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质点与位移
上传: 张鑫 &&&&更新时间： 18:23:55
第二节& 时间和位移 一、教学目标 知识与技能： 1．理解位移、路程、时刻和时间间隔。 2．能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移。 3．知道时刻与位置、时间与位移的对应关系。 4．知道矢量和标量，知道位移是矢量。通过实例总结出矢量相加的法则。 过程与方法： １．通过具体问题引出时间、时刻、位移、路程等概念，要使学生学会将抽象问题形象化化的处理方法。 ２．会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向。 ３．会用矢量表示和计算质点的位移，用标量表示路程。 情感态度与价值观： 1．通过时间位移的学习，要让学生了解生活与物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实． 2．通过用物理量表示质点不同时刻的不同位置，不同时间内的不同位移(或路程)的体验，领略物理方法的奥妙，体会科学的力量． 3．养成良好的思考表述习惯和科学的价值观． 4．从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养同学们建立事物是相互联系的唯物主义观点． 二、教学内容剖析 本节课的地位和作用：本节介绍描述质点运动的时刻、时间间隔、路程、位移、矢量等概念的含义和区别。本节和上节的内容都是为下面的速度和加速度的学习奠定基础。时刻和时间间隔、路程和位移的含义学生容易混淆，要注意让学生弄清楚它们的区别。本节是学习直线运动知识的基础，只有理解了时间与时间间隔的区别、位移和路程的区别才能更好的掌握有关运动的问题。 本节课教学重点： １．时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系。 ２．位移的概念以及它与路程的区别。 本节课教学难点： １．帮助学生正确认识生活中的时间与时刻。 ２．理解位移的概念，会用有向线段表示位移。 三、教学思路与方法 本节要求学生了解时刻、时间间隔、路程、位移等概念的含义和区别。教师逐个解释名词效果不好。可以考虑通过一个实例让学生分析、讨论。如：利用教材中图1.2-2北京到重庆的一条路线，标明使用的交通工具，从列车时刻表上查出由北京出发的时间（时刻），经过中间各大站的时间（时刻）和达到重庆的时间（时刻）。 &&& 本节课用到的数学知识和方法：用数轴来表示时间轴和位移轴，在时间轴上，点表示时刻，线段表示时间间隔．要选计时起点(零时刻)，计时起点前的时刻为负，计时起点后的时刻为正；在位移轴上，点表示某一时刻的位置，线段表示某段时间内的位移．要选位置参考点(位置零点)，直线运动中，可选某一单一方向作为正方向，朝正方向离开参考点的位置都为正，朝负方向离开参考点的位置都为负．位移方向与规定方向相同时为正，相反时为负．标量遵从算术加法的法则，矢量遵从三角形定则(或平行四边形定则，以后会学到，不让学生知道)． 本节教学方法：教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。 四、教学准备 课件、投影机、三角尺。 五、课堂教学设计
上节课我们学习了描述运动的几个概念：质点、参考系、坐标系．要想清楚地描述物体运动情况，仅仅用上节课所学的内容是不够的，我们需要学习更多的物理量。
师：（提问一个走读生）上学的时候是什么时间离开家的？在路上用了多长时间？怎么走的？什么时间到校的？
生： 据实际情况回答
师：宇宙万物都在时间和空间中存在和运动．我们每天按时上课、下课、用餐、休息。从幼儿园、小学、中学，经历一年又一年，我们在时间的长河里成长．对于时间这个名词，我们并不陌生，你能准确说出时间的含义吗?物体的任何机械运动都伴随着物体在空间中位置的改变，你们用什么来量度物体位置的改变呢?这就是我们今天要研究的课题
物理源于生活，服务于生活。以此激发学生学习物理的热情。
时间和时间间隔
如果建立一个表示时间的一维直线系，则在这个坐标系中，时刻用点表示，时间间隔是两个时刻之差，用线段表示。
例1、以下的计时数据指时刻的是：
A.中央电视台新闻联播每日19时开播
B.我国优秀运动员刘翔在雅典奥运会跨栏决赛中，用12秒91夺得了冠军
C.某场足球赛15min时甲队攻入一球
D.由北京开往上海的Z1次列车，于19时28分从北京站开出
例2．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展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?
（参考答案：这里的&10月15日09时0分&、&15日18时40分50秒&和&16日06时23分&，分别是指这次航天飞行点火、展示国旗和着陆的时刻，而&9小时40分50秒&和&11小时62分10秒&分别指的是从点火到展示国旗和从展示国旗到着陆所用的时间．）
师：提出问题；
&&& 1．在我校的作息时间表上，你能找出更多的时刻和时间间隔吗?
&&& 2．结合教材，你能列举出哪些关于时间和时刻的说法?
&&& 3．观察教材第14页图1．2&1，如何用数轴表示时间?
生：自主阅读，积极思考，然后每六人一组展开讨论，每组选出代表，发表见解，提出问题．
&&& 生：我们开始上课的&时间&：8：00就是指的时刻；下课的&时间&：8：45也是指的时刻．这样每个活动开始和结束的那一瞬间就是指时刻．
&&& 生：我们上一堂课需要45分钟，做眼保健操需要5分钟，这些都是指时间间隔，每一个活动所经历的一段时间都是指时间间隔．
&&& 师：根据以上讨论与交流，能否说出时刻与时间的概念．
&&& 教师帮助总结并回答学生的提问．
师：时刻是指某一瞬时，时间是时间间隔的简称，指一段持续的时间间隔。两个时刻的间隔表示一段时间．
师：请再举出一些生活中能反映时间间隔和时刻的实例，并讨论．
利用课件展示某一列车时刻表，帮助学生分析列车运动情况．
根据下列&列车时刻表&中的数据，列车从广州到长沙、郑州和北京西站分别需要多长时间?
（参考答案：6小时59分、15小时50分、22小时零6分。）
生： 讨论回答
将学习重心从过分强调知识的传承和积累向知识的探究过程转化，从学生被动接受知识向主动获取知识转化，从而培养学生的科学探究能力、实事求是的科学态度。
路程和位移
１．路程是物体运动轨迹的长度
２．位移是描述物体位置变化的物理量，用从初位置到末位置的有向线段表示，即物体位移的大小由初末位置决定，方向由初位置指向末位置。
例3．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
解析：A选项表述的因果关系没有意义，故A错．位移的方向可以用从初位置指末位置的有向线段来表示，但位移的大小并不等于路程，往往是位移的大小小于等于路程，故选项B错．位移和路程是两个不同的物理量，位移描述物体位置的变化，路程描述物体运动路径的长短，所以选项C正确．位移的大小和路程不一定相等，只有当物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程．无论是位移还是路程都既可以描述直线运动，也可以描述曲线运动，故选项D也是错误的．
师：2006年4月，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所董治保研究员在罗布泊发现一具干尸，被怀疑是26年前失踪的著名科学家彭加木。日，彭加木从上海飞往乌鲁木齐，着手进行对罗布泊地区的第四次考察。于6月17日因寻找水源走失。许多穿越这个沙漠的勇士常常迷路．归结他们失败的原因都是因为在沙漠中搞不清这样三个问题：我在哪里?我要去哪里?选哪条路线最佳?而这三个问题涉及三个描述物体运动的物理量：位置、位移、路程．
生：(看投影中国地图或观察教材14页图1.2-2)并思考：从北京到重庆，有哪些不同的选择；这些选择有何相同或不同之处。
&生：从北京到重庆，可以乘汽车，也可以乘火车或飞机，还可以中途改变交通工具．选择的路线不同，运动轨迹不同，但就位置变动而言，都是从北京来到了重庆．
&师：根据上面的学习，你能给出位移及路程的定义吗?
&生：位移：从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段．位移是表示物体位置变化的物理量．国际单位为米(m)．
&&&& 路程：路程是质点实际运动轨迹的长度．
&师：在坐标系中，我们也可以用数学的方法表示出位移．如：质点从A点运动到B点，我们可以用有方向的线段来表示位移，从初始位置A向末位置B画有向线段，展示教材图1．2&3．
交流与讨论：阅读下面的对话：
甲：请问到市图书馆怎么走?
乙：从你所在的市中心向南走400 m到一个十字路口，再向东走300m就到了．
乙：不用客气．
请在图上把甲要经过的路程和位移表示出来．
&师：请你归纳一下：位移和路程有什么不同?
生1：位移是矢量，有向线段的长度表示其大小，有向线段的方向表示位移的方向．
生2：质点的位移与运动路径无关，只与初位置、末位置有关．
生3：位移与路程不同，路程是质点运动轨迹的长度，路程只有大小没有方向，是标量．
师：位移的大小有没有等于路程的时候?
学生讨论后回答，并交流自己的看法．
生：在直线运动中，位移的大小就等于路程。
教师适时点拨，画一往复直线运动给学生讨论．
生：在单方向的直线运动中，位移的大小就等于路程．
师：只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程，在其他情况中，路程要大于位移的大小．
充分利用新闻的&新&激发学生的学习热情，同时让学生从中感受到我国的科技工作者的献身精神。
矢量和标量
象位移这样既有大小又有方向的物理量叫做矢量，象路程这样只有大小，没有方向的物理量叫做标量。
例4、关于路程和位移，说法正确的是：
A.路程是标量，即位移的大小
B.物体的位移大小总是小于或等于物体运动的路程
C.物体的位移为零，路程也一定为零
D.位移是矢量，位移的方向即质点的运动方向
例5．气球升到离地面80m高空时，从气球上掉下一物体，物体又上升了10 m高后才开始下落，规定向上方向为正方向．讨论并回答下列问题，体会矢量的表示方向．
&& &(1)物体从离开气球开始到落到地面时的位移大小是多少米?方向如何?
&&& (2)表示物体的位移有几种方式?其他矢量是否都能这样表示?注意体会&+&&－&号在表示方向上的作用．
&&& 解析：(1)一80m，方向竖直向下；(2)到现在有三种：语言表述法，如&位移的大小为80m，方向竖直向下&；矢量图法；&+&&一&号法，如&规定竖直向上为正方向，则物体的位移为一80m&．
师：像位移这样的物理量，既有大小又有方向，我们以前学过的物理量很多都只有大小，没有方向，请同学们回忆并说给大家听听．
&&& 生：温度、质量、体积、长度、时间、路程．
&&& 对于讨论中学生可能提出这样的问题，像电流、压强这两个学生学过的物理量，它们是有方向的，但它们仍然是标量．这在以后的学习中会更进一步加深对矢量和标量的认识．
&&& 学生阅读课文后，说说矢量和标量的算法有什么不同．
&&& 生：两个标量相加遵从算术加法的法则．
交流与讨论：
一位同学从操场中心A出发，向北走了40 m，到达C点，然后又向东走了30 m，到达B点．用有向线段表明他第一次、第二次的位移和两次行走的合位移(即代表他的位置变化的最后结果的位移)．三个位移的大小各是多少?你能通过这个实例总结出矢量相加的法则吗?
生：讨论。
矢量相加的法则是平行四边形法则
举一反三，巩固加深
直线运动的位置和位移
1、位置：由坐标确定。
2、位移：&Dx=x2-x1
若x2&x1,&Dx&0,表示位移方向与规定正方向相同；
若x2&x1, &Dx&0,表示位移方向与规定正方向相反。
师：要想准确描述物体的位置变化怎么办？
生：对于做直线运动的物体，可以用直线坐标系来描述。在直线坐标系中，位置用点来描述，记为x=?；位移是位置的变化，记为&Dx，&Dx=x2-x1。
联系数学知识，应用于物理问题中。
时间和时刻这两个概念是同学们很容易混淆的，同学们要掌握时间坐标轴．在时间轴上，用点表示时刻，用线段表示一段时间间隔．位移和路程是两个不同的物理量，位移是用来表示质点变动的，它的大小等于运动物体初、末位置间的距离，它的方向是从初位置指向末位置，是矢量；而路程是物体实际运动路径的长度，是标量．只有物体做单向直线运动时，其位移大小才和路程相等，除此以外，物体的位移的大小总是小于路程．找位移的最好办法是从初位置到末位置间画有向线段．有向线段的方向就是位移的方向，有向线段的长度就是位移的大小．时刻对应位置，时间对应位移．在位置坐标轴上，用点来表示位置，用有向线段来表示位移．
教材16页问题与练习
& 六、视野拓展 美研制出世界最精确的时钟 美国国家标准和技术研究院称，他们已研制出一种新的时钟，每秒钟能够可靠地振荡1000万亿次，因此有望成为世界上精确度最高的时钟。 在目前使用的计量单位中，时间计量是宇宙间测量精度最高的物理量。现在国际上使用最多的原子钟的振荡频率通常是数纳秒（一纳秒＝10亿分之一秒），它是通过调整超高频激光，使之和钯原子发射的光波频率相匹配而实现的。一般，全球定位系统卫星上都携带有原子钟，其精确度足以满足设计要求，可对地球进行精确的三点定位。 但是，物理学家希望能有振荡频率更快的时钟，用于科学前沿问题的研究，例如弄清决定电磁相互作用强度的所谓精细结构是否真的稳定等问题。科学家认为，这种新型时钟应当易于制造，且振荡频率应比相对较低的微波频率快1000倍。存在的问题是，没有一种装置能够如此快的计数。 为解决这一问题，美国国家标准和技术研究院时间及频率分部的计量科学家成立了一个研究小组，研制出&光学传动装置&。该装置可将激光光波的高速振动转化成振荡系数正好慢100万倍的激光强度的波动，并利用标准检波器来显示激光强度在1秒内所振荡的次数，然后将得到的数值乘上100万。
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