课程解读
一、学习目标:
通过本讲课程的学习我们要掌握以下知识和方法:
1. 认识运动的普遍性,知道物质世界是一个运动的世界。
2. 了解物质世界常见的机械运动形式。
3. 初步了解分子和原子的组成,知道微观世界也存在运动。
4. 会根据运动路线进行分类。
5. 知道描述运动时必须要有参照物,学会根据具体情况选取合适的参照物,会用事例解释运动和静止的相对性。
二、重点、难点:
这一讲我们一起“认识运动”,针对我们的学习目标,重点主要集中在以下几个方面:
1. 对机械运动的概念的认识;2. 对物质组成的认识。
难点主要集中在以下几个方面:
1. 对原子结构模型的理解;2. 对运动和静止的相对性的理解;3. 参照物的选择与判断。
三、考点分析:
这部分内容在考试中所占比例大约为14%。考试中设以下几个考点,具体内容如下:
内容 |
具体考点 |
考核要求 |
常见考查形式 |
分值 |
认识运动 |
宏观世界的运动(机械运动) |
理解 |
选择或填空题 |
2 |
微观世界的运动(热运动) |
掌握 |
选择或填空题 |
4 |
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运动的描述 |
对运动的描述 |
理解 |
选择或填空题 |
2 |
参照物 |
掌握 |
选择或填空题 |
4 |
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运动和静止的相对性 |
应用 |
选择或填空题 |
2 |
知识梳理
一、宏观世界的运动(机械运动)
现象探究:宏观物质的运动
现象 |
研究对象 |
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马群 |
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车流 |
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滑坡 |
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银河系 |
探究归纳:上述研究对象的位置都发生了改变。
(1)机械运动:在物理学中,我们把物体位置的变化叫做机械运动。
(2)机械运动的判断方法:①机械运动是宇宙中最普遍的现象。②自然界中一切物体都在做机械运动。③机械运动是宏观的物体在运动。④判断是否属于机械运动的关键是研究物体的位置相对于其他物体的位置是否发生了变化。
二、微观世界的运动(热运动)
(1)物质是由大量分子组成的。分子是极微小的粒子,它们能保持原来物质的性质。
(2)分子在不停的做无规则运动。
(3)物质三态与其分子运动情况。
状态 |
特征 |
分子排列的微观模型 |
固态 |
在固态物质中,分子与分子的排列非常紧密且有规则,分子间的间隔很小,微粒间有强大的相互作用力将分子凝聚在一起。固体分子只能在各自固定的平衡位置附近做无规则的振动,但不能远离各自的平衡位置。所以固体有固定的形状和体积,很难被压缩。 |
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液态 |
在液态物质中,分子在各自的平衡位置附近做无规则的振动,液体中各个分子振动的平衡位置并不是固定不动的,而是随意移动的。因此分子的振动也会在一段很短的时间内移到另一个平衡位置。因此液体没有固定的形状,但有一定的体积,且具有流动性,不容易被压缩。 |
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气态 |
在气态物质中,分子间的间距很大,相互作用力很小,气体分子可以在空间中到处移动。因此气体具有很强的流动性,易被压缩,没有一定的体积。 |
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(4)原子的核式结构:1909年,英籍物理学家卢瑟福通过α粒子散射实验,提出了原子核式结构模型:原子核由质子和中子组成,质子和中子靠巨大的核力结合在一起,形成坚硬的核;原子由原子核和核外绕核高速旋转的电子组成,电子和原子核之间存在吸引力;原子的核式结构与太阳系类似。质子和中子组成了原子核,原子核位于原子的中心,体积比原子小得多。原子核的密度很大,几乎集中了原子的全部质量,质量几乎为零且带负电的电子在核外庞大的空间中沿不同的轨道绕核运动。
三、对运动的描述
类别 |
概念 |
举例 |
直线运动 |
经过的路线是直线的运动 |
①从树上掉下来的苹果;②沿平直公路行驶的汽车 |
曲线运动 |
经过的路线是曲线的运动 |
①在盘山公路上行驶的汽车;②乒乓球运动员打出的弧线球 |
四、参照物
参照物:判定物体是否运动和如何运动,首先必须选一个标准物体,这个标准物体叫做参照物。
说明:
(1)参照物可任意选择,既可以是运动的物体,也可以是静止的物体。具体选哪一个物体为参照物,视研究问题的方便而定。
(2)同一个物体,由于选择不同的参照物,其运动状态的描述结果往往不同,如坐在车上的乘客,若以路边的树木为参照物,他是运动的;若以司机为参照物,他是静止的。
(3)有时参照物的选择并不唯一,但参照物一旦被选定,就认为它是静止不动的。
(4)参照物一般不选研究对象本身,因为以研究对象为参照物,则研究对象永远是静止的。
(5)通常情况下,研究地面上物体的运动,常选地面或固定在地面上的物体为参照物,在这种情况下,参照物往往忽略不提。如:汽车在奔驰,小鸟在飞,足球向前滚动,人在走动,河水在流动……这些运动的描述都是选地面或地面上固定的物体作为参照物。
五、运动和静止的相对性
运动是绝对的 |
一切物体都在运动,绝对不动的物体是没有的。 |
静止是相对的 |
我们平常说某物体是静止的,是指它相对于所选取的参照物的位置没有发生变化,实际上这个被选来作为参照物的物体也在运动(因为运动是绝对的,绝对静止的物体是不存在的) |
对运动状态的描述是相对的 |
研究同一物体的运动状态,如果选择不同的参照物,得出的结论可以不同,但都是正确的结论。总之,不事先选定参照物,就无法对某个物体的运动状态作出肯定的回答,从而说这个物体运动或静止也是毫无意义的。 |
典型例题
知识点一:宏观物质的运动
例1:下列现象中不是机械运动的是 ( )
A. 天空中漂浮的云彩
B.
放在电炉上加热的水壶
C. 地球绕太阳转动
D.
流动的河水
思路分析:
1)题意分析:本题考查的是对机械运动的概念的理解,选择不属于机械运动的那个。
2)解题思路:根据机械运动的概念,分析被研究的物体与周围物体的位置是否发生变化,判断物体是否做机械运动。从B选项可知,放在电炉上加热的水壶,温度发生了变化,但水壶相对于电炉位置没有发生变化,故它不是机械运动。
解答过程:B
解题后的思考:自然界中物质的运动有多种形式,如热运动等。这里所说的是物体位置的改变,只有宏观物体相对于其他物体位置发生变化的运动才叫机械运动。
例2:流星划过夜空,小鸟在空中飞行,河水在不停地流动,稻穗在随风起伏,房屋、树木随地球一起运功,这些都是机械运动吗?
思路分析:
1)题意分析:这道题设置了若干个情境,通过分析研究对象相对于其他物体位置是否改变,从而判断研究物体是否属于机械运动。
2)解题思路:判断是否属于机械运动的关键在于物体的位置相对于其他物体的位置是否发生变化。流星划过夜空,流星相对于其他星球或地球的位置发生了变化;小鸟在空中飞行,小鸟相对于地面位置发生了变化;河水在不停地流动,河水相对于河岸发生了位置改变;稻穗随风起伏,稻穗相对于地面位置发生了变化;房屋、树木相对于其他星球位置发生了变化。所以这些都是机械运动。
解答过程:这些都是机械运动。
解题后的思考:机械运动是宏观物体的运动,关键在于分析研究对象是否相对于其他物体位置发生了变化。
小结:解答此类题目,一定要认真分析研究对象与其他物体的位置关系,如果发生改变就属于机械运动。当然,运动的形式是多种多样的,微观世界的分子微粒的运动,就是通常所说的热运动,它就不属于机械运动了。
知识点二:微观世界的运动
例1:依据卢瑟福的原子行星模型,绕核高速旋转的微粒是 ( )
A. 电子 B. 质子 C. 中子 D.
原子
思路分析:
1)题意分析:此题考查的是原子内部结构。
2)解题思路:卢瑟福的“原子行星模型”告诉我们,原子由位于原子中心的原子核和核外电子构成,电子在原子核外部高速运动,其质量很小。
解答过程:A
解题后的思考:卢瑟福对原子的描述是通过模型法,即“原子行星模型”的方式呈现的,对于原子内部结构的知识必须掌握。
例2:物理学中有一个基本的观念是“世界是由物质组成的”。
(1)意大利物理学家阿伏伽德罗将组成物质的仍能保持其化学性质不变的最小微粒命名为__________________。1909年,著名科学家____________在进行了α粒子散射实验后,提出了原子核式结构模型。
(2)以氢原子为例,下列四个图中能正确示意氢原子核式结构的是
( )
A. B.
C.
D.
思路分析:
1)题意分析:此题考查了两个知识,一是对科学史的掌握;二是对卢瑟福的原子核式模型的理解。
2)解题思路:当组成物质的分子发生变化时,物质的化学性质就会发生变化,所以保持物质化学性质的最小微粒是分子,分子是由原子构成的,原子是由位于原子中心的原子核和绕原子核高速运动的外围电子构成的。
解答过程:(1)分子
卢瑟福 (2)C
解题后的思考:对于原子的结构组成不仅要记住其内容,还要掌握它的模型的应用,做到融汇贯通。
例3:关于物态变化中体积发生变化的情况,下列说法中正确的是 ( )
A. 一切物体受热后体积都要变大;
B. 主要是构成物质的分子在排列上发生了变化
C. 水结冰后变成了固体,分子排列十分紧密,使得冰的体积减小
D. 由于物态变化中,分子受外界条件的影响,其自身体积膨胀或收缩。
思路分析:
1)题意分析:本题考查的是组成物体的分子微粒的运动变化情况与物质状态的关系。
2)解题思路:同种物质之所以有不同的状态,是由于物质的分子在排列上发生变化,而分子本身的大小不会变化,通常情况下,物质有热胀冷缩的现象,但是水结成冰体积变大,冰熔化成水时体积变小,这是一个特例。
解答过程:B
解题后的思考:物质的分子排列方式不同,决定了物质具有不同的状态和特征,多数物质从液态变为固态时体积变小(水除外),从液态变为气态时体积会明显增大。物质的物态发生变化时体积发生变化,主要是由于构成物质的分子在排列方式上发生了变化。
小结:这部分知识通常会考查三点:一是对原子核式结构的认识。往往同学们会误认为:原子结构是像面包、西瓜或者西红柿一样的结构,而实际上它却是类似于太阳系,中心是原子核,核外有绕核做高速运动的电子。二是对这部分科学史的掌握。如分子概念是由阿伏伽德罗提出的,原子核式模型是由卢瑟福提出的等。三是构成物质的分子的排列和运动情况对物质的状态的影响。
知识点三:参照物的选取
例1:有位诗人坐船远眺,写下了著名的诗词:“满眼风光多闪烁,看山恰似走来迎;仔细看山山不动,是船行。”诗人在诗词前后两次对山的运动的描述所选择的参照物分别是( )
A. 风和水 B.
船和地面 C.
山和船 D. 风和地面
思路分析:
1)题意分析:这道题考查了同学们对参照物的选择和对物体静止、运动的描述。
2)解题思路:从本题的诗词中我们仿佛看到了一幅美妙、生动的画面,这看似矛盾的情境,却蕴含了丰富的物理知识。前一句“看山恰似走来迎”,这是诗人在船上,以船为参照物,船在前行,船和山的位置不断发生变化,所以山是运动的;后一句“仔细看山山不动,是船行。”诗人仔细看山与山之间、山与地面之间的位置没有发生变化,是以地面为参照物看,山是静止的。
解答过程:B
解题后的思考:古诗词及现代日常生活中有许多描述物体运动相对性的诗句和词语。本题选用一首古诗词,考查词中描述运动所选择的参照物,常见的还有“刻舟求剑”“水落石出”等。
例2:如图(a)(b)中是从同一位置、同一角度先后拍摄的两张照片。坐在石块上的小女孩看到编号为_____________和_____________的小孩子运动了,这位小女孩所选的参照物是__________________。
(a) (b)
思路分析:
1)题意分析:这道题通过图片的对比,考查了对运动和静止的分析以及参照物的选择等知识。
2)解题思路:以题目图中电线杆、小树丛为参照物,对比(a)(b)两张照片可发现编号为1和3的小孩子与参照物间有位置变化,所以他们运动了。
解答过程:1 3 地面(电线杆或小树丛)
解题后的思考:本题是通过认真观察物理现象的发生过程,并对现象进行分析比较得出结论。这种方法称为观察比较法。
小结:参照物对于判断物体运动和静止具有决定性的意义,它是可以任意选择的,既可以选择运动的物体,也可以选择静止的物体,具体视研究问题的方便而定。一般不选择研究对象本身作为参照物,一旦参照物被选定,就认为它是静止不动的。参照物的选择对于运动状态的描述结果往往是不同的。如:车中的乘客以列车作为参照物是静止不动的,以路旁的树木作为参照物又是运动的。
知识点四:运动和静止的相对性
例1:在下列关于物体的静止和运动的说法中,正确的是 ( )
A. 运动是绝对的,而对运动的描述是相对的。
B. 我们说地球是运动的,那么选择的参照物一定是地球上静止的物体。
C. 甲以乙为参照物是静止的,但以丙作为参照物是运动的,那么以乙为参照物丙一定是运动的。
D. 研究物体运动时有时可以不选择参照物。
思路分析:
1)题意分析:此题考查了运动和静止的相对性的概念理解和应用。
2)解题思路:在宇宙中,一切物体的运动都是绝对的,即我们找不到任何一个绝对静止的物体,这就是运动的绝对性。但运动也具有相对性,即运动和静止是相对参照物而言的。所谓的机械运动是指物体相对于参照物的位置变化。所以A正确。
参照物不同,物体的运动状态不同,原则上任何物体都可以作为参照物,即参照物的选择是任意的。但不能选择被研究的物体本身作为参照物。要判断地球的运动状态,若以地球上静止的物体为参照物,则地球本身永远是静止的。所以B错误。
对于选项C,我们可以设想乙是在公路上行驶的汽车,甲是坐在汽车里的人,丙是路边的树,这样就很容易判断出:甲(人)相对于乙(汽车)静止,甲(人)相对于丙(树)是运动的,丙(树)以汽车为参照物一定是运动的,所以C正确。
在研究机械运动时,如果没有一个假定不动的物体作为参照物,根本无法判断物体相对位置的变化,所以离开参照物是不能够判断物体运动与否的。所以D错误。
解答过程:AC
解题后的思考:这是对运动和静止的相对性概念的理解,做此类辨析选择题的时候,用排除法,将错误选项逐个排除。关于运动和静止的具体实例,不妨进行假想判断,这样有助于我们理解参照物对于判断物体运动和静止的重要意义。
例2:在2008北京奥运会圣火传递过程中,现场某记者同时拍下了固定在地面上随风飘动的旗帜和附近的甲、乙两个火炬的照片,如图所示,根据它们的飘动方向,可以判断下列说法正确的是 ( )
A. 甲火炬一定静止
B.
甲火炬一定向右运动
C. 乙火炬一定静止
D.
乙火炬一定向左运动
思路分析:
1)题意分析:本题主要考查对运动和静止相对性的理解,以及恰当地选择参照物判断物体的运动情况,与生活实际紧密联系。
2)解题思路:由图中旗帜的飘动方向可知风向左吹,因此甲火炬的飘动方向与旗帜相一致,故甲火炬可能静止,可能向右运动,也可能向左运动,但运动速度小于风速;乙火炬飘动的方向与旗帜相反,故乙火炬一定向左运动且运动速度大于风速。
解答过程:D
解题后的思考:解答运动和静止相对性的题目时,我们不妨设身处地的想象当时的场景,再去选择合适的参照物,根据平时积累的生活经验,动脑思考。
小结:运动和静止的判断取决于参照物的选择。在考试中,我们经常面对一些复杂的情境,这时我们可以通过想象,结合生活经验,动脑思考。
提分技巧
主要从应试策略、思想方法、易错难点或者方法小结以文字形式归纳总结。
这一讲的主要内容是机械运动、微观粒子的运动以及参照物的选择、运动和静止的相对性,从应试策略上来说,对于微观粒子的运动和物质的三态与其分子的运动关系我们要能做到识记、理解。对于参照物的选择、物体运动和静止的判断需要我们能身临其境,联系生活,选择合适的参照物,认识理解运动和静止的相对性的问题。
理解分子的结构时可以借助于卢瑟福的“原子行星模型”,这种研究方法叫模型法。在解题时一定要搞清楚研究的对象和所给出的参照物、所研究的物体相对于参照物的位置是否发生了变化,从而确定物体相对于参照物是运动的还是静止的。
预习导学
自然界中物体的运动路线有直线运动和曲线运动。在运动过程中有快也有慢,那么怎样来形容这些运动物体的快慢呢?我们将在下一讲中与大家一起来学习。
一、预习新知
1. 比较物体运动快慢的方法
2. 匀速直线运动的速度
3. 变速直线运动的平均速度
4. 各种形式的能量
5. 能量之间的转化
二、预习点拨
探究与反思
探究任务一:物体运动的速度
【反思】(1)怎样比较物体运动的快慢?
(2)根据物体运动的速度,物体的运动可以分成几类?它们的速度如何来计算?
探究任务二:能量
【反思】(1)什么叫能量?自然界中存在哪些能量?
(2)这些能量之间是怎样相互转化的?
同步练习
(答题时间:30分钟)
一、选择题
1. 下列运动中属于机械运动的是 ( )
A. 发光的灯泡中有电流通过;
B. 把一块糖放入水中,一会儿水就变甜了;
C. 地球的自转;
D. 用X射线检查身体。
2. 在下列物质的三种状态中,分子间的距离最大的是 ( )
A. 固态
B.
液态 C.
气态 D. 无法确定
3. 下列现象中,能用分子运动来解释的 ( )
A. 春天,柳絮飘扬 B.
夏天,槐花飘香
C. 秋天,落叶飘零 D.
冬天,雪花飘飘
4. 下列属于直线运动的是 ( )
A. 向前抛出的铅球
B.
冉冉升起的太阳
C. 正从树上竖直下落的苹果 D. 绕地球飞行的人造卫星
5. 小明在平直的公路上向西走,这时有一辆汽车从他身旁向西急驶而过,如果以驶过的汽车为参照物,小明的运动情况是 ( )
A. 静止 B. 向西运动 C. 向东运动 D.
无法判断
6. 在人民公园的湖面上,小刚同学坐在航行的游船里观光,若说他是静止的,则所选择的参照物是( )
A. 湖岸 B.
湖水 C. 游船 D. 岸边的建筑物
7. 船在河中顺流而下,船上坐着一个人,下列说法错误的是( )
A. 以河岸上的树为参照物,船上的人是运动的。
B. 以船为参照物,船上的人是静止的。
C. 以河水为参照物,河岸上的树是运动的。
D. 以船上的人为参照物,河岸上的树是静止的。
8. 如图所示,小华和小星在地面上,小伟乘坐在沿水平方向匀速飞行的飞机上。此时小伟释放了一个玩具,若不计空气阻力,其中小伟观察到的现象是以( )
A. 地面为参照物
B.
飞机为参照物
C. 小华为参照物
D.
小星为参照物
9. 公路旁有一农舍,烟囱正冒着烟,插有旗子的a、b小车在农舍旁的公路上,观察图中旗子和烟的情况,以下关于a、b两车对于房子的运动情况的说法中,正确的是( )
A. 两车都一定向左运动
B.
两车都一定向右运动
C. a车可能运动,b车向右运动 D.
a车可能静止,b车向左运动
二、填空题
10. 物质是由分子构成的,分子又是由原子构成的,原子的中心是__________,周围有______绕其运动。
11. 到有“华中第一漂”的京山鸳鸯溪漂流是旅游者所热衷的项目。当漂流者坐在橡皮筏内顺流而下时,以橡皮筏为参照物,他们是________________的。
12. 李白有诗云:“天门中断楚江开,碧水东流至此回。两岸青山相对出,孤帆一片日边来”,从物理学角度看,“两岸青山相对出”“孤帆一片日边来”所选的参照物分别是________和_________。
13. 如图所示,小华乘坐自动扶梯上楼,相对于____________,她是运动的;相对于____________,她是静止的。
14. 如图所示分别为原子结构模型和太阳系的示意图,请指出两者相似或不同的一点:
_________________________________________________。
试题答案
一、选择题
1. C
2. C 解析:分子之间的距离和分子的运动决定物体的状态。气体能够自由流动,没有固定的形状,所以,它的分子间的距离最大。
3. B 解析:分子是微观的,只有通过宏观现象才能解释。所以槐花飘香时分子的无规则运动所引起的。
4. C 5. C
6. C 解析:一般来说,我们不能选择水作为参照物。
7. D 解析:D中描述的是:船和人作为一个整体,随船一起运动,相对于河岸上的树应该是运动的。所以,以人作为参照物,河岸上的树是静止的。
8. B 解析:小伟观察到的现象是玩具下落,是以飞机本身作为参照物,飞机在水平方向运动,而玩具的下落是以飞机的运动作为比较对象的。
9. D 解析:这是一道较难题。从图中可以看到烟在向左飘,说明风向是从右向左刮的。看到a车上的旗子也在向左飘,可以说明a车可能静止,也可能在向右运动,或者向左运动,但是速度要比风速要慢;b车的旗子向右飘,说明b车肯定向左运动,但速度要比风速快。
二、填空题
10. 原子核 电子
11. 静止
12. 船 太阳
13. 地面 自动扶梯
解析:小华站在自动电梯,是与电梯一起向上运动,是相对于地面位置发生改变。但相对于电梯本身位置没有改变,就是相对静止的。
14. 相似点:都围绕着一个中心运动