第一节 运动的描述（同步课件）-【中职专用】2024-2025学年高中物理同步精品课堂（高教版2023·电工电子类）

第1节 运动的描述 主题一 SZ-LWH 1 目 录 CONTENTS 质点 01 速度和速率 04 位移和路程 03 时刻和时间 02 SZ-LWH 2 时速250 km的CR300型复兴号动车组 2020年12月15日，我国自主研发的时速160 km至350 km复兴号系列动车组列车全部投用，标志着我国铁路科技创新迈出重要步伐，中国高铁技术将持续领跑世界。 情境导入 SZ-LWH 01 质点 SZ-LWH 4 一、质点 中欧班列长度：约1 300 m 从中国石龙到德国杜伊斯堡的里程：约13 488 km 列车的长度约为里程的万分之一 为了研究问题的方便，突出列车的质量、占据空间的某一位置两个因素，把列车看作一个有质量的点。 SZ-LWH 一、质点 定义：这种用来代替物体的有质量的点，称为质点。 质点是物理学中的一种物理模型。 为了研究问题的方便，需要对实际物体进行简化，突出影响问题的主要因素，忽略次要因素。 SZ-LWH 一、质点 为了研究问题的方便，需要对实际物体进行简化，突出影响问题的主要因素，忽略次要因素。这是物理学中常用的方法。 SZ-LWH 一、质点 在研究中欧班列经过沪苏通长江大桥的运动问题时 列车长度约占该路段长度的1/7，这时就不能把列车简化为质点。 大桥公铁合建段长：6 993 m 中欧班列总长度约： 1 300 m SZ-LWH 一、质点 定义：在某些情况下，可以不考虑物体的大小和形状，把它简化为一个有质量的点，这样的点叫作质点 物体能否看成质点是由问题的性质决定的 （1）研究火车整体的运动情况，能把火车看作一个点吗？ （2）研究火车车轮的旋转，能把火车车轮看作一个点吗？ 能 不能 SZ-LWH 一、质点 【思维与方法】建构物理模型 建构物理模型是物理学中常用的一种研究方法，它能把复杂抽象的物理问题简单化、理想化，突出主要因素，忽略次要因素，简明扼要地揭示事物的本质。物理学中所有定律、原理其实都是针对物理模型而言的。 物理模型一般可分为实体模型、过程模型。 质点就是一种最简单的实体模型。 SZ-LWH 一、质点 【技术·中国】中国北斗在智慧出行中的应用 共享单车、出租车、公交车等安装北斗，实现了运行车辆的精细化管理。 北斗定位共享单车 多款支持北斗系统的手表、手环等智能穿戴设备，以及学生卡、老人卡等特殊人群关爱产品不断涌现。 北斗定位手表 SZ-LWH 一、质点 物流货车及配送员，应用北斗车载终端和手环接入物流云平台，实现了车、人、货信息的实时调度。 若利用北斗卫星导航系统定位或导航时，地面上的物体都可以看作质点。 北斗定位物流 SZ-LWH 02 时刻和时间 SZ-LWH 13 二、时刻和时间 例如，在跑步比赛时，运动员必须在发令枪声响起后才能起跑。枪声响起的瞬间就是一个时刻，即起跑时刻。运动员身体躯干抵达终点线垂直面的瞬间就是另一个时刻，即撞线时刻。起跑时刻与撞线时刻之间的间隔，就是时间，即运动员的比赛成绩。 时刻和时间是物理学中描述物体运动时经常使用的两个重要物理量。 我们平时说的“时间”，有时指的是时刻，有时指的是时间，要根据上下文认清它的含义。 SZ-LWH 二、时刻和时间 2020年11月24日4时30分，我国“嫦娥五号”月球探测器成功发射； 2020年12月17日1时59分，“嫦娥五号”返回器携带月球样品安全着陆。 “2020年11月24日4时30分”“12月17日1时59分”描述的都是时刻。 图1-1-5“嫦娥五号”发射及返回时刻 SZ-LWH 二、时刻和时间 如果用数学中的数轴来表示时间，则该数轴就称为时间轴。 在时间轴上可以用点来表示时刻，用线段来表示时间。 在SI中，时间的单位是s（秒）。 SZ-LWH 03 位移和路程 SZ-LWH 17 三、位移和路程 中欧班列（成都线） SZ-LWH 三、位移和路程 位移 由初位置指向末位置的有向线段。 有向线段：长度表示位移的大小，方向表示位移的方向。 矢量 既有大小，又有方向的物理量，称为矢量。 位移是矢量，常用字母s表示。 在国际单位制中，位移的单位是m（米）。 SZ-LWH 三、位移和路程 路程：在物理学中，路程表示质点运动轨迹的长度。 路程只有大小，没有方向。 标量： 只有大小，没有方向的物理量，称为标量。 图1-1-7 两点间的位移和路程 SZ-LWH 三、位移和路程 【思考与讨论】 一位电工攀爬上与地面垂直的80 m高的电塔后，沿着与地面平行的高压电线向东行走了60 m，则在这段时间里，该电工的位移大小和路程大小分别为多大？ 电力“蜘蛛侠” SZ-LWH 04 速度和速率 SZ-LWH 22 四、速度和速率 电工攀爬比赛中，电工甲、乙的速度大小分别为： 电工登杆比赛 因为，所以电工乙攀爬得比甲快。 SZ-LWH 四、速度和速率 用以上公式计算出的速度，表示物体在某段时间（或位移）内运动的平均快慢程度，称为平均速度。 1．物体在某一段时间内运动的平均快慢程度，叫作平均速度 2．用 来计算。 3．平均速度是矢量，方向与位移 Δx 的方向一致。 SZ-LWH 四、速度和速率 平均速度都只能粗略地描述运动的快慢。为了使描述更加精确，就要知道物体经过某一位置（或某一时刻）时运动的快慢程度。在物理学中，把运动物体经过某一位置（或某一时刻）的速度，称为瞬时速度。 计算平均速度时，当 Δt → 0 时，由 t 时刻变化到 t + Δt 时刻，速度变化就不会很大，这时我们就可以用平均速度代替这一时刻的速度，这时我们就把 叫作瞬时速度。 SZ-LWH 四、速度和速率 【活动与探究】用打点计时器测量瞬时速度 图1-1-10 打点计时器的结构 SZ-LWH 四、速度和速率 发现问题：如何测量物体经过某一位置时的瞬时速度？ 提出假设：如果能够测量出物体在某位置附近通过一小段位移的时间，并且该段位移和时间很短，则用该段位移与该段时间的比值，就可近似认为是物体在该位置的瞬时速度。 设计方案：本实验使用的打点计时器是电磁打点计时器，主要结构如图1-1-10所示。当交流电源的频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一个点。让跟随物体一起运动的纸带在打点计时器上的复写纸下通过，振针即可在纸带上打出一系列的点迹。通过测量这些点迹就可以探究物体的运动规律。 SZ-LWH 四、速度和速率 假设有一条被打点计时器打上点迹的纸带，如图1-1-11所示。由于打点计时器打出的任意相邻两点之间的时间都是0.02 s，可知BC这段位移经过打点计时器的时间为0.04 s。根据平均速度的定义式，可计算出BC这段位移的平均速度，该平均速度即物体在A点所对应时刻的瞬时速度。 图1-1-11 被打点计时器打上点迹的纸带 SZ-LWH 四、速度和速率 在对纸带上的某段位移进行测量时，被测量值往往不是刻度尺最小刻度的整数倍，这时要对末位数进行估读。例如，最小刻度是1 mm的刻度尺，测量误差出现在毫米的十分位上，应该估读到十分之几毫米。例如在图1-1-12中，BC段位移的大小应估读为12.2 mm或12.3 mm等。 图1-1-12 用刻度尺测量某段位移的大小 SZ-LWH 四、速度和速率 收集证据：先将打点计时器固定好，让纸带在打点计时器上的复写纸下通过。再接通电源，让振片振动起来。用手拉动纸带，让打点计时器在其上打出一系列点迹。 每个学习小组选择一条点迹清晰的纸带，在其上标记出点A及其前后两点B 和C。每位同学分别用刻度尺测量出B、C 两点间的位移大小，记录下测量结果：s = m，再计算出A点对应时刻的瞬时速度 v= m/s。 SZ-LWH 四、速度和速率 分析归纳：将本学习小组每位同学得出的瞬时速度值汇总，分别作为 v 1，v 2，…，vn，再计算瞬时速度的平均值 = m/s。该平均值即可视为纸带上A点经过振针时的瞬时速度。 反思改进：比较本学习小组每位同学的计算结果与平均值的差异，看谁的测量结果最准确。与同学交流，通过用打点计时器测量瞬时速度的实验，得到的测量结果是不是非常准确？有什么方法可以将瞬时速度测量得更加准确？ SZ-LWH 四、速度和速率 【行为与责任】开拓创新，锐意进取 长征五号火箭发动机的喷管上有数百根空心管线，管壁的厚度只有0.33 mm，每个焊点只有0.16 mm宽，允许完成焊接的时间是0.1 s。大国工匠高凤林以精湛的技艺精准控制，将焊接停留的时间从0.1 s缩短到0.01 s，保证了火箭发动机焊接的质量。 大国工匠高凤林 SZ-LWH 四、速度和速率 任务与目标： （1）学习应用信息处理系统和光电门传感器测量瞬时速度的方法。 （2）进一步了解瞬时速度的物理意义，领略现代测量技术在实践中的应用，提高数据分析能力等。 【观察与体验】用光电门传感器测量瞬时速度 仪器与材料： 数据采集器、光电门传感器、力学轨道、小车、不同宽度挡光片、计算机 SZ-LWH 四、速度和速率 问题与思考： （1）光电门、光电门传感器是如何传送数据的？它的工作原理是什么？ （2）挡光片的作用是什么？挡光片的宽度对实验有什么影响？ 探究与论证： 电门接收了挡光片通过光电门其间的光线变化信息后是如何将其传递给计算机？改变哪些变量能让计算机得到不同的数据？ 讨论与归纳： 观察实验，分组讨论，为什么挡光片经过光电门的平均速度可以近似等于挡光片经过光电门时的瞬时速度？更换挡光片后，测得的瞬时速度值是否相同？ SZ-LWH 四、速度和速率 速率：速度的大小称为速率，是标量。 汽车上的速度计一般只显示汽车瞬时速度的大小，不显示方向，所以它显示的实际上是汽车的瞬时速率。 SZ-LWH 四、速度和速率 表1-1-1 常见运动物体的可达速率 运动物体 v /（m/s） 运动物体 v /（m/s） 蜗牛 5.0×10-3 普通轮船 7.5 乌龟 0.28 远洋轮船 16 竞走运动员 4.2 摩托艇 32 短跑运动员 10 内燃机车 69 赛马 15 动车组列车 1.1×102 野兔 20 磁悬浮列车 1.4×102 自行车运动员 20 客机 2.8×102 摩托车 1.1×102 载人飞船 1.1×104 赛车 1.2×102 地球（公转） 3.0×104 SZ-LWH 作业布置 实践与探索1-1 #1、3 作业布置 SZ-LWH 谢谢各位的聆听！ SZ-LWH 38 星之所在 初音未来 Other 132264.0 $$