高一物理必修一第一章运动的描述教案.docx
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高一物理必修一第一章运动的描述教案
第1节质点参考系和坐标系
教学目标
1.理解质点的概念，知道它是一种科学的抽象，知道科学抽象是一种普遍的研究方法。
2.理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。
3.会用坐标系描述物体的位置和位置的变化。
教学重点和难点
1.重点：
质点概念的理解，如何选取参考系。
2.难点：
什么情况下可以把物体看成质点。
教学内容
一、质点
1.定义：
用来代替物体的有质量的点.
2.将实际物体看成质点的条件:
（1）物体的大小和形状对研究问题的影响可忽略不计
（2）物体上各点的运动情况都是相同的，所以研究它上面某一点的运动规律就可以代表整个物体的运动情况了，这时物体也可以当做质点来处理。
经典例题
例1关于质点，下列说法中正确的是（）
A．只要体积小就可以视为质点
B．若物体的大小和形状对于所研究的问题属于无关或次要因素时，可把物体当作质点
C．质点是一个理想化模型，实际上并不存在
D．因为质点没有大小，所以与几何中的点是一样的
例2在研究下列哪些问题时，可以把物体看成质点（）
A.求在平直马路上行驶的自行车的速度
B.比赛时，运动员分析乒乓球的运动
C．研究地球绕太阳作圆周运动时
D．研究自行车车轮轮缘上某点的运动，把自行车看作质点
例3研究下列情况中的运动物体，哪些可看作质点（）
A．研究一列火车通过铁桥所需时间
B．研究汽车车轮的点如何运动时的车轮
C．被扔出去的铅球
D．比较两辆汽车运动的快慢
2、参考系
1.定义：
要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体做参考，观察物体相对于这个“其他物体”的位置是否随时间变化，以及怎样变化。
这种用来作参考的物体叫做参考系。
2.选取原则：
以观测方便和对运动尽可能简单为原则
说明：
（1）参考系的选取可以是任意的
（2）参考系本身可以是运动的也可以是静止的
（3）选择不同的物体做参考系，研究同一物体的运动时，可能得出不同的结论
（4）物体是运动还是静止，是相对于选择的参考系而言的
（5）研究地面上物体的运动，常选地面或相对于地面静止的物体作参考系。
经典例题
例4关于参考系的选择，下列说法错误的是（）
A．描述一个物体的运动，参考系可以任意选取
B．选择不同的参考系，同一运动，观察的结果可能不同
C．观察或研究物体的运动，必须选定参考系
D．参考系必须选定地面或与地面连在一起的物体
例5在有云的夜晚，抬头望月，觉得月亮在云中穿行，这时选取的参考系是（）
A．月亮 B．云C．地面 D．星
例6有关参照物的说法中，正确的是（）
A．运动的物体不能做参照物
B．只有固定在地面上的物体才能做参照物
C．参照物可以不同，但对于同一个物体，运动的描述必须是相同的
D．要研究某一个物体的运动情况，必须先选定参照物
例7下列各对物体中，可以认为保持相对静止的是（）
A．在空中加油的加油机和受油机B．在稻田工作的联合收割机和卡车
C．在平直公路上匀速行驶的各种车辆D．流水和随水漂流的小船
例8如图所示，由于风的缘故，河岸上的旗帜向右飘，在河面上的两条船上的旗帜分别向右和向左飘，两条船运动状态是（）
B
A
A．A船肯定是向左运动的
B．A船肯定是静止的
C．B船肯定是向右运动的
D．B船可能是静止的
例9甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、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.甲向下、乙向下、丙向下B.甲向下、乙向下、丙向上
C.甲向上、乙向上、丙向上D.甲向上、乙向上、丙向下
例10两辆汽车在平直公路上行驶，甲车内一个人看乙车没有动，而乙车内的一个人看见路旁的树木向西运动，如果以大地为参照物，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，乙车向东运动D.甲、乙两车以相同的速度向东运动
例11第一次世界大战期间，一名法国飞行员在2000m高空飞行时，发现脸旁有一个小东西，他以为是一只小昆虫，敏捷地把它一把抓过来，令他吃惊的是，抓到的竟是一颗子弹。
飞行员能抓到子弹，是因为（）
A．飞行员的反应快B．子弹相对于飞行员是静止的
C．子弹已经飞得没有劲了，快要落在地上了D．飞行员的手有劲
例12“坐在公共汽车车厢内的人看到窗外另一辆靠得很近的汽车向前开动了，此时这人感到自己的车子在后退，实际上这是错觉，他坐的汽车并没有动”的描述中，所选择的参照物至少有几个？
是哪几个？
3、坐标系
1.坐标系
物体做机械运动时，其位置发生了变化，为了定量描述物体的位置及位置的变化，为使描述更方便简洁，需要在参考系内建立坐标系。
2.坐标系的种类
（1）一维坐标系：
物体在一直线上运动
（2）二维坐标系：
物体在一平面运动
3.建立坐标系的目的：
可以定量地描述物体的位置和位置变化。
经典例题
例13桌面离地面的高度是0.9m，坐标系的原点定在桌面上，向上方向为坐标轴的正方向，有A、B两点离地面的距离分别为1.9m和0.4m。
那么A、B的坐标分别是（）
A．1m,0.5mB．1.9m,0.4mC．1m,-0.5mD．0.9m,-0.5m
第2节
时间和位移
教学目标
1.了解时刻与时间间隔
2.理解位移和路程。
教学重点和难点
1.重点：
矢量和标量
2.难点：
时刻与时间间隔，位移和路程的区别
教学内容
1、时刻与时间间隔
1.时刻：
某一瞬间，在时间坐标轴上用一点表示。
2.时间间隔：
两个时刻的间隔，在时间坐标轴上用一条线段表示
2、路程和位置
1.位置：
质点在某时刻所在空间的一点，可用直线坐标、平面直角坐标、空间坐标表示
2.路程：
质点运动轨迹的长度
（1）路程是标量，只有大小，没有方向
（2）质点的轨迹可能是直线，可能是曲线，也可能是折线。
无论哪种情况，路程都是路径的总长度。
3.位移：
表示质点位置变化的物理量，用从初位置到末位置的有向线段表示
（1）位移是矢量，既有大小，又有方向
（2）位移的大小等于初位置到末位置的线段长度，与路径无关
（3）位移的方向由初位置指向末位置
3、矢量和标量
1.矢量：
既有大小又有方向的物理量，如：
力，速度，位移等
2.标量：
只有大小，没有方向的物理量。
如：
长度，质量，温度等
4、直线运动的位置和位移
1.直线运动中物体的位置
直线运动中物体的位置在直线坐标系中可以用某点的坐标表示
2.直线运动中物体的位移
物体的t1时刻处于未知x1，t2时刻运动的位置x2，在
=t2—t1，位移为x2—x1
时刻与时间的区别与联系
时刻
时间
区别
（1）时刻指一瞬时，对应于物体所处的位置
（2）在时间轴上用一个点表示
（3）只有先与后、早与迟的区分，没有长短之分
（1）时间指两时刻之间的间隔，对于物体的一段路程或位移
（2）在时间轴上，用一段线段表示
（3）只有长短之分，无先后、迟早的区别
联系
（1）两个时刻间的间隔即为时间
（2）时间轴上的两个点无限靠近时，他们间的时间间隔就会趋近于零，时间间隔就趋近于时刻了
（3）时间间隔能够展示物体运动的一个过程，好比是一段录像；时刻可以显示物体运动的一个瞬间，好比是一张照片。
位移与路程的区别与联系
项目
位移
路程
区别
定义
物体空间位置变动的大小和方向
物体运动轨迹的长度
方向性
（1）矢量，有大小和方向
（2）由起始位置到末位置的方向为位移的方向
（3）只有先与后、迟与早的区分，没有长短之分
（4）遵循平行四边形定则
（1）标量，只有大小，没有方向
（2）物体运动轨迹的长度，即为路程的大小
（3）遵从算数计算
联系
都是长度单位，国际制单位都是m
都是描述质点运动的物理量
对于单向直线运动来讲，位移的大小与路程相等
经典例题
例1以下的记时数据指时间的是（）
A、每天8：
00上第一节课B、第3节课上物理
C、2秒末D、物体M运动了2S
E、前5秒
例2：
一小汽艇在宽广的湖面上先向东行驶了3km，接着又向南行驶了4km，请问：
汽艇的位移大小是多少？
方向如何？
例3、一物体M前2秒向东运动了5m，紧接着3秒又向西运动了10m，那么，该物体在这5秒内位移如何？
路程如何？
例4、下列说法中，正确的是（）
A、做曲线运动的物体，位移的大小总小于路程
B、在一直线上运动的物体，路程就等于位移的大小
C、物体的位移与参考系的选择无关D、物体的路程与参考系的选择无关
例5、关于路程和位移的说法中，正确的是（）
A、位移就是路程B、位移大小不等于路程
C、若物体做单一方向的直线运动，位移大小就等于路程
D、位移是矢量，路程是标量
例6、一个质点沿半径为R的圆周运动一周，回到原地，它在运动过程中所经过的路程、位移大小的最大值分别是（）
A、
，0B、
，
C、
，
D、
，
例6、一个物体从A点运动到B点，则（）
A、物体的位移大小可能等于物体的路程
B、物体的位移可能为正值也可能为负值
C、物体的位移是直线，而路程是曲线
D、物体的位移大小可能大于物体的路程
例7一个质点在X轴上运动，其位置坐标如下表：
t/s
0
1
2
3
4
5
…
x/m
2
0
-4
-1
-7
6
…
（1）该质点前2S的位移大小是，方向是。
（2）该质点第3S的位移大小是，方向是。
（3）该质点5S内的总位移大小是，路程是。
例8一辆汽车自某地向东行驶50km，接着又向东偏北60度角方向行驶50km，求汽车运动的位移大小和方向。
例9某同学计划在国庆黄金周外出到上海旅游，请帮他设计四条不同的旅游路线，并用路程和位移将设计的行程描述出来。
第三节运动快慢的描述——速度
教学目标
l、了解如何描述运动的快慢和方向。
2、知道速度的意义、公式、符号、单位。
3、能区别质点的平均速度和瞬时速度等概念。
4、知道速度和速率的区别。
5、会计算质点的平均速度，认识各种仪表中的速度。
6、知道速度是矢量，平均速度的意义。
教学重点和难点
1.速度、瞬时速度、平均速度三个概念，及三个概念之间的联系
2.对瞬时速度的理解
教学内容
1、坐标与坐标的变化量
1.观察图1.3-1，用数轴表示坐标与坐标的变化量，能否用数轴表示时间的变化量？
2.直线坐标系中物体的位移
直线坐标系中物体的位移可以通过坐标变化量来表示，及
x=X2-X1
说明：
（1）
x的大小表示位移的大小
（2）
x的正负表示位移的方向
2、速度
1.
定义：
位移与发生这段位移所用时间的比值，叫做速度
2.公式：
3.单位：
m/s
4.物理意义：
速度是表示物体运动快慢的物理量，速度越大，表示物体运动的越快，其位置变化也越快
5.速度是矢量，它不但有大小而且有方向
3、平均速度和瞬时速度
1.平均速度
（1）
定义：
在变速直线运动中，位移
x与发生这段位移所用时间的比值叫做变速直线运动的平均速度
（2）公式：
（3）物理意义：
粗略地描述物体的运动快慢
2.瞬时速度
（1）定义：
物体在某一时刻（或进过某一位置）的速度叫做瞬时速度
（2）物理意义：
精确的描述物体的运动快慢
四、速度和速率
1.速率：
瞬时速度的大小叫做速率
2.区别：
速度是矢量，速率是标量；速率只反映运动的快慢，而速度反应运动的快慢和运动的方向。
经典例题
例1一门反坦克炮直接瞄准所要射击的一辆坦克。
射击后，经过t1=0.6s，在炮台上看到炮弹爆炸。
经过t2=2.1s，才听到爆炸的声音。
问坦克离炮台的距离多远？
炮弹飞行的水平速度多大？
（声音在空气中的速度是340m／s。
，空气阻力不计）
例2下列说法中正确的是（）
A．平均速度就是速度的平均值
B．瞬时速率是指瞬时速度的大小
C．火车以速度v经过某一段路，v是指瞬时速度
D．子弹以速度v从枪口射，v是平均速度
例3某同学星期日沿平直的公路从学校所在地骑自行车先后到甲、乙两位同学家去拜访他们，位移时间图象如图1所示。
试描述他的运动过程，在图2中画出他的速度时间图象。
例4下列对各种速率和速度的说法中，正确的是（）
A．平均速率就是平均速度
B．瞬时速率是指瞬时速度的大小
C．匀速运动中任意一段时间内的平均速度都等于其任一时刻的瞬时速度
D．匀速直线运动中任何一段时间内的平均速度都相等
例5下列关于速度和速率的说法正确的是
①速率是速度的大小
②平均速率是平均速度的大小
③对运动物体，某段时间的平均速度不可能为零
④对运动物体，某段时间的平均速率不可能为零
A．①②B．②③
C．①④D．③④
例6．试判断下列几个速度中哪个是平均速度
A．子弹出枪口的速度800m/s
B．小球第3s末的速度6m/s
C．汽车从甲站行驶到乙站的速度40km/h
D．汽车通过站牌时的速度72km/h
例7．一辆汽车从甲地开往乙地的过程中，前一半时间内的平均速度是30km/h，后一半时间的平均速度是60km/h．则在全程内这辆汽车的平均速度是
A．35km/hB．40km/hC．45km/hD．50km/h
例8．一个学生在百米赛跑中，测得他在7s末的速度为9m/s，10s末到达终点的速度为 10．2m/s，则他在全程内的平均速度是
A．9m/sB．9．6m/sC．10m/sD．10．2m/s
例9．物体通过两个连续相等位移的平均速度分别为v1=10m/s,v2=15m/s，则物体在整个运动过程中的平均速度是
A．13．75m/sB．12．5m/s
C．12m/sD．11．75m/s
例10．一辆汽车以速度v1匀速行驶全程的的路程，接着以v2=20km/h走完剩下的
路程，若它全路程的平均速度v=28km/h,则v1应为
A．24km/hB．34km/hC．35km/hD．28km/h
例11．在匀速直线运动中，一个物体的平均速度是10m/s，他在各段的平均速度大小是______m/s，瞬时速度是______m/s．
例12．一辆汽车在一条直线上行驶，第1s内通过8m，第2s内通过20m，第3s内通过30m，第4s内通过10m，则此汽车最初2s内的平均速度是______m/s，中间2s内的平均速度是______m/s，全部时间内的平均速度是______m/s．
例13．一物体做单向运动，前一半时间以速度v1匀速运动，后一半时间以速度v2匀速运动，则物体的平均速度为______m/s，另一物体也做匀速直线运动，前一半路程以速度v1匀速运动，后一半路程以速度v2匀速运动，则物体在全程的平均速度为______m/s．
例14．汽车在平直公路上行驶，在第1min内的平均速度为5m/s，第2、3min内的平均速度为6m/s，第4min内的平均速度为10m/s，第5min内的平均速度为13m/s，则汽车在这5min内的平均速度是______m/s．
第4节实验：
用打点计时器测速度
实验目标：
1、知道打点计时器的构造和原理，学会使用打点计时器，能根据打出的纸带计算打几个点所用的时间，会计算纸带的平均速度，能根据纸带粗略测量纸带的瞬时速度，认识v-t图象，并能根据v-t图象判断物体的运动情况。
2、通过速度测量过程的体验，领悟两个方法：
一是用图象处理物理数据的方法；二是极限法或说无限趋近法，加强一个认识，实验是检验理论的标准。
实验器材：
电源（220V电源或学生电源），打点计时器，纸带，刻度尺（最好是塑料透明的），导线
实验准备：
1、仔细观察电磁打点计时器和电火花计时器，对照课本，比较它们的异同。
2、两类打点计时器的打点时间间隔是多少？
3、分析纸带时，如何计算纸带的平均速度。
4、严格地说，瞬时速度我们引进测量出来的，你知道用什么方法求出的速度可以代替某点的瞬时速度吗？
5、从器材上读取的数据是原始数据，原始数据是宝贵的实验资料，要严肃对待，要整齐的记录，妥善保存。
实验原理：
1、电磁打点计时器。
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，工作电压为4~6V。
当电源的频率是50Hz时，它每隔0.02s打一个点。
电磁打点计时器是应用电磁原理制成的，图1是它的工作原理图。
通电前，先在打点计时器上装上纸带，并把复写纸片压在纸带上。
然后把线圈与50Hz、4~6V的交流电源接通。
这时，振片被磁化，在磁力作用下振动起来。
每0.02s振针压打复写纸一次，被运动物体拖着的纸带上便记录下一系列的点子，这些点相应地表示运动物体在不同时刻的位置，相邻两点间的时间间隔是0计时器0.
02s。
我们对纸带上这些点之间的距离进行测量，就可以定量地研究物体的运动规律。
2、电火花计时器。
电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时器，它的构造如图2所示。
使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条白纸之间。
当接通用220V交流电源，按下脉冲输出开头时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接到负极的纸盘火花放电，于是在运动的纸带1上打出一列点迹。
当电源频率是50Hz时，它也是每隔0.02s打一次点。
这种计时器工作时，纸带运动时受到的阻力小，实验误差小。
上面介绍的两种计时器打点的时间间隔都是T=0.02s，因此，打在纸带上的点，记录了纸带运动的时间。
如果把纸带跟运动物体连接在一起，纸带上的点子就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。
研究纸带上的点子之间的间隔，就可以了解运动物体在不同时间里民生的位移，从而了解物体运动的情况。
实验步骤：
1．把电火花计时器固定在桌子上，检查墨粉纸盘是否已经正确地套在纸盘轴上，检查两条白纸带是否已经正确地穿好，墨粉纸盘是否在两条纸带之间。
2．把计时器上的电源插头在220V交流电源插座上。
3．按下脉冲输出开头，用手水平地拉动两条纸带，纸带动上就打上一列车员小点。
4．取下纸带，从能看得清规戒律的某个点数起，数一数纸带上共有多少个点。
如果共有n个点，点子的间隔数则为（n-1）个，用t=0.02
（n-1）计算出纸带的运动时间t。
5．用刻度尺测量一下，打下这些点，纸带通过的距离s 有多长
6．利用公式
计算纸带在这段时间内的平均速度。
把测量和计算的结果填入表一中。
7．选取一条点迹清晰便于分析的纸带进行数据分析。
8．从能够看清的某个点开始，每隔0.1s取一个点，在纸带上用数字0，1，2….5标出这些“测量点”，测量包括每个点的一段位移△x,记录在表二中，同时记录相对应的时间，以测量该点的瞬时速度。
9．计算出各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，填入表三中，点0作为计时的开始，即t=0。
10．以速度v为纵轴，以时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系，根据表二的数据在坐标轴上描点，将这些点用平滑的曲线连接起来。
11．通过曲线的走向大致看出手的速度变化规律，将你的实验结果与其他同学交流一下，说出你的体会。
12．重复以上步骤再做一次。
如果用电磁打点计时器，则实验步骤的前3步相应地应当是：
1．把打点计时器固定在桌子上，让纸带穿过两个限位孔，压在复写纸的下面。
2．把电磁打点计时器的两个接线柱用导线分别与6V的低压交流电源的接线柱相连接。
3．打开电源开关，用手水平地拉动纸带，纸带上就打出一列小点。
表一：
实验次数
点子数n
点子间隔数n-1
运动时间t/s
位移s/m
平均速度
/m/s
1
2
表二：
位置
0
1
2
3
4
5
/m
/s
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
0.06
v/（m/s）
表三：
位置
0
1
2
3
4
5
t/s
0
v/（m/s）
注意事项：
1．要认清楚你使用了哪种类型的打点计时器，电磁打点计时器要使用10V以下的交流学生电源；而电火花计时器则直接使用220V的交变电流。
2．开头的点迹很密集，这是由于先接通电源后拉动纸带和开始时的速度比较慢而造成的，数点时不能从开始处数，而要向后看，从能够看清的某个点开始。
3．如果数出了n个点，那么，他们的间隔数是（n-1）个。
他们所用的运动时间为（n-1）
0.02s.
4．打点计时器要固定好，在使用时打点计时器不允许松动。
5．打点计时器打点结束时要立刻切断电源。
6．要保证手每一次“水平地拉动纸带”。
7．
可以大致表示某包含点的瞬时速度，两边点离得越近算出的平均速度接近B点的瞬时速度，但过小的间距也会增大测量的误差，应根据课本中的例子仔细选取。
8．测量点要每隔0.1s选一个，即每隔六个点取一个点，而测量点的
、
的选取上应取前一个点，后两个点之间。
即：
v=
=
。
9．建立坐标系要根据实际情况取合适的单位，以便曲线能分布于大部分的坐标系中。
怎样描绘实验图线
处理实验数据的常用方法之一是图象法。
运用图象法处理数据有许多优点，例如，能比较直观地表达物理规律，能够减小偶然误差对结果的影响，能够较方便地获得某些未经测量或无法直接测量的物理量数值。
这里我们着重介绍一下怎样描绘实验图线。
1．描绘图线时，一般以横坐标代表自变量，以纵坐标代表因变量，在轴的末端箭头旁边注明代表的物理量及其单位。
例如，要描绘做匀速直线运动物体珠速度图象，即以时间为横坐标，以瞬时速度为纵坐标，在纵轴和横轴末端箭头旁分别标注
t/s
0
1
2
3
4
5
v/（m/s）
0
0.10
0.21
0.30
0.39
0.50
2．根据测量的数据，选取适当的坐标轴的标度（即每格所代表的量值），使横轴与纵轴的全长（表示数据的最大值的长度）接近相等，图线大约分布在以坐标原点为顶点，以横坐标为一条边角之间，并尽可能使最小分度与测量的准确程度相一致。
例如，在绘制速度图象的实验数据中（见上表），最大数值为时刻，速度，我们在横轴上取1格表示1s,在纵横轴上取1格表示0.10m/s,横轴和纵轴的全长都占5格，且测量的准确值在图上也能确切标出。
当图线不通过坐标原点时，坐标的原点可以不从零开始，这样可以使图线分布匀称。
例如，上述速度图象中，如果t=0,v0=0.20m/s,则v轴的原点可以从0.20开始。
经典例题：
例1．根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是 （）
A．时间间隔B．平均速度C．位移D．瞬时速度
例2．某同学将纸带穿过限位孔，接通打点计时器的电源，拉动纸带，但在纸带上打不上点，其可能原因是（）
A．复写纸放反B．使用了直流电源C．振针过短D．纸带运动过快
例3．小车拖动的纸带经过打点计时器后，在纸带上留下的
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