高一物理第一节 质点 参考系和坐标系教案 人教版.docx

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高一物理第一节质点参考系和坐标系教案人教版

2019-2020年高一物理第一节质点参考系和坐标系教案人教版

教学目的：

1.通过对实际问题的分析，认识引入质点概念的必要性。

知道质点是实际物体的抽象，知道实际物体看作质点的条件。

2.通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用。

3.通过实例理解参考系，知道参考系的概念及运动的关系，会用坐标系描述物体的位置。

教学重点与难点

重点：

1.理解质点的概念

2.从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念

难点：

理解质点的概念

教学过程：

如:

汽车在马路上飞驰

汽车对马路位置改变

江水咆哮地奔向远江水对河岸位置改变

总结:

一个物体对另一个物体相对位置变化运动称之为机械运动

怎样描述机械运动，即怎样地描述物体上各点的位置及其随时间的变化呢？

一、物体和质点

问题:

（１）投掷手榴弹时怎么样测量投掷距离？

（２）把教室的课桌向后推出0.5m怎么样测量距离？

（3）你从校门口向校园内走100m，你现在在哪儿？

（１）质点的定义：

_______________________________________________________

（２）质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。

（3）关于质点简化的条件性

学生讨论：

１。

是不是只有很小的物体才能看作质点？

２．地球的自转和转动的车轮能否被看作质点？

３．物理中的“质点”和几何中的点有什么相同和不同之处？

二、参考系

观察图1.1-3和1.1-4，阅读图右文字，回答以下问题

１．得出什么结论？

２．就图1.1-4能否提出一些问题？

（例如为什么跳伞者总是在飞机的正下方）

目的是为了培养学生的观察能力和提取有用知识的能力。

学生讨论：

１。

小小竹排江中游，巍巍青山两岸走

２．月亮在莲花般的云朵里穿行

３．坐地日行八万里，巡天遥看一千河

在上述三例中，各个物体的运动分别是以什么物体为参考系的。

三、坐标系

怎样确定物体的位置?

典型例题

【例1】在下列物体的运动中，可视作质点的物体有：

……………（）

A.从北京开往广州的一列火车B.研究转动的汽车轮胎

C.研究绕地球运动时的航天飞机D.表演精彩芭蕾舞演员

E.参加百米跑竞赛的运动员F.在推力的作用下，沿水平面运动的箱子

【例2】下列说法正确的是…………………………………（　　）

A．凡是轻小的物体都可看作质点

B．物体的运动规律是确定的，与参考系的选取无关

C．物体的位置确定，则位置坐标是确定的

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，就可以把物体看作质点

【例3】为了确定平面上物体的位置，我们建立以平面直角坐标系如图1－1－3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?

【例4】甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升,甲看到丙匀速上升，丙看到乙匀速下降。

那么，从地面上看，甲、乙、丙的运动情况可能是…………………………（）

A．甲、乙匀速下降，V乙＞V甲，丙停在空中

B．甲、乙匀速下降，V乙＞V甲，丙匀速上升

C．甲、乙匀速下降，V乙＞V甲，丙匀速下降，且V丙＞V甲

D．以上说法均不正确

课堂训练

1.在研究下列物体或人的运动时，可以把他们看作质点是…………（）

A．跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中

B．奥运会冠军邢彗娜在万米长跑中

C．研究一列火车通过某一路标所用的时间

D．我国科学考察船在南极途中

2.在无风的天气里，当你骑车快速前进时会感到风迎面吹来，这时你所确定的风向…………（）

A.选择空气作为参考系

B.选择你自己作为参考系

C.选择路边的树木作为参考系

D.没有选择任何物体作为参考系

3.甲、乙、丙、丁四人驾驶四辆车同时在一条方向的公路上行驶．每个人都以自己的车为参考系，甲觉得丁车向西运动，乙觉得丁车向东运动，丙觉得丁车静止不动，下列说法中正确的有……………（）

A．四辆车一定都在向东运动

B．如果四辆车都在向东运动．则甲车开得最快

C．四辆车可能都在向西运动

D．可能有车向东运动，有车向西运动

4.如图所示，某人在t=0时刻在位置A开始沿x的正方向运动，经3秒运动到B位置并立即返回，又经2秒回到A位置，再经2秒到达C位置。

此人在上述各段时间内的路程各是多少？

整个时间内的路程是多少？

课后作业:

1.关于质点的说法中正确的是（）

A．质量和体积很小的物体可看成质点

B．一运动物体不论质量、体积和形状如何，只作平动不作转动时，可看成质点

C．一运动物体既作平动又作转动，当只研究物体平动时可看成质点，但研究转动时就不能看成质点

D．作直线运动的物体能看成质点，而作曲线运动的物体不能看成质点

2.在研究下列问题时．可以把汽车看作质点的是（）

A．研究汽车通过某一路标所用的时间

B．研究人在汽车上所处的位置

C．研究汽车在斜坡上有无翻车的危险

D．计算汽车从上海开往南京的时间

3.关于参考系的选取，下列说法正确的是（）

A．参考系必须选取静止不动的物体B.参考系必须是和地面联系在一起的

C.在空中运动的物体不能作为参考系D.任何物体都可以作为参考系

4.某校高一的新同学分别乘两辆汽车去市公园游玩。

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

5．诗句“满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”中，“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别为（　　　　）

Ａ。

船和山　　　　　　　Ｂ。

山和船

Ｃ。

地面和山　　　　　　Ｄ。

河岸和流水

能力提高:

6.在平直的公路上，甲乘汽车以10m／s的速度运动，乙骑自行车以5m／s的速度

运动，甲、乙的运动方向相同，甲在前，乙在后，则（）

A.甲观察到乙以5m／s的速度靠近B.乙观察到甲以5m／s的速度远离

C.甲观察到乙以15m／s的速度远离D.乙观察到甲以15m／s的速度远离

7.小华、小明和小红三人到上海“金茂大厦”游玩，三人分别乘坐一个观光电梯。

当他们从自己乘的观光电梯向外看时，分别发现如下现象：

小华看见小红乘的电梯匀速上升；小明看到小华的电梯匀速下降；小红看到地面在匀速上升。

试分析小华、小明和小红三人乘的电梯相对于地面是怎样运动的？

后记:

2019-2020年高一物理第一节追寻守恒量教案新课标人教版

教学目标：

1、了解势能、动能的概念

2、初步建立机械能守恒和能量守恒的思想

3、通过守恒观点的建立使学生树立科学的世界观

教学重难点：

通过对具体事例的分析建立守恒的思想

教具：

单摆，玻璃棒若干根。

教学过程：

［引入］：

　　问题：

在一个大热天，小强和小明呆在小强家里玩游戏，两人热得是满头大汗，可小强家里没有空调，怎么办呢？

最后还是小明反应快，他对小强说：

“你家不是有冰箱吗，咱们把冰箱的门开着，不就可以降温了吗！

”于是，他们把门窗关好，把冰箱门开着，他们能达到预期的效果吗？

［新课］：

一．关于理想实验

问题：

伽利略的理想实验的内容？

小球怎样运动的？

为什么这样运动？

（从力的角度）

　　内容：

如图所示，让小球从斜面１由静止开始滚下，小球将滚上斜面２，如果没有摩擦，小球将滚到与斜面１等高的地方。

　　解释：

当小球在斜面1上向下滚时，重力沿斜面向下的分力使小球做加速运动，小球的速度越来越大；当小球滚上斜面2时，重力沿斜面向下的分力使小球做减速运动，小球的速度越来越小。

但从动力学的角度不能解释小球为什么会到达与斜面1上等高的地方，不会高也不会低。

事实上，这一特点说明小球在运动的过程中，有一个量是不变的，即守恒的。

这个量就是能量或能。

二．两种形式的能

1．相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。

（重力势能、弹性势能）

　　2．物体由于运动而具有的能量叫做动能。

解释：

当小球被抬高时，它获得了一定量的重力势能，随着小球向下运动，它的重力势能逐渐减少，但它的速度逐渐增大，即它的动能逐渐增加；当小球沿着斜面2向上运动时，过程与在斜面１上相反。

讨论：

小球要达到与斜面1等高的地方，必须满足什么条件？

提示：

（1）小球在初始位置的重力势能与小球到达底端时的动能具有什么关系？

（2）小球在其它位置的能量与小球在初始位置的重力势能有什么关系？

如果没有摩擦，小球向下运动时，重力势能向动能转化，小球在斜面底端的动能等于小球在初始位置时的重力势能，当小球向上运动时，动能向重力势能转化，小球上升到最高位置时的重力势能与底端时的动能相等，所以小球一定上升到与斜面1等高的地方。

事实上，小球在任何位置的动能与重力势能之和都相等，即机械能守恒。

三．拓展

让学生列举生活现象并加以讨论。

秋千（单摆），过山车，钻木取火，电炉丝通电发热，植物的光合作用，以及解释开头提出的问题。

把守恒的观点推广到多个物体和其它形式的能。

§5．2　功

知识与技能：

1．知道功的定义及做功的两个因素。

2．知道功的一般公式。

3．理解正功和负功的意义。

4．学会总功的计算。

过程与方法：

1．理解功的一般公式的推导过程（力做功的等效思想），搞清楚为什么要把力进行正交分解，将位移进行进行正交分解可以吗？

提高学生逻辑思维的能力

2．理解求总功可以通过求合力来求、也可以通过先求各个分力的功再求其代数和，并比较其优劣

情感与价值观：

理性而全面思考问题，培养学生的严谨的科学态度

教学重难点：

功的一般公式的推导；正功和负功

教学过程：

问题1：

投影展示并提问什么力如何使物体什么能发生变化？

①手推小车②瀑布③水轮机④钻石取火⑤飞机升空

问题2：

回忆并讨论初中阶段对功是如何定义的？

说说力对物体做功的条件。

问题3：

若力的方向与物体发生位移（初中讲是路程）方向有一定的夹角为α，力对物体做的功如何求呢？

问题4：

对丙-1，为什么可以将F进行分解，为什么要这样正交分解？

（等效且F2做的功为零，有利于简化），得出的结论如何？

问题5：

可以将s按丙-2进行正交分解吗？

（可以）这样做有什么好处？

（等效、方便、简化），得出的结论如何？

与比较问题4说明了什么？

（殊途同归）

问题6：

对功的一般公式W＝FScosα是如何理解的？

（①功是标量、过程量；②F一般为恒力，可以是某一个力也可以是几个力的合力，但要求这个合力也是恒力，若作用力是变力，千万不能用；③S为力F作用时物体所发生的位移，不一定是力的方向上的位移；④α是F与S的夹角；⑤要计算功只要找恒力F、S和α就可以了，不必计较物体的做怎样的运动）

例1：

请找出计算功中的α（α的理解很重要，细节决定成败）

例2：

某足球运动员用200N的力把质量为1㎏的球踢出去，球滚动了50m停下来，g取10m/s2，则该运动员踢球做的功为多少？

（注意学生会乱套公式，提醒学生怎样正确理解、运用功的一般公式）

问题7：

在用功的一般公式力对物体做功时，你发现了W有正负了吗？

怎么认识？

若力对物体做功是负的，说明功的方向与运动方向或位移方向向反吗？

（①当α＜90°时，cosα＞0,W＞0，力做正功，力为动力；②当α＝90°时，cosα＝0,W＝0，力不做功；③当90°＜α＜180°时，cosα＜0,W＜0，力做负功，力为阻力。

力做负功也可以说成物体克服力做正功。

）

问题8：

若力对物体做功是负的，说明功的方向与运动方向或位移方向向反吗？

说明什么？

（功是标量）那么这个负是什么意义？

（力为阻力，说明能量的转化方向是物体向外转化）

问题9：

一个物体受到的力往往不是一个，而且往往有许多力对物体做功，那么如何求几个力对物体做的合功？

（①先求各个力分别对物体所做功，再求其代数和；②先求出合外力，再求合外力做的功。

）

例3：

如图所示，质量为m=1Kg的小物体，从长为5m倾角为37°的斜面顶端静止释放，小物体与斜面间动摩擦因数为m=0.5，则在小物体从静止释放直至斜面底端的过程中。

求：

小物体所受外力做的总功为多少？

例4：

将质量为m的物体竖直向上抛出，上升的最大高度为h，运动过程中空气对物体的阻力大小恒为f，则在物体从抛出直至落回到抛出点的过程中，重力对物体所做的功为，空气阻力对物体所做的功为，整个过程中外力对物体做的总功为　　　　。

作业：

教材P6　　2、3、4

五、重力势能

教学目标

知识目标

1、理解重力热能的概念，会用重力势的定义进行计算。

2、理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。

3、知道重力势能的相对性。

4、了解弹性势能。

能力目标

1、根据功和能的关系，推导出重力势能的表达式；

2、学会从功和能的关系上解释和分析物理形象。

德育目标

渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣。

教学重点

重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。

教学难点

重力势能的系统性和相对性

教学方法

实验观察法、分析归纳法、讲练法

教学用具

铁球（大小、质量均不同的两个）、透明玻璃容器、沙子、投影片

课时安排

1课时

教　　学　　步　　骤

导入新课

打桩机的重锤从高处落下时，可以把水泥打进地里，为什么？

学生：

因为重锤具有重力势能。

教师那么什么是重力势能？

学生：

物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。

演示实验：

在一个透明的玻璃容器内装上沙子。

实验一：

用一个铁球从不同高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。

实验二：

用大小不同的两铁球从同一高度释放，观察铁球落在沙子中的深度。

学生回答观察的现象：

在实验一中，铁球的释放高度越大，铁球落在沙子中的深度越大。

在实验二中，质量大的铁球落在沙子中的深度越大。

教师：

通过上述演示，我们可以定性得到：

重力势能跟物体的质量和高度都有关系，且物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。

引入：

那么，怎样定时地表示重力势能呢？

板书课题：

重力势能

新课教学

（一）重力势能：

1、教师举例：

把一个质量为m的物体竖直向上抛出，在它上升和下落的过程中，，重力分别做什么功？

重力势能如何变化？

学生：

上升过程中，物体克服重力做功（重力做负功），物体的重力势能增大。

下落过程中，重力做正功，重力势能减小。

教师：

我们前边学过了功和能之间的关系，我们知道力对物体做了多少功，物体的能量就将变化多少，那么同学们认为重力所做的功与物体重力势能的变化之间有什么关系？

学生：

重力所做的功等于物体的重力势能的变化。

2、上边我们定性分析了重力所做的功等于物体重力势能的变化，下边我们再来分析一个例子：

①用投影片出示问题：

质量为m的物体从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，重力所做的功为多少？

②学生求解得到：

重力所做的功为：

WG=mg△h=mg（h1-h2）

③教师：

前边我们结合功和能的关系分析得到重力所做的功等于物体重力势能的变化，而我们经过推导又得到重力所做的功等于mgh这个量的变化，所以在物理学中就用mgh这个式子来表示物体的重力势能。

板书：

EP=mgh

④推导重力势能的单位：

J

⑤重力势能是标量。

3、据重力做功与重力势能变化之间的关系进行讨论：

①教师：

我们用EP1=mgh1来表示物体在初位置的重力势能，用EP2=mgh2来表示物体在末位置的重力势能，则WG=EP1-EP2

②学生讨论得到：

当物体由高处向低处运动时，h1>h2,WG>0，∴EP1>EP2

当物体由低处向高处运动时，h1

③教师总结：

重力做正功时，重力势能减少，减少的重力势能等于重力所做的功。

物体克服重力做功（重力做负功时，重力势能增加，增加的重力势能等于物体克服重力所做的功。

4、讨论：

如图所示，物体从高为h1处运动到高为处时，运动的路径有无数条，讨论在这此运动过程中，重力所做的功是否相同。

学生：

重力所做的功相同，因为重力所做的功等于重力势能的减少量，而重力势能的减少量mg（h1-h2）是一定的。

教师：

由此得到：

重力所做功只跟物体的初位置的高度和末位置的高度有关，跟物体运动的路径无关。

（二）重力势能的相对性

教师：

有一个物体放在三楼顶，每层楼高h，则该物体的重力势能为多大？

学生：

3mgh、mgh、2mgh。

教师：

同一个物体的重力势能，为什么会有三个不同数值呢？

学生：

由于所选高度的起点不同而造成的。

教师：

我们把所选高度的起点处的平面叫参考平面，第一位同学以一楼地面为参考水平面得到物体的重力势能为3mgh，第二位同学是以三楼地面为参考平面，则物体的重力势能为mgh，同理第三位同学是以二楼地面为参考平面，得到的重力势能为2mgh。

板书：

①参考平面的选取是任意的；

②选取的参考平不同，物体的重力势能的数值是不同的；

③通常选地面为参考平面。

（三）弹性势能

1、演示

装置如图所示，将一弹簧压缩不同程度，观察现象。

取一个硬弹簧，一个软弹簧，分别把它们压缩相同程度，观察现象。

2、学生叙述实验现象：

实验一中：

当弹簧压缩程度越大时，弹簧把木块推的越远。

实验二中：

两根等长的软、硬弹簧，压缩相同的程度时，硬弹簧把木块弹出的远。

3、上述实验中，弹簧被压缩时，要发生形变，在恢复原状是时能够对木块做功，我们说弹簧具有能，这种能叫弹性势能。

板书：

发生形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，因而具有能量，这种能量叫弹性势能。

4、教师：

同学们都能举几个物体具有弹性势能的例子吗？

学生：

卷紧的发条，被拉伸或压缩的弹簧，拉弯的弓、击球时的网球拍或羽毛球拍、撑杆跳高时的撑杆等。

5、教师分析上述各例子中弹性势能和形变程度之间的关系，学生总结得到：

形变程度越大，弹性势能也越大。

6、教师：

现在为止，我们已学过了两种势能：

重力势能和弹性势能。

对于重力势能，其大小由地球和地面上物体的相对位置决定，对于弹性势能，其大小由形变程度决定，而形变程度不同，发生形变的物体的各部分相对位置也会发生变化，得到：

势能也叫位能。

势能具有系统性：

重力势能是物体和地球组成的系统共有的，弹性势能是物体的各部分所共有的。

巩固训练

1、关于重力做功和物体的重力势能，下列说法正确的是：

A、当重力对物体做正功时，物体的重力势能一定减少；

B、物体克服重力做功时，物体的重力势能一定增加；

C、地球上物体一个物体的重力势能都有一个确定值；

D、重力做功的多少与参考平面的选取无关。

2、物体在运动过程中，克服重力做功为50J，则：

A、重力做功为50J；

B、物体的重力势能一定增加了50J；

C、物体的动能一定减少50J；

D、重力做了50J的负功。

3、以40m/s的初速度竖直向上抛出一个物体，经过t秒后，物体的重力势能是动能的3倍，g=10m/s2，则t的大小为：

A、2秒；B、3秒；C、4秒；D、5秒。

小　　结

本节课我们学习了：

1、势能由物体间的相互作用而产生，由它们的相对位置而决定。

2、势能是标量，单位是焦耳。

3、重力对物体所做的功与物体的运动路径无关，只跟物体运动的始末位置有关，重力所做的功等于物体始、末位置的重力势能之差。

4、重力势能是地球和地面上的物体共同具有的，一个物体的重力势能的大小与参考平面的选取有关。

作业

练习五

板书设计

势能

（一）重力势能

1、物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。

2、重力势能是标量，是状态量。

单位：

焦（J）

3、重力势能是物体和地球共有的，常称为物体的重力势能。

4、重力势能是具有相对性（相对于参考平面）

5、重力做功与路径无关，与初、末位置有关。

（二）弹性势能

1、发生弹性形变的物体在恢复原状时能够对外做功，物体具有能量，这种能量叫弹性势能。

2、弹性势能与形变大小有关。

第七课时机械能守恒定律的应用

【教学目标】

【知识目标】

1．知道应用机械能守恒定律解题的步骤以及用该定律解题的优点，会用机械能守恒定律解决简单的问题；

2．能判断具体问题中物体系统的机械能是否守恒，明确应用机械能守恒定律分析问题的注意点；

3．掌握用机械能守恒定律和动能定理、动量守恒定律综合解题的方法。

【能力目标】

1．针对具体的物理现象和问题，正确应用机械能守恒定律；

2．掌握解决力学问题的思维程序，学会解决力学综合问题的方法。

【教学目标】德育目标

1．通过解决实际问题，培养认真仔细有序的分析习惯；

2．具体问题具体分析，提高思维的客观性和准确性。

【教学重点】机械能守恒定律的应用

【教学难点】

正确判断对象在研究过程中机械能是否守恒，在应用时能找准始、末状态的机械能。

【教学方法】自学讨论与讲练结合。

【教学过程】

导入新课

上节课我们学习了机械能守恒定律，知道在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变；在只有弹簧弹力做功的情形下，物体的动能和弹性势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。

本节课我们来学习机械能守恒定律的应用。

新课教学

一．应用机械能守恒定律解题步骤

【例题1】一个物体从光滑斜面项端由静止开始滑下，如图。

斜面高1m，长2m。

不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？

解法一：

用动力学运动学方法求解。

物体受重力mg和斜面对物体的支持力FN，将重力mg沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向分解，沿斜面方向根据牛顿第二定律有

mgsinθ＝ma

得　a＝gsinθ

又sinθ＝

故a＝4.9m/s2

又

所以Vt＝＝m/s＝4.4m/s。

解法二：

用机械能守恒定律求解。

物体沿光滑斜面下滑，只有重力做功，物体的机械能守恒。

以斜面底端所在平面为零势能参考平面。

物体在初状态的机械能E1＝Ep1＋Ek1＝mgh，

末状态的机械能E2＝Ep2＋Ek2＝。

根据机械能守恒定律有

mgh＝

所以＝4.4m/s。

把两种解法相比较，可以看出，应用机械能守恒定律解题，可以只考虑运动的初状态和末状态，不必考虑两个状态之间的过程的细节，不涉及加速度的求解。

所以用机械能守恒定律解题，在思路和步骤上比较简单。

如果把斜面换成光滑的曲面（如右图），同样可以应用机械能守恒定律求解，而中学阶段则无法直接用牛顿第二定律求解。

【例题2】把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，如图。

摆长为L，最大偏角为θ。

小球运动到最低位置时的速度是多大？

解析：

这个问题在中学阶段无法直接用牛顿第二定律和运动学公式来处理，现用机械能守恒定律来求解。

小球受重力和悬线拉力，拉力始终垂直于小球的运动方向，不做功。

小球在摆动过程中，只有重力做功，所以机械能守恒。

选择小球在最低位置时所在的水平面为参考平面，小球在最高点时的机械能为E1＝Ep1＋Ek1＝mgL（1－cosθ），小球在最低位置时的机械能为E2＝Ep2＋Ek2＝。

根据机械能守恒定律有

＝mgL（1－cosθ）

所以　　

另解：

选择B点所在的水平面作为参考平面时，小球在最高点时的机械能为E1＝Ep1＋Ek1＝0，小球摆球到达最低点时的，重力势能Ep2＝－mgh＝－mgL（1－cosθ），动能Ek2＝，机