高一物理必修一第一章教案

第一章运动的描述第一节：质点、参考系、坐标系学习目标:1.理解质点的概念，知道它是一种科学抽象，知道实际物体在什么条件下可看作质点，知道这种科学抽象是一种常用的研究方法。2.知道参考系的概念和如何选择参考系。3.认识坐标系，合理建立坐标系。学习重点:质点的概念、参考系。学习难点:质点概念的理解。课程引入：奔跑的运动员、急速行驶的火车、舞蹈演员的旋转……一些常见的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的缩小，直至到一个点来描述那？是不是什么情况下都可以把物体看成一个点哪？那今天我们就来研究一下什么情况下我们可以把物体看成一个质点来研究。知识点一：质点1、用来代替物体的有质量的物质点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)观看太阳系运行的模拟动画：研究地球绕太阳的公转能否把地球视为一个点呢？(2)观看火车运行模拟动画：一列沿京沪铁路运动的火车，若研究它从上海到北京的运动能否把它简化为一个点？(3)观看地球公转和四季变化的模拟动画：研究地球上各处的季节变化时，能否把它视为质点呢？。(4)观看火车过桥的图片。研究火车通过南京长江大桥的运动时，能否把它简化为一个质点？讨论：(1)物体是否在所有的情况下都能看作质点？(2)物体看作质点的条件是什么？(3)物理中的“质点”跟几何学中的点有什么相同和不同的地方？(4)大的物体一定不能看成质点？小的物体随时都看成质点吗？提示：在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，经过科学抽象而建立理想化的“物理模质点定义属性条件物体的大小、形状对所研究的问题产生的影响可忽略不计时可以把物体看成质点型”，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法。质点就是这种物理模型之一。小结：①质点是用来代替物体的具有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置”，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体的质量。②质点没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点。③质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点。同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点，要具体问题具体分析。知识点二、参考系1、观看太空站的图片。设想一下，你和你的同桌正在太空站里一边喝咖啡一边聊天。在“地球人”看来，你们随太空站以很大的速度绕地球运动。思考：你和你的同桌能感到自己在高速运动吗？为什么？物体的运动和静止是相对的。为描述物体的运动，需要另外选取一个物体作为标准，否则无法判断。这个用来作参考的物体叫做参考系.2、参考系的选择原则○1观测方便○2是运动的描述尽可能简单通常在研究地面上的物体运动时，常选择地面或者相对于地面静止的物体作为参考系。3、参考系的四个性质○1标准性：用来作参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体的是运动还是静止，都是相对于参考系而言的。○2任意性：参考系的选取具有任意性，但应以观察方便和运动描述简单为原则。○3统一性：比较不同物体的运动时，应选择同一个参考系○4差异性：统一运动的物体，参考系不同，观察的结果也不同。知识点三：坐标系如果一个可以看作质点的物体沿直线运动，怎样定量描述物体的位置变化呢？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，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，就能准确表达物体的位置；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的位置；当物体在三维空间运动时，则需要建立三维坐标系。其三要素是：原点、正方向和单位长度。第一节认识运动（课后习题）1.以地球做作为参考系2.车厢内的人是注视另一站台的火车，即人的视线以离开了地面，人不以自身为参考系，就会一另一站台的火车为参考系，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.在研究瓢虫的星数、翅膀扇动问题时，不可以将瓢虫视为质点。在研究瓢虫的爬行轨迹、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的时间一致，都是一天，因此地球同步卫星与地球总是相对静止的。第二节：时间与位移学习目标:1.知道时间和时刻的含义以及它们的区别，知道在实验中测量时间的方法。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.知道路程和位移的区别。4.理解匀速直线运动和变速直线运动的概念。5.知道什么是位移-时间图象以及如何用图象来表示位移与时间的关系。6.知道匀速直线运动的s-t图象的意义。7.知道公式和图象都是描述物理量之间关系的数学工具，且各有所长，相互补充。学习重点:1.时间和时刻的概念和区别。2.位移的矢量性、概念。3．s-t图学习难点:位移和路程的区别。s-t图课程引入：上节课我们学习了描述运动的几个概念，大家想一下是哪几个概念？大家想一下，如果仅用这几个概念，能不能全面描述物体的运动情况？那么要准确、全面地描述物体的运动，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，并粗看这节课的黑体字标题，提出问题：要描述物体的机械运动，本节课还将从哪几个方面去描述？一、时刻和时间间隔1．时刻和时间间隔可以在时间轴上表示出来。时间轴上的每一点都表示一个不同的时刻，时间轴上一段线段表示的是一段时间间隔。讲解:教师：同学们，我们经常会说，我们7:30上课，8:20下课，一节课是40分钟，我们多少点吃饭，多少点睡觉，其实啊，这些都是我们日常生活中常常接触到的一些关于时间的说法，那么，同学们能否告诉大家，究竟什么是时间呢……教师：要给出时间的定义，我们首先要了解一下时刻的概念，我们先画出一条时间轴，你们也可以拿出你们的手表，你们手表指示的一个读数对应着某一瞬间，这一瞬间就叫做时刻，就像9:00是一个时刻，9:01也是一个时刻等等。对应在时间轴上，时刻就是一个点。为了表示时间的长短，人们把两个时刻之间的间隔成为时间间隔，简称为时间。时间在时间轴上表示为两个时刻点之间的距离。任何时刻都可以作为时刻零点，我们常常以问题中的初始时刻作为零点。二、路程和位移1.路程：质点实际运动轨迹的长度，它只有大小没有方向，是标量。2．位移：是表示质点位置变动的物理量，有大小和方向，是矢量。它是用一条自初始位置指向末位置的有向线段表示，位移的大小等于质点始末位置间的距离，位移的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。那么什么是标量什么是矢量那？带着问题我们继续。3.位移和路程的区别：4．一般来说，位移的大小不等于路程。只有质点做方向不变的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，物体可以选择不同的路径，走过的路程也就不一样。因此，为了表达物体位置的变化，我们只需要考虑物体运动的起点和终点。在这里我们引入一个新的物理概念——位移：从物体运动的起点指向终点的有向线段成为位移。三、矢量和标量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○1．定义：物体在一条直线上运动，如果在相等的时间里位移相等，这种运动称为匀速直线运动。○2．严格的匀速直线运动的特点应该是“在任何相等的时间里面位移相等”的运动，现实生活中匀速直线运动是几乎不存在的，是一种理想化的物理模型。其特点是位移随时间均匀变化，即位移和时间的关系是一次函数关系。五、变速直线运动1．定义：物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内位移不相等，这种运动叫变速直线运动。2．变速直线运动的位移和时间的关系不是一次函数关系，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．表示位移和时间的关系的图象，叫位移-时间图象，简称位移图象．2．物理意义：描述物体运动的位移随时间的变化规律。3．坐标轴的含义：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的位移或发生某段位移所用的时间。4．匀速直线运动的s-t图：①匀速直线运动的s-t图象是一条倾斜直线，或某直线运动的s-t图象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）的不同，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图象并不是物体的运动轨迹，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末和第2s，第4s，并说明它们表示的是时间还是时刻。解析：如图乙所示，第2s末和第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，是指第1s末到第2s末之间的一段时间，即第二个1s，表示时间。第4s在时间轴上也为一段线段，是指第3s末到第4s末之间的一段时间，即第四个ls，表示时间。答案：见解析例2.关于位移和路程，下列说法中正确的是A.在某一段时间内质点运动的位移为零，该质点不一定是静止的B.在某一段时间内质点运动的路程为零，该质点一定是静止的C.在直线运动中，质点位移的大小一定等于其路程D.在曲线运动中，质点位移的大小一定小于其路程解析：位移的大小为起始与终了位置的直线距离，而与运动路径无关。路径是运动轨迹的长度。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和在直线上的往返运动，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.小球的位移为3m，方向竖直向下，路程为7mB.小球的位移为7m，方向竖直向上，路程为7mC.小球的位移为3m，方向竖直向下，路程为3mD.小球的位移为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的应用。理解位移和路程概念，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.以下的计时数据指时间的是（）A.天津开往德州的625次列车于13h35min从天津发车B.某人用15s跑完l00mC.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.关于质点的位移和路程，下列说法中正确的是（）A.位移是矢量，位移的方向就是质点运动的方向B.路程是标量，即位移的大小C.质点做直线运动时，路程等于位移的大小D.位移的大小不会比路程大3.如图所示，在时间轴上表示出下面的时间或时刻（）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的圆弧由A经B到C。下列结论正确的是（）A.物体的位移等于4R，方向向东B.物体的位移等于2RC.物体的路程等于4R，方向向东D.物体的路程等于2R5.关于时刻和时间，下列说法正确的是（）A.时刻表示时间极短，时间表示时间较长B.时刻对应物体的位置，时间对应物体的位移C.作息时间表上的数字均表示时刻D.1min只能分成60个时刻6.第3s内表示的是s的时间，是从s末到s末，3s内表示的是。7.一质点绕半径为R的圆圈运动了一周，如图所示，则其位移大小为，路程是。若质点运动了314周，则其位移大小为，路程是，此运动过程中最大的位移是，最大路程是。8.质点沿一边长为2m的正方形轨道运动，每1s移动1m，初始位置在某边的中点，如图所示。分别求出下列各种情况下的路程和位移大小，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，