第三章自然界的运动性v 教学目的教学目的 1、理解物质的机械运动形式及运动规律 2、了解天体的运行 3、帮助学生树立“物质和运动是不可分割的，运动是绝对的、静止是相对的”辩证唯物主义观点v 教学方法教学方法 启发和讲述相结合 紧密结合实际 本章本章知识结构知识结构v 物体的最简单运动形式v 天体的运行第一节物体的最简单运动方式v 教学要求教学要求了解了解 1、描述运动的相对性 2、重力势能、引力势能 理解：理解： 1、牛顿第一和第三定律 2、功、动能、动能定理 3、地球的自转、公转、季节和五带、历法和时间 4、位移、速度和加速度、匀变速运动的规律掌握：掌握： 牛顿第二定理、动量原理v 教学重点：教学重点： 1、运动的相对性 2、牛顿第二定律和牛顿第三定律 3、动量守恒定律第一节知识结构第一节知识结构运动的表示法：运动的相对性、三种变速运动运动的表示法：运动的相对性、三种变速运动运动和力运动和力功和能功和能一、运动的表示法一、运动的表示法要求：要求： 1、学生能判断实例中运动形式所对应的参照物、学生能判断实例中运动形式所对应的参照物 （重点）（重点） 2、知道位移、速率、速度和加速度几个基本概念、知道位移、速率、速度和加速度几个基本概念 3、了解几种变速运动的规律、了解几种变速运动的规律 1、参照系、参照系 例：一位学生在作文中写到：例：一位学生在作文中写到：“红日从东方冉冉升红日从东方冉冉升起，我坐在奔驰的火车里，静靠在椅背上，欣赏着窗外起，我坐在奔驰的火车里，静靠在椅背上，欣赏着窗外的景物，只见路旁的树木急速地向后退去的景物，只见路旁的树木急速地向后退去” 试指出试指出“升起升起”、“奔驰奔驰”、“静靠静靠”、“后退后退”这几种运动形式所对应的参照物。这几种运动形式所对应的参照物。运动都是相对于参照物来说的运动都是相对于参照物来说的（说出运动形式的参照物是（说出运动形式的参照物是重点重点）辩证唯物主义观点辩证唯物主义观点 运动是绝对的：自然界中没有不运动的物体运动是绝对的：自然界中没有不运动的物体（运动是物质的属性）（运动是物质的属性） 运动是相对的：相对于参照系来说的，不存在运动是相对的：相对于参照系来说的，不存在 “绝对绝对”静止的物体静止的物体 随着时间的变化，物体位置在改变，用坐标系随着时间的变化，物体位置在改变，用坐标系描述：描述： （1） 直线坐标系：直线坐标系：X = OA（O是原点）是原点） （2） 平面直角坐标系平面直角坐标系 2、位移、位移空间位置的变化（运动造成的）空间位置的变化（运动造成的）是一个既有大小，又有方向的量，是一个矢量是一个既有大小，又有方向的量，是一个矢量表示：表示： 直线直线 AB 弧线弧线 ACB3、速度和加速度、速度和加速度速率：速率：s=vt v 是速率，单位米是速率，单位米/ 秒秒 只表示物体运动的快慢，不表示运动方向只表示物体运动的快慢，不表示运动方向速度：是大小为速度：是大小为V（速率）和方向（物体运动方向）速率）和方向（物体运动方向） 的矢量的矢量加速度：加速度：a 运动速度大小或方向在不断变化运动速度大小或方向在不断变化 ，矢量，矢量 表示单位时间内速度的变化，单位为表示单位时间内速度的变化，单位为 米米/秒秒2 在关在关速度和加速度的几点注意：速度和加速度的几点注意：（1）速度很大，加速度不一定很大，也可能为零。如：匀速）速度很大，加速度不一定很大，也可能为零。如：匀速直线飞行的超音速飞机直线飞行的超音速飞机（2）速度变化大（小），加速度不一大（小），由于加速）速度变化大（小），加速度不一大（小），由于加速 度是描述速度变化快慢的量度是描述速度变化快慢的量（3）加速度的方向不是速度的方向，而是跟速度变化的方向）加速度的方向不是速度的方向，而是跟速度变化的方向一致一致 汽车加速：速度汽车加速：速度，加速度与速度方向相同，加速度与速度方向相同， 速度矢量加长，加速度为正值速度矢量加长，加速度为正值 汽车减速：速度汽车减速：速度，加速度与速度方向相反，加速度与速度方向相反， 速度矢量变短，加速度为负值速度矢量变短，加速度为负值4、几种变速运动的规律、几种变速运动的规律v 匀加速直线运动：以变化的速率沿直线运动匀加速直线运动：以变化的速率沿直线运动 v = v0 +at 自由落体运动是典型的匀加速运动自由落体运动是典型的匀加速运动 判断：棉花和石块从高处下落的速度是否一样？判断：棉花和石块从高处下落的速度是否一样？ （现场演示）（现场演示） 结论：以同样的加速度下落结论：以同样的加速度下落 依据：伽利略发现（在真空中）重力加速度对依据：伽利略发现（在真空中）重力加速度对 一切物体都是相同的一切物体都是相同的 a = g=9.8 m/s2v 匀速圆周运动：匀速圆周运动： 以恒定的速率以恒定的速率 v 在半径为在半径为 r 的圆周上的运动的圆周上的运动如：机器上的飞轮、人造地球卫星及天体的运行如：机器上的飞轮、人造地球卫星及天体的运行 速率不变，但运动方向不断改变，速率不变，但运动方向不断改变， 匀速圆周运动是变速运动匀速圆周运动是变速运动 加速度为向心加速度加速度为向心加速度 a =v2 / R，永远和速度垂直永远和速度垂直v 简振简振运动运动 物体在中心平衡位置附近来回地振荡式运动物体在中心平衡位置附近来回地振荡式运动 例：时钟摆的转动、例：时钟摆的转动、 乐器弦的颤动乐器弦的颤动复杂的振动（声音的振动）是若干个简振运复杂的振动（声音的振动）是若干个简振运 动的合成动的合成振动是一种周期性运动振动是一种周期性运动公式见书公式见书（只要求会直接代入数据作简单运算）只要求会直接代入数据作简单运算）二、运动和力二、运动和力要求：要求： 1、牛顿第一定律：知道力是改变运动状态的原因、牛顿第一定律：知道力是改变运动状态的原因 2、牛顿第二定律：、牛顿第二定律： 能够认识力、加速度和质量三者之间的关系能够认识力、加速度和质量三者之间的关系 进行简单的计算进行简单的计算 3、牛顿第三定律：知道作用力和反作用力的关系、牛顿第三定律：知道作用力和反作用力的关系第二、第三定律是重点第二、第三定律是重点1、牛顿第一定律、牛顿第一定律 物体不受外力作用（或外力的合力为零）时，将物体不受外力作用（或外力的合力为零）时，将保持静止或匀速直线运动状态，直到外力改变它的运保持静止或匀速直线运动状态，直到外力改变它的运动状态为止。动状态为止。 惯性定律惯性定律惯性是物体的属性，反映物体改变运动状态的难惯性是物体的属性，反映物体改变运动状态的难 易程度易程度力改变物体的运动状态（得到加速度）力改变物体的运动状态（得到加速度）质量是物体惯性的量度（质量大不易改变状态）质量是物体惯性的量度（质量大不易改变状态） 如：歼击机尽可能减小质量，提高战斗灵活性如：歼击机尽可能减小质量，提高战斗灵活性2、牛顿第二定律、牛顿第二定律 物体受到外力作用时，物体的物体受到外力作用时，物体的加速度加速度与作用在物体上与作用在物体上的的合外力合外力正比，与物体的正比，与物体的质量质量成反比，加速度的方向与合成反比，加速度的方向与合外力的方向一致。外力的方向一致。F =K ma（K=1） 只适用于质点或能看成质点的物体的运动只适用于质点或能看成质点的物体的运动 a 为合外力作用下得到的加速度为合外力作用下得到的加速度 力改变加速度随着改变，合外力力改变加速度随着改变，合外力0零时，加速度零时，加速度0 力的单位为牛顿（力的单位为牛顿（N），），质量为千克（质量为千克（ kg)，加速加速 度为米度为米 /米米2重点内容重点内容有关计算：有关计算：例例1：体重：体重45千克的滑水者，在水中从静止出发并在千克的滑水者，在水中从静止出发并在2 秒内均匀加速到秒内均匀加速到10米米/秒。在加速期间作用在滑秒。在加速期间作用在滑 水者上的合力有多大？水者上的合力有多大？解：分析解：分析 第一步：先求第一步：先求 a a = (v-v0)/t = (10-0)/2 =5 m /s2 第二步：求合外力第二步：求合外力 F = ma =45 kg * 5 m /s2 =225 N例题例题2：人造卫星质量为：人造卫星质量为M，绕地球在半径为绕地球在半径为r的的 圆形轨道上运动，其速度圆形轨道上运动，其速度v是多大？是多大？解：解： 第一步：由向心加速度第一步：由向心加速度 a = 可得可得 F = M v2/ r 第二步：卫星的重力第二步：卫星的重力 F 就视为地球引力就视为地球引力 F = Mg 卫星的卫星的 r = R 地地 + h(忽略不计忽略不计) 第三步：将第三步：将F和和r代入第一步公式求得代入第一步公式求得 v2 =g r3、牛顿第三定律、牛顿第三定律 两个物体之间的作用力和反作用力，同在一两个物体之间的作用力和反作用力，同在一直线上，大小相等，方向相反直线上，大小相等，方向相反作用力与反作用力定律作用力与反作用力定律与物体的运动无关与物体的运动无关成对出现，成对消失成对出现，成对消失分别作用于两个物体上，不能相互抵消分别作用于两个物体上，不能相互抵消作用力与反作用力总是属于同种性质的力作用力与反作用力总是属于同种性质的力重点内容重点内容三、功和能三、功和能要求：要求：1、会计算物体的动能、会计算物体的动能2、理解物体动能在何种情况下增加和减少、理解物体动能在何种情况下增加和减少1、功、功物体在力的方向上有位移，称力对物体做了功物体在力的方向上有位移，称力对物体做了功如：人的行走、火箭升空如：人的行走、火箭升空 W = Fs （单位分别是单位分别是J、N、m）功只有大小而无方向功只有大小而无方向例：教材例：教材P1812、动能与动能定理、动能与动能定理动能：物体运动而显示出具有做功的本领动能：物体运动而显示出具有做功的本领 Ek = Mv0 2 物体具有动能就能克服外力做功，消耗本物体具有动能就能克服外力做功，消耗本 身的动能；若外力对物体做功，物体动能身的动能；若外力对物体做功，物体动能 就会加大就会加大如汽车关闭发动机后，克服阻力做功如汽车关闭发动机后，克服阻力做功动能定理：合外力所做的功，等于物体动能的改变量动能定理：合外力所做的功，等于物体动能的改变量W= Ekt Ek0 动能定理的应用：动物奔跑动能定理的应用：动物奔跑3、重力势能和引力势能、重力势能和引力势能要求：要求：1、结合实际学习重力势能、结合实际学习重力势能2、会计算物体的重力势能、会计算物体的重力势能（1）重力势能）重力势能相对于地球的位置而具有的能相对于地球的位置而具有的能 具有重力势能的物体通过位置变化，对外做功具有重力势能的物体通过位置变化，对外做功 重力对物体做功的结果，使物体位置发生变化重力对物体做功的结果，使物体位置发生变化 Ep = Gh = mgh (以地面作为重力势能的零点）以地面作为重力势能的零点） 重力势能属于地球和物体所组成的物体系统，重力势能属于地球和物体所组成的物体系统，不能用来计算离地球很远处的势能不能用来计算离地球很远处的势能 运动员跳高的解释运动员跳高的解释（2）引力势能）引力势能 任何两个物体间存在着万有引力定律任何两个物体间存在着万有引力定律F = G 在离在离地球距离很远时，物体在地球距离很远时，物体在m2距距m1为为 r点的势能为点的势能为 Ep = -r 2 m1m2 G m1m2r 引力势能距地球无穷远处势能为零引力势能距地球无穷远处势能为零4、碰撞、碰撞要求：要求： 1、知道冲量、动量的计算公式、知道冲量、动量的计算公式 2、能运用动量定理解释实际生活中的现象、能运用动量定理解释实际生活中的现象（1）冲量）冲量 物体运动状态的改变，和物体的质量与所受的力物体运动状态的改变，和物体的质量与所受的力有关，也与力的作用时间有关有关，也与力的作用时间有关 冲量是力和时间的乘积，对一定质量的物体的速冲量是力和时间的乘积，对一定质量的物体的速度改变起决定作用度改变起决定作用I = F t=mv mv0 单位是牛顿单位是牛顿 秒秒（2）动量动量 物体运动状态发生变化的难易程度，取决于物体物体运动状态发生变化的难易程度，取决于物体的速度和质量。的速度和质量。P = mv （单位是千克单位是千克米米/秒）秒）（3）动量定理）动量定理 物体动量的改变物体动量的改变 = 物体所受到的冲量物体所受到的冲量I = F t = mv mv0 物体的动量变化一定物体的动量变化一定力作用时间越短，平均冲力越大，反之越小力作用时间越短，平均冲力越大，反之越小实际运用：实际运用： 玻璃杯落在水泥地上比落在沙土上易碎玻璃杯落在水泥地上比落在沙土上易碎 易碎品运输用纸屑、泡沫塑料来填充空间易碎品运输用纸屑、泡沫塑料来填充空间（4）动量守恒定律）动量守恒定律 若系统内各物体所受合外力为零，那么系统的若系统内各物体所受合外力为零，那么系统的总动量保持不变总动量保持不变 例：两个小球沿球心向同一方向运动碰撞例：两个小球沿球心向同一方向运动碰撞 质量分别为：质量分别为：m1 m2 速度分别为：速度分别为：V10 V20 碰撞后速度分别为：碰撞后速度分别为： V1 V2 碰撞时间为碰撞时间为t m2对对m1的的作用力为作用力为F21，反之为反之为F12重点内容重点内容根据动量定理：根据动量定理：对球对球M1： F21 t =M1V1 - m2 V10 对球对球m2 ：F12 t =M2V2 - m2 V20 根据牛顿第三定律：根据牛顿第三定律： F21 = - F12可可得：得： M1V1 - m2 V10 =M2V2 - m2 V20 在生产实验和科学实验中的运用在生产实验和科学实验中的运用 心动冲击描记器、火箭和喷气式飞机的飞行心动冲击描记器、火箭和喷气式飞机的飞行练习：练习：1、“小小竹排江中游，巍巍群山两岸走小小竹排江中游，巍巍群山两岸走”这一歌词中所描这一歌词中所描述的参照物是述的参照物是 和和 。2、离开地面同样高的铝块和铅块，如何体积相同，铅块的、离开地面同样高的铝块和铅块，如何体积相同，铅块的势能势能 铝块的势能。铝块的势能。3、人从行驶的汽车上向车跳下来，容易发生（、人从行驶的汽车上向车跳下来，容易发生（ ）A、向汽车行驶的方向跌倒向汽车行驶的方向跌倒 B、向汽车行驶的反方向跌倒向汽车行驶的反方向跌倒C、向汽车的右侧方向跌倒向汽车的右侧方向跌倒 D、向汽车的左侧跌倒向汽车的左侧跌倒4、运动和力的关第的描述，正确的是（、运动和力的关第的描述，正确的是（ ）A、即速度的方向即速度的方向B、合外力的大小取决于物体加速度的大小合外力的大小取决于物体加速度的大小C、合外力的方向即为加速度的方向合外力的方向即为加速度的方向D、合外力越大则物体速度变化越大合外力越大则物体速度变化越大第二节第二节 天体的运行天体的运行 v 教学要求教学要求了解：了解： 大气运动对天气变化和气候分带的影响各地区不同气候类型理解：理解： 1、地球的公转、自转 2、季节和五带、历法和时间v 教学方法教学方法 充分利用感性认识启发教学 运用一些如地球仪等实物教具v 教学难点：教学难点： 季节和历法为什么要这样规定第二节知识结构 地球的自转和公转 四季和五带一、一、 地球的自转和公转地球的自转和公转要求：要求： 1、先熟悉有关概念、先熟悉有关概念 2、从规律性、影响两个角度去了解自转和公转、从规律性、影响两个角度去了解自转和公转1、自转、自转1）、几个基本概念）、几个基本概念 赤道：最大的圆赤道：最大的圆 纬线：垂直于地轴的平面纬线：垂直于地轴的平面 经线：被南、北两极等分而成的半圆经线：被南、北两极等分而成的半圆2）、规律性：）、规律性：v方向：围绕地轴，自西向东转（逆时针）方向：围绕地轴，自西向东转（逆时针）v周期：周期性的运动，周期为一日周期：周期性的运动，周期为一日v速度：角速度（速度：角速度（150/小时）小时） 线速度（纬度不同而不同）线速度（纬度不同而不同）3）影响：）影响：v 天体的周日变化：天体东升西落现象天体的周日变化：天体东升西落现象v 地转偏向力：地转偏向力： 使地球表面运动的物体的方向发生偏转使地球表面运动的物体的方向发生偏转 一种惯性力一种惯性力产生原因：由于地球自转在不同纬度上线速度不产生原因：由于地球自转在不同纬度上线速度不同引起的同引起的二、公转二、公转1）几个基本概念）几个基本概念 近日点：公转轨道上距离太阳最近点近日点：公转轨道上距离太阳最近点 远日点：公转轨道上距离太阳最远点远日点：公转轨道上距离太阳最远点 黄道面：地球公转的轨道面黄道面：地球公转的轨道面 地轴倾斜：地轴与黄道面不垂直，也即地轴倾斜：地轴与黄道面不垂直，也即 赤道面与黄道面不重合赤道面与黄道面不重合2）规律性：）规律性：v 严格的轨道严格的轨道 围绕太阳自西向东逆时针方向转动围绕太阳自西向东逆时针方向转动v 周期：周期： 恒星年：恒星年：365.2564日（地球公转日（地球公转3600所需的时间）所需的时间） 回归年：回归年：365.2422日（太阳在黄道上连续两次过日（太阳在黄道上连续两次过 春分点的时间间隔）春分点的时间间隔）v 速度：角速度速度：角速度3600/年年 平均线速度平均线速度29.78千米千米/秒（近日点和秒（近日点和远日点不同）远日点不同）3） 影响影响 造成地球上各地正午造成地球上各地正午太阳高度太阳高度的变化和的变化和昼夜昼夜长短长短的差异的差异 除南、北回归线之间的纬度带外，以所在半球除南、北回归线之间的纬度带外，以所在半球的夏至日最高，冬至日最低的夏至日最高，冬至日最低 昼夜长短也不同昼夜长短也不同二、四季和五带 1、四季和五带产生的原因2、 现象、特征一、产生的原因一、产生的原因 太阳辐射能在地球在不同时段、不同空间的差异太阳辐射能在地球在不同时段、不同空间的差异造成的造成的 （自转和公转影响各地光照时间和太阳直射程度）（自转和公转影响各地光照时间和太阳直射程度）二、四季：春分秋分南：夏半年北：夏半年南：冬半年北半球南半球北：冬半年运行方向运行方向季节季节季节中点季节中点时间时间太阳直射点太阳直射点春季春分点3月21日赤道夏季夏至点6月22日北回归线（北极圈极昼）秋季秋分点9月23日赤道冬季冬至日12月22日南回归线（南极圈极夜）三、五带类型：类型：热带、南温带、北温带、南寒带、北寒带热带、南温带、北温带、南寒带、北寒带纬度界线：纬度界线：南、北回归线和南、北极圈南、北回归线和南、北极圈五带五带天文特征天文特征热带热带太阳每年直射两次，光照最强烈昼夜长短变化不大南南温带温带太阳终年不会直射昼夜变化幅度随纬度增加而扩大北温带北温带南南寒带寒带太阳高度很低出现极昼极夜现象，夏季出现极昼，冬季出现极昼北寒带北寒带本章小结本章小结v 物体的最简单运动形式v 天体的运行1、运动的相对性2、牛顿第二定律和3、牛顿第三定律4、动量守恒定律重要内容重要内容1、P219 D 19，222、自然科学基础作业2 P2-6 物体的最简单运动方式 天体的运行 第二节知识点分析 地球的自转和公转 四季和五带 地球的自转和公转有关概念 自转和公转：规律性、影响一、自转 几个基本概念 赤道：最大的圆 纬线：垂直于地轴的平面 经线：被南、北两极等分而成的半圆 规律性：v方向：围绕地轴，自西向东转（逆时针）v周期：周期性的运动，周期为一日v速度：角速度（150/小时） 线速度（纬度不同而不同） 影响：v 天体的周日变化：天体东升西落现象v 地转偏向力： 使地球表面运动的物体的方向发生偏转 一种惯性力产生原因：由于地球自转在不同纬度上线速度不同引起的二、公转 几个基本概念 近日点：公转轨道上距离太阳最近点 远日点：公转轨道上距离太阳最远点 黄道面：地球公转的轨道面 地轴倾斜：地轴与黄道面不垂直，也即 赤道面与黄道面不重合 规律性：v 严格的轨道 围绕太阳自西向东逆时针方向转动v 周期： 恒星年：365.2564日（地球公转3600所需的时间） 回归年：365.2422日（太阳在黄道上连续两次过 春分点的时间间隔）v 速度：角速度3600/年 平均线速度29.78千米/秒（近日点和远日点不同） 影响 造成地球上各地正午太阳高度的变化和昼夜长短的差异及 造成了四季的演变 除南、北回归线之间的纬度带外，以所在半球的夏至日最高，冬至日最低 昼夜长短也不同 四季和五带 四季和五带产生的原因 现象、特征一、产生的原因 太阳辐射能在地球在不同时段、不同空间的差异造成的 （自转和公转影响各地光照时间和太阳直射程度）二、四季：春分秋分南：夏半年北：夏半年南：冬半年北半球南半球北：冬半年运行方向运行方向季节季节中点时间太阳直射点春季春分点3月21日赤道夏季夏至点6月22日北回归线（北极圈极昼）秋季秋分点9月23日赤道冬季冬至日12月22日南回归线（南极圈极夜）三、五带类型：热带、南温带、北温带、南寒带、北寒带纬度界线：南、北回归线和南、北极圈五带天文特征热带太阳每年直射两次，光照最强烈昼夜长短变化不大南温带太阳终年不会直射昼夜变化幅度随纬度增加而扩大北温带南寒带太阳高度很低，光照强度小出现极昼极夜现象，夏季出现极昼，冬季出现极昼北寒带1、P219 D 19，222、自然科学基础作业