高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 质点和位移课文配套课件ppt

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 质点和位移课文配套课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，主要因素，次要因素，理想化，位置变化，初位置，末位置，关键能力·合作学习，是否有方向，运动路径等内容，欢迎下载使用。

一、质点【情境思考】如图所示为正在进行中的国际马拉松比赛。教练在研究马拉松运动员的摆臂和步幅对速度的影响时,能否把他看成一个“点”? 提示:不能。研究运动员的摆臂和步幅对速度的影响时,他的大小和动作对研究的问题有影响,则不能看作质点。
1.理想模型法:突出问题的_________,忽略_________,将问题简化的方法。2.物体看作质点的条件:3.质点的内涵:用来代替物体的具有_____的点。4.质点与物体的关系:质点_____真实的物体,它是一种_______的物理模型。
二、位移和路程【情境思考】如图所示,从济南到郑州可以乘飞机,也可以开车走国道。它们的路程、位移相同吗?提示:路程不相同,运动路径不一样。位移相同,初位置指向末位置的有向线段是相同的。
1.位移:(1)物理意义:描述物体的_________。(2)大小:从初位置指向末位置的有向线段的_____。(3)方向:由_______指向_______的箭头的方向。2.标量和矢量:(1)标量:只有_____没有_____的物理量。(2)矢量:既有_____又有_____的物理量。
3.路程:(1)物理意义:描述物体运动轨迹的长短。(2)内涵:物体运动轨迹的_____。三、位移-时间图像(s-t图像)1.图像建立:在平面直角坐标系中,用横轴表示_____,用纵轴表示_____。2.匀速直线运动的s-t图像是一条倾斜的_____。
【易错辨析】 (1)运动的物体不能看成质点。( )(2)小物体在任何情况下都可看成质点。( )(3)球形物体可看成质点,其他形状的物体不能看成质点。( )(4)物体沿直线向某一方向运动时,发生的位移在数值上等于路程。( )(5)位移和路程是两个不同的概念,无论什么情况都不能说位移就是路程。( )(6)路程为零,位移一定为零,位移为零,路程也一定为零。( )
知识点一　质点模型1.理想化方法:(1)质点是一种科学的抽象,是一种理想化的物理模型,是在研究物体运动时,抓住主要因素,忽略次要因素,对实际物体进行的近似处理。(2)在物理学中,突出问题的主要因素,忽略次要因素,通过对事物的抽象,建立理想化“物理模型”,并将其作为研究对象,是经常采用的一种科学研究方法。
2.质点的三个特点:(1)没有大小和形状。(2)具有物体的全部质量。(3)是一种理想化的物理模型,实际生活中并不存在。3.把物体看作质点的条件:物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计时,不论物体的大小如何,都可把物体看作质点。
提醒:(1)一个物体能否看成质点,与物体本身的大小和形状无关。关键是看物体的大小和形状在所研究的问题中有无影响。(2)质点是一个理想化的物理模型。质点是实际物体的一种近似反映,是为了研究问题的方便而进行的科学抽象,它突出了物体的主要特征,是重要的科学研究方法。
【问题探究】如图所示的花样滑冰运动员正在溜冰场上高速滑行,他们时而如雄鹰展翅,时而在空中翻腾,优美的动作换来观众们的阵阵喝彩。
(1)甲观众说滑冰运动员可以看成质点,乙说他们不能看成质点,你认为甲、乙观众谁说得对?(2)根据什么判定物体能否被看成质点?提示:(1)甲、乙说得都不对,在花样滑冰情境中,若研究两运动员在某段时间内的位移则可看成质点,若研究运动员的动作则不能看成质点。(2)能否被看成质点要看具体情境中研究具体问题时物体的形状和大小能否被忽略,若能忽略就能被看成质点,若不能忽略,则不能被看成质点。
【典例示范】【典例】 (多选)为了提高枪械射击时的准确率,制造时会在枪膛内壁刻有螺旋形的槽。这样,当子弹在枪管中运动时,会按照旋转的方式前进。离开枪管后,子弹的高速旋转会降低空气密度、侧风等外部环境对子弹的影响,从而提高子弹飞行的稳定性。下列关于子弹运动的说法中正确的是(　　)
A.当研究子弹的旋转对子弹飞行的影响时可以把子弹看作质点B.当研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时可以把子弹看作质点C.无论研究什么问题都可以把子弹看作质点D.能否将子弹看作质点,取决于我们所研究的问题
【解析】选B、D。在研究子弹的旋转对飞行的影响时不能忽略子弹的大小和形状,因此不可以把子弹看作质点,故A错误;研究子弹射击百米外的靶子所用的时间时,其大小和形状可忽略,可以把子弹看作质点,故B正确;能否将子弹看作质点,取决于所研究的问题,只要其大小和形状对所研究问题的影响可以忽略,就可以看成质点,故C错误,D正确。
【规律方法】物体能否看作质点的判断方法(1)确定问题的性质,即题中关注的要素是什么,分析、求解的物理量是什么。(2)假设物体的形状、大小被忽略,思考要求解的物理量、关注的要素是否受影响。若不受影响,物体就能被看成质点;若受影响,则物体不能被看成质点。
【素养训练】1.研究下列问题时,可以把研究对象看作质点的是(　　)A.研究火车在平直轨道上运行时车轮的转动B.乒乓球比赛中,研究运动员发出的旋转球的运动C.研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作D.用GPS确定打击海盗的“武汉舰”在大海中的位置
【解析】选D。研究火车在平直轨道上运行时车轮的转动时,不能把火车看成质点,否则就没有车轮的转动了,故A错误;乒乓球比赛中,运动员发出的旋转球不能视为质点,否则就没有旋转了,故B错误;研究航天员翟志刚在太空出舱挥动国旗的动作时,航天员的大小和形状不能忽略,不能把翟志刚看成质点,故C错误;用GPS确定“武汉舰”在大海中的位置时,舰的大小和形状可以忽略,可以把“武汉舰”看成质点,故D正确。
2.(多选)下列说法正确的是(　　)A.不能把运转中的地球视为质点,而可以把原子核视为质点B.计算公交车通过路旁的一根电线杆的时间时,可以把公交车视为质点C.研究“神舟十一号”绕地球运行周期时,可以把它视为质点。研究“神舟十一号”与“天宫二号”交会对接过程时,则不能把它视为质点D.研究在平直的赛道上飞驰的F1赛车的速度时,可以把赛车视为质点
【解析】选C、D。当研究地球的公转时,由于地球的直径比地球与太阳之间的距离要小得多,可以忽略不计,可以把地球视为质点(忽略地球的自转);当研究地球的自转引起的昼夜交替等现象时,就不能忽略地球的大小和形状,当然就不能把地球视为质点;研究电子绕原子核的运动情况时,因为原子核的半径只相当于原子半径的万分之一,可以把原子核视为质点;但若研究有关原子核结构的问题时,就不能把原子核视为质点,A错误。计算公交车通过路旁的一根电线杆的时间时,公交车的长度不能忽略,故不能把公交车视为质点,B错误。研究“神舟十一号”绕地球运行周期时,其大小远小于轨道半径,可以忽略不计,
可以把“神舟十一号”视为质点;在“神舟十一号”与“天宫二号”交会对接过程中,它的飞行状态、形状、结构等,是不可忽略的因素,因此它不能被视为质点,C正确。在平直的赛道上飞驰的赛车,尽管车轮在转动,但我们研究的是赛车的速度,对整个赛车的运动来讲,车轮的转动不是研究的主要问题,可以把赛车视为质点,D正确。
【加固训练】　　1.下列关于质点的说法,正确的是(　　)A.凡轻小的物体,皆可看作质点B.只有体积很小的物体才能看作质点C.质点是一个理想化模型,实际上并不存在,所以,引入这个概念没有多大意义D.如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时,即可把物体看作质点
【解析】选D。质点是一个理想化模型,实际上并不存在,引入这个概念可以简化我们分析的问题,不是没有意义,所以C错误;体积大的物体也可以看作质点,比如地球,所以B错误;轻小的物体,不一定可以看作质点,要看它的形状对分析的问题有没有影响,所以A错误;如果物体的形状和大小对所研究的问题属于无关或次要因素时,即可把物体看作质点,所以D正确。
2.在以下几个奥运会比赛项目中,研究对象可视为质点的是(　　) A.在撑杆跳高比赛中研究运动员手中的支撑杆在支撑地面过程中的转动情况时B.确定马拉松运动员在比赛中的位置时C.跆拳道比赛中研究运动员动作时D.乒乓球比赛中研究乒乓球的旋转时
【解析】选B。能否把某物体视为质点,关键要看忽略物体的大小和形状后,对所研究的问题是否有影响。显然A、C、D项中的研究对象的大小和形状忽略后,所研究的问题将无法继续,故A、C、D项不符合题意;而B项中的研究对象的大小和形状忽略后,所研究的问题不受影响,故B项符合题意。
知识点二　位移和路程的区别与联系1.矢量和标量的判断:(1)矢量的表示:①矢量的图示:用带箭头的线段表示,线段的长短表示矢量的大小,箭头的指向表示矢量的方向。②同一直线上的矢量:可先建立直线坐标系,在数值前面加上正负号表示矢量的方向,正号表示与坐标系规定的正方向相同,负号则表示与规定的正方向相反。
(2)大小的比较:标量大小的比较看其自身数值大小,而矢量大小的比较要看其数值的绝对值大小,绝对值大的矢量就大。如两位移s1=2 m,s2=-3 m,则两位移的大小关系为|s1|<|s2|。
2.位移和路程的比较:
【典例示范】【典例】如图所示,物体沿两个半径为R的圆弧由A到C,则它的位移和路程分别为(　　)A. R,A指向C; RB. R,A指向C; RC. R,A指向C; RD. R,C指向A; R
【解析】选C。物体由A到C的过程中,它的位移方向由A指向C,位移大小为sAC= 路程为 的长度之和,即l=πR+ ×2πR= R,则C正确,A、B、D错误。
【规律方法】解决位移与路程问题的一般方法(1)以某物体为研究对象,选择一个研究过程。(2)找出研究过程的初位置和末位置,则由初位置指向末位置的有向线段就是位移。(3)画出物体在运动过程中的运动轨迹示意图,则实际路径的总长度就是路程。
【素养训练】1.一个小孩从A点出发,沿半径分别为3 m和5 m的半圆到达B点,如图所示,他通过的位移和路程分别为(　　) A.16 m,方向从A指向B;16 m,方向从A指向BB.16 m,16 mC.8π m,方向从A指向B;8π m,方向从A指向BD.16 m,方向从A指向B;8π m
【解析】选D。位移是矢量,应有方向,即由A指向B的有向线段,位移大小应是两个直径长度,即16 m;路程是运动轨迹的长度,是标量,应是两个半圆的长度,即8π m,但无方向,则D正确,A、B、C错误。
2.(教材二次开发·教材P23T6变式)如图所示,一辆汽车沿着马路由A地出发经B、C两地到达D地。D与A、C两地恰好在一条直线上,汽车行驶的路程是多少?位移又是多少?方向如何?
【解析】位移的大小是始、末位置间的直线距离,而路程要看汽车运动的实际路径。根据勾股定理:AC= m=1 000 m由于A、C、D在一条直线上,所以汽车的位移大小为:AD=AC+CD=1 000 m+800 m=1 800 m因tan∠BAC= ,所以∠BAC=53°即位移方向为北偏东53°或东偏北37°
汽车的路程为x=AB+BC+CD=2 200 m。答案:2 200 m　1 800 m　方向为北偏东53°或东偏北37°
【加固训练】1.如图所示,物体从A运动到C,以下说法正确的是(　　)A.经1从A运动到C的位移最小B.经2从A运动到C的位移是曲线C.经3从A运动到C的位移最大D.无论从哪条路线运动,位移都相同
【解析】选D。由图看出,三个运动过程物体的起点与终点相同,根据位移是从起点到终点的有向线段可知,位移都相同,位移都是A→C。故D正确,A、B、C错误。
2.(多选)如图所示为某学校田径运动场跑道的示意图,其中A点是所有跑步项目的终点,也是400 m、800 m赛跑的起跑点,B点是100 m赛跑的起跑点。在一次校运动会中,甲、乙、丙三位同学分别参加了100 m、400 m和800 m赛跑,则从开始比赛到比赛结束时(　　)A.甲的位移最大　　　　　B.丙的位移最大C.乙、丙的路程相等 D.丙的路程最大
【解析】选A、D。甲同学的初、末位置直线距离为100 m,位移大小为100 m,路程也是100 m;乙同学路程为400 m,但初、末位置重合,位移大小为零;丙同学路程为800 m,初、末位置重合,位移大小也为零,所以甲的位移最大,丙的路程最大,则A、D正确,B、C错误。
【拓展例题】考查内容:平动或转动的物体能否看作质点【典例】下列关于质点的说法正确的是(　　)A.平动的物体一定可以看成质点,转动的物体不能看成质点B.各部分运动状态完全一致的物体一定可以看成质点C.铅球比赛中研究铅球的运动轨迹时,由于铅球的转动不能看成质点D.平动的物体有时不能看成质点,转动的物体有时可以看成质点
【解析】选D。平动是物体各部分运动状态完全一致的运动,平动或转动不是判断物体能否看成质点的依据,平动或转动的物体有时可以看成质点,有时不能看成质点,A、B错误,D正确。研究铅球比赛中铅球的运动轨迹时,铅球大小对轨迹的影响可以忽略,故铅球可以看成质点,C错。
位移：位置变化路程：轨迹长度
【生活情境】 一个人晨练,按图所示走半径为R的中国古代的八卦图,中央的“S”部分是两个直径为R的半圆,BD、CA分别为西东、南北指向。他从A点出发沿曲线ABCOADCOA行进,当他走到D点时。
探究:(1)若他从A点沿顺时针直接走到D与从A点出发沿曲线ABCOADCOA行进,当他走到D点时,位移相同吗?(2)从A点出发沿曲线ABCOADCOA行进,当他走到D点时通过的路程是多少?位移的大小为多少?位移的方向如何?
【解析】(1)位移相同,因为起始位置相同。(2)路程就是由A到D的轨迹的长度,位移的大小为由A到D的线段长度,位移方向由A指向D。路程是标量,等于半径为R的 圆周长与半径为 R的圆周长,即路程x= ·2πR+2π· R= πR;位移是矢量,大小为AD线段的长度,由直角三角形AOD得位移s= R,方向由A指向D,即东南方向或南偏东45°。答案:(1)相同　(2)路程为 πR　位移的大小为 R　方向为东南方向或南偏东45°
【生产情境】如图所示,2019年12月27日我国“胖五”运载火箭成功发射实践二十号卫星。进一步推动了我国航天事业的发展。
探究:(1)研究实践二十号卫星运动的路程时,能把实践二十号卫星看作质点吗,请做出解释。(2)研究实践二十号卫星运动的姿态时,能把实践二十号卫星看作质点吗,请做出解释。