運(yùn)動、空間和時(shí)間(問題導(dǎo)學(xué))

0、運(yùn)動的多樣性、絕對性1、物質(zhì)的種類：場

(電場、磁場、萬有引力場，等)，

實(shí)物粒子2、運(yùn)動的多樣性：機(jī)械運(yùn)動，熱運(yùn)動，電磁運(yùn)動，生命運(yùn)動，等等3、運(yùn)動的絕對性：宇宙中的一切物質(zhì)都在運(yùn)動，絕對靜止的物質(zhì)是不存在的。有位哲學(xué)家說：“人不可能兩次進(jìn)入同一條河流”。你認(rèn)為有道理嗎？?第一頁第二頁，共29頁。一、機(jī)械運(yùn)動1、定義：一個物體(研究對象)相對其他物體(參考系)的位置變化，叫做機(jī)械運(yùn)動，簡稱運(yùn)動2、機(jī)械運(yùn)動的分類：(1)按物體運(yùn)動軌跡形狀分為：直線運(yùn)動，曲線運(yùn)動(2)按物體速度變化情況分為：勻速運(yùn)動變速運(yùn)動(加速運(yùn)動、減速運(yùn)動)；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？?第二頁第三頁，共29頁。3、參考系：課本P13(相當(dāng)于初中的參照物)(1)在運(yùn)動學(xué)范疇內(nèi)，參考系的選擇具有任意性，但一般應(yīng)以使運(yùn)動的描述簡單為原則；(2)對于同一個運(yùn)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；(3)慣性系和非慣性系：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！

參考系一定是不動的物體嗎？

可以選擇一個幾何點(diǎn)做參考系嗎？

飛機(jī)投彈時(shí)，炸彈的軌跡可以是直線嗎？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？?第三頁第四頁，共29頁。參考系欣賞與研討從一千多年前唐代(敦煌曲子詞)流傳下來的一首詞：滿眼風(fēng)波多閃灼，看山恰似走來迎，仔細(xì)看山山不動，是船行。作者為什么有“山迎”、“船行”兩種不同的感覺呢？人有時(shí)會不由自主選擇參考系：坐在行駛的汽車?yán)锏娜擞^察到路旁樹木向后運(yùn)動，是因?yàn)槿瞬挥勺灾鞯剡x擇車為參考系；觀察遠(yuǎn)處的山脈的運(yùn)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(yùn)動。全球定位系統(tǒng)：GPS、北斗、伽利略、格羅納斯，等第四頁第五頁，共29頁。拓展：平動與轉(zhuǎn)動1、做平動的物體，其上各點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)(快慢和方向)是完全一樣的，各點(diǎn)運(yùn)動軌跡的形狀大小完全相同；2、做平動的物體，其運(yùn)動軌跡可能是直線，也可能是曲線；請舉例！3、轉(zhuǎn)動物體上各點(diǎn)的運(yùn)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；因些，常說物體繞著某條軸轉(zhuǎn)動；4、同時(shí)參與平動和轉(zhuǎn)動的物體：鉆頭的運(yùn)動；車輪的滾動；擰螺絲時(shí)螺絲及螺絲刀的運(yùn)動；地球繞太陽運(yùn)動；等等第五頁第六頁，共29頁。拓展：平動與轉(zhuǎn)動5、所有復(fù)雜運(yùn)動都可看成是若干個平動和轉(zhuǎn)動的合成。123123第六頁第七頁，共29頁。二、空間位置的描述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；

(2)在市區(qū)道路上比賽的馬拉松運(yùn)動員；**(3)在湖里暢游的魚兒。如何用坐標(biāo)系描述上述三類物體的位置？?第七頁第八頁，共29頁。二、空間位置的描述1、空間位置：距離、方向→極坐標(biāo)系(極徑、極角)2、位置矢量r：從參考系上的參考點(diǎn)指向質(zhì)點(diǎn)所在位置的矢量。3、位置坐標(biāo)x、y、z：在參考系上建一維坐標(biāo)系、二維或三維直角坐標(biāo)系(原點(diǎn)、方向、單位、標(biāo)度)(1)一維直線運(yùn)動：x(2)二維平面運(yùn)動：(x，y)(3)三維空間運(yùn)動：(x，y，z)4、位置坐標(biāo)和位置矢量都是狀態(tài)量，與一個時(shí)刻對應(yīng)。位置坐標(biāo)與位置矢量有什么關(guān)系？?第八頁第九頁，共29頁。如圖所示，物體沿x軸做直線運(yùn)動，從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)。由圖可知初位置應(yīng)表示成xA=

，末位置應(yīng)表示成xB=

，位置的變化量Δx=xB

-xA=

；若物體是從B點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)，位置的變化量Δx=_________=________。-3m2m5mxA

-xB-5m第九頁第十頁，共29頁。x/m0Ay/m123412354B(4，1)為了確定平面上物體的位置，我們建立平面直角坐標(biāo)系如圖所示，以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿東西方向?yàn)閤軸，向東為正；沿南北方向?yàn)閥軸，向北為正。試問：(1)圖中A點(diǎn)的坐標(biāo)如何表示？其含義是什么？(2)當(dāng)物體從A先向南運(yùn)動，再向西運(yùn)動，最后到達(dá)B點(diǎn)，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解：(1)A（4，5），表示A點(diǎn)在東4m偏北5m處；(2)A先向南運(yùn)動4m，到達(dá)點(diǎn)(4，1)處，接著向西運(yùn)動3m，到達(dá)B點(diǎn)；(3)5m，用勾股定理求解。第十頁第十一頁，共29頁。三、時(shí)間的描述1、時(shí)刻：時(shí)間流逝過程的一瞬間；2、時(shí)間(間隔)：兩個時(shí)刻之間的間隔；時(shí)間與時(shí)刻的關(guān)系Δt=t2-t13、表示時(shí)間的數(shù)軸：時(shí)刻用點(diǎn)表示，時(shí)間用線段表示；4、時(shí)間單位：時(shí)(h)，分(min)，秒(s)，飛秒(fs)，阿秒(as)，1fs=10-15s1as=10-18s第十一頁第十二頁，共29頁。如圖所示，在時(shí)間軸上表示出下面的時(shí)間和時(shí)刻。(1)第1s內(nèi)，(2)第1s，(3)第1s初，(4)第1s末，(5)第2s初，(6)第3s內(nèi)，(7)前3s內(nèi)，(8)第3個2st/s0123456提示：(2)可以理解成“第1s內(nèi)”——時(shí)間、“第1s時(shí)”和“第1s末”——時(shí)刻第十二頁第十三頁，共29頁。研究對象的描述1、質(zhì)點(diǎn)：用來代替物體的具有質(zhì)量的點(diǎn)叫做質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)物體的形狀、大小等因素對所研究問題的影響可以忽略時(shí)，就可以把物體看成質(zhì)點(diǎn)。2、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，撒消外力后能夠恢復(fù)原狀，這樣的物體稱之為彈性體。第十三頁第十四頁，共29頁。位置變化的描述1、位移s：(1)從質(zhì)點(diǎn)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，位移的方向從初位置指向末位置；(2)位移是表示質(zhì)點(diǎn)空間位置變化大小和方向的物理量，位移是矢量；2、路程L：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動路徑(軌跡)的長度，路程是標(biāo)量，只有大小，沒有方向；3、位移大小與路程的關(guān)系：s≤L，僅在單向直線運(yùn)動中s=L；位移、路程都是過程量，與一段時(shí)間對應(yīng)。初中物理中用s表示路程第十四頁第十五頁，共29頁。位置變化的描述4、位移s與位置坐標(biāo)x、y、z的關(guān)系：(1)一維直線運(yùn)動中：s=x2-x1，s>0表示位移方向與坐標(biāo)軸方向(正方向)相同，s<0表示位移方向與坐標(biāo)軸方向(正方向)相反；s的絕對值表示位移的大小，s的正負(fù)號表示位移的方向；末位置初位置末位置初位置x/m01234567-1-2-3-4-5-6-7t0t位移s1=5m>0tt0位移s2=-4m<0位移s2=x2′

-x1′

=-7m-(-3m)=-4m<0位移s1=x2-x1=6m-1m=5m>0位移s3=6m>0位移s3=x2′

′

-x1′

′

=2m–(-4m)=6m>0第十五頁第十六頁，共29頁。位置變化的描述4、位移s與位置坐標(biāo)x、y、z的關(guān)系：(2)二維平面運(yùn)動中：位移大小為位移方向從點(diǎn)(x1，y1)指向點(diǎn)(x2，y2)(3)三維立體空間運(yùn)動中：位移大小為位移方向從點(diǎn)(x1，y1，z1)指向點(diǎn)(x2，y2，z2)第十六頁第十七頁，共29頁。位置變化的描述5、位移s與位置矢量r的關(guān)系：在時(shí)間t1——t2內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的位移s從位置矢量r1的末端指向位置矢量r2的末端參考系r1r2s=Δr質(zhì)點(diǎn)初位置質(zhì)點(diǎn)末位置矢量寫法:參考點(diǎn)O第十七頁第十八頁，共29頁。位置變化的描述6、s—t圖象(位移—時(shí)間圖象)：反應(yīng)的是直線運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)的移與時(shí)間的關(guān)系；實(shí)際上縱坐標(biāo)表示的是質(zhì)點(diǎn)的位置x，或者說是相對于一維坐標(biāo)系中0點(diǎn)的位移s=x-x0=x；問題：在s—t圖象中，如何表示靜止？如何表示朝正方向的勻速直線運(yùn)動？如何表示朝負(fù)方向的勻速直線運(yùn)動？第十八頁第十九頁，共29頁。運(yùn)動快慢的描述1、平均速度：運(yùn)動物體的位移s與所用時(shí)間t的比，叫做這段位移(或這段時(shí)間)內(nèi)的平均速度，即2、(瞬時(shí))速度：運(yùn)動物體在某位置(或某時(shí)刻)的速度，叫做瞬時(shí)速度；測量瞬時(shí)速度，可以用很短時(shí)間內(nèi)的平均速度大小代替，而且所取時(shí)間越短，誤差越小；3、平均速率：運(yùn)動物體的路程L與所用時(shí)間t的比，叫做這段路程(或這段時(shí)間)內(nèi)的平均速率，即4、(瞬時(shí))速率：(瞬時(shí))速度的大小初中物理中所說的速度指的是速率第十九頁第二十頁，共29頁。末位置初位置末位置初位置x/m01234567-1-2-3-4-5-6-7t0t位移s1=5m>0tt0位移s2=-4m<0正方向v1>0v2<05、在直線運(yùn)動中規(guī)定了正方向后，當(dāng)位移與正方向相同時(shí)取正值，相反時(shí)取負(fù)值；當(dāng)速度與正方向相同時(shí)取正值，相反時(shí)取負(fù)值。運(yùn)動快慢的描述第二十頁第二十一頁，共29頁。運(yùn)動快慢的描述6、四個概念的關(guān)系：(1)速度是矢量：平均速度的方向與位移方向相同，瞬時(shí)速度的方向即物體的運(yùn)動方向；(2)速率是標(biāo)量；(3)平均速度的大小≤平均速率(4)瞬時(shí)速度的大小=瞬時(shí)速率在極限情況下(Δt→0)，平均速度的大小=平均速率=瞬時(shí)速率第二十一頁第二十二頁，共29頁。7、v—t圖象(速度——時(shí)間圖象)：問題：在圖象中，如何表示靜止？如何表示朝正方向的勻速直線運(yùn)動？如何表示朝負(fù)方向的勻速直線運(yùn)動？如何表示勻變速直線運(yùn)動？如何表示變加速運(yùn)動？運(yùn)動快慢的描述第二十二頁第二十三頁，共29頁。速度變化快慢的描述——加速度1、加速度的物理意義：表示速度變化快慢的物理量；2、加速度的定義：物體速度變化跟發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比，叫做物體運(yùn)動的加速度。3、加速度的公式：4、加速度的單位：m/s25、加速度是矢量：加速度的方向與速度變化量Δv的方向相同；第二十三頁第二十四頁，共29頁。速度變化快慢的描述——加速度課本例題1課本例題2補(bǔ)充例題第二十四頁第二十五頁，共29頁。解：列車的初速度v0=30m/s，末速度vt=10m/s，t=10s.列車運(yùn)動的加速度解：獵豹的初速度v0=0，末速度vt=70km/h≈19.4m/s，t=2s.獵豹的加速度結(jié)論：