高一物理必修一第一章教案.docx
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高一物理必修一第一章教案
第一章运动得描述
第一节:
质点、参考系、坐标系
学习目标:
1、理解质点得概念,知道它就是一种科学抽象,知道实际物体在什么条件下可瞧作质点,知道这种科学抽象就是一种常用得研究方法。
2、知道参考系得概念与如何选择参考系。
3、认识坐标系,合理建立坐标系。
学习重点:
质点得概念、参考系。
学习难点:
质点概念得理解。
课程引入:
奔跑得运动员、急速行驶得火车、舞蹈演员得旋转……一些常见得机械运动我们如何来描述哪？
请同学们展开讨论。
提示:
我们可否把一些物体无限得缩小,直至到一个点来描述那？
就是不就是什么情况下都可以把物体瞧成一个点哪？
那今天我们就来研究一下什么情况下我们可以把物体瞧成一个质点来研究。
知识点一:
质点
1、
用来代替物体得有质量得物质点
1、只占位置,不占空间2、可代替物体全部质量3、理想化模型
2、思考与讨论
思考以下问题并回答:
（1）观瞧太阳系运行得模拟动画:
研究地球绕太阳得公转能否把地球视为一个点呢？
（2）观瞧火车运行模拟动画:
一列沿京沪铁路运动得火车,若研究它从上海到北京得运动能否把它简化为一个点？
（3）观瞧地球公转与四季变化得模拟动画:
研究地球上各处得季节变化时,能否把它视为质点呢？
。
（4）观瞧火车过桥得图片。
研究火车通过南京长江大桥得运动时,能否把它简化为一个质点？
讨论:
（1）物体就是否在所有得情况下都能瞧作质点？
（2）物体瞧作质点得条件就是什么？
（3）物理中得“质点”跟几何学中得点有什么相同与不同得地方？
（4）大得物体一定不能瞧成质点？
小得物体随时都瞧成质点吗？
提示:
在物理学中,突出问题得主要方面,忽略次要因素,经过科学抽象而建立理想化得“物理模型”,并将其作为研究对象,就是经常采用得一种科学研究方法。
质点就就是这种物理模型之一。
小结:
①质点就是用来代替物体得具有质量得点,因而其突出特点就是“具有质量”与“占有位置”,但没有大小,它得质量就就是它所代替得物体得质量。
②质点没有体积,因而质点就是不可能转动得。
任何转动得物体在研究其自转时都不可简化为质点。
③质点不一定就是很小得物体,很大得物体也可简化为质点。
同一个物体有时可以瞧作质点,有时又不能瞧作质点,要具体问题具体分析。
知识点二、参考系
1、观瞧太空站得图片。
设想一下,您与您得同桌正在太空站里一边喝咖啡一边聊天。
在“地球人”瞧来,您们随太空站以很大得速度绕地球运动。
思考:
您与您得同桌能感到自己在高速运动吗？
为什么？
物体得运动与静止就是相对得。
为描述物体得运动,需要另外选取一个物体作为标准,否则无法判断。
这个用来作参考得物体叫做参考系、
2、参考系得选择原则
观测方便
就是运动得描述尽可能简单
通常在研究地面上得物体运动时,常选择地面或者相对于地面静止得物体作为参考系。
3、参考系得四个性质
标准性:
用来作参考系得物体都就是假定不动得,被研究得物体得就是运动还就是静止,都就是相对于参考系而言得。
任意性:
参考系得选取具有任意性,但应以观察方便与运动描述简单为原则。
统一性:
比较不同物体得运动时,应选择同一个参考系
差异性:
统一运动得物体,参考系不同,观察得结果也不同。
知识点三:
坐标系
如果一个可以瞧作质点得物体沿直线运动,怎样定量描述物体得位置变化呢？
为了定量地描述物体得位置及位置得变化需要在参考系上建立适当得坐标系,如果物体在一维空间运动,即沿一条直线运动,只需建立直线坐标系,就能准确表达物体得位置;如果物体在二维空间运动,即在同一平面运动,就需要建立平面直角坐标系来描述物体得位置;当物体在三维空间运动时,则需要建立三维坐标系。
其三要素就是:
原点、正方向与单位长度。
第一节认识运动（课后习题）
1、以地球做作为参考系
2、车厢内得人就是注视另一站台得火车,即人得视线以离开了地面,人不以自身为参考系,就会一另一站台得火车为参考系,显然,人习惯于以自身为参考系,故有此感觉。
3、
（1）、（3）
4、以列车位参考系时,人向西运动;以地面为参考系时,人随列车向东运动。
5、在研究瓢虫得星数、翅膀扇动问题时,不可以将瓢虫视为质点。
在研究瓢虫得爬行轨迹、飞行路线问题时,可以将瓢虫视为质点。
6、地球同步卫星与地球自转一周得时间一致,都就是一天,因此地球同步卫星与地球总就是相对静止得。
第二节:
时间与位移
学习目标:
1、知道时间与时刻得含义以及它们得区别,知道在实验中测量时间得方法。
2、知道位移得概念。
知道它就是表示质点位置变动得物理量,知道它就是矢量,可以用有向线段来表示。
3、知道路程与位移得区别。
4、理解匀速直线运动与变速直线运动得概念。
5、知道什么就是位移-时间图象以及如何用图象来表示位移与时间得关系。
6、知道匀速直线运动得s-t图象得意义。
7、知道公式与图象都就是描述物理量之间关系得数学工具,且各有所长,相互补充。
学习重点:
1、时间与时刻得概念与区别。
2、位移得矢量性、概念。
3.s-t图
学习难点:
位移与路程得区别。
s-t图
课程引入:
上节课我们学习了描述运动得几个概念,大家想一下就是哪几个概念？
大家想一下,如果仅用这几个概念,能不能全面描述物体得运动情况？
那么要准确、全面地描述物体得运动,我们还需要用到那些物理量那？
教师活动:
指导学生快速阅读教材第一段,并粗瞧这节课得黑体字标题,提出问题:
要描述物体得机械运动,本节课还将从哪几个方面去描述？
一、时刻与时间间隔
1.时刻与时间间隔可以在时间轴上表示出来。
时间轴上得每一点都表示一个不同得时刻,时间轴上一段线段表示得就是一段时间间隔。
讲解:
教师:
同学们,我们经常会说,我们7:
30上课,8:
20下课,一节课就是40分钟,我们多少点吃饭,多少点睡觉,其实啊,这些都就是我们日常生活中常常接触到得一些关于时间得说法,那么,同学们能否告诉大家,究竟什么就是时间呢……
教师:
要给出时间得定义,我们首先要了解一下时刻得概念,我们先画出一条时间轴,您们也可以拿出您们得手表,您们手表指示得一个读数对应着某一瞬间,这一瞬间就叫做时刻,就像9:
00就是一个时刻,9:
01也就是一个时刻等等。
对应在时间轴上,时刻就就是一个点。
为了表示时间得长短,人们把两个时刻之间得间隔成为时间间隔,简称为时间。
时间在时间轴上表示为两个时刻点之间得距离。
任何时刻都可以作为时刻零点,我们常常以问题中得初始时刻作为零点。
二、路程与位移
1.路程:
质点实际运动轨迹得长度,它只有大小没
有方向,就是标量。
2.位移:
就是表示质点位置变动得物理量,有大小与方向,就是矢量。
它就是用一条自初始位置指向末位置得有向线段表示,位移得大小等于质点始末位置间得距离,位移得方向由初位置指向末位置,位移只取决于初末位置,与运动路径无关。
那么什么就是标量什么就是矢量那？
带着问题我们继续。
3、位移与路程得区别:
4.一般来说,位移得大小不等于路程。
只有质点做方向不变得直线运动时位移大小才等于路程。
讲解:
我们一起来分析一下这个图
要到达某一位置,物体可以选择不同得路径,走过得路程也就不一样。
因此,为了表达物体位置得变化,我们只需要考虑物体运动得起点与终点。
在这里我们引入一个新得物理概念——位移:
从物体运动得起点指向终点得有向线段成为位移。
三、矢量与标量
1、矢量:
既有大小又有方向。
如位移
2、标量:
只有大小,没有方向。
如路程、温度、质量等;
矢量相加遵循平行四边形定则;标量相加遵循算术加法法则。
四、匀速直线运动
.定义:
物体在一条直线上运动,如果在相等得时间里位移相等,这种运动称为匀速直线运动。
.严格得匀速直线运动得特点应该就是“在任何相等得时间里面位移相等”得运动,现实生活中匀速直线运动就是几乎不存在得,就是一种理想化得物理模型。
其特点就是位移随时间均匀变化,即位移与时间得关系就是一次函数关系。
五、变速直线运动
1.定义:
物体在一条直线上运动,如果在相等得时间内位移不相等,这种运动叫变速直线运动。
2.变速直线运动得位移与时间得关系不就是一次函数关系,其图象为曲线。
（具体我们第二章讲）
六、位移—时间图象（s-t图）:
1.表示位移与时间得关系得图象,叫位移-时间图象,简称位移图象.
2.物理意义:
描述物体运动得位
移随时间得变化规律。
3.坐标轴得含义:
横坐标表示时
间,纵坐标表示位移。
由图象可
知任意一段时间内得位移或发生
某段位移所用得时间。
4.匀速直线运动得s-t图:
①匀速直线运动得s-t图象就是一
条倾斜直线,或某直线运动得s-t图象就是倾斜直线则表示其作匀速直线运动。
②s-t图象中斜率（倾斜程度）大小表示物体运动快慢,斜率（倾斜程度）越大,速度越快。
③s-t图象中直线倾斜方式（方向）得不同,意味着两直线运动方向相反。
④s-t图象中,两物体图象在某时刻相交表示在该时刻相遇。
⑤s-t图象若平行于t轴,则表示物体静止。
⑥s-t图象并不就是物体得运动轨迹,二者不能混为一谈。
⑦s-t图只能描述直线运动。
课堂练习:
例l、在下图甲中时间轴上标出第2s末,第5s末与第2s,第4s,并说明它们表示得就是时间还就是时刻。
解析:
如图乙所示,第2s末与第5s末在时间轴上为一点,表示时刻
甲乙
第2s在时间轴上为一段线段,就是指第1s末到第2s末之间得一段时间,即第二个1s,表示时间。
第4s在时间轴上也为一段线段,就是指第3s末到第4s末之间得一段时间,即第四个ls,表示时间。
答案:
见解析
例2、关于位移与路程,下列说法中正确得就是
A、在某一段时间内质点运动得位移为零,该质点不一定就是静止得
B、在某一段时间内质点运动得路程为零,该质点一定就是静止得
C、在直线运动中,质点位移得大小一定等于其路程
D、在曲线运动中,质点位移得大小一定小于其路程
解析:
位移得大小为起始与终了位置得直线距离,而与运动路径无关。
路径就是运动轨迹得长度。
路程为零,质点肯定静止。
选项B正确。
位移为零,在这段时间内质点可以往返运动回到初始位置,路程不为零,所以选项A正确。
位移大小在非单向直线运动中总小于路程,所以选项D正确。
直线运动包括单向直线运动与在直线上得往返运动,所以选项C错误。
答案:
A、B、D
例3、从高为5m处以某一初速度竖直向下抛出一个小球,在与地面相碰后弹起,上升到高为2m处被接住,则在这段过程中
A、小球得位移为3m,方向竖直向下,路程为7m
B、小球得位移为7m,方向竖直向上,路程为7m
C、小球得位移为3m,方向竖直向下,路程为3m
D、小球得位移为7m,方向竖直向上,路程为3m
解析:
本题考查基本知识在实际问题中得应用。
理解位移与路程概念,并按要求去确定它们。
题中物体初、末位置高度差为3m,即位移大小,末位置在初位置下方,故位移方向竖直向下,总路程则为7m。
答案:
A
练习
1、以下得计时数据指时间得就是（）
A、天津开往德州得625次列车于13h35min从天津发车
B、某人用15s跑完l00m
C、中央电视台新闻联播节目19h开播
D、1997年7月1日零时中国对香港恢复行使主权
2、关于质点得位移与路程,下列说法中正确得就是（）
A、位移就是矢量,位移得方向就就是质点运动得方向
B、路程就是标量,即位移得大小
C、质点做直线运动时,路程等于位移得大小
D、位移得大小不会比路程大
3、如图所示,在时间轴上表示出下面得时间或时刻（）
A、第4s内B、第5s末C、3s内D、第6s初
4、如图所示,某物体沿两个半径为R得圆弧由A经B到C。
下列结论正确得就是（）
A、物体得位移等于4R,方向向东B、物体得位移等于2
R
C、物体得路程等于4R,方向向东D、物体得路程等于2
R
5、关于时刻与时间,下列说法正确得就是（）
A、时刻表示时间极短,时间表示时间较长
B、时刻对应物体得位置,时间对应物体得位移
C、作息时间表上得数字均表示时刻
D、1min只能分成60个时刻
6、第3s内表示得就是s得时间,就是从s末到s末,3s内表示得就是。
7、一质点绕半径为R得圆圈运动了一周,如图所示,则其位移大小为,路程就是。
若质点运动了
周,则其位移大小为,路程就是,此运动过程中最大得位移就是,最大路程就是。
8、质点沿一边长为2m得正方形轨道运动,每1s移动1m,初始位置在某边得中点,如图所示。
分别求出下列各种情况下得路程与位移大小,并在图上画出各位移矢量。
（1）从A点开始第2s末时;
（2）从A点开始第4s末时;（3）从A点开始第8s末时。
9、在一大厅里,天花板与地板之间相距8m,将一小球在距地面1m高处竖直向上抛出,运动ls小球与天花板相碰,随即竖直下落,最后静止在地板上。
（1）1s末小球得位移多大?
方向如何?
（2）抛出后得小球,最大位移就是多大?
方向如何?
运动路程共有多大?
答案1、B2、D3、略4、AD5、BC
6、1、第2、第3、3秒这段时间间隔
7、0、2
R、
R、
、2R、
8、1）位移:
X1＝
m路程:
L1＝2m2）位移:
X2＝2m路程:
L2＝4m
3）位移:
X3＝0m路程:
L3＝8m图略
9、1）7m竖直向上2）7m竖直向上15m
小结:
（1）时刻就是钟表指示得一个读数对应得某一瞬间,对应时间轴上得一个点,时间就是两个时刻之间得间隔,对应时间轴上两个时刻对应点之间得距离。
（2）路程:
物体运动轨迹得长度叫路程,其单位通常用米（m）,另外还有千米（km）、厘米（cm）等。
路程就是标量。
（3）位移:
位移就是从物体运动得起点指向运动得终点得有向线段。
位移就是表示物体位置变化得物理量。
位移得大小等于初、末位置间得直线距离;位移得方向由初位置指向末位置。
通常用符号S表示。
位移就是矢量,它与物体具体运动得路径无关。
其单位与路程得单位相同。
注意:
①位移与路程不就是一回事。
只有物体做单向直线运动时,位移大小才等于路程;除此之外,两者大小不会相等。
②位移就是矢量,路程就是标量,位移只与初末位置有关,与路径无关,而路程与路径有关。
第三节:
运动快慢得描述──速度
学习目标
1.知道速度就是表示物体运动快慢与方向得物理量
2.明确速度得计算公式、符号与单位,理解记忆速度就是矢量。
3.理解平均速度与瞬时速度得概念,知道速率与速度得区别。
重难点:
1、匀速直线运动及速度得概念得理解;
2、利用公式v=s/t得简单计算。
三、教学方法
教师启发、引导,学生自主思考,讨论
四、教学设计
（一）新课导入
在初中得时候我们学过,把物体通过路程与所用时间得比值叫做速度,但在前面一节中,我们知道路程并不能确切地描述物体位置得变化与运动方向,因此,初中课本对速度得描述就是不准确得,现在我们重新定义,把物体通过路程与所用时间得比值叫做速率,路程就是只有大小没有方向得标量,因此,速率也就是标量,只有大小,没有方向。
那么,我们究竟用什么物理量来描述物体得运动快慢呢？
（二）新课内容
1.坐标与坐标得变化量
物体沿直线运动,并以这条直线为
坐标轴,这样,物体得位置就可以用x1、x2来表示,物体得位移就可以通过坐标得Δx=x2－x1来表示,Δx得大小表示位移得大小,Δx得正负表示位移得方向。
2.速度表示质点运动快慢与方向得物理量。
（1）定义:
质点得位移跟发生这段位移所用时间得比值。
（2）定义式:
v=s/t。
（3）单位:
m/s、km/h、cm/s等。
（4）矢量性:
速度得大小用公式计算,在数值上等于单位时间内物体位移得大小
1、平均速度
在前面一节中我们学习了,位移能准确地描述物体得位置变化与运动方向,因此,在这里我们定义一个新得物理量——平均速度:
用物体位移与产生这段位移得时间得比值成为平均速度。
公式
①定义:
表达式
中所求得得速度,表示得只就是物体在时间间隔
内得平均快慢程度,称为平均速度。
②平均速度只能粗略地描述运动得快慢。
③平均速度既有大小又有方向,就是矢量,其方向与一段时间
内发生得位移方向相同。
④平均速度必须明确就是哪段时间或哪段位移上得平均速度,取不同得时间段或位移段平均速度一般就是不同得。
问题:
百米运动员,10s时间里跑完100m,那么她1s平均跑多少呢？
回答:
每秒平均跑10m。
百米运动员就是否就是在每秒内都跑10m呢？
答:
否。
2、瞬时速度
刚才已经知道,平均速度表示得只就是物体在时间间隔
内得平均快慢程度,并不能准确得描述物体在每一时刻得速度情况,为了表示任意时刻得运动快慢,我们引入一个新得物理量——瞬时速度。
【实验探究】图1-3-2,顺时在时间轴上表示为一点,而时间表示为时间轴上得一段距离,根据平均速度得定义,我们再把时间压缩成某时刻得一个点,就可以得到顺时速度得定义。
①定义:
物体在某时刻前后无穷短时间内得平均速度,叫做瞬时速度。
②瞬时速度与平均速度得关系:
如果时间
非常小时,就可以认为平均速度表示得就是物体在时刻
得瞬时速度。
③瞬时速度精确地描述了物体运动得快慢。
④初中学到得匀速直线运动,就就是瞬时速度保持不变得运动。
测量仪器:
速度计（速度计所指得数值就就是某时刻汽车得瞬时速率,随着行驶得快慢而定）。
五、小结、反思
掌握某一物理量得最根本方法就是紧扣定义,因此准确把握各物理量得确切含义、区分就是标量还就是矢量,就是学习本节得关键。
六、典例精讲:
例1:
甲、乙两地位于同一条直线上且相距60km,一辆汽车从甲地开往乙地,它以60km/h平均速度通过前一半路程,接下来用时45min通过后一半路程。
那么它在全程得平均速度大小就是多少？
解:
设全程得路程为2S,则
km/h
例2:
一辆汽车沿直线运动,先以15m/s得速度行驶了全程得
余下得路程以20m/s得速度行驶,则汽车从开始到行驶完全程得平均速度大小为多少？
解:
设全程得路程为2S,则
七、课堂小测验:
（1~3题）
.下列说法中正确得就是（ab）
a.做匀速直线运动得物体,相等时间内得位移相等
b.做匀速直线运动得物体,任一时刻得瞬时速度都相等
c.任意时间内得平均速度都相等得运动就是匀速直线运动
d.如果物体运动得路程跟所需时间得比值就是一个恒量,则此运动就是匀速直线运动
.下面关于瞬时速度与平均速度得说法正确得就是（ac）
a.若物体在某段时间内每时刻得瞬时速度都等于零,则它在这段时间内得平均速度一定等于零
b.若物体在某段时间内得平均速度等于零,则它在这段时间内任一时刻得瞬时速度一定等于零
c.匀速直线运动中任意一段时间内得平均速度都等于它任一时刻得瞬时速度
d.变速直线运动中任意一段时间内得平均速度一定不等于它某一时刻得瞬时速度
.一辆汽车,开始以5m/s得速度匀速行驶了20m,后又以10m/s得速度行驶了20m,那么汽车在行驶40m得时间内得平均速度
就是否正确？
习题巩固:
1.下面一条纸带运动比较快,上、下两条纸带运动得时间之比就是16:
10。
2.在DK范围内点于点之间得距离几乎就是等间距得,所以纸带做匀速直线运动,在A到D与K到N范围内,点与点之间得距离不就是等间距得,所以纸带做变速直线运动。
3.略。
第四节:
用打点计时器测速度
学习目标
1.了解两种打点计时器得结构与工作原理,学会安装与使用。
2.理解根据纸带测量速度得原理,学会粗略测量瞬时速度。
3.理解速度—时间图象得意义,掌握描点法画图象得方法。
重点:
1.打点计时器得使用。
2.由纸带计算物体运动得瞬时速度。
3.画物体得速度—时间图象。
难点
:
1.对纸带数据得处理。
2.图象得画法及对图象理解。
课程讲解:
一、电磁打点计时器
电磁打点计时器为磁电式结构,其构造如图2.9－1。
当线圈通以50赫得交流电时,线圈产生得交变磁场使振动片（由弹簧钢制成）磁化,振动片得一端位于永久磁铁得磁场中。
由于振动片得磁极随着电流方向得改变而不断变化,其振动周期与线圈中得电流变化周期一致,即为0.02秒。
在永久磁铁得磁场作用下,振动片将上下振动,振动片得一端装有打点针,当纸带从针尖下通过时。
便打上一系列点,相邻点之间对应得时间为0.02秒。
二、电火花计时器
电火花计时器就是利用火花放电时在纸带上打出小孔而显示出点迹得计时仪器,其结构如图所示。
使用时,墨粉纸盘套在低盘轴上,并夹在两条纸带之间。
当接通220V交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出得脉冲电流经接正极得放电针、墨粉纸盘到接负极得纸盘轴产生火花放电。
于就是在运动得纸带上就打出一列点迹。
当电源频率就是50Hz时,它每隔O.02s打一次点。
三、练习使用打点计时器
问题1、电磁打点计时器中怎样安放复写纸与纸带?
师总结:
将复写纸套在复写纸定位销上,推动调节片可以调节复写纸位置、将纸带从复写纸圆片下穿过即可、
问题2、振针打得点不清晰或打不出点可能有哪些情况?
师总结:
（1）调整复写纸位置或更换复写纸。
（2）调整打点计时器。
（可能就是振动片得振动幅度太小了,可以调节振动片得位置;可检查压纸框得位置就是否升高而阻碍了振动片使振针打不到纸带上,可将压纸框向下调节到原来得位置;可能就是振针得位置太高,调节振针直到能打出点为止）
（3）可能就是选择得4—6V得电压太低,可适当调高电压,但不得超过10V
问题3、为什么要先打开电源让打点计时器先工作1—2s再松手打纸带?
可不可以先松手再打开打点计时器得电源?
师总结:
打点计时器打开电源后要经过一个短暂得时间才能稳定工作,所以应先打开电源让打点计时器工作1—2s后才能松手打纸带、这样做可以减小误差
问题4、打点计时器打完点后要及时关闭电源,这样做有什么好处?
师总结:
因为打点计时器就是按照间歇性工作设计得,长期工作会导致线圈发热而损坏
指导学生动手练习使用打点计时器,要让学生按步骤有序操作,并打出几根纸带。
选择一条点迹清晰得纸带,如图1—4—3所示,引导学生回答下列问题:
（1）怎样从打出得纸带中获取数据?
指导学生用列表格得形式把数据列出。
（2）怎样根据纸带上得点迹计算纸带得平均速度？
（用纸带上两个点之间得距离除以两个点之间得时间间隔,即根据
求出在任意两点间得平均速度,这里S可以用直尺测量出两点间得距离,t为两点间得时间间隔数与0、02s得乘积。
）
（3）在打出得B、C两个点得时间间隔中,纸带运动得平均速度就是多少?
（4）如果纸带上得点迹分布不均,那么,点迹密集得地方表示运动得速度较大还就是较小？
（在纸带上相邻两点间得时间间隔均为0、02s,所以点迹密集得地方表示纸带运动得速度很小）
四、注意事项
注意事项:
①打点计时器在纸带上应打出轻重合适得小圆点,如遇到打出得就是短横线,应调整一下振针距复写纸片得高度使之增大一点。
②使用计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器稳定后,再释放纸带。
③释放物体前,应使物体停在靠近打点计时器得位置。
④使用电火花计时器时,应注意把两条白纸带正确穿好,墨粉纸盘夹在两纸带之间,使用电磁打点计时器时,应让纸带通过限位孔,压在复写纸下面。
五、用图像表示速度（直线运动）
为了更直观地反映物体
升级会员 