高一物理必修一教案1.docx

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高一物理必修一教案1

课时1　质点　参考系和坐标系

　　课前导航

　　我国是文明古国，对运动早就有研究．早在汉代成书的《尚书纬·考灵曜》中就有这样的记载：

“地恒动不止，而人不知。

譬如人在大舟中，闭牖（窗户）而坐，舟行而人不觉也。

”

　　毛泽东同志的诗中也有一名句：

“坐地日行八万里，巡天遥看一千河。

”

　　请你思考：

　　1．选什么物体为参考系，才能说“地恒动不止”？

　　2．“日行八万里”的地球可否视为质点？

　　3．有一个成语叫做“刻舟求剑”，如果说刻舟求剑者的错误在于错选了参照系，你同意这种看法吗？

知识精析

　　一、理想化模型

　　1．理想化模型是为了使研究的问题得以简化或研究问题方便而进行的一种科学的抽象，实际并不存在．

　　2．理想化模型是以研究目的为出发点，突出问题的主要因素，忽略次要因素而建立的物理模型．

　　3．理想化模型是在一定程度和范围内对客观存在的复杂事物的一种近似反映，是物理学中经常采用的一种研究方法．

　　二、质点

　　1．质点的特点：

具有质量，占有位置，无体积和形状，是一个理想化的物理模型，实际上并不存在．

2．物体能否看做质点的几种情况

（1）平动的物体因各部分运动情况相同，一般可以看做质点．

（2）物体有转动，但物体的转动不是我们所要研究的主要问题，物体本身的形状和大小已变成了次要因素时可以看做质点．如研究地球绕太阳的公转规律时，地球的大小就变成次要因素，可以不考虑，此时地球就可以看做质点．

　　转动的物体在研究其转动的规律时不能看成质点．如研究地球自转时，地球的大小和形状就是影响研究问题的重要因素了，因此就不能再把地球看做质点了．

　　（3）物体本身的大小对所研究问题的影响不能忽略时，不能把物体看做质点，如研究火车过桥的时间时就不能把火车看做质点．

三、参考系

　　1．选择参考系的意义

　　要描述一个物体的运动，必须首先选好参考系，对于同一个运动，如果选不同的物体作参考系，观察到的运动情况可能不相同．

　　例如：

甲、乙两辆汽车由西向东沿同一直线以15m/s的相同速度行驶着．若两车都以路边的树木作为参考系，则两车都是以15m/s的速度向东行驶；若以其中任意一辆车为参考系，则另一辆是静止的．

　　2．选择参考系的原则

（1）选取参考系一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定．

例如研究火车上物体的运动情况时，一般选取火车作为参考系；研究地面上物体的运动时，常选地面或相对地面不动的物体作为参考系，这时，参考系常可以略去不提，如“汽车运动了”，就不必说成“汽车相对地面运动了”．

（2）参考系的选取可以是任意的.在实际问题中,参考系的选取应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则．

　　四、坐标系

　　1．建立坐标系的物理意义

　　为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系．

　　2．坐标系的种类及特点

（1）直线坐标系：

以某一点为原点，规定单位（有时是长度，有时是时间，也可能是其他物理量）、正方向或变化方向的意义．

（2）平面坐标系：

物体在某一平面内运动时需建立平面坐标系．如图1－1所示，在图甲中，a、b、c三点有相同的横坐标，在图乙中，A、B、C三点有相同的纵坐标，由此可以发现：

如果仅仅确定某点的横坐标或纵坐标，该点的位置并不能唯一确定，如果同时确定某点的横坐标和纵坐标，则该点的位置唯一确定．

图1－1（3）

　　多维坐标系（如三维立体空间坐标系）：

物体的运动不在同一平面内时，可以建立多维坐标系.

方法指导

　　一、理解质点

　　例12008年8月16日，牙买加运动员博尔特在北京奥运会上以9秒69打破男子百米跑世界纪录，再创速度极限．下列说法正确的是（　　）

　　A．在博尔特的100米飞奔中，可以将他看做质点

　　B．教练为了分析其动作要领，可以将其看做质点

　　C．无论研究什么问题，均不能把博尔特看做质点

　　D．是否能将博尔特看作质点,决定于我们所研究的问题

解析在博尔特的100米飞奔中，我们关心的是他的名次，无需关注其动作的细节，可看做质点．教练为了分析其动作要领时，如果作为质点，则其摆臂、提腿等动作细节将被掩盖，无法研究，所以就不能看做质点．

　　答案AD

　　点评

（1）不能以质量和体积的大小来断定能否将一个物体看做质点，关键是物体自身因素（如大小和形状）对我们所研究问题的影响程度．

（2）平动的物体一般可以视为质点，平动的物体是指物体上各个点的运动情况都完全相同的物体．这样，物体上任一点的运动情况与整个物体的运动情况相同，可用一个质点来代替整个物体．但研究物体的转动时，不能把物体视为质点．

二、参考系与相对运动问题

　　例2甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看见高楼在向下运动；乙中乘客看见甲在向下运动；丙中乘客看见甲、乙都在向上运动．这三架电梯相对地面的运动情况可能是（　　）

　　A．甲向上，乙向下，丙不动

　　B．甲向上，乙向上，丙不动

　　C．甲向上，乙向上，丙向下

　　D．甲向上，乙向上，丙也向上，但比甲、乙都慢

　　解析电梯中的乘客观看其他物体的运动情况时，是以自己所乘的电梯为参考系．甲中乘客看见高楼向下运动，说明甲相对于地面一定在向上运动．同理，乙相对甲在向上运动，说明乙相对地面也是向上运动，且运动得比甲更快．丙电梯无论是静止，还是在向下运动，或以比甲、乙都慢的速度在向上运动，丙中乘客看甲、乙两电梯都会感到它们是在向上运动．

答案BCD

　　点评要准确地描述物体的运动，参考系的选取非常关键．如在本题中，甲中乘客在观察高楼的运动时，是以自己所乘的电梯为参考系．若以地面为参考系，高楼是静止的．

　　变式训练1

　　我们描述某个物体的运动时，总是相对一定的参考系．下列说法正确的是（　　）

　　A．我们说“太阳东升西落”，是以地球为参考系的

　　B．我们说“地球围绕太阳转”，是以地球为参考系的

　　C．我们说“同步卫星在高空静止不动”，是以太阳为参考系的

　　D．坐在火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来，乘客是以火车为参考系的

解析“太阳东升西落”是相对于我们居住的地球而言，是以地球为参考系的，所以选项A正确；“地球围绕太阳转”是以太阳为参考系的，所以选项B错误；“同步卫星在高空静止不动”是相对于地球而言的，是以地球为参考系的，所以选项C错误；火车上的乘客看到铁路旁的树木、电线杆迎面向他飞奔而来，是以火车或他自己为参考系的，所以选项D正确．

　　答案AD

　　例3为了确定一辆行驶在北京长安街上的汽车的位置，我们可以取x轴表示长安街的东西方向，x轴的正方向指向东，并且取天安门前的旗杆作为坐标轴的原点，那么汽车的位置就由它的坐标完全确定了．若汽车的坐标是1km，则表示汽车处于什么位置？

汽车的坐标是－2km呢？

解析若汽车的坐标是1km，则表示汽车旗杆以东1km；汽车在的坐标是－2km，则表示汽车在旗杆以西2km.

　　答案旗杆以东1km，旗杆以西2km

　　点评用坐标确定了物体的位置，我们就能定量地描述物体的运动，特别要注意坐标正负号的含义，坐标的绝对值表示汽车离开坐标原点的距离，正负号表示方向．

变式训练2

　　从高出地面3m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5m后落回地面，如图1－2所示，分别以地面和抛出点为原点建立坐标系，方向均以向上为正，填写下面的表格．

解析在物体运动的直线上建立直线坐标系，定量描述物体的位置，若以地面为原点，则出发点、最高点、落地点的坐标分别为x1＝3m，x2＝8m，x3＝0；若以抛出点为原点，则x1′＝0.2，x2′＝5m，x3′＝－3m.

互动平台

　　育才老师告诉你如何记学习笔记

　　学习笔记是同学们在学习活动中，通过听讲、观察和思考而记录的内容，是一种重要的学习手段．俗话说“好记性不如烂笔头”，随着时间的推移，所学知识总要有所遗忘，而学习笔记积累了大量的原始资料，稍加整理，就可以使知识系统化，便于日后复习巩固．

　　学习笔记应以注重内容、不拘形式、发展能力为原则，起到拓宽知识、加深理解、训练思维、提高效率的作用．

　　1．学习笔记应记什么

（1）记重点

　　①记重要的概念、原理和规律．物理概念、原理、规律的叙述常常是简洁而严谨的，一个关键的字、词往往隐藏着丰富的内涵．因此在物理概念、原理、规律的学习中，必须及时把老师在课堂上分析的这些隐藏着的潜台词整理出来，并做必要的记录．

②记典型习题．典型习题对同学们今后的学习可起到引导、启发和示范作用，能发展分析、综合、归纳和应用知识等多方面的能力，培养思维的逻辑性和推理的严密性．

　　③记一般规律．通常情况，老师会将类似的或有关联的问题进行分类、概念，整理其分析思路，总结一些规律性的东西．

（2）记疑点、难点

　　发现问题是认识上的进步，问题得到解决是知识水平的提高．物理学习说到底就是生疑、释疑的过程．每个同学可整理出自己学习情况的“问题集”，以便检查自己学习中遗留的问题，提高学习效率．　

　　（3）记课外知识

　　　俗话说：

“处处留心皆学问．”当今社会处于信息时代，物理学习也应适应时代要求．因此，在物理学习中应广泛地阅读，细心地观察，认真地思考，随时采撷信息，使一些现象与物理知识产生神奇的碰撞，迸发出灵感的火花．

2．记笔记时应注意的问题

（1）处理好“听”、“想”、“记”的关系

　　同学们要逐步养成手脑并用、边听边记的习惯．因高中课堂教学难度、容量都比较大，如果把“听”和“记”绝对分开进行，必然会有一些内容听不到或记不全，这必然影响学习效果．

（2）及时整理笔记

　　由于时间紧迫，笔记可能有各种缺陷，要及时补漏勘误．

　　（3）要注意笔记的合理布局

　　课堂笔记不要写得过密，行与行、段与段之间要留有适当的空白，以便于修改、补充和整理．

　同步达标

　　一、选择题（本题共8小题，每小题4分，共32分，每题至少有一个选项是正确的）　　

　　1．在研究体育比赛中运动员的运动特点时，下列运动员可以当做质点处理的是（　　）

　　A．研究姚明在扣篮的动作时

　　B．研究李小鹏在双杆上比赛的动作时

　　C．研究菲尔普斯100米自由游触壁的瞬间

　　D．记录某马拉松运动员在比赛过程中各时刻的位置时

　　答案D

　2．关于参考系，下列说法不符合实际的是（　　）

　　A．一个物体相对于其他物体的位置变化，叫机械运动

　　B．不选定参考系，就无法研究某一物体怎样运动

　　C．参考系是不动的物体

　　D．参考系是人们假设不动的物体

　　答案C　　　　

3．“坐地日行八万里，巡天遥看一千河。

”这一诗句表明（　　）

　　A．“坐地日行八万里”选的参考系是地心

　　B．“巡天遥看一千河”选的参考系是地球以外的星体

　　C．人在地球上的静止是相对的，运动是绝对的

　　D．坐在地面上的人是绝对静止

　　解析研究物体的运动时要选定参考系．“坐地日行八万里”－－人坐在地上（赤道附近）一日（24h）绕地心运动一周，根据地球半径可知周长约4万千米，“巡天遥看一千河”－－坐在地面上的人相对地球以外的其他天体（星星）是运动的，故选项A、B正确．运动是绝对的，静止是相对的，故选项C正确、D错误．

　　答案ABC

4．下列关于质点的说法中，正确的是（　　）

　　A．质点是一个理想化的模型，实际并不存在

　　B．因为质点没有大小，所以与几何中心的点没有区别

　　C．凡是轻小的物体，都可看成质点

　　D．如果物体的形状和大小在所研究的问题中属于无关或次要因素，就可以把物体看成质点

　　解析质点是一个理想化的物理模型，实际上不存在，物体能否看成质点要满足D项的条件，选项A、D正确；质点是人们为了研究问题的方便而抽象出来的点，与几何中心、物体大小没有直接关系，选项B、C错误．

　　答案AD

5．某校高一的新同学分别乘两辆汽车去市公园玩．两辆汽车在平直公路上运动，甲车内一同学看见乙车没有运动，而乙车内一同学看见路旁的树木向西移动．如果以地面为参考系，那么，上述观察说明（　　）

　　A．甲车不动，乙车向东运动

　　B．乙车不动，甲车向东运动

　　C．甲车向西运动，乙车向东运动

　　D．甲、乙两车以相同的速度都向东运动

　　解析甲看到乙车不动，说明甲和乙运动情况相同，乙车内同学看到树木向西运动，说明车在向东运动，选项D正确，A、B、C错误．

　　答案D

6．有一天下午，在我国东南部的某大城市的中心广场行人拥挤，有人突然高喊“楼要倒了！

”其他人猛然抬头观看，也发现楼在慢慢倾倒，如图所示．人们便纷纷狂奔逃生，导致交通一片混乱，但过了好久，高楼并没有倒塌．人们再仔细观望时，楼依然稳稳地矗立在那里．下列有关探究分析这一现象的原因的说法中，正确的是（　　）

解析看到没有运动的楼在运动，应该是选择了运动的物体作参考系，高楼矗立在空中，是以开阔的天空为背景的高层建筑，它旁边没有别的固定的参考系，人在抬头观望时可能是选择了空中运动的云做参考系，如果天空的云在快速移动，人在突然抬头观望时，误将云看做是固定不动的，所以产生了楼在运动的错觉．“月在云中行”也是这种情况．

　　答案C

7．烟囱冒出的烟和平直路面上甲、乙两车上的小旗的朝向如图所示，关于甲、乙两车相对于路旁房子的运运情况，下列说法正确的是（　　）

　　A．甲、乙两车一定向左运动

　　B．甲车可能静止或向右运动或向左缓慢运动，乙车一定向左运动

　　C．甲车可能向右加速运动，乙车可能向右减速运动

　　D．甲车一定向右运动，乙车一定向左运动

解析首先由图中烟囱冒出的烟，可以判断当时的风向向左；甲车的小旗和烟的飘向一致，说明以甲车为参考系时风向向左，甲车有可能静止，也有可能沿和风向相同的方向运动，只是甲车的运动速度比风的速度小，还可能是甲车以任意速度向左运动；乙车的小旗和烟的飘向相反，说明乙车一定是向左运动，而且车速比风速大．

　　答案B

8．地面观察者看到雨滴竖直下落时，坐在匀速前进的列车车厢中的乘客看雨滴是（　　）

　　A．向前运动　　　　　　　B．向后运动

　　C．倾斜落向前下方　　　D．倾斜落向后下方

　　解析这是以乘客为参考系，此时雨滴在水平方向相对于乘客是向后运动的，再加上竖直下落的运动，故应为落向后下方．

　　答案D

　9．第一次世界大战的时候，一个法国飞行员在2000m高空飞行的时候，发现脸旁有一个什么小玩意儿在游动着．飞行员以为是一只小昆虫，敏捷地把它一把抓了过来．现在请你想一想这位飞行员的惊诧吧，他发现他抓到的是一颗德国子弹！

大家都知道，子弹的飞行速度是相当快的，为什么飞行员能抓到子弹？

解析这是因为，一颗子弹并不是始终用800～900m/s的速度飞行的．由于空气的阻力，这个速度会逐渐减小下来，而在它的路程终点（跌落前）的速度却只有40m/s.这个速度是普通飞机也可以达到的．因此，很可能碰到这种情形：

飞机跟子弹的方向和速度相同，那么，这颗子弹对于飞行员来说，它相当于静止不动的，或者只是略微有些移动．那么，把它抓住自然没有丝毫困难了．

10．为了确定平面上物体的位置，我们建立平面直角坐标系，如图所示．以O点为坐标原点，沿东西方向为x轴，向东为正；沿南北方向为y轴，向北为正．图中A点的坐标如何表示？

其含义是什么？

解析A点的横坐标x＝2m，A点的纵坐标y＝3m，坐标值的含义表示A点在坐标原点偏东2m，偏北3m处．

　　答案（2m,3m）　A点在坐标原点偏东2m，偏北3m处

　　11．一物体从O点出发，沿东偏北30°的方向运动10m至A点，然后又向正南方向运动5m至B点．

（1）建立适当坐标系，描述出该物体的运动轨迹．

（2）依据建立的坐标系，分别求出A、B两点的坐标．

解析

（1）坐标系如图所示，线OAB为运动轨迹．

（2）xA=5m，yA=5m；xB=5m，yB=0.A点的坐标：

（5,5），B点的坐标：

（5,0）．

附加探究题（10分）

　　12．东汉时期的著作《尚书纬·考灵曜》中谈到地球的运动时这样写道：

“地恒动不止，而人不知。

譬如人在大舟中，闭牖（即窗户）而坐，舟行而人不觉也。

”这说明了什么道理？

如果你坐在一艘匀速行驶的船中，窗户全部关闭，请你探究如何证明船是在运动的．

　　探究思路

　　这句话反映了运动与参考系的关系，要确定物体的运动必须有参考系，人在地球表面上以地面为参考系是静止的，就如同在封闭的船舱里以船舱为参考系是一样的，所以感觉不到地球和船的运动．

　　当人坐在窗户关闭的船舱中时，由于看不到船外面的物体，所以分析船舱内物体的运动时，均以船舱为参考系，所以船匀速行驶时，人在船舱内是感觉不出船的运动的，也无法证明这一点．

课时2　时间和位移

　　课前导航

　　学习物理时经常会遇到生活用语和专业术语的区别，这一点要引起重视．一位同学问：

什么“时间”下课？

另一位同学说：

8时45分下课．又问：

一节课多长“时间”？

答：

45分钟．

　　请你思考：

　　1．第一问中的“时间”实际是“时刻”还是“时间间隔”？

　　2．第二问中的“时间”是“时刻”还是“时间间隔”？

知识精析

　　一、时间与时刻

　　1．时刻对应于物体所处的状态，只有先与后、早与迟的区别，而没有长短之分；在时间轴上，时刻用一个点表示．

　　举例：

下面几种说法均属时刻．

　　第2s初，第3s末，第5s时，火车10：

05开车．

　　2．时间间隔对应于物体所经历的某段过程，是用长短来表达的，它本身没有先后或迟早的涵义；在时间轴上，时间间隔用线段表示．

　　举例：

下面的几种说法均属时间间隔．

　　第5s内：

时间为1s；

　　前10s内：

时间为10s；

　　从第3s初至第6s初：

时间为3s.

二、位移与路程

三、标量与矢量

　　1．标量：

只有大小没有方向的量．如：

长度、质量、时间、路程、温度、能量等．运算遵从算术法则．

　　2．矢量：

有大小也有方向的量．如：

位移、力、速度等．运算法则与标量不同，我们将在以后学习．

方法指导

　　一、时间与时刻的区别与联系

　　例1关于时间和时刻，下列说法正确的是（　　）

　　A．物体在5s时指的是物体在5s末时，指的是时刻

　　B．物体在5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间

　　C．物体在第5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间

　　D．第4s末就是第5s初，指的是时刻

解析解答本题的关键是正确理解“时”、“初”、“末”、“内”等字在表示时刻和时间间隔时的不同含义

答案ACD

　　点评

（1）时刻是一状态量，时间是一过程量，区分二者的关键是看它们对应的是一个状态还是一段过程．

（2）在时间轴上，要注意同一点的不同说法．如图所示，A点表示第1s末或第2s初，但不要理解成第1s初．

变式训练1　　

　　下列的计时数据指时间的是（　　）

　　A．天津开往德州的列车于13时35分从天津发车

　　B．某人用15s跑完100m

　　C．中央电视台新闻联播节目19时开播

　　D．1997年7月1日零时中国对香港恢复行使主权　　

　　答案B

二、位移和路程的区别

　　例2如图2－1所示，在2008年北京奥运会上，甲、乙两运动员分别参加了在主体育场举行的400m和100m田径决赛，且两人都是在最内侧跑道完成了比赛．则两人在各自的比赛过程中通过的位移大小x甲、x乙和通过的路程大小l甲、l乙之间的关系是（　　）

　　A．x甲>x乙，l甲l乙

　　C．x甲>x乙，l甲>l乙D．x甲

解析田径场上的跑道如图所示.400m比赛要从起点环绕跑道一圈，圈子最内侧跑道的起点和终点重合．因此，路程l甲＝400m，位移x甲＝0；而100m比赛是直道，路程l乙＝100m，位移x乙＝100m．显然x甲l乙．

　　答案B

　　点评田径比赛的问题，首先要了解田径场的情况；再次要对运动员参赛项目比赛规则要有所了解．故体育比赛对物理学的研究起一定的作用．

变式训练2

　　如图2－2所示，一操场跑道全长400m，其中CD和FA为100m长的直道，弯道ABC和DEF均为半圆形，长度均为100m．一运动员从A点开始起跑，沿弯道ABC和直道CD跑到D点，求该运动员在这段时间内的路程和位移．

图2－2

答案路程为200m，位移为118.57m，方向由A指向D

三、直线运动中的位置和位移

　　例3在如图2－3所示的坐标系中，物体由A点沿直线运动到B点，再由B点沿直线返回到C点，试分别求出物体从A到B、从B到C、从A到C三段的路程和位移．

解析根据定义去求路程和位移，在位移轴上，位移等于坐标值的变化量.

　　路程就是轨迹的长度，所以质点在三个阶段的路程分别为：

　　lAB＝30m，lBC＝40m　　lAC＝lAB＋lBC＝30m＋40m＝70m

　　三个阶段的位移分别为：

　　xAB′＝xB－xA＝30m　　xBC′＝xC－xB＝10m－50m＝－40m

　　xAC′＝xC－xA＝10m－20m＝－10m

　　负号表示位移的方向与x轴正方向相反．

　　答案路程分别为30m、40m、70m　位移分别为30m、－40m、－10m

同步达标

　　一、选择题（本题共6小题，每小题5分，共30分，每题至少有一个选项是正确的）

　　1．关于时间和时刻，下列说法正确的是（　　）

　　A．时间很长，时刻很短

　　B．第2s内和2s都是指一段时间间隔

　　C．时光不能倒流，因此时间是矢量

　　D．“北京时间12点整”其实指的是时刻

　　解析时间指一过程，时刻指某一瞬时，选项A错误；第2s内和2s都指时间间隔，选项B正确；时间是标量，选项C错误；“12点整”指时刻，选项D正确．

　　答案BD

2．关于位移和路程，下列说法正确的是（　　）

　　A．位移和路程是相同的物理量

　　B．路程是标量，即表示位移的大小

　　C．位移是矢量，位移的方向即质点运动的方向

　　D．若物体做单一方向的直线运动,位移的大小等于路程

　　解析位移是由初始位置指向终止位置的有向线段，是矢量，位移的大小等于这段直线段的长度；路程是标量，是物体运动轨迹的总长度，只有质点一直向着单一方向运动时，位移的大小才等于路程．

　　答案D

3．下列说法正确的是（　　）

　　A．学校作息时间表上的“学生上第一节课的时间为8：

00”是指时间间隔

　　B．火车站公布的旅客列车运行表是时刻表

　　C．体育老师用秒表记录某同学完成百米短跑的记录值是时间间隔

　　D．神舟七号绕地球飞行45周，耗时68时27分钟是时刻

　　答案BC　　

4．氢气球升到离地面80m高空时从上面掉落下一物体，物体又上升了10m高后开始下落，若取向上为正，则物体从掉落开始至落地时的位移和经过的路程分别为（　　）

　　A．80m,100m　　　　　B．－80m,100m

　　C．90m,180m　　　　　D．90m，－180m

　　解析位移是矢量，有大小和方向，当选择向上方向为正时，向下即为负，故正确表示位移应为－80m.

　　答案B

5．一质点在x轴上运动，各个时刻的位置坐标如下表所示，则此质点开始运动后（　　）

　　A．第1s内的位移最大B．第4s内的位移最大

　　C．第2s内的位移最大D．第3s的路程最小