jì)劃2008年左右覆蓋中國(guó)及周邊地區(qū)，然后逐步擴(kuò)展為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。 中國(guó)中

11、國(guó)“北斗北斗”系統(tǒng)系統(tǒng)n北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System是中國(guó)正在實(shí)施n北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)介紹n的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),縮寫為BDS1-2,與美國(guó)的GPS、俄羅斯的格洛納斯、歐盟的伽利略系統(tǒng)兼容共用的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，并稱全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)2012年12月27日起提供連續(xù)導(dǎo)航定位與授時(shí)服務(wù)n北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端三部分組成?？臻g端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測(cè)站等若干個(gè)地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國(guó)GPS、俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）、歐盟“伽利略”（GALILEO）等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端組成。n中國(guó)此前已成功發(fā)射四顆北斗導(dǎo)航試驗(yàn)衛(wèi)星和十六顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星（其中，北斗-1A已經(jīng)結(jié)束任務(wù)），將在系統(tǒng)組網(wǎng)和試驗(yàn)基礎(chǔ)上，逐步擴(kuò)展為全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。n典型例題n1、在下列物體的運(yùn)動(dòng)中，可視作質(zhì)點(diǎn)的物體有 ( )nA.從北京開往廣州的一列火車nB.研究轉(zhuǎn)動(dòng)的汽車輪胎nC.研究繞地球運(yùn)動(dòng)時(shí)的航天飛機(jī)nD.表演精彩芭蕾舞演員nE.參加一百米跑競(jìng)賽的運(yùn)動(dòng)員在沖刺過(guò)程中nF.在斜下推力的作用下，沿水平面滑動(dòng)的箱子nG.計(jì)算子彈從槍口到靶心的飛行時(shí)間nH.測(cè)量子彈船過(guò)一張薄紙的時(shí)間。 n2、描述物體地運(yùn)動(dòng)，必須選擇參