高中物理教案第一章.docx

1、高中物理教案第一章一、知识目标1、知道参考系的概念。知道对同一物体选择不同的参考系时，观察的结果可能不同。2、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。二、教学重点1、在研究问题时，如何选取参考系。2、质点概念的理解。三、教学难点 在什么情况下可把物体看出质点四、教材分析教科书一开始就从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念，指导思想是强调一般性的科学方法，即为这样的思想作准备：解决问题时首先把实际问题抽象成物理模型，然后用数学方法描述这个模型，并寻求解决的方法。要研究物体位置的变化问题，首先必须解决位置确定问题，教科书把“物体和质点”当作一个知识点，说明质点是针对

2、物体而言的，实际的“物体”都“占有一定的空间”，在通常的运动过程中，“不同部位的运动情况是不相同的”，从而“给描述运动带来了困难”，解决问题的关键是“能否用一个点来代替物体”。教科书通过学生熟知的实例分析，让学生很自然地领会到“在某些情况下，真的可以不考虑物体的大小和形状”，“突出物体具有质量这一要素，把它简化为一个有质量的点”。这充分说明了将物体简化成质点的条件性，质点的两大基本属性。为了强调坐标的概念，教科书用数学和物理学中通用的符号，即在直线运动中用x表示质点的位置，极坐标，用x=x1x2表示质点的位移。在表示物理量的变化时，“”实际上是我们以前都在使用的符号，学生不会感到困难。相反，由

3、于有了明确表示物理量的变化量的符号，学生更易区分某物理量与这个物理量的变化量。明确地把某个物理量与这个物理量的变化区分开，这是本书的特点。物理学中经常要区分这两种物理量，有意识地强调它们的区别，对于以后的学习会有好处。下一节中，时刻与时间间隔的关系也是这样。五、教学步骤1、物体和质点 在研究某一问题时，对影响结果非常小的因素常忽略。常建立一些物理模型，这是一种科学抽象。那以前接触过这样的物理模型吗？ 如：光滑的水平面、轻质弹簧。 这些都是把摩擦、弹簧质量对研究问题影响极小的因素忽略掉了。今天我们又要建立一种新的物理模型质点。质点，并完成下列问题： 填写： （1）质点就是没有 ，没有 ，只具有物

4、体 的点。 （2）能否把物体看作质点，与物体的大小、形状有关吗？ （3）研究一辆汽车在平直公路上的运动，能否把汽车看作质点？要研究这辆汽车车轮的转动情况，能否把汽车看作质点？ （4）原子核很小，可以把原子核看作质点吗？ （5）运动的质点通过的路线，叫质点的运动 ； 是直线，叫直线运动； 是曲线，叫 。共评：质点是没有形状、大小、具有物体全部质量的点。这是一种科学抽象，就是要抓住主要特征，忽略次要因素，这就必须是具体问题具体分析。如果在我们研究的问题中，物体的形状、大小以及物体上各部分运动的差异是次要的或不起作用的，就可以把它看作质点。比如在平直公路上运动的汽车，研究它运动的特点，汽车的大小、形

5、状及车上各部分运动的差异是次要的，可把汽车看作质点。而研究车轮的转动，是研究汽车上部分的运动，就不能把汽车看作质点，再比如原子核很小，要是研究质子与质子的作用时，就不能把它看作质点。2、（1）参考系：为了描述一个物体的运动，选来作为标准的物体，叫参考系。（2）选择不同的参考系观察同一个运动，观察的结果会有不同。 举例：描述同一个运动，选择不同参考系，观察结果也不一样。 举例：运动的汽车，是选择地面为参考系，如选司机为标准，汽车是静止的。 （3）总结：参考系是可任意选取，但选择的原则要使运动和描述尽可能简单。比如，研究地面上物体的运动，选择地面或相对地面动的物体作参考系要比选太阳作参考系简单。3

6、、坐标系 如果物体沿直线运动，为了定量描述物体的位置变化，可以以这条直线为轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。 一般来说，为了定量地描述物体的位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系（coordinate system）.教学中注意以下几点：（1）坐标系相对参考系是静止的。（2）坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。（3）用坐标表示质点的位置。 （4）用坐标的变化描述质点的位置改变。4.“科学漫步”本栏目中的“全球卫星定位系统”是扩展性内容，可以由学生自己阅读，如果学生对此有兴趣，通过自己查找资料写出一篇科技报告放到墙报上或在班会上做个科技报告，都是很有意义的。这样的活动

7、不必要求所有学生都做，但在一学期中，每个学生都应参加一两个。本书“科学漫步”、“科学足迹”等栏目与过去的“阅读材料”不同点之一是，其后往往附有进一步研究的问题。例如，本节结合图1.1-6提问，这个定位器处于呢个成是的哪个部位，等等。这样做的目的也是使学生养成勤于观察、勤于思考的习惯，提高学生自主获得知识的能力。这类问题不作为针对所有学生的强制性要求。五、教学资源1.天球坐标系为确定天球上某一点的位置，在天球上建立的球面坐标系。有两个基本要素：基本平面。由天球上某一选定的大圆所确定。大圆称为基圈，基圈的两个几何极之一作为球面坐标系的极。主点，又称原点。由天球上某一选定的过坐标系极点的大圆与基圈的

8、交点所确定。 天球上一点在此天球坐标系中的位置由两个球面坐标标定：第一坐标或称经向坐标。作过该点和坐标系极点的大圆，称副圈，从主点到副圈与基圈交点的弧长为经向坐标。第二坐标或称纬向坐标。从基圈上起沿副圈到该点的大圆弧长为纬向坐标。天球上任何一点的位置都可以由这两个坐标唯一地确定。这样的球面坐标系是正交坐标系。对于不同的基圈和主点，以及经向坐标所采用的不同量度方式，可以引出不同的天球坐标系，常用的有地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系和银道坐标系等。2.地心地固空间直角坐标系原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向格林尼治平均子午面与赤道的交点，Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系。3.地心

9、地固大地坐标系地球椭球的中心与地球质心重合，椭球面与大地水准面在全球范围内最佳符合，椭球短轴与地球自转轴重合（过地球质心并指向北极），大地纬度，大地经度，大地高。如图所示。地球北极是地心地固坐标系的基准指向点，地球北极的变动将引起坐标轴方向的变化。2、时间和位移一、知识目标1、知道时间和时刻的含义以及它们的区别。知道在实验室测量时间的方法。2、知道位移的概念，知道它是表示质点位置变动的物理量，知道它是矢量，可以用有向线段来表示。3、知道位移和路程的区别。二、教学重点时刻与时间、路程和位移的区别三、教材分析本节所研究的是描述机械运动过程的概念。研究机械运动的过程，从空间上讲，就是机械运动的延伸程

10、度位移和路程；从时间上讲，就是机械运动的持续程度时间间隔。位移使学生第一次接触，极容易与路程搞混。教材先通过从北京到重庆可以选择不同的交通方式导入问题，然后用图1.22所示情景让学生形成路程与位移的感性认识，最后概括出路程与位移的概念，充分体现了概念建立的思维过程。学生从这节开始接触矢量的概念。教材第15页黑体字“矢量”之前的文字并不是矢量的定义，因为不是只要一个物理量有方向它就是矢量，矢量还要满足一定的运算法则。路程的标量性与位移的矢量性的处理，教材第14页通过旁注向学生阐述了路程并不涉及运动的方向。通过位移所描述的意义和位移的表示方法体现位移的方向性。教材并不是要在这里进行矢量计算的教学，

11、第15页的旁注已经说明了这一点。15页“思考与讨论”的目的只是引发学生思考，这一栏目的设置就是重视过程与方法教学的一种措施。如果学生没有经过深入思考就听到老师所讲的“矢量相加法则”，也许他也能掌握这个知识，但他少了一次发现问题并力求解决问题的努力，他在这方面的能力没有提高，发现问题并力求自己解决问题的意识也就没有增强。所以，不重视“思考与讨论”就难以充分落实过程与方法、情感态度与价值观的课程目标。用坐标系描述质点的运动过程的方法在本节得到了实施。用坐标表示位置学生不应干感到困难，但用坐标差表示位移学生第一次接触，特别是位移方向性在坐标差中的体现学生会感到困惑，是教学的一个难点。 “问题与习题”

12、第4题的目的是强化坐标概念，区分几个相关但不同的物理量。要注意发挥它在这方面的作用。四、教学步骤1、时刻、时间间隔（也称时间）回答： 几点钟开会，几时上课，几点发车 这都是时刻，而会议长达2个小时，这是从开始到结束的实践间隔等等。 如果把时刻、时间在数轴上表示出来，那含义就一目了然： （1）要指出时刻、时间间隔在数轴上的表示特点。 （2）时间的单位有 、 、 ，符号分别为 、 、 。 （3）在实验室研究物体运动情况时，需要测量和记录很短的时间，常用 来测量。 强调：要在时间轴上表示出时刻、时间：时刻表示为一点，时间表示为一线段。这在以后的直线运动中的速度的研究中，常要用到这两个概念。2、位移和

13、路程 由北京去上海，你可以选择不同的交通工具：乘火车、乘飞机，还可以先坐汽车到天津然后换轮船到达上海。使用不同的交通工具，交通路线不同及运动轨迹是不一样的，走过的路程不相同，但是，就位置的变动而言，你总是由初始位置北京到达了末位置上海（直线距离约1080Km） 物理学中用一个叫做位移的物理量来表示质点的位置变动。同学们阅读课本，并讨论位移的图示方法及位移和路程的区别。3、矢量和标量在物理学中，像位移这样既有大小又有方向的物理量叫做矢量。像质量这些只有大小，没有方向的物理量，叫做标量。4、直线运动的位置和位移这部分的教学主要解决方法问题，具体有如下几个方面： （1）坐标的正负表示位置在原点的哪一

14、侧，坐标的数值表示位置到原点的距离。 （2）坐标差的计算是用末位置的坐标减去处位置的坐标。（3）坐标差的正负表示位移的方向与坐标轴正方向相同还是相反，坐标差的数值表示位移的大小位置移动的距离。教学中要投放具体问题，让学生进行定量表示，并要求将计算结结果标注在坐标轴上。四、教学资源1.时间计量单位（1）法定计时单位秒、分、时、天（日）、年是法定的时间计量单位，也是时间距离的具体概念。秒：秒是时钟面上最短的法定计时单位，由时钟面上最细最长的“秒针”计量。秒针每走动一下并发出“咋”的响声，为“1秒钟”。秒针沿时钟面每走过一个点位的时间，为“5秒钟”；沿钟面12个点位转动一周的时间，为“60秒钟”。

15、分：分是时钟面上大于秒的法定计时单位，由略短并粗于秒针的“分钟”计量。 秒针每走60秒钟，分针也同时随之走过“l分钟”。分针沿时钟面每走过一个点位的时间，为“5分钟”；转动一周12个点位的时间，为“60分钟”。 时：时是时钟面上最长的法定计时单位，由最短最粗的“时针”计量。 分针每走60分钟，时针也同时随之走过一个点位，为“1小时”。时针沿钟面转动一周（12个点位）的时间，为“12小时”。 天（日）：天是一个昼夜的法定计时单位。24个小时的时间，为“l天”。 年：年是公历的法定计时单位，365366天，为“l年”。（2）常用时间单位 刻：15分钟为“1刻”；4刻钟为“1小时”。 周：7天，为1

16、周（星期）”；4周，为“1个月（2831天）”。 季度：3个月，为“1季度”；4个季度，为“1年”。2.美研制出世界最精确的时钟 美国国家标准和技术研究院称，他们已研制出一种新的时钟，每秒钟能够可靠地振荡1000万亿次，因此有望成为世界上精确度最高的时钟。 在目前使用的计量单位中，时间计量是宇宙间测量精度最高的物理量。现在国际上使用最多的原子钟的振荡频率通常是数纳秒（一纳秒10亿分之一秒），它是通过调整超高频激光，使之和钯原子发射的光波频率相匹配而实现的。一般，全球定位系统卫星上都携带有原子钟，其精确度足以满足设计要求，可对地球进行精确的三点定位。 但是，物理学家希望能有振荡频率更快的时钟，用

17、于科学前沿问题的研究，例如弄清决定电磁相互作用强度的所谓精细结构是否真的稳定等问题。科学家认为，这种新型时钟应当易于制造，且振荡频率应比相对较低的微波频率快1000倍。存在的问题是，没有一种装置能够如此快的计数。 为解决这一问题，美国国家标准和技术研究院时间及频率分部的计量科学家成立了一个研究小组，研制出“光学传动装置”。该装置可将激光光波的高速振动转化成振荡系数正好慢100万倍的激光强度的波动，并利用标准检波器来显示激光强度在1秒内所振荡的次数，然后将得到的数值乘上100万。 3、运动快慢的描述速度一、课标要求1.理解坐标变化量的物理意义，能用坐标变化量表示直线运动的位移和时间。2.通过极短

18、时间内的平均速度认识瞬时速度。通过瞬时速度，初步了解极限的思想。3.通过对日常生活中有关速度的实例的分析，体会变化率的概念及表达方式。4.理解速度和速率的物理意义，知道速度是矢量。二、教材分析 本节的第一部分内容继续强调某个物理量与它的变化量的关系，意在对该部分知识温故与拓展，为后继内容的学习奠定基础。学生通过初中物理的学习和生活体验，已经有了速度的初步概念，但这种概念比较肤浅，也不准确。本书没有在一般性的速度概念和平均速度的概念上面下功夫，而是比较简洁地深入到瞬时速度的概念。本书定义瞬时速度使用到了极限的思想，但没有提出“极限”这个术语。只要不要求极限的数学定义、不要求极限的运算，中学生完全

19、可以接收极限的思想，包括后面设计的定积分的思想研究位移等。用极限的思想定义瞬时速度是建于这样一种思想：把一个变化的事物分解成很小的部分，每个小部分都可以看成是不变的，可以用比较简单的方法去处理，在把各个小部分的结果再合起来，就得到整个问题的解，这是近代数学物理中常用的方法。在现代信息技术中，把模拟信号变成数字信号时，要分割、取样、量化，实际上就是取极限的过程。所以极限的思想已经不是个知识，它是一种方法、一种观念，对于以后的学习甚至科学思想方法的形成都是很重要的。 “说一说”和“做一做”两个栏目都是扩展性学习内容，前者偏重于思考，后者偏重于动手操作。它单是知识性的扩展，而在于激发学生的兴趣、激发

20、学生的思考，或发展学生的动手操作能力。STS栏目强调的是科学技术与社会的关系。本节“速度与现代社会”讲的是，由于交通工具速度的提高，成熟规模的扩大，战争观念改变了，不同文化的交融加快了STS的意义在于揭示科技与社会的互动关系，而非单纯的科学知识在技术上的应用。如果只讲科学的发展使得汽车、飞机、轮船等技术发展了，人们可以“日行千里”，却不涉及城市建设、战争观念、文化交流等社会层面的内容，那就不是本来意义的STS。这点应引起注意。本节STS借协和客机停飞一事，引导学生讨论“交通工具的速度是不是越快越好”这样的问题，这是一个开放性的问题，意在让学生去思考，去讨论。 “问题与练习”中的第3题要计算速度

21、，这本是十分容易的事，但要获得计算所需数据，学生需读懂列车时刻表，这可能成为难点。三、教法建议1.坐标与坐标的变化量 本小节重在强化某个物理量与它的变化量的关系，教学中注意突出如下几点： （1）位置“坐标的符号”、“坐标的数值”与“坐标的正负”的意义。 （2）某个物理量的变化量的一般计算方法是：用后来的量减去原来的量。 （3）用位置坐标差表示位移，强化“差的数值”与“差的正负”的意义。 2.速度 本小节的核心是用速度描述运动快慢的方法，主要突出了三个方面的思想：比较物体运动快慢的方法；速度的定义方法；速度的矢量性。该部分学生接受起来不会有太大的困难，所以不可在这里就差过多的时间，进行教学设计时

22、要抓住如下几点： （1）让学生明确比较位置变化快慢的必要性和基本途径：比较相同时间内通过的位移大小或比较通过相同位移所需要的时间。要列举实例让学生领会。 （2）物理学中比较位置变化快慢的标准：比较相同时间内通过的位移大小。可列举运动场上描述运动员跑得快慢的方法：用最后的成绩描述时，比较的是相通路程（或位移）所用的时间，既看谁用的时间短；观察比赛过程中的比赛情景时，比较的是相同时间内通过的路程（或位移），既看谁在最前面（3）速度的定义方法和单位的意义：用位移与发生这个位移所用时间的比值描述运动的快慢。速度为6m/s时，读作6米每秒，表示如果匀速运动在一秒内通过6m的位移。要注意强调v=x/t表示

23、的是比值定义法，v与x、t没有决定关系。 （4）速度的矢量性：其方向就是物体运动的方向。3.平均速度和瞬时速度 平均速度与瞬时速度是为不同的描述需要而引入的，而用极限的思想定义瞬时速度学生是第一次接触，所以教学中既要让学生领会极限的思想，又要控制教学的难度，可以考虑这样进行教学设计： （1）通过实例让学生感悟“物体的运动快慢是变化的，绝对准确地描述物体的运动快慢是困难的”。 （2）说明v=x/t描述的是物体在t时间内或x位移上的平均快慢程度，以此引入平均速度的概念。 （3）引导学生思考“从t到t+t时间内的平均速度，在t取不同值时跟t时刻速度的关系”，从而接受“在t非常小时，就可以认为v=x/

24、t是物体在时刻t的速度”这一极限思想，以此引入瞬时速度的概念。要注意的是只需体现极限的思想，不要引入“极限”这个术语。（4）对瞬时速度，要列举实例让学生理解：某时刻瞬时速度的数值，等于从该时刻起，以该速度匀速运动时，单位时间内通过的距离。（5）匀速直线运动是平均速度与瞬时速度相等的运动，通常叙述中的速度到底是平均速度还是瞬时速度，要通过上下文结合判断，以培养学生具体问题具体分析的学习习惯。4.速度和速率 本小节的教学主要应解决三个问题：一是速率是指速度的大小；二是交通工具上速度计显示的是瞬时速率；三是明确日常生活中人们常说的速度大多是指速率。 本节需要注意的一个问题是：瞬时速率等于瞬时速度的大

25、小，但平均速率不一定等于平均速度的大小。例如，沿闭合圆周运动一圈，位移是零，平均速度是零，但平均速率并不等于零。5.“做一做”和“说一说” “做一做”可安排在课外活动时间做，以兴趣小组的组织形式开展，重在突出描述的方法，对长距离和短距离上的速度，可以联系到平均速度和瞬时速度；“说一说”可以在课堂上展开讨论，重在澄清认识，领会瞬时速度的概念。6.关于STS本节STS借协和客机停飞一事，引导学生讨论“交通工具的速度是不是越快越好”这样的问题。教学中只要学生参与就可以了，不要企图得到什么结论性的意见。四、教学资源1.速度在1米/秒以下的表演(1)10的负11次方米秒(10微微米/秒) 青藏高原缓慢上

26、升青藏高原只是在近二百万年左右的时间内，从海拔1000米的高度达到了现在的海拔4700米的高度。它的平均上升速度是58.7微微米/秒。但每个地质时期它隆升的速度并不均匀，在距今两百万年前的早更新世时期，它上升了1000米；在距今一百万年前的中更新世时期又上升了1000米；但从晚更新世以来的仅10余万年，它却上升了1500米以上，平均每年升高10毫米，其中，从距今一万年前起，它上升的速度加快，平均每年上升70毫米。现在，它仍处在快速上升的时期。应当说明的是，迄今为止，10微微米/秒的速度并不是人类观测到的物质运动的最慢速度。物质运动的最慢速度仍有待于进一步的观测和确定。(2)10的负10次方米秒

27、(1埃/秒) 尔威兹加树慢慢长高自然界树木生长的速度，真是千差万别，有的快得惊人，有的慢得出奇。例如在前苏联的喀拉哈里沙漠中，有一种名叫尔威兹加的树，个子很矮，整个树冠是圆形的，从正面看，象是沙地上的小圆桌。它的生长速度极慢，100年才长高30厘米，即1埃/秒。也就是说，每秒钟它仅仅长高十亿分之一厘米。(3)10的负9次方米秒(1纳米/秒) 东非大裂谷不断开裂据地球物理勘探资料分析，东非裂谷带存在着许多活火山。这些活火山的不间断活动，导致大裂谷不停地向两边开裂，虽然速度非常缓慢，但近200万年来，却达到了平均每年开裂大约24厘米的速度。按中间数每年开裂3厘米的速度计算，速度达到了1纳米/秒。可

28、别小看这个速度，它1万年就是300多米。如果依此不停地开裂下去，未来的某一天，东非大裂谷终会将它东面的陆地从非洲大陆分离出去，从而产生一片新的海洋以及众多的岛屿。(4)10的负8次方米秒(10纳米/秒) 海岸一步步后退本世纪初，我国局部地区海岸侵蚀还相当严重。特别是在采沙过度的海岸，近23年内海水向陆地侵蚀100多米，侵蚀最严重的地方达200300米。黄河入海口一带的海岸，仍以2.3米/年、即72纳米/秒的速度后退。(5)10的负7次方米秒(100纳米/秒) 沙丘缓缓移动自1950年以后，由于我国塔里木河上游耕垦不断扩大，致使塔里木河下游生态环境急剧恶化，主要表现在水源减少，特别是若羌县所属阿

29、拉干以下，在1972年后已经断流，地下水位下降，水质变坏，森林植被衰败，土地沙漠化加剧发展。到1985年，低矮沙丘以10米/年、317纳米/秒的速度向前移动。由于水源枯竭和植被死亡，更使原有的灌丛沙堆迅速向流动沙丘方向发展。(6)10的负6次方米秒(1微米/秒) 大气尘粒降落大气中还含有大量的尘粒和其它固体物质。尤其是粒径为0.1微米到5微米的微粒，对于地表能量平衡影响甚大。根据测定，此类尘粒中的少部分尘粒在大气中的下沉速度约为1厘米/小时，即2.8微米/秒。如在2公里高空处存在着这类粒子时，约需20多年的时间才能沉降到地面。在英国发现一种生长很快的花卉植物，这种花卉属于西洋丁香家族的一种。在

30、14天的时间里它长高3.65米，也就是说每天长254毫米，长高速度达到了2.9微米/秒。2.速度在1米/秒以上的表演(1)10的0次方米秒(1米/秒)浓烟扩散1米/秒到9米/秒速度，是日常生活中较为常见的物质运动速度。具备这一区间运动速度的物质，常常与人们的生活密切相关。火灾产生的高温浓烟扩散速度为约1米秒左右，其垂直扩散速度比水平方向快35倍。这种带有毒气的烟给救人、自救和疏散造成极大威胁。一级风的标准风速是1米/秒。当微风吹起，树叶轻微摆动，炊烟能表示风向，海水则微微泛起波浪。我国东海海域的黑潮流的平均流速为1米/秒。成年人步行的平均速度约为1米/秒，游泳的速度约为2米/秒。球形闪电大多出

31、现在雷雨交加的时刻或暴风雨前后，呈发光的火球形状，中心极亮。这种火球的颜色多变，直径通常为1040厘米。发生球形闪电的持续时间仅在几十秒之间。它常常以2米/秒的速度作水平移动，有时停留在半空中，有时又降落地面。我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大,在这些地区，发展风力发电是很有前途的。海水流动速度为每秒3米，潮汐的流动速度为5米/秒。一个直径8米左右的载人降落伞，其下降速度是6米/秒。长跑运动员的速度约为7米/秒。雨水降落的一般速度约为8米/秒。世界上第一台直接驱动机器人最大行走速度9米/秒，能提动6千克重物，定位精度达0.1毫米。据科学家估算，霸王龙的奔跑速度平均约为9米/秒。(2)10的2次方米秒(100米/秒) 大风暴席卷高山1958年4月12日美国新汉普郡，在1916米高的华盛顿山上,大风暴的风速达到了每小时371公里，即103米/秒,这是风暴风速最大的世界记录。1999年10月22日，登普西世界纪录协会拥有的一台名为“白色闪电电动流线型汽车”的电动汽车，在美国犹他州的邦纳维尔盐沼达到了39