高中物理1.3课件 68页

\n新课标人教版课件系列《高中物理》必修1\n第一章运动的描述\n教学目标1、物体的运动2、参考系3、坐标系4、生活中的物理5、时刻和时间间隔6、位移和路程7、矢量和标量8、直线运动的位置和位移9、速度、平均速度、瞬时速度\n第一节质点　参考系和坐标系\n问题1：该如何描述物体的运动呢？诗人用气势磅礴来描述大河中的水流，用矫捷如燕来描述运动员轻盈的舞姿，画家用汽车后面的线条来表示风，来描述车辆的飞驰。科学家呢？\n一`物体的运动1、运动是______的一切物体都在不停________谁能准确描述下列物体的运动？如：雄鹰在空中翱翔足球的飞滚树叶、纸张的飘落海浪的汹涌澎湃精确描述之难\n一`物体的运动1、运动是______的难道我们真的无法描述物体的运动？例：飞机以某速度从南京飞向北京,研究火车在城市之间运行我们是否要考虑飞机本身大小？车箱的颤动我们考虑吗？我们已经很自然的忽略某些次要因素（如形状、大小），只关心主要的方面。\n物理方法1、运动是______的2、质点（masspoint）（1）某些情况下，将物体简化为一个有质量的点（2）理想化的“物理模型”忽略次要因素：形状、大小等突出主要因素：具有质量（本质属性）矛盾的主次方面物体都可以看作质点么？\n一`物体的运动1、运动是______的2、质点（masspoint）（1）某些情况下，将物体简化为一个有质量的点（2）理想化的“物理模型”忽略次要因素：形状、大小等突出主要方面：具有质量（本质属性）（3）物体能否看作质点是有条件的物体的大小和形状在研究问题时可以忽略不计\n亲身体会：几点说明:1、物理各点的运动情况相同（平动）时，可以看作质点，一般研究物体的转动时不能把物体看作质点。2、物体有转动，但物体的转动不是我们所研究的主要问题时，物体的本身大小和形状已变成了次要因素，物体可以看作质点。3、物体本身的大小对所研究的问题不能忽略时，不能把物体看作质点。4、物体能否看作质点，取决于它的形状和大小在所研究的问题中是否可以忽略不计，而跟物体自身体积的大小，质量的多少和运动速度的大小无关。5、一个物体能否看作质点取决于所研究问题的性质，即使同一个物体在研究问题不同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况下不可以看作质点。\n思考与讨论：质点和几何中的点是一回事吗？1、相同点：都是没有形状和大小的点。2、不同点：质点是实际物体的抽象，它具有一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一相对的物理概念；几何中的点没有质量，仅表示位置，而且应该绝对的小。\n思维体操：如何解释小孩的静止？同样的物体，运动会不同？\n二`参考系1、运动的相对性：描述运动要寻找参考物体2、参考系（referenceframe）（1）选择的任意性（一般选择地球和相对于地球静止的物体）（2）对不同参考系，运动可能不同注意：比较两个物体的运动情况，必须选择同一个参考系才有意义。\n飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。诗境中的相对运动体会\n思考：我们曾说过运动是绝对的，现在又说运动是相对的，矛盾么？\n如何确定物体位置？文字描述方便吗？能精确吗？有没有简便又准确的方法？区分：定性与定量笛卡儿发明坐标系若物体只在一条直线上运动，如何描述位置变化？若在某平面（操场）上呢？\n如何在地面定物体位置？寻找有用信息：经度与纬度（大地坐标系）\n三`坐标系1、坐标系（coordinatesystem）建立的作用2、坐标系的构成要素：原点、正方向、标度、物理量、单位\n思维体操从A到B位置变化了多少？你是如何得到的？\n说一说对于在平面上运动的物体，例如冰场上的花样滑冰运动员，要描述他们的位置，你认为应该怎样建立坐标系？\n生活中的物理\n生活中的物理GPS：全球定位系统(授时与测距导航系统----全球定位系统navigationsystemtimingandranging—globalpositioningsystem)全球定位系统是美国从20世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。在美国,GPS全球卫星定位技术与“阿波罗”飞船登月、航天飞机升空，同列为20世纪“三大航天工程”。\n生活中的物理GPS：全球定位系统(授时与测距导航系统----全球定位系统navigationsystemtimingandranging—globalpositioningsystem)GPS系统包括三大部分：（1）GPS卫星（空间部分）（2）地面支撑系统（地面监控部分）（3）GPS接收机（用户部分）\n定位仪中所示位置：\n24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。\n全球定位系统属于美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。该系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，分布在六个轨道面上（每轨道面四颗），轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS卫星已发展至BlockII型式的定位卫星，由RockwellInternational制造，在轨道上重量约1,900磅，太阳能接收板长度约17呎，于1994年完成第24颗卫星的发射。因此目前太空中有24颗GPS卫星可供定位运用，绕行地球一周需12恒星时，每日可绕行地球2周，这也就是说，不论任何时间，任何地点，至少有4颗以上的卫星出现在我们的上空。目前全球有五个地面卫星监控站，分布于夏威夷、亚森欣岛、迪亚哥加西亚、瓜加林岛、科罗拉多泉，这些卫星地面控制站，同时监控GPS卫星的运作状态及它们在太空中的精确位置，主地面控制站更负责传送卫星瞬时常数(Ephemera'sConstant)及时脉偏差(ClockOffsets)的修正量，再由卫星将这些修正量提供给GPS接收器做为定位运用。\nGPS的定位是利用卫星基本三角定位原理，GPS接收装置以测量无线电信号的传输时间来量测距离，以距离来判定卫星在太空中的位置，这是一种高轨道与精密定位的观测方式。假设卫星在11,000英哩高处，测量我们的距离，首先以11,000英哩为半径，以此卫星为圆心画一圆，而我们位置正处于球面上。再假设第二颗卫星距离我们12,000英哩，而我们正处于这二颗球所交集的圆周上。现在我们再以第三颗卫星做精密定位，假设高度13,000英哩，我们即可进一步缩小范围到二点位置上，但其中一点为非我们所在的位置极有可能在太空中的某一点，因此，我们舍弃这一点参考点，选择另一点为位置参考点。    如果要获得更精确的定位，则必定要再测量第四个颗卫星，从基本物理的观念上来说，以讯号传输的时间乘以速度即是我们与卫星的距离，我们将此测得的距离称为虚拟距离，在GPS的测量上，我们测的是无线信号，速度几乎达18万6千英哩/Sec的光速，而时间却短的惊人，甚至只要0.06秒，时间的测量需要二个不同的时表，一个时表装置于卫星上以记录无线电信号传送的时间，另一个时表则装置在接收器上，用以记录无线电信号接收的时间，虽然卫星传送信号至接收器的时间极短，但时间上并不同步，假设卫星与接收器同时发出声音给我们，我们会听到二种不同的声音，这是因为卫星从11,000英哩远的地方传来，所以会有延迟的时间，因此，我们可以延迟接收器的时间，从此延迟的时间╳速度，就是接收器到卫星的距离，此即为GPS的基本定位原理。\n1，本堂课学习了质点、参考系概念及参考系的选取原则。2，学习了如何利用坐标系来描述物体的位置和位置变化。课后作业：P13面的第1题、第2题和第3题。课堂小结\n典型例题1、在下列物体的运动中，可视作质点的物体有()A.从北京开往广州的一列火车B.研究转动的汽车轮胎C.研究绕地球运动时的航天飞机D.表演精彩芭蕾舞演员E.参加一百米跑竞赛的运动员在冲刺过程中F.在斜下推力的作用下，沿水平面滑动的箱子G.计算子弹从枪口到靶心的飞行时间H.测量子弹船过一张薄纸的时间。ACFG\n2、描述物体地运动，必须选择参考系，关于参考系，下列说法中正确地是（）（A）早晨太阳从东方升起，参考系是地面（B）地球绕太阳近似做圆周运动，参考系是太阳（C）研究地面上物体的运动只能取地面为参考系（D）在不同参考系中描述物体的运动，简繁程度会不同ABD\n3、一根长0.8米的一杆竖直放置，今有一内径略大于杆直径的环，从杆的顶点A向下滑动，取杆的下端O为坐标原点，取向下为正方向，图中A、B两点的坐标各是多少？环从A到B的过程中，位置变化了多少？\n第二节　时间和位移\n一、时刻和时间间隔2．时间间隔：是指两时刻的间隔，在表示时间的数轴上用线段来表示．时间间隔简称时间．1．时刻：是指某一瞬时，在表示时间的数轴上，用点来表示．t/h8910上课上课下课下课45min45min10min上午前两节课开始与结束的时刻及两节课与课间休息的时间间隔\n一、时刻和时间间隔t/s235140第一秒末第二秒末第三秒末第一秒第二秒第三秒\n一、时刻和时间间隔t/s235140前一秒前二秒前三秒3．时间的测量：在实验室中常用秒表和打点计时器．\n1．学习了时间与时刻，蓝仔、红孩、紫珠和黑柱发表了如下一些说法，正确的是…()A.蓝仔说，下午2点上课，2点是我们上课的时刻B．红孩说，下午2点上课，2点是我们上课的时间C．紫珠说，下午2点上课，2点45分下课，上课的时刻是45分钟D．黑柱说，2点45分下课，2点45分是我们下课的时间\n[讨论与交流]我国在2003年10月成功地进行了首次载人航天飞行．10月15日09时0分，“神舟”五号飞船点火，经9小时40分50秒至15日18时40分50秒，我国宇航员杨利伟在太空中层示中国国旗和联合国旗，再经11小时42分10秒至16日06时23分，飞船在内蒙古中部地区成为着陆．在上面给出的时间或时刻中，哪些指的是时间，哪些又指的是时刻?\n二、位移和路程2．位移是用来表示物体(质点)的位置变化的物理量1．路程是物体运动轨迹的长度.用由质点的初位置指向末位置的有向线段表示\n3．位移和路程不同\n位移与路程的区别(1)位移表示质点位置的变动的物理量.路程则是表示质点通过的实际轨迹长度的物理量(3)位移与质点的运动路径无关，只与初位置、末位置有关.路程不仅与质点的初末位置有关,还与路径有关(2)位移是矢量(即有大小又有方向)大小为有向线段的长度，方向为有向线段的方向路程是标量(只有大小没有方向)只有当质点做单向直线运动时,位移的大小才等于路程\n物体从A运动到B,不管沿着什么轨迹，它的位移都是一样的。这个位移可以用一条有方向的（箭头）线段AB表示yOxAB\n下列关于位移和路程的说法中，正确的是………………（）A位移大小和路程不一定相等，所以位移才不等于路程B位移的大小等于路程，方向由起点指向终点C位移描述物体相对位置的变化，路程描述路径的长短D位移描述直线运动，路程描述曲线运动\n小球从距地面5m高处落下，碰到地面反弹后，在距地面2m高处被接住，则小球从高处落下到被接住这一过程中通过的路程和位移的大小分别是（）A、7m、7mB、5m、2mC、5m、3mD、7m、3m\n三、矢量和标量标量：在物理学中，只有大小而没有方向的物理量叫标量，如质量、温度矢量：在物理学中，既有大小又有方向的物理量叫矢量，如位移、速度\nABCSAC+SCB=SAB思考与讨论\n四直线运动的位置和位移物体在t1时刻处于“位置”x1，在t1时刻处于“位置”x2，那么x2－x1就是物体的“位移”记为Δx＝x2－x1ΔxX１X２xＯ\n练习物体从A运动到B,初位置的坐标是XA＝3m,XB=-2m,它的坐标变化量ΔX＝？ΔxxＯＡＢΔx＝XＢ－XＡ＝-2m－3m＝-5m\n练习:有一质点在X轴上运动,已知各时刻质点位置如图X/m-7-6-5-4-3-2-1012345t=3st=1st=2st=4st=0st=5sL3=17m①质点在3s内的路程;②质点在3s内的位移③质点在前3s内的位移④质点在第3s内的位移⑤质点在___s内位移最大⑥质点在第___s内位移最大S3=－1mS3=－1mSⅢ=3m42S4=－7mSⅡ=－9m\n第三节运动快慢的描述速度\n\n复习在生活中，我们常说“蜗牛的爬行很慢”，“飞机的飞行很快”，可见不同的运动，快慢程度是不一样的。那么，怎样比较物体运动的快慢呢？方法二：时间t相同，比较位移s的大小。方法一：位移s相同，比较时间t的大小。\n思考：在上述①②两例中，运动员甲和汽车A，哪一个运动更快呢？它们的s，t均不同，怎样比较呢？办法：以单位时间作为标准，比较在单位时间内的位移。结论：可以用单位时间内的位移来描述物体运动的快慢。运动员甲汽车A\n知识巩固x/mt/s甲乙丙甲乙丙三物体的运动规律?三条线交点代表什么?\n一速度1、速度（velocity）（1）定义：位移与时间的比值（2）单位：m/skm/h（3）速度是矢量方向是物体运动的方向\n思维体操2006年瑞士洛桑田径超级大奖赛男子110米栏的的比赛中，刘翔以12秒88打破了英国运动员保持13年之久的世界纪录并夺取该项目冠军。试计算其速度？\n二`平均速度1、平均速度：变速运动中,运动物体的位移和时间的比值.物理意义:粗略地描述物体运动的快慢\n思维训练平均速度必须指明哪段时间内(或哪段位移)的平均速度2.38s8.98s1.52s13.72m9.14×9m14.02m试求每段的平均速度和全程的平均速度.\n2、瞬时速度：（1）物体在某一时刻（位置）时的速度（2）当△t非常非常小，△x/△t可看作某时刻（某位置）的瞬时速度三、瞬时速度\n速率1、速率（speed）瞬时速度的大小速率是标量2、常说的“速度”，可能指:“平均速度”、“瞬时速度”或“速率”\n判断下列是常生活中所说的速度是平均速度还是瞬时速度：A、一辆汽车在高速公路上行驶的速度约为100km/hB、汽车在高速公路行驶的最大速度限制在120km/hC、声音的传播速度是340m/sD、刘翔以9.4m/s的速度冲刺\n头脑风暴试据下图估算：子弹穿过纸牌所用的时间\nSTS交通工具的速度是不是越快越好？”\n课堂探究小鬼们,你们知道我的速度吗?\n问题讨论1、3m/s与-5m/s哪个速度大？2、某人绕操场一周的平均速度是多少？3、平均速率是平均速度的大小吗？4、在什么运动中瞬时速度不变？t/sX/m甲乙丙\n巩固练习1:短跑运动员在100米竞赛中，测得7秒末的速度是9m/s，10S末到达终点时的速度是10.2m/s，则运动员在全程内的平均速度为（）A、9m/sB、9.6m/sC、10m/sD、10.2m/s\n２、一个做直线运动的物体,某时刻速度是10m/s,那么这个物体（）A、在这一时刻之前0.1S位移一定是1mB、在这一时刻起1S内的位移一定是10mC、在这一时刻起10s内位移可能是50mD、如从这一时刻起开始匀速运动，那么它继续通过1000m路程所需时一定是100s\n