高中物理学习讲义寒假版本.pdf

长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 1 学习讲义学习讲义 2013 2014 年寒假寒假班班 高一物理 长安教育教研室长安教育教研室 内部资料 内部资料 二二零零一四年一月七日一四年一月七日 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 2 目录目录 第一讲第一讲 质点 时间 位移及速度的描述 质点 时间 位移及速度的描述 3 第二讲第二讲 速度及速度及加速度 加速度 acceleration 7 第三讲第三讲 匀变速直线运动的规律 匀变速直线运动的规律 1 13 第四讲第四讲 匀变速直线运动的规律 匀变速直线运动的规律 2 18 第五讲第五讲 自由落体运动 伽利略实验自由落体运动 伽利略实验 22 第六讲第六讲 重力 重心重力 重心 26 第七讲第七讲 弹力及胡克定律弹力及胡克定律 32 第八讲第八讲 摩擦力 摩擦力 1 40 第九讲第九讲 摩擦力 摩擦力 2 44 第十讲第十讲 力的合成力的合成 48 第十一讲第十一讲 力的分解力的分解 56 第十二讲第十二讲 平衡力 受力分析平衡力 受力分析 64 第十三讲第十三讲 牛顿第一定律牛顿第一定律 72 第十四第十四讲讲 牛顿第二定律牛顿第二定律 75 第十五第十五讲讲 牛顿第三定律牛顿第三定律 牛顿定律综合运用 牛顿定律综合运用 81 附录附录 1 高一期末物理测试题 卷 高一期末物理测试题 卷 90 附录附录 2 高一物理学习方法指导高一物理学习方法指导 95 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 3 第一讲第一讲 质点 时间 位移及路程质点 时间 位移及路程的描述的描述 教学目标 教学目标 一一 知识目标 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 3 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 4 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 5 知道位移和路程的区别 二二 能力目标 能力目标 1 在选择参考系时 能选择使研究问题方便的参考系 2 在研究物体运动时 能否把物体作为 质点 来处理 初步掌握科学抽象这种研究方法 三三 德育目标 德育目标 从科学抽象这研究方法中 渗透研究问题时抓住主要因素 忽略次要因素的哲学思想 教学重点 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 3 时刻与时间 路程和位移的区别 教学难点 教学难点 在什么情况下可把物体看出质点 教学方法 教学方法 质疑讨论法 教学用具 教学用具 有关空投物资的投影片 抽动 有关能力训练的习题投影片 课时安排 课时安排 1 课时 教学步骤 教学步骤 一一 导入新课 导入新课 同学们 通常我们所说的 飞机在蓝天上飞 汽车在奔驰 河水在流动 这些物体 都做机械运动 而且我们早晨一起床 就在做机械运动 比如离开宿舍去教室 同学们回忆 一下初中就学过的有关知识 回答有关问题 出示投影片 1 物体相对于其他物体有 叫机械运动 位置的变动 2 被选作标准的另外的物体叫 参考系 板书 机械运动 二 新课教学二 新课教学 一 用投影片出示本节课的学习目标 1 知道一切物体都在运动 为了描述运动必须选择参考系 2 知道选择不同的参考系来观察同一个运动 观察结果会有所不同 3 知道实际选择参考系 要使运动的描述尽可能简单为原则 4 知道质点是具有物体全部质量的点 能正确判断运动物体在什么情况下可看作质点 5 区分时间与时刻 位移和路程 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 4 二 学生目标完成过程 1 参考系 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 出示空投物质的投影片 飞机 物资都可以抽动 能显示出其实际的运动路径 学生分析 以飞机为参考系 看到投下的物资沿直线竖直下落 地面上的人以地面为参 考系 看到物体是沿曲线下落的 要求学生举例 描述同一个运动 选择不同参考系 观察结果也不一样 学生举例 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 老师总结 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不懂得物体作参考系要比选太阳作参考系 简单 2 质点 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 学生 光滑的水平面 轻质弹簧 老师 对 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 请同学们阅读课本 P20 质点 并完成下列问题 教师出示投影片 学生填写 1 质点就是没有 没有 只具有物体 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 师生共评 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 3 时刻 时间间隔 时刻 时间间隔 也称时间 这两个物理量与我们交往太密切了 根据同学们各自的理解 举一些关于时间 时刻的 例子 学生回答非常踊跃 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 师 如果把时刻 时间在数轴上表示出来 那含义就一目了然 出示投影片 学生回答有关问题 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 5 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 师强调 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 4 位移和路程 位移和路程 同学们阅读课本 思考下列问题 并讨论位移和路程的区别 出示投影片 学生思考回答 一个人汽自行车沿途必须经过 A B C D 四村 才能从甲地到达乙地 然后在返回 返回时又经过 D C B A 村 那么这个人从甲地到乙地时 他的路程的大小 位移的大 小 方向如何 如果他返回时路程大小 位移大小 方向又如何 分析得出结论 质点运动的实际轨迹的长度即路程 它只表示大小 而没有方向 是标 量 而位移是物理学中表示质点位置变动的物理量 是从始位置指向末位置的有向线段 是 矢量 所以这个人返回甲地经过 D C B A 村庄时 它的位置时钟是从甲地 始位置 指向乙地 末位置 方向没有变 大小是从甲分别到 D C B A 的线段的长度 所以位 移越来越小 反馈练习 P22练习一 4 5 三 小结三 小结 这节课我们学习了有关参考系 质点 时间 时刻 位移 路程等概念 这将是后面学 生速度 加速度等概念的基础 所以同学们要结合实际问题将它们区分开 四 作业四 作业 归纳位移和路程的区别 五 板书设计 五 板书设计 1 选取参考系的原则 不同不同参照物 结果可能同一物体的运动 选取 概念 参考系研究物体的运动 必须选取 2 看作质点何种情况下 可把物体 描述 质点文字 3 时刻 时间的区别 4 位移 路程的区别 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 6 六 教学总结 六 教学总结 这节课主要采用学生自己从实际出发 启发学生自己讨论 鉴别 培养了学生自己分析 问题 解决问题的能力 七 七 课后练习 见教参 课后练习 见教参 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 7 第二讲第二讲 速度及加速度速度及加速度 acceleration 教学教学目标目标 一 一 知识与技能 1 理解物体运动的速度 知道速度的意义 公式 符号 单位 矢量性 2 理解平均速度的意义 会用公式计算物体运动的平均速度 认识各种仪表 中的速度 理解瞬时速度的意义 3 能区别质点的平均速度和瞬时速度等概念 知道速度和速率以及它们的区 别 4 理解加速度的意义 知道加速度是表示速度变化快慢的物理量 知道它的 定义 公式 符号和单位 能用公式 a v t 进行定量计算 5 知道加速度与速度的区别和联系 会根据加速度与速度的方向关系判断物 体是加速度运动还是减速运动 二 过程与方法 1 通过描述方法的探索 体会如何描述一个有特点的物理量 体会科学的方 法 体验用比值定义物理量的方法 2 同时通过实际体验感知速度的意义和应用 3 让学生在活动中加深对平均速度的理解 通过生活中的实例说明平均速度 的局限性 4 让学生在相互交流中逐步领会瞬时速度于平均速度的关系 同时初步领略 极限的思想并初步领会数学与物理相结合的方法 进而直接给出瞬时速度 的定义 5 会通过仪表读数 判断不同速度或变速度 三 情感态度与价值观 1 通过介绍或学习各种工具的速度 去感知科学的价值和应用 2 了解从平均速度求瞬时速度的思想方法 体会数学与物理间的关系 3 培养学生认识事物的规律 由简单到复杂 培养学生抽象思维能力 4 培养对科学的兴趣 坚定学习思考探索的信念 教学重点 教学重点 速度 瞬时速度 平均速度 加速度四个概念 及四个概念之间的区别和联系 教学方法和教具 教学方法和教具 使用讲授法 不需要特别的教具 课时安排 课时安排 二课时 教学过程 教学过程 引入 为了描述物体的运动 上两节课我们已经学习了几个概念 分别是质点 参考系 坐标系 时间 时刻 位移和路程 位移描述的是物体位置的变化 我 们谈到运动的时候 经常还关心另一个问题 就是物体位置变化的快慢 也就是 运动的快慢 今天引入一个新的物理量来描述它 大家先阅读教材的第一 二 三自然段 回答思考与讨论的问题 补充问 题 当我们用一维数轴表示位置和位移时 坐标与坐标变化量有什么区别和联 系 板书板书 一 坐标与坐标的变化量一 坐标与坐标的变化量 讲解 在研究物体沿直线的运动时 我们沿物体运动的方向建立 x 轴 例如 一 辆汽车在沿平直公路运动 设想我们以公路为 x 轴建立直线坐标系 时刻 t1 汽 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 8 车处于 A 点 坐标是 x1 10m 一段时间之后 时刻 t2到达 B 点 坐标是 x2 30m x2 x1就是这辆汽车位置坐标的变化量 可以用 x 表示 x x2 x1 30m 10m 20m 这样 物体的位移就可以通过坐标的变化量来表示 物体的位移就可以通过坐标的变化量来表示 x 的大小表示位移的大小表示位移 的大小 的大小 x 的正负表示位移的方向 的正负表示位移的方向 当我们用一维数轴表示时间轴时 同样的可以用 t 表示时间的变化量 t t2 t1 板书板书 二 速度二 速度 不同物体的运动 快慢往往不同 那么该如何来衡量呢 大家来比较下面 四个物体的的快慢程度 初始位置 m 经过时间 s 末了位置 m A 自行车沿平直道路行 驶 0 20 100 B 公共汽车沿平直道路 行驶 0 10 100 C 火车沿平直轨道行驶 500 30 1250 D 飞机在天空直线飞行 500 10 2500 分析分析 比较比较A和和B 他们经过的位移是相同的 都是100m A用的时间长 20s B 用的时间短 10s 在位移相等的情况下 时间短的运动的快 即汽车比自 行车快 比较比较 B 和和 D 它们所用的时间相同 都是 10s B 行驶了 100m D 飞 行了 2000m B 行驶的位移比 D 短 在时间相等的情况下 位移大的运动得快 即飞机比汽车快 比较比较 B 和和 C 由于它们的位移和所用时间都不同 要比较它们的运动快 慢 只有计算它们平均每秒位移的大小量才能比较 单位时间内位移大的运动得 快 由上列表可算出以上四个物体每秒位移大小分别为 5m 10 m 25 m 200 m 这说明飞机行驶得最快 这样 我们知道 可以用位移跟时间的比值来表示物体运动的快慢 这 就是速度 板书板书 1 定义 位移与发生这段位移所用时间的比值表示物体运动的快慢 2 公式 v x t 3 单位 米每秒 m s 常用的有 千米每时 km h 厘米每秒 cm s 4 矢量性 速度是矢量 其大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小 其 方向就是物体运动的方向 提问提问 大家想一想这和我们初中学过的速度有什么不同呢 分析分析 初中学过的速度是路程和时间的比值 那时那样讲是限于当时同学们的接 受能力 现在我们学习的速度概念更严谨 路程与所用时间的比值是另外一个物 理量 我们在后面的学习会讲到 板书板书 三 平均速度和瞬时速度三 平均速度和瞬时速度 通常物体在某段时间内的运动快慢总是不同的 所以我们用上述公式求得 的速度 往往体现物体在某段时间运动快慢程度的平均效果 是一种比较粗略的 描述 这个速度 我们叫平均速度 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 9 在时间轴上观察可知 如果把 t 取得非常小 这物体在从 t 到 t t 这样 一个微小间隔内的平均速度就非常接近于 t 时刻的速度 所以当 t 非常小时 我们可以认为 上述公式所求得的是时刻 t 的速度 叫瞬时速度 这是对物体运 动一种精确的描述 学生练习学生练习 书 P21 的第三题 叫学生求 800 米跑的平均速度 提问提问 在什么情况下平均速度等于瞬时速度呢 速度 有时指的是平均速度 有时指的是瞬时速度 大家要根据上下文判 断 学生练习学生练习 对作变速直线运动的物体 有如下几种叙述中表示平均速度的是 A 物体在第 2s 内的速度为 6m s B 物体在第 3s 末的速度为 7m s C 物体在通过其路径上某一点的速度为 5m s D 物体在通过一段位移 s 时的速度为 5m s 答案 A D 板书板书 四 速度和速率四 速度和速率 我们知道 速度是个矢量 既有大小 又有方向 那么在日常生活中 我们 通常只关心速度的大小 比如汽车的时速表 把瞬时速度的大小叫做速率 瞬时速度的大小叫做速率 那么 初中学过的路程与时间的比值又表示什么呢 它表示的是平均速率 平均 速率是否是平均速度的大小呢 举 800 米环跑的例子 注意 这是两个不同的 概念 严格来说 瞬时速度的大小叫瞬时速率 而平均速率则是物体运动路程和平均速率则是物体运动路程和 所用时间的比值 所用时间的比值 加速度加速度 引入引入 我们通常在评价一个赛跑运动员的素质的时候会说 某个运动员有很好的爆发力 起跑很 快 那么现在同学们来想一想 如果用物理的语言应该如何描述呢 爆发力好指的是运动员 赛跑的 速度快 速度变化大 还是 速度变化快 呢 显然 指的是速度变化快 不同的运动物体速度变化的快慢不同 这是很常见的现象 大家可以看下表 启动物体 速度增加量 m s 所用时间 s 1s 内速度的增加量 m s 竞赛用跑车 27 8 3 87 7 2 高速列车 69 4 265 0 26 自行车 15 9 1 7 运动员 12 0 2 60 很明显 这几个运动物体速度的增加量不同 速度增加的快慢也不同 而且速度增加 大的不一定就增加的快 所以有必要引入一个新的物理量来描述速度变化的快慢 这个物理 量就是我们今天要学习的 加速度 讲解讲解 前面我们学过了速度的概念 速度是位移和所用时间的比值 也就是用单位时间内位 移的大小描述了物体位置变化的快慢 相似的 我们也用单位时间内速度变化量来表示物体 速度变化的快慢 板书板书 五 加速度 1 定义 加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值 用来表示速度变 化的快慢 2 公式 a v t 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 10 3 单位 米每二次方秒 m s 2 4 矢量性 加速度矢量 分析分析 我们来分析加速度的方向 a 取初速度 v0 0 时 物体加速 v v2 v1 0 t 是标量 所以 a 0 物体减速 v v2 v1 0 t 是标量 所以 a 0 b 取初速度 v0 0 时 物体加速 v v2 v1 0 t 是标量 所以 a0 t 是标量 所以 a 0 所以可以得到这样的结论 1 1 速度增加 加速度方向与速度方向相同速度增加 加速度方向与速度方向相同 2 速度减小 加速度方向与速度方向相反速度减小 加速度方向与速度方向相反 这个结论反过来也成立 学生练习学生练习 P27 作业 第四题 介绍 一 一 平均加速度和瞬时加速度平均加速度和瞬时加速度 分析分析 这两个概念的理解类似与平均速度和瞬时速度 公式 a v t 当 t 趋于无穷小 的时候 a 为瞬时加速度 分析分析 速度 速度变化量 加速度这三个物理量比较容易混淆 请一位同学来说说它们 的区别 思考 1 速度大 加速度小 有可能吗 2 速度变化量小 而加速度大 有可能 吗 3 加速度大 而速度小 有可能吗 二 二 速度 速度变化量 加速度的区别速度 速度变化量 加速度的区别 分析分析 速度是用来表示物体运动快慢的物理量 它等于位移和所用时间的比值 而加速度是 用来表示物体的速度变化快慢的物理量 它等于速度的变化量和时间的比值 速度的变化率 加速度的大小只反映物体速度变化的快慢 不能反映物体运动的快慢 加速度大 说明物体 速度变化快 并不意味着物体就运动得快 加速度小说明物体速度变化的慢 并不意味着物 体运动得慢 加速度为零 说明物体速度不变化 但并不意味着物体的速度为零 物体可能 以很大的速度做匀速直线运动 不仅速度大小和加速度大小没有必然联系 速度方向和加速 度方向也没有必然联系 加速度方向与速度方向可能相同 也可能不同 对于速度的变化量 和加速度的区别 可根据加速度的定义来理解 加速度是速度的变化率 而不是速度的变化 量 加速度表示的是速度变化的快慢 而不是速度变化的多少 速度的变化量不仅与加速度 有关 还与时间有关 因此 根据加速度不能判断速度变化量的大小 反过来 根据速度变 化量的大小也不能判断加速度的大小 板书板书 速度大 加速度不一定大 加速度大 速度不一定大 变化量大 加速度不一定大 加速度为零 速度可以不为零 速度为零 加速度可以不为零 小结小结 这节课我们主要学习了速度的概念及其物理意义 平均速度和瞬时速度的概念及物理 意义 知道平均速度只能粗糙的描述指点运动的快慢 是一段时间或位移上的平均效果 而 瞬时速度能更准确地描述质点运动的快慢 速度是矢量 方向就是物体运动的方向 平均速 度中 速度方向也与位移方向相同 瞬时速度的方向就是指点在那一时刻的运动方向 速率 是标量 指的是速度的大小 平均速度与平均速率是不同的 前者跟位移相关 后者跟路程 相关 板书设计板书设计 一 坐标与坐标的变化量 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 11 物体的位移就可以通过坐标的变化量来表示 x 的大小表示位移的大小 x 的正负 表示位移的方向 二 速度 1 定义 位移与发生这段位移所用时间的比值表示物体运动的快慢 2 公式 v x t 3 单位 米每秒 m s 常用的有 千米每时 km h 厘米每秒 cm s 5 矢量性 速度是矢量 其大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小 其方向就是物 体运动的方向 三 平均速度和瞬时速度 平均速度 粗略的描述 对应某段时间或某段位移 瞬时速度 精确的描述 对应某个时刻或某个位置 四 速度和速率 瞬时速度的大小叫做 瞬时 速率 平均速率 路程和所用时间的比值 第二课时板书 一 加速度 1 定义 加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值 用来表示速度变化 的快慢 2 公式 a v t 3 单位 米每二次方秒 m s 2 4 矢量性 加速度矢量 1 速度增加 加速度方向与速度方向相同 2 速度减小 加速度方向与速度方向相反 二 平均加速度和瞬时加速度 匀变速运动 加速度保持不变的运动 三 速度 速度变化量 加速度的区别 速度大 加速度不一定大 加速度大 速度不一定大 变化量大 加速度不一定大 加速度为零 速度可以不为零 速度为零 加速度可以不为零 作业作业 1 下列说法正确的是 A 平均速度就是速度的平均值 B 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 从枪口射出 v 是指平均速度 2 下列说法正确的是 A 若物体在某段时间内每个时刻的速度都等于零 则它在这段时间内任意一段时间的 平均速度一定等于零 B 若物体在某段时间内平均速度为零 则它在这段时间内任一时刻的速度一定等于零 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 12 t v 0 甲 乙 A C 匀速直线运动中 物体任意一段时间内的平均速度都等于它任一时刻的瞬时速度 D 变速直线运动中一段时间内的平均速度一定不等于它某一时刻的瞬时速度 3 甲乙两小分队进行代号为 猎狐 的军事练习 指挥部通过现代通信设备 在荧屏 上观察到两小分队的具体行军路线如图所示 两小分队同时从 O 点出发 最后同时捕 狐 于 A 点 下列说法正确的是 A 小分队路线 乙甲 SS B 小分队平均速度 乙甲 VV C y x 图象表示的速度 v 时间 t 图象 D y x 图象表示的路程 s 时间 t 图象 4 短跑运动员在100m竞赛中 测得7s末的速度是9m s 10s末到达终点的速度是10 2m s 则运动员登程中的平均速度是多少 5 一位同学根据车轮通过两段钢轨交接处发出的响声来估测火车的速度 他从车轮的某一次 响声开始计时 并同时数 1 当他数到 21 时 停止计时 表上显示的时间为 15s 已知每根钢轨的长度为 12 5m 根据这些数据 你能估算出火车的速度吗 6 甲乙两个物体均做单向直线运动 路程相同 甲前一半时间内以速度 1 v匀速直线运 动 后一半时间内以速度 2 v匀速直线运动 乙前一半位移以速度 1 v匀速直线运动 后一半 位移以速度 2 v匀速直线运动 1 v 2 v 则问 1 甲乙整个过程的平均速度分别是多少 2 走完全程 甲乙哪个所需时间短 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 13 第三讲第三讲 匀变速直线运动的规律匀变速直线运动的规律 1 1 三维目标三维目标 知识与技能 1 掌握匀变速直线运动的速度公式 知道它是如何推导出来的 知道它的图象的物理意义 会应用这一公式分析和计算 2 掌握匀变速直线运动的位移公式 会应用这一公式分析和计算 3 能推出匀变速直线运动的位移和速度的关系式 并会运用它进行计算 过程与方法 从表格中分析处理数据并能归纳总结 培养学生将已学过的数学规律运用到物理当中 将公式 图象及物理意义联系起来加以运用 培养学生运用数学工具解决物理问题的能力 情感态度与价值观 从具体情景中抽象出本质特点 既要用联系的观点看问题 还要具体问题具体分析 教学设计教学设计 教学重点教学重点 应用数学工具推导匀变速直线运动的速度公式和位移公式 教学难点教学难点 1 注意数学手段与物理过程的紧密联系 2 将公式 图象及其物理意义联系起来 3 获得匀变速运动的规律 特别是用图象描述运动 图象的应用和公式的选择是两个难点 教具准备教具准备 多媒体工具 作图工具 课时安排课时安排 1 课时 教学过程教学过程 导入新课导入新课 物理学中将物体速度发生变化的运动称为变速运动 一般来说 做变速运动的物体 速 度变化情况非常复杂 本节 我们仅讨论一种特殊的变速运动 匀变速直线运动 推进新课推进新课 一 匀变速直线运动的特点 合作探究合作探究 请同学们阅读 P33的实例并合作讨论表 31 的数据 从数据中可知 小车速度不断增大 但是加速度保持不变 得出结论 物理学中 称物体加速度保持不变的直线运动为匀变速直线运动 匀变速直线运动是一种最简单而且特殊的变速直线运动 它的重要特点是 物体在直线 运动过程中 加速度为一恒量 当加速度与速度同向时 物体做匀加速直线运动 当加速度 与速度反向时 物体做匀减速直线运动 匀变速直线运动是一种理想化的运动 自然界中并不 存在 但是为了讨论的方便 人们通常将某些物体的运动或其中一段运动近似认为是匀变速 直线运动 二 匀变速直线运动的速度 时间关系 v t v0 at 速度公式 a v0 at 由加速度定义推导 其中 v t 为末速度 时间 t 秒末的瞬时速度 v0为初速度 时间 t 秒初的瞬时速度 a 为加速度 时间 t 秒内的加速度 讨论 一般取 v0方向为正 当 a 与 v0同向时 a 0 当 a 与 v0反向时 a 0 t vvt 0 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 14 当 a 0 时 公式为 v t v0 当 v0 0 时 公式为 v t at 当 a0 当 a 与 v0反向时 a 0 当 a 0 时 公式为 v t v0 当 v0 0 时 公式为 v t at 当 a 0 时 公式为 v t v0 at 此时 a 只能取绝对值 速度 时间图象 1 由 v t v0 at 可知 v t 是 t 的一次函数 根据数学知识可知其速度 时间图象是一倾斜的 直线 2 1 v 2 0 vv t 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 17 图 3 1 5 2 由 v t 图象可确定的量 可直接看出物体的初速度 可找出对应时刻的瞬时速度 可求出它的加速度 斜率 加速度 可判断物体运动性质 可求出 t 时间内的位移 二 位移 时间关系 s v0t at2 2 1 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 18 第四讲第四讲 匀变速直线运动的规律匀变速直线运动的规律 2 一 实验目的一 实验目的 使用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度 二 实验原理二 实验原理 设物体做匀加速直线运动 加速度是 a 在各个连续相等的时间 T 里的位移分别是 s1 s2 s3 则有 见第二章的习题 s s2 s1 s3 s2 s4 s3 aT2 由上式还可得到 s4 s1 s4 s3 s3 s2 s2 s1 3aT2 同理有 s5 s2 s6 s3 3aT2 可见 测出各段位移 s1 s2 即可求出 再算出 a1 a2 的平均值 就是我们所要测定的匀变速直线运动的加速度 三 实验器材三 实验器材 电火花计时器或电磁打点计时器 一端附有滑轮的长木板 小车 纸带 刻度尺 导线 电源 钩码 细绳 四 实验步骤四 实验步骤 1 按教材 191 页图实 10 所示 把附有滑轮的长木板放在实验桌上 并使滑轮伸处 桌面 把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端 连接好电路 2 把一条细绳拴在小车上 使细绳跨过滑轮 下边挂上合适的钩码 把纸带穿过打 点计时器 并把纸带的一端固定在小车的后面 3 把小车停在靠近打点计时器处 接通电源后 放开小车 让小车拖着纸带运动 打点计时器就在纸带上打下一列小点 换上新纸带 重复实验三次 4 从三条纸带中选择一条比较理想的 舍掉开头一些比较密集的点子 在后边便于 测量的地方找一个开始点 为了测量方便和减小误差 通常不用每打一次点的时间作为时间 的单位 而用每打五次点的时间作为时间的单位 就是 T 0 02 5 0 1s 在选好的开始点下 面标明 A 在第六点下面标明 B 在第十一点下面标明 C 在第十六点下面标明 D 2 14 1 3T ss a 2 25 2 3T ss a 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 19 点 A B C D 叫做计数点 如图所示 两个相邻计数点间的距离分别是 s1 s2 s3 5 测出六段位移 s1 s2 s3 s4 s5 s6的长度 把测量结果填入下表 1 中 6 根据测量结果 利用 实验原理 中给出的公式算出加速度 a1 a2 a3的值 注 意 T 0 1s 求出 a1 a2 a3的平均值 它就是小车做匀变速直线运动的加速度 把计算的结果填入 下表 1 中 小车做匀变速直线运动的加速度 a 表表 1 计算小车的加速度 a T 0 1s 计数点 位移 s m 位移差 s m 分 段 加 速 度 a m s 2 小 车 加 速 度 a m s 2 0 1 S1 2 S2 3 S3 4 S4 S4 S1 5 S5 S5 S2 6 S6 S6 S3 五 布置作业五 布置作业 完成实验报告 六 参考题六 参考题 1 图为用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度的实验时记录下的一条纸带 纸带 上选取 1 2 3 4 5 各点为记数点 将直尺靠在纸带边 零刻线与纸带上某一点 0 对齐 2 14 1 3T ss a 3 321 aaa a 2 25 2 3T ss a 2 36 3 3T ss a s1 s2 s3 A B C D 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 20 由 0 到 1 2 3 点的距离分别用 d1 d2 d3 表示 测量出 d1 d2 d3 的值 填 入表中 已知打点计时器所用交流电的频率为 50Hz 由测量数据计算出小车的加速度 a 和 纸带上打下点 3 时小车的速度 v3 并说明加速度的方向 距 离 d1 d2 d3 d4 d5 测量值 cm 加速度大小 a m s2 方向 小车在点 3 时的速度大小 v3 m s 2 根据图所示的打点计时器构造图 指出各主要部件的名称 3 电磁打点计时器的电源应是 电源 通常的工作电压为 伏 实验室 使用我国民用电时 每隔 秒打一次点 如果每打 5 个取一个计数点 即相邻两个计 数点间的时间间隔为 秒 4 在 测定匀变速直线运动的加速度 的实验中 用打点计时器记录纸带运动的时间 计时器所用电源的频率为 50Hz 图为一次实验得到的一条纸带 纸带上每相邻的两计数点 间都有四个点未画出 按时间顺序取 0 1 2 3 4 5 六个计数点 用米尺量出 1 2 3 4 5 点到 0 点的距离如图所示 单位 cm 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 21 由纸带数据计算可得计数点 4 所代表时刻的即时速度大小 v4 m s 小车的 加速度大小 a m s2 参考答案 参考答案 1 测量值 1 75 2 90 3 80 4 50 5 00 0 56 与运动方向相反 12 9 2 略 3 低压交流 4 6 0 02 秒 0 1 4 0 405 0 756 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 22 第五讲第五讲 自由落体运动 伽利略实验自由落体运动 伽利略实验 一 教学目标 1 在物理知识方面的要求 1 了解什么是自由落体运动 2 自由落体产生的条件 3 认识自由落体运动的特点 4 掌握自由落体运动的规律 速度随时间变化的规律 位移随时间 变化的规律 定量 2 通过观察演示实验概括出自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动 从而培养学生的观察 概括能力 通过相关物理量变化规律的学习 培 养分析 推理能力 3 渗透物理方法的教育 运用理想化方法 突出主要因素 忽略次要因素 抽象出物理模型 自由落体 研究物体下落在理想条件下的运动 二 重点 难点分析 1 重点是使学生掌握自由落体的速度和位移随时间变化的规律 自由落体 的特征是初速度为零 中受重力作用 物体的加速度为自由落体加速度 g 2 难点是规律的得出 介绍伽利略的实验验证及巧妙的推理 三 教具 1 硬币 与硬币等大的纸片 正方形等大的纸片和薄纸板 抽气机 牛顿 管 2 多媒体教学软件 四 主要教学过程 一 复习提问 师 前面我们已经学习了匀变速直线运动的有关知识那物体在做匀变速直线运动 时应遵循哪些规律呢 1 规律 Vt V0 at S V0t 1 2 at2 2 推论 1 Vt2 V02 2aS 2 V0 0 S1 S2 S3 1 4 9 S S S 1 3 5 3 Sn Sn 1 S at2 匀变速直线运动的断判方法之一 二 引入新课 今天我们要利用这些知识来研究一种非常常见的运动 板书 1 物体的下落运动 举例 粉笔头下落 树上苹果下落等等 问 从运动轨迹看 落体运动有什么特点呢 生 都是沿直线下落 板书 1 沿直线下落的运动 问 不同物体在下落过程中是重的物体下落快呢 还是轻的物体下落快 生甲 重的下落快 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 23 生乙 轻的下落快 教师通过实验设疑 演示 1 现在我取一枚硬币和一张与硬币等大的纸片 让它们从同一高度同时 下落 观察到了什么现象 生 硬币先于纸片落地 师 由于硬币比纸片来得重 能不能由些得现结论 板书 物体越重 下落越快 生甲 重的物体下落快 生乙 不一定 演示 2 取厚纸板一张 与厚纸板等大的纸片一张 把纸片揉成团 让两者从同 一高度同时下 观察到了什么现象 生 纸片比纸板先落地 师 现在纸片比纸板先落地 能不能由些得出结论 板书 轻的物体比重的物体下落快 矛盾的结论使学生陷入了沉思 让学生思考议论 在教师的引导下让学生总结 生 物体下落过程中有时是重的物体下落快 有时是轻的物体下落快 说明物体 下落的快慢除了跟重力有关外 还跟其它因素有关 师 到底还有什么因素在影响着物体下落的快慢呢 我们取两张完全相同的纸片 它们的重力是相同的 这样重力对下落的作用是一样的 再把其中的一张捏成纸 团 让它们从同一高度同时下落 能观察到什么现象 生 纸团先于纸片落地 师 重力相同的物体有时也不能同时落地 为什么呢 学生议论发言 生 这些实验都是在空气中进行的 空气阻力影响了物体的下落运动 师 对 同学们提出的假设是正确的 空气阻力的影响使问题变得复杂化了 现 在 我们尽量减小空气阻力对物体的影响 会产生什么结果呢 演示 3 把演示 1 实验中的纸片捏成一团让它跟硬币从同一高度同时下落 现象 纸团和硬币几乎同时落地 师 现在 重的物体和轻的物体几乎同时落地了 如果我们进一步改善实验条件 设法让物体在真空中 又会看到什么现象呢 演示 4 取长约 1 5 米 上端封闭 另一端开口的玻璃筒 里面装有金属片 羽 毛等 先抽光空气 再把玻璃筒倒立过来 观察到什么现象 生 金属片和羽毛同时落时 演示 5 在同上的玻璃筒中放进空气 再做以上实验 又观察到什么现象 生 金属片比羽毛下落的快 师 总结以上的实验现象 我们可以得出怎样的结论呢 生 如果没有空气阻力 物体下落快慢相同 板书 2 空气阻力忽略不计时 物体下落快慢相同 教师用科学实验进一步说明此结论的正确性 实例 1 1971 年美国宇航员斯科特在月球表面上让一把锤子和一根羽毛同时 下落 观察到它们同时落到月球表面上 2 1993 年 4 月 8 日上午 来自世界各地的一些科学家用精密的自动投 卸仪器把乌檀木 塑料 铝等不同材料制成的小球 从比萨斜塔塔身 44 米处投下 用精密电子仪器和摄像仪纪录 结果所有小球以同一速 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 24 度落地 师 空气阻力可以忽略不计时 物体沿直线下落的运动就是今天我们要讲的一类 运动 板书 2 自由落体运动 1 定义 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动 2 自由落体运动的规律 意大利科学家伽利略对自由落体运动作了许多研究工作 他用简单明了的科 学推理 巧妙地揭露了亚里士多德学说内部的矛盾 并推断自由落体运动是一种 匀加速运动 用多媒体介绍伽利略对自由落体的研究 人民教育出版社 1995 年版高中 物 理 第一册第 70 页 伽利略所处的年代还没有钟表 计时仪器也较差 自由落体运动又很快 伽 利略为了研究落体的运动 利用当时的实验条件做了在斜面上从静止下滑的直线 运动 目的为了 冲淡重力 证明了从静止下滑的情况下小球在斜面上的运 动是匀变速直线运动 用逻辑推理外推到斜面倾角增大到 90 的情况 小球将 自由下落 他认为这时小球仍会保持匀速直线运动的性质 构思相当之巧妙 今天 距离伽利略的时代已经有三百多年了 伽利略当时无法实验证实的结 论 我们已经可以用实验来证实了 多媒体演示 让小球从一定高度下落 利用闪光照相技术拍照 把闪光照片放大 让学观察 教师简述研究方法 师 照片上相邻的像是相隔同样的时间拍摄的 从照片上可以看 出在相等时间间隔内 小球下落的位移越来越大 表明小球的速度 越来越快 那如何判断小球做的是匀加速运动呢 教师提示从 S at2分析 让学生自己根据数据计算相同时间间 隔内相邻位移之间的差值 S 找出规律来 最后教师总结 师 S 在误差允许的范围内都是恒量 所以可判断自由落体运 动是初速度为零的匀加速度运动 证实伽利略的推断是正 确的 板书 结论 1 自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 师 那它在运动时应遵循哪些规律呢 板书 规律 Vt at S 1 2 at2 师 这个加速度对所有做自由落体运动的物体都相同吗 教师提示 要同一地点 从同一高度同时自由下落 同时到达地面 根据 S 1 2 at2可知 它们的加速度必定相同 板书 结论 2 在同一地点一切物体在做自由落体运动中的加速度都相同 师 自由落体运动是一种只在重力作用下的运动 所以这个加速度可称为 板书 结论 3 重力加速度 g 自由落体加速度 A 数值用单位 a g 的变化规律 g 随纬度的升高而增大 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 25 g 随高度的增加而减小 b 标准值 g 9 8m s2 初中 g 9 8N Kg 粗略计算 g 10m s2 B 方向 竖直向下 师 自由落体运动是初速度为零 加速度为 g 的匀变速直线运动 它应遵循哪些 规律呢 板书 3 自由落体运动规律 Vt gt s 1 2gt2 V2t 2gs 重力加速度的数值 g m s2 板书 4 应用 例1 钢珠从难从17 7米高的地方落下 落下的时间是1 90秒 求重力加速度 例2 一个自由落体落至地面前最后一秒钟内通过的路程是 全程的一半 求它落到地面所需的时间 课堂小结 1 自由落体是一种非常普遍的运动形式 日常生活中许多物体的下落运动 都可以看成是自由落体运动 所以研究自由落体具有普遍的意义 2 在研究自由落体运动时 我们采用了一种理想化的方法 从最简单 最 基本的情况入手 抓住主要因素 忽略次要因素 由浅及深的推入 从 而得出了一种运动形式自由落体运动 这种理想化的方式 在以后我们 学习物理时经常要用到 3 测定匀变速度直线运动加速度的方法 a Sn Sn 1 t2 S t2 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 26 第六讲第六讲 重力 重心重力 重心 教学目标教学目标 知识与技能知识与技能 1 了解力是物体对物体的作用 力的作用是相互的 认识力能使物体发生形变或使物 体运 动状态发生改变 2 知道力的三要素 会画力的图示和力的示意图 3 知道重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系 4 知道物体重心的含义 5 知道重力产生的原因及其定义 6 了解四种基本相互作用 过程与方法过程与方法 1 知道人类认识力的作用是从力的作用产生的效果开始的 2 能通过探究活动体验力的作用效果与力的大小 方向 作用点三个因素有关 3 能通过多个实验现象归纳得出力的作用是相互的 4 自己动手 找不规则薄板重心的实验锻炼自己的动手能力 5 通过 重心 概念的引入渗透 等效代换 的物理学方法 情感态度与价值观情感态度与价值观 1 通过实例激发学生对科学的求知欲 激励探索与创新的意识 2 通过实验 培养学生的团结协作精神 3 通过本节课的学习 培养全面观察分析问题的能力 教学重点教学重点 1 力的概念 图示以及力的作用效果 2 重力的概念及重心的理解 教学难点教学难点 1 力的概念 2 重心的概念和位置 教学方法教学方法 探究 讲授 讨论 练习 教学手段教学手段 教具准备 多媒体课件 长方形木块 锯条 橡皮条 已知质量的钩码 重垂线 铅笔 刻度尺 质量均匀的金属板等 教教 学学 活活 动动 新课导入新课导入 多媒体投影 播放 运动员踢球 守门员接球 运动员用头顶球 人推物体 但没有推动 火箭发射 压缩海绵 等录像资料 学生观察讨论 引发学生的兴趣 师 通过以上的观看 大家可以总结出这几个物体的共同点吗 生 1 这几个物体都在运动 长安教育长安教育 中小学文化辅导学校 physicsphysics 27 生 2 不对 有的在运动 有的静止 比如说人推物体时并没有推动物体 生 3 海绵的情况和那几个物体有所不同 那几个物体都是从运动到静止或者从静止到 运动 形状都没有发生变化 但是海绵形状变化比较明显 师 刚才这位同学观察得很仔细 除了海绵之外的其他物体形状好像没有发生变化 或 者说它们的变化从图中观察不出来 是不是真的没有发生变化呢 其他几个物体从运动到静 止或从静止到运动 而海绵的形状发生了变化 这些都是什么原因造成的呢 生 是因为物体受到了力的作用 新课教学 一 力和力的图示一 力和力的图示 演示实验 演示用手压锯条 拉橡皮条等等 提出问题 师 类似这些你还能举出哪些生活实例 生 类似这样的例子很多 比如小树在大风的作用下的弯曲 直尺在力的作用下的弯曲 绳子在力的作用下的扭转 弹簧对压缩它的物体的力的作用 师 所有这些现象说明了什么 生 要使物体形状发生变化 要对它施加力的作用 师 物体形状或体积的变化称为形变 从刚才几个例子我们可以得到什么样的结论 生 力是使物体产生形变的原因 师 这是力的作用效果之一 除了这样一种作用效果之外 力还有什么样的作用效果呢 试举例说明 生 1 用力推箱子 可以发现箱子开始运动了 说明是力使物体从静止变为运动了 可 见力可以使物体从静止变为运动 生 2 汽车停下来 首先要刹车 可见要使物体从运动变为静止 需要力的作用 生 3 飞行在空中的足球 当一个运动员用头顶一下 发现足球的运动方向发生了变化 可见运动方向的变化需要力的作用 师 刚才几个同学举例非常好 物体速度的变化称为物体运动状态的变化 那么我们 能不能把上述几位同学的话总结成一句话呢 生 力是物体运动状态发生变化的原因 师 结合上面的分析 再加上我们初中所学的知识 大家给力下一个定义 生 力是物体间的相互作用 力是物体运动状态变化的原因 力是物体发生形变的原 因 师 当我们向东拉一个物体和向南拉一个物体时 同样大小的力产生的作用效果一样 吗 生 不一样 师 所以力是既有大小又有方向的物理量