《質點和位移》教案(共6頁)

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1、精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上 第二章 運動的描述 第2節(jié) 質點和位移 內容與地位 在共同必修模塊物理1的內容標準中涉及本節(jié)的內容有“通過對質點的認識，了解 物理學研究中物理模型的特點，體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用?！焙汀袄斫馕灰?、…”等。由于質點是高中物理的入門知識，因此不僅要求學生認識質點，而且更重要的是讓學生通過對質點的學習了解物理學研究中物理模型的特點，體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用；位移是物體位置的變化，是運動學中的一個基本物理量，是后續(xù)學習速度、功等概念的基礎。為此,在教學過程中要創(chuàng)設問題情境,讓學生在解決問題的過程中,經歷從物理現象中抽象出質點這一物理模

2、型的過程,從而真正理解質點及其研究方法。要通過問題闡述引入位移的必要性、位移與路程的區(qū)別、位移與位置的聯系，讓學生真正理解位移的概念。 一、 教學目標 知識與技能 （1） 理解質點的概，能判斷一個物體在特定的情況下能否看成質點。 （2） 理解位移的概念，道位移和路程的區(qū)別； （3） 初步認識位移—時間圖象,理解位移－時間圖象的意義。。 過程與方法 1通過經歷從物理現象中抽象出質點模型的過程，了解物理學研究中物理模型的特點，體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。 2通過對位移和位移——時間圖象的學習，體會數學在研究物理問題中的重要性。 情感態(tài)度和價值觀　 1通過同學之間的交流討

3、論，感受合作學習的快樂； 2通過對新知識的研究，激發(fā)探索未知世界的樂趣。 二、 教學重點、難點： 質點的概念、理想化模型的方法、位移的概念和表述是本節(jié)課的教學重點 在哪些情況下可以把物體看成質點是本節(jié)課教學的難點。 三、教學方法 四、教學用具 五、教學過程 （一）新課引入： 通過視頻課件展示各種物體的運動，自然界中物體形態(tài)各異，各部分運動復雜，要研究一個物體運動的所有方面很困難，甚至是不可能的。比如男同學們經常玩的籃球運動中的投籃，我們如果研究把籃球拋出去后籃球的運動，該怎么研究呢？研究物體的運動，首先要確定物體的位置。但是籃球具有大小和形狀，并且籃球在運動過程中，除了自身的

4、轉動，還在不斷的前進，這時，籃球上的每一個點的運動情況都不同，如果要研究每一個點的運動情況是不是很復雜？ 所以我們可以設想一種方法，在研究問題的時候，突出問題的主要因素，忽略問題的次要因素，將問題簡化，使得很難研究或者不能研究的問題，變得可以研究，這種方法，在物理學中，我們稱之為建立理想化模型的方法。 根據這種方法，能否把對籃球的運動分析進行適當簡化呢？ 指導學生討論。 學生思考分析，在分析籃球軌跡時，我們主要考慮的是籃球的整體運動狀況，籃球的大小和本身的旋轉可以看出是次要因素，所以可以不考慮籃球的大小和籃球本身的旋轉。這樣我們可以將籃球抽象為一個只有質量，沒有大小的點，用這個點的運動

5、代替籃球的整體運動，我們就可以得到如圖２－１２所示的投籃時的籃球運動，用這樣的方法研究籃球的運動，雖然得到的結果并不是籃球真實運動，但是由于抓住了影響籃球運動的主要因素，忽略的只是一些無關的或者次要的因素，這個結果還是能夠比較準確地描述籃球的運動情況。 二、質點 像上面研究籃球的運動一樣，在探究物理問題時，為了研究問題的需要，有時可以忽略物體的大小、形狀等因素，把物體簡化成為一個具有質量的點，或者說用一個具有質量的點來代替整個物體。物理學上，把這種用來代替物體的具有質量的點叫做質點。 板書：一、質點 １、 定義：不考慮物體的形狀和大小，代替物體的具有質量的點 ２、 理想化模型 質點

6、是用來代替物體的具有質量的點，因而其突出特點是“具有質量”和“占有位置”，但沒有大小，它的質量就是它所代替的物體的質量。 質點不是真實的物體，是人們?yōu)榱耸箤嶋H問題簡化而引入的理想化模型。引入理想化模型，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，盡可能把復雜問題簡單化，是物理學上經常用到的一種研究問題的方法──科學抽象。突出主要因素，忽略次要因素，將實際問題簡化為物理模型，是研究物理學問題的基本思維方法之一，這種思維方法叫理想化方法?？梢姡胭|點是為了使物體的位置有一個確切的概念，使物體的復雜運動轉化成點的運動。 3、質點簡化的條件 教師進一步提問：問題3：質點沒有大小，是不是運動物體越小就可以視為質

7、點，而物體越大就不能視為質點呢？一個物體某些情況下可視為質點，是否就總可以視為質點呢？在什么情況下可以把物體看成質點呢？ 師生共同討論得出：關于 一個物體能否抽象成質點，并不是取決于物體的形狀和體積大小，這要看具體情況而定。 ①平動的物體一般可以看作質點 同學們看，比如裝有粉筆的粉筆盒在桌面上平動時，由于物體上各點的運動情況相同，可以用一個點代表整個物體的運動，在這種情況下，物體的大小、形狀就無關緊要了，可以把整個物體當質點。 ②有轉動但轉動為次要因素 例如：我們前面研究籃球的例子時，我們主要研究的是籃球在空中的整體運動情況，籃球自身的轉動是次要因素，就可以忽略籃球的自轉，將其看成

8、是質點。 再如：乒乓球旋轉對球的運動的較大的影響，運動員在發(fā)球、擊球時都要考慮，就不能把乒乓球簡單看作質點。 所以我們可以把前面這兩點概括成判斷一個物體是否可以看成質點的一個基本依據：該問題著重研究物體的平動而不是物體的轉動。 例如：平直公路上行駛的汽車，車身上各部分的運動情況相同，當我們把汽車作為一個整體來研究它的運動的時候，就可以把汽車當作質點。當然，假如我們需要研究汽車輪胎的運動，由于輪胎上各部分運動情況不相同，那就不能把它看作質點了。 第二個基本依據是③所研究問題的尺度遠遠大于物體本身尺度。 我們以汽車的運動為例。在研究汽車從北京開往上海的時間時，能不能把汽車看做質點，在研究

9、汽車通過某一路標的時間時，能不能把汽車看做質點，為什么？ 很好，在研究汽車從北京開往上海的時間時，汽車的大小、形狀可以忽略，因此可以把汽車看做質點，在研究汽車通過某一路標的時間時，汽車的大小、形狀不可以忽略，因此不可以把汽車看做質點。 教師進一步總結：判斷的基本依據是：所研究問題的尺度遠遠大于物體本身的尺度，或者該問題著重研究物體的平動而不是物體的轉動。當然這只是基本的依據，在具體問題中我們要進行具體的分析，物理學對實際問題的簡化，必須從實際出發(fā)，撇開不考慮的（只能是與當前考察無關的因素），和對當前考察影響很小的次要因素。 要注意的是：同一物體在不同情況下有時可看質點，有時不可以看作質點

10、。研究地球公轉時，盡管地球直徑為　　?。耄?，而且本身在自轉，但由于地球和太陽之間的距離約為　　　ｋｍ，因而就地球相對太陽的公轉來說，地球的大小和自轉可以忽略不計，這時我們就可以把地球看作質點；但是研究地球自轉時，地球的大小和形狀等是影響研究問題的重要因素，這是就不能把地球看作質點。 書上討論與交流： 沿一個方向推動桌面上的書本，如果測量書本移動的距離，是否可以將書本視為質點，為什么？可以，因為這個時候書本上的每一個點通過的位移都是相等的。 如果測定書本經過桌面Ａ點所需要的時間，是否可以將書本視為質點，為什么？不可以 問題與討論 （1）能否把物體看作質點，與物體的大小、形狀有關嗎？（無

11、關） 　　思考：質點一定是很小的物體嗎？ 質點不一定是很小的物體，很大的物體也可簡化為質點。同一個物體有時可以看作質點，有時又不能看作質點，要具體問題具體分析。 （2）研究一輛汽車在平直公路上的運動，能否把汽車看作質點？（可以）要研究這輛汽車車輪的轉動情況，能否把汽車看作質點？（不能） （3）原子核很小，可以把原子核看作質點嗎？（作為整體研究時才可以） 例1 下列情況中的物體，哪些可以看成質點（ACD） 　　A．研究繞地球飛行時的航天飛機 　　B．研究汽車后輪上一點的運動情況的車輪 　　C．研究從北京開往上海的一列火車 　　D．研究在水平推力作用下沿水平地面運動的木箱 ［例

12、題剖析1］下列說法正確的是(D ) A.凡是輕小的物體都可看作質點 B.物體的運動規(guī)律是確定的，與參考系的選取無關 C.物體的位置確定，則位置坐標是確定的 D.如果物體的形狀和大小在所研究的問題中屬于無關或次要因素，就可以把物體看作質點 教師精講 物體能否看成質點是由問題的性質決定的，與物體的大小無關，A不正確.物體的運動規(guī)律是相對參考系而言的，同一個物體的運動，如果選擇不同的參考系，描述的運動規(guī)律是不同的，B不正確.只有先確定坐標原點，才能確定某點的位置坐標，C不正確.由以上分析得D正確. ［例題剖析2］下列情況的物體，哪些情況可將物體當作質點來處理( )

13、A.放在地面上的木箱，在上面的箱角處用水平推力推它，木箱可繞下面的箱角轉動 B.放在地面上的木箱，在木箱高的中點處用水平推力推它,木箱在地面上滑動 C.做花樣滑冰的運動員 D.研究鐘表的時針轉動的情況 教師精講 如果物體的大小、形狀在所研究的問題中屬于次要因素，可忽略不計，該物體就可看作質點.A項中箱子的轉動，B項中花樣滑冰運動員，有著不可忽略的旋轉等動作，身體各部分運動情況完全不同，所以不能看作質點.同理，鐘表的時針轉動也不能當作質點.B項中箱子平動，可視作質點，故B項正確. 二、 位移 引入： 前面我們學習了質點的知識，接下來，我們一起來學習位移的知識。 我們在初中已經學

14、習了用路程描述物體的運動。比如，這是Ａ地，這是Ｂ地，兩個人分別沿這兩條不同的途徑從Ａ地到達Ｂ地，請大家思考一下，這兩個人經過的路程相同嗎？位置變化相同嗎？我們可以發(fā)現他們所走的路程不同，但是其位置的最終變化都是相同的，都是從Ａ處到達Ｂ處。 又如：都從Ａ處出發(fā)，經過了相同的路程，但是一個人到達Ｂ處，一個人到達Ｃ處，請大家思考一下，這兩個人經過的路程相同嗎？位置變化相同嗎？ 兩個人走的路程相同，但是最終到達的位置卻不同。 這兩個例子說明了什么呢？許多問題如果僅用路程能不能很好地描述物體的運動情況？ 教師引導學生討論得出：采用路程很難描述物體空間位置的變化情況，路程與位置變化屬于兩個不同的概

15、念，為了描述物體位置的變化必須引入一個新的物理量，這個物理量就叫做位移， 板書：二、位移 1、 描述物體位置的變化 2、 由初始位置指向末位置的有向線段 位移是由初始位置指向末位置的有向線段。通常用符號S來表示。 位移是一個既有大小又有方向的物理量，位移的大小等于起點至終點的直線距離，位移的方向從起點指向終點。 ３、矢量和標量 學到這里我們發(fā)現，在物理學中，有一類物理量只用大小就能描述,如物體的質量，另一類物理量，不僅要用大小還要同時指明方向才能描述，如位移等。為了區(qū)別這兩類物理量，人們把像質量、時間、長度、能量、溫度這樣用大小就能描述的物理量叫做標量。把像位移這樣既有大小又有方

16、向的物理量叫做矢量，我們以后會進一步學習矢量。 板書：（1）矢量：既有大小又有方向的物理量——位移 （2）標量：只有大小沒有方向的物理量 對于沿直線運動的物體，我們可以借助一維坐標系，利用位移來描述其位置的變化。例如，一輛小車從x1位置運動到x2位置，根據位移的定義我們可以知道他的位移是從x1指向 x2的有向線段，位移就是這一段，那這時候位移的方向呢？是不是由x1位置直線x2位置，來，我們標上箭頭。那位移怎么求呢？用物體運動后的位置坐標減去運動前的位置坐標，即物體的位移為S=x2-x1. 下面我們用具體的數值來計算位移。如圖２－１７，紅色小車從１ｍ的位置運動到４ｍ位置的這段運動的位移該

17、怎么求呢？ 同樣的，我們知道這段運動的位移應該是從１ｍ位置指向４ｍ位置的有向線段，這時候位移的方向向正方向，位移ｓ＝４－１＝３ｍ，因為位移是矢量，在一維坐標系中，位移的正負表示物體位移的方向。如果位移s為正，說明位移的方向和規(guī)定的方向相同，如果為負，說明位移的方向和規(guī)定的方向相反。下面，請同學們算出藍色汽車經過的位移，藍色小車從－１ｍ位置運動到－４ｍ位置，先畫出位移，位移應該是從－１ｍ位置指向－４ｍ位置的有向線段，即這一段，ｓ＝－４－（－１）＝－３。負號表示位移的方向和規(guī)定的方向相反，正好與這段有向線段的指向相同，后面的數字３則是表示的是位移的大小。 那我們來總結一下，（1）一維坐標系：，

18、、分別表示物體的初、末位置坐標。若表示位移方向和正方向相同，若表示位移方向和正方向相反。 二維直角坐標系：如物體從原點O運動到坐標為，的A點，在上面的過程中質點發(fā)生的位移是多少？方向如何？ 則這一過程位移，方向與軸正方向成。 ４、位移——時間圖象 教師向學生指出：我們可以有多種方法來表述一個物理量隨另一個物理量的變化情況，如上述問題中我們用列表的方法表述了一個物體的位置隨時間的變化情況；在直線運動中，我們還可以用位移——時間圖像來直觀地描述物體的運動， 大家看表格2-2，我們這樣用位移-時間圖像表示出，表格中的物體的運動情況呢。首先，我們先建立坐標系，以橫軸來表示時間，縱軸來表示位移

19、，并標上單位，接著，我們將表格中的個點標出來，最后將圖中標出的個點用光滑的曲線連接起來，得到的就是位移-時間圖像了。它是一條通過原點的直線。從初中我們可以讀出6秒內任意時間的位移，任意位移的時間，又由于它是一條過原點的直線，我們還可以知道，物體做的是勻速直線運動?？傊灰?時間圖像可以很直觀的表示位移隨時間變化的情況。 請同學們思考一下，圖中這一條過原點的直線，是物體的運動軌跡嗎？不是啊，那物體的運動軌跡是什么呢？注意啦，剛才我們建立的一維坐標表示的才是物體的運動軌跡，這是位移隨時間變化的情況。 用圖象法描述物理現象及其規(guī)律，形象直觀，它是物理學中研究問題的一種常用的方法，在后續(xù)課程的學

20、習中，將會接觸到更多的圖象知識。 板書４、ｓ－ｔ圖像 （1）描述：表示位移和時間的關系的圖象，叫ｓ－ｔ圖象，簡稱位移圖象。 （2）物理意義：描述物體運動的位移隨時間的變化規(guī)律。 （3）坐標軸的含義：橫坐標表示時間，縱坐標表示位移。由圖象可知任意一段時間內的位 移和發(fā)生某段位移所用的時間。 思考：1、一個400米跑道，運動員在這個跑道上跑了兩圈。求運動員跑過的路程和發(fā)生的位移各是多少？ 位移和路程有什么區(qū)別和聯系？ （1）“位置”在幾何圖上對應的是點，位移就是針對始末這兩個位置而言的，它與路徑就是物體運動的軌跡無關. 路程:物體（質點）運動過程中所通過的實際軌跡的長度叫路程

21、.與路徑有關 （2）位移具有大小和方向，是矢量.直線長度表示物體位置變化的大小,直線的方向表示位移的方向.很明顯:路程是標量，只有大小沒有方向.路程是沿質點運動軌跡計算的實際長度，與路徑有關.由此可見位移與路程是兩個完全不同的物理量.。 教師設疑：一般情況下，路程與位移大小不同，那在什么情況下是相等的呢？ 學生列舉生活實例，并討論交流。結論：只有當物體做單向直線運動時，兩者才相等。 ①位移是從初始位置指向末位置的有方向的線段，而路程是指物體運動軌跡的長度； ②位移與運動的路徑無關，而路程與運動的路徑有關； ③位移是矢量，而路程是標量； ④一般情況下路程與位移的大小不相等，只有當物

22、體做單向直線運動時，兩者才相等。 課堂小結 一、質點：物理學中把用來代替物體的有質量的點叫做質點. 二、位移：在物理學中采用位移來描述運動物體空間位置的變化.位移通常用符號s來表示. 三、位移和路程的關系 （1）位移和路程的區(qū)別 位移是矢量,有大小和方向;路程是標量,總是正值. （2）位移和路程的聯系 一般情況下，路程大于位移的大小，只有做直線直進運動物體的位移的大小才等于路程. .作業(yè)布置 書面作業(yè)P21作業(yè)2，3，4，5。 2.1 質點和位移 一、質點 1、定義:物理學中把用來代替物體的有質量的點叫做質點. 2、理想化模型 3、條件 ①平動的物體一般可以看作

23、質點 ②有轉動但轉動為次要因素 ③所研究問題的尺度遠遠大于物體本身尺度。 二、位移 1、描述運動物體空間位置的變化 2、由初始位置指向末位置的有向線段 3、矢量：既有大小，又有方向——位移 標量：只有大小，沒有方向——質量 4、ｓ－ｔ圖像 （1）描述：表示位移和時間的關系的圖象，叫ｓ－ｔ圖象，簡稱位移圖象。 （2）物理意義：描述物體運動的位移隨時間的變化規(guī)律。 （3）坐標軸的含義：橫坐標表示時間，縱坐標表示位移。由圖象可知任意一段時間內的位 移和發(fā)生某段位移所用的時間。 ５、位移和路程的區(qū)別和聯系 ①位移是從初始位置指向末位置的有方向的線段，而路程是指物體運動軌跡的長度； ②位移與運動的路徑無關，而路程與運動的路徑有關； ③位移是矢量，而路程是標量； ④一般情況下路程與位移的大小不相等，只有當物體做單向直線運動時，兩者才相等。 七、教學反思 專心---專注---專業(yè)