全日制普通高级中学教材高一物理(必修)教案-第二章直线运动.doc

第一节 几个基本概念 教学目标1、知道参考系的概念。知道对同一物体选择不同参考系时，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。4、知道位移的概念，它是表示质点位置变动的物理量，是矢量，可以用有向线段来表示。5、知道位移和路程的区别。教学步骤一、导入新课 同学们，在初中我们学过，一个物体相对于别的物体的位置改变叫做机械运动，简称运动机械运动是最普遍的自然现象宇宙中的一切物体，小到原子内部的质子、中子和电子，大到遥远的恒星和星系，都在不停地运动着有些物体，例如耸立的山峰、马路两侧的房屋、路面上的铁轨，看起来是不动的，其实，这些物体是随着地球一起运动的物体的运动是千差万别的,第二章从最简单、最基本的直线运动入手，开始我们的研究。 板书：几个基本概念 二、新课教学1、（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。实例分析：坐在行驶的火车里乘客的运动情况以火车为参考系，乘客是静止；而以路边的树木为参考系乘客是运动的。（选择不同的参考系来观察同一运动，观察的结果会有不同。要比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系，比较才有意义） （3）总结：参考系是可任意选取，但选择的原则要使运动的描述尽可能简单。比如，研究地面上物体的运动，选择地面或相对地面不动的物体作参考系要比选太阳作参考系简单。2、质点物体都有一定的大小和形状。但是，在某些情况下却可以不考虑物体的大小和形状，从而使问题大为简化。实例分析：在讨论一列火车从北京开往天津需用多少时间时，火车的长度和北京到天津的距离相比，可以不考虑。我们抛开火车的形状、大小等起作用很小的次要因素，把火车看作一个有质量的点，可使计算大大简化。质点：不考虑物体的形状、大小，把物体看成是具有物体全部质量的点，叫做质点。设问：是不是任何物体在任何情况下都可简化为质点呢？在研究整列火车通过某遂道所用时间时，能不能忽略列车的长度，把它当成质点？（否）在研究地球自转时，能不能忽略地球的大小，把它当做质点？（否）说明：质点是实际物体的一种理想化模型，是实际物体的一种科学抽象。实际物体可抽象为质点的条件：当物体的形状、大小在所研究的问题中属于次要因素，对所研究问题的影响可以忽略不计时，可视物体为质点。一个物体能不能看做质点，要看问题的具体情况而定。【例1】下列关于质点的判断正确的是（ B、D ） A、质点是指很小的物体；B、研究在平直的高速公路上行驶的汽车的速度时，汽车可视为质点；C、杂技演员做空翻动作时，可视为质点；D、研究巨轮停在海面上所在的位置时，巨轮可视为质点；3、时刻、时间间隔（也称时间）运动是和时间相联系的，因此，要研究物体的运动情况，就要先弄清时间上的两个不同概念时刻和时间间隔强调：若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（如图所示）。见课本P21图4、位移和路程观察课本P21图：由北京去上海，你可以选择不同的交通交通路线，可以乘火车、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。位移：从初位置指向末位置的有向线段；注意：位移是矢量；质点位移与运动路径无关；运动的质点通过的路线，叫做质点的轨迹；如果质点运动轨迹是直线，这样的运动叫做直线运动；如果是曲线，就叫做曲线运动。位移与路程不同，路程表示在一定时间内运动轨迹的长度，只有大小，没有方向，是标量。（一般情况下，位移的大小不等于路程,只有单向直线运动时,位移的大小才等于路程）作业 基训第二章第一节机械运动第二节 位移和时间的关系教学目标1、理解匀速运动、变速运动的概念；2、知道什么是位移时间图象，能及如何用图象表示位移和时间的关系；3、知道匀速直线运动的st图象的意义；教学步骤：一、导入新课上一节课我们学习了机械运动的概念，并且知道物理学中为了研究物体的运动我们引进了质点和位移，一个物体运动时不但其位置在不断改变，其位移在随时间不断地改变，那么一个物体运动时位移和时间有什么关系呢？这节课我们就来研究这个问题。板书：位移和时间的关系二、新课教学1、匀速直线运动实例:一辆汽车在一段平直公路上行驶,观察者测定出以下结果时间t/s010.012.415.117.519.9位移s/m050100150200250300350400设问: 这辆汽车在平直公路上的运动有什么特点?回答: 在误差允许的范围内,每2.5s内的位移为50m，每5s内的位移为100m，每10s内的位移为200m任意相等时间内位移都相等。定义：物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内位移相等，这种运动叫匀速直线运动。设问：如果有一辆汽车在平直的公路上行驶，每5s内的位移都是100m，那么这辆汽车一定做匀速直线运动吗？强调：一物体如果作匀速直线运动，则其在任何相等的时间里位移都相等。做匀速直线运动的物体，位移与时间成正比。2、位移时间图象请同学们以上面图表所给出的数据，以横轴为时间（t）轴，纵轴为位移（s）轴，用描点法作图，看是一个什么样的图象，s与t存在一个什么函数关系？结论：匀速直线运动物体的位移和时间关系的图像是一条直线（一次函数图像），这条直线叫做位移时间图像（st图像）简称位移图像。【例1】如图甲所示，1、2、3表示三个物体的位移时间图像，它们是匀速直线运动吗？1、2、3有什么区别？解析：它们都是匀速直线运动。1、2是同一时刻（t=0）开始在不同位置的匀速运动；2、3是同一位置（s=0）不同初始时刻的匀速运动。【例2】如图乙所示，1、2两个匀速直线运动有什么不同？解析：图线1的斜率大于图线2的斜率，在相同时间里斜率大的物体位置改变大（位移大），这说明斜率大小反映物体的运动快慢。【例3】如图丙所示为甲、乙两物体相对同一参考系的位移时间图像。下列说法正确的是（ A、B、C ）A、甲、乙两物体的出发点相距s0；B、甲、乙两物体都做匀速直线运动；C、甲物体比乙物体早出发的时间为t1；D、甲、乙两物体同方向运动；3、变速直线运动【例4】如图丁所示，图线表示的是匀速直线运动吗？解析：位移时间图像是表示位移和时间的函数关系，并不是轨迹曲线，从s-t图线中判断不出物体是否做直线运动，一般要直接告诉我们或通过其它途径判定定义：物体在一条直线上运动，如果在相等时间里位移不相等，这种运动叫做变速直线运动。（变速直线运动的st图像不是直线而是曲线）三、作业P24练习二2、3作在书本上基训第二章第二节第三节 运动快慢的描述速度 教学目标：1、理解速度的概念。知道速度是表示运动快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量。2、理解平均速度，知道瞬时速度的概念。3、知道速度和速率以及它们的区别。教学步骤一、导入新课质点的各式各样的运动，快慢程度并不相同，有时相差很大。比较物体运动的快慢，可以有两种方法：一种是位移相同的情况下，比较所用时间的长短，时间短的运动快；另一种是在时间相同的情况下，比较位移的大小，位移大的运动快。二、新课教学1、速度实例分析：百米赛跑中，运动员甲用10秒跑完全程，运动员乙用11秒跑完全程，比较谁跑得快？（跑完相同的位移，甲用时间短，所以甲跑得跑）汽车A在2h内行驶80km，汽车B在2h内行驶170km，比较哪辆车跑得快？（在相同时间内，汽车B行驶的位移大，所以汽车B行驶得快）汽车B和运动员甲哪个跑得更快些呢？如果我们算出它们各自在单位时间内（每秒内）的位移，就能比较出它们运动的快慢了，为了比较质点运动快慢，物量学中引入速度的概念定 义：速度v等于位移s跟发生这段位移所用时间t的比值。说明：定义式 单位 国际单位m/s或ms1常用单位km/h、cm/s等速度是既具有大小，又有方向的物理量，即矢量。速度的大小在数值上等单位时间内位移的大小，速度的方向跟运动的方向相同。速度是描述质点运动快慢的物理量。 2、平均速度 在匀速直线运动中，在任何相等的时间里位移都是相等的，vs/t是恒定的。如果是变速直线运动，在相等的时间里位移不相等，那又如何描述物体运动的快慢呢？就用在某段位移的平均快慢即平均速度来表示。实例：百米运动员，10s时间里跑完100m，那么他1s平均跑多少呢？ 每秒平均跑10m。这就是运动员完成这100m的平均快慢。说明：对于百米运动员，谁也说不定他在哪1秒破了10米，1秒钟跑10米多，而有的1秒钟跑不到10米，但它等效于运动员自始至终用10m/s的速度匀速跑完全程。所以就用这平均速度来粗略表示其快慢程度。但这个=10m/s只代表这100米内（或10秒内）的平均速度，而不代表他前50米的平均速度，也不表示后50米或其他某段的平均速度。 平均速度定义：由公式vs/t求出的速度，是做变速直线运动的物体在时间t（或是位移S）内的平均速度 用表示【例1】 一辆自行车作单向直线运动，在第一个5秒内的位移为10米，第二个5秒内的位移为15米，第三个5秒内的位移为12米，请分别求出它在每个5秒内的平均速度以及这15秒内的平均速度。解析 说明 变速直线运动各段的平均速度一般不同，平均速度必须指明“哪段时间”或“哪段位移”，平均速度只能粗略地描述一段时间内的总体快慢，这就是“平均速度”与匀速直线运动“速度”的根本区别平均速度是矢量。其方向与该段时间内发生的位移方向相同。平均速度与平均速率的区别（平均速率表示物体在某段时间内通过的路程和通过这段路程所用时间的比值，是标量）【例2】小球沿倾角为的山坡的A点向上运动到B点，所用时间为t1，然后又从B点下滑到原出发点A，所花时间t2，己知AB间距为S，求全过程中，小球的平均速度和平均速率 3、瞬时速度 如果要精确地描述变速直线运动的快慢，应怎样描述呢？那就必须知道某一时刻（或经过某一位置）时运动的快慢程度，这就是瞬时速度。瞬时速度定义：运动的物体在（经过）某一时刻（或某一位置）的速度。说明：瞬时速度是矢量，在直线运动中瞬时速度的方向与物体在这一时刻的运动方向相同；瞬时速度的大小叫做速率，简称速率，是标量。【例3】一物体从甲地到乙地，总位移为2s，前一半位移内平均速度为v1，后一半位移内平均开速度为v2，求这个物体在从甲地到乙地的平均速度。解析：有的同学答案为这是错误的。平均速度不是速度的平均值，要严格按照平均速度的定义来求，用这段总位移与这段位移所用的时间的比值，也就只表示这段位移内的平均速度。作业 基训第三节运动快慢的描述 速度第四节 速度和时间的关系教学目标1、知道什么是速度时间图像，以及如何用图像来表示速度和时间的关系。2、知道匀速直线运动和匀变速运动的v-t图像的物理意义。3、知道什么是匀变速运动和非匀变速运动。教学步骤一、导入新课复习：概念速度、平均速度（平均速率）、瞬时速度（瞬时速率）引入：对于匀速直线运动，速度不随时间变化；而变速直线运动，速度是随时间变化的。今天我们学习如何运用图象来描述速度和时间的关系。二、新课教学1、匀速直线运动的速度时间图像【例1】根据我们对位移时间图像的认识，同学们类比推理回答如下问题：（1）如何建立关于速度时间的坐标轴；（2）当一物体以v2m/s的速度匀速前进，作出它的vt图像；（3）从图像中能获取什么物理信息？解析 从速度时间图像这个叫法看，是速度与时间的关系图像，以t轴为横轴，v轴为纵轴，建立坐标系； 匀速直线运动的速度v不随时间变化，只能是与t轴平行的直线； 从图像中可获得：速度的大小、方向 从svt可获得：边长为v和t所围成的矩形的面积，就是物体在时间t内的位移。（即图中的斜线阴影部分）2、匀变速直线运动的速度时间图象【例2】假如某人坐在汽车驾驶员身旁，在汽车起动时，注视速度计，记下间隔为5秒各时刻的速度值，得到下列一组数据。 问题：从出示的数据同学们可看出什么规律？根据数据作出vt图像解析：在误差允许的范围内，物体每隔5s，速度增加约10km/h，也就是每隔相同的时间间隔，速度的改变量相等。匀变速直线运动：在变速直线运动中，如果在相等时间内速度的改变相等，这种运动就叫做匀变速直线运动。描点法作出v-t图像如图甲所示说明：速度时间图像是一条倾斜的直线，无论从图表中，还是从图像中都可以看出，速度随时间均匀地增加。匀加速直线运动定义：在匀变速直线运动中，它的速度随时间而均匀增加，这就叫匀加速直线运动。匀减速直线运动定义：在匀变速直线运动中，它的速度随时间而均匀地减小，这就叫匀减速直线运动。（如图乙所示）问题：仔细观察匀变速直线运动的vt图像，从图像中可获取什么物理信息？结论（1）某时刻的瞬时速度（2）某段时间内的速度的变化量，速度的变化量是正值，还是负值。是正值的话，说明v与v方向相同，是负值的话，说明v与v方向相反。（说明v是矢量）（3）速度图线和时间轴所围的“面积”表示质点在该段时间内的位移在变速直线运动中，速度不一定是均匀变化的，这种运动是非匀变速直线运动。（速度图像是一条曲线）在日常生活中，很多物体的运动接近匀变速，通常作为匀变速来处理。比如：发射炮弹在炮筒里的运动，石块从高处自由下落等等。 3、匀变速直线运动的vt图像与匀速直线运动中的st图像的区别。【例3】分析丙、丁两图中物体在这60s内的运动情况？简析：图像的形状完全一样，但所包含的物理意义却不同。要分析清楚物体的运动情况，首先要看图像中横、纵坐标所表示的物理量，根据图像中的图线找到物理量间的关系，从而再确定它的运动状态。 作业 P28练习四 （1）（作在作业本上） 课外作业：三味组合：P162P163第四节 速度和时间的关系习题课一、知识要点速度时间图象可以获得的信息可求出任一时刻速度的大小和方向（如图（1）所示）；可求出达到某一速度所需要的时间（如图（1）所示）；可求出某段时间t发生的位移（在速度图象中，不管图线如何，它与横坐标轴所围成的图形的“面积”表示位移的大小）（如图（2）所示）；可判定物体的运动性质（是匀速、匀变速还非匀变速等）（如图（3）所示）；可比较物体的速度变化的快慢（如图（4）所示）；二、例题分析【例1】一个沿直线运动物体的速度图象，如图所示，则（B、C、D）A、图象OA段表示物体做非匀变速直线运动，AB段表示物体静止B、图象AB段表示物体做匀速直线运动C、在09秒内物体的运动方向相同D、在912秒内物体的运动方向与09秒内的运动方向相反评析：图象的AB段表示物体做匀速直线运动，而不是静止。v-t图象中表示的的速度值为正，速度方向与规定的正方向相同；v-t图象中表示的的速度值为负，速度方向与规定的正方向相反。【例2】A、B两个物体同时由同一地点向同一方向做直线运动，速度图线如图所示，那么下面说法中，正确的是（ A、B、C ）A、物体A匀速直线运动，B做初速度为零的匀加速直线运动；B、开始时A比B快，20秒后，B比A快；C、40秒末A、B两物体相遇；D、20秒末AB两物体相遇；评析：通过本例题，让学生理解速度图线与时间轴所围“面积”所表示的物理意义。【例3】甲、乙、丙三辆汽车以相同的速度经过某一路标，从此时开始，甲车做匀速直线运动，乙车先加速后减速，丙车先减速后加速，它们经过下一个路标时的速度相同，则（ B ）A、甲车先通过下一路标B、乙车先通过下一路标C、丙车先通过下一路标D、三辆车同时通过下一路标解析 在速度图象中，图线下面积大小表示位移大小，因三辆车从某一路标到下一个路标，位移相等，故三条图线下的面积必须相等，又因为三车始末速度相同，同乙车所用时间最短，如图所示，故选B作业 基训第二章第四节“速度和时间的关系”第五节 速度改变快慢的描述-加速度教学目标：1、理解加速度的概念，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。2、知道加速度是矢量，知道加速度的方向始终跟速度的改变量的方向一致，知道加速度跟速度改变量的区别。3、知道什么是匀变速直线运动，能从匀变速直线运动的vt图像中理解加速度的意义。教学重点：1、速度的变化量速度的变化率的含义。2、加速度的概念及物理意义。教学难点：加速度的方向的理解教学步骤：一、导入新课问题：如图甲、乙两物体的速度图像，都是匀变速直线运动，从图中找一找速度随时间的变化规律？分析：甲图中，物体的速度每1秒变化5m/s，乙图中，物体的速度每10秒变化5m/s。表示两物体速度改变的快慢不同，甲物体速度改变快（每秒改变5m/s）；乙物体速度改变慢（每秒改变0.5m/s）今天我们就来引入一个新概念加速度，来描述速度改变的快慢。二、新课教学加速度基本概念1、定义：加速度是描述速度改变快慢的物体量，它等于速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值。2、表达式： 3、单位：在国际单位制中，a的单位是米每二次方秒（m/s2）；常用单位中，a的单位有厘米每二次方秒（cm/s2）说明：（1）表示速度的改变量，是矢量。在变速直线运动中，和的方向在一条直线上，我们通常取初速度方向为正方向。如果的方向与的方向相同，0；如果的方向与的方向相反，0，表示与的方向相同；00加速运动 000减速运动 0V2）做匀速运动，司机立即以加速度a紧急刹车，要使两车不相撞，a应满足什么条件？三味组合P167评析：速度图象中阴影部分的“面积”应小于或等于S作业：三味组合第七节匀变速直线运动规律的应用第八节 自由落体运动教学目标：1、理解什么是自由落体运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。2、知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同。3、掌握自由落体运动的规律。教学用具一纸片、一硬币、抽气机、牛顿管、“自由落体课件”教学步骤一、导入新课1、复习：什么是匀变速直线运动，其速度公式、位移公式分别是什么？2、导入：同学们，我们今天应用这些知识研究一种常见的运动，物体下落的运动。二、新课教学演示实验：让一个纸片与一个硬币同时自由下落，可看到什么现象？学生：硬币落得快。老师：对，这就是我们的生活经验，这也是公元前希腊的哲学家亚里斯多德的观点。在其后两千多年的时间里，人们一直信奉他的学说。同学们听说过伽利略的两个铁球同时落地的故事吗？伽利略做过大量的由静止下落的实验，并且还用归谬法、数学推理法证明了亚里斯多德的观点是错误的。同学们课后看阅读材料，伽利略为了证明亚里斯多德观点的错误，他就拿了一个质量是另一个质量10倍的铁球站在比萨斜塔上，使两铁球同时下落，结果两铁球几乎同时落地。且再看实验：把刚才的纸片揉成团，和硬币由静止同时下落，同学再观察：学生：几乎同时落地。老师：同一个纸片，为什么形状不一样，其下落时间就不一样呢？学生：这是因为空气的阻力的影响。把纸片揉成团，所受空气的阻力要比纸片所受空气的阻力小得多，所以与硬币几乎同时落地。老师：如果真的把质量、形状不同的物体放在真空中，从同一高度自由下落，和伽利略的结论一样吗？演示：把事先抽成真空（空气相当稀薄）的牛顿管拿出来，让牛顿管中的硬币、鸡毛、纸片、粉笔头从静止一起下落。现象：同时落下。1、自由落体运动自由落体运动：物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动。说明：这种运动只有在没有空气的空间里发生，在有空气的空间中，如果物体所受空气阻力很小，和物体重力相比可忽略的条件下，物体从静止竖直下落的运动也可以看成是自由落体运动。2、自由落体运动的加速度设问：自由落体运动是什么性质的运动？【多媒体演示】自由落体（小球）的频闪照片（通过多媒体演示达到两个目的：一个是说明自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动；二个是匀加速度直线运动的加速度是多大）/tianyh/_private/kj_1_2_8.htm（1）自由落体是初速度为零的匀加速直线运动。（2）一切物体的自由落体的加速度都相同，这个加速度叫重力加速度，用g表示同学们请阅读材料P37页内容，能得到什么知识？总结：地球上不同的纬度、g值不同。其方向为竖直向下。通常的计算，g值取9.8m/s2，粗略计算：g=10m/s23、自由落体运动的规律因为自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动，请同学们推出其速度公式，位移公式学生推导得出：【例1】一个自由下落的物体,到达地面的速度是39.2m/s.这个物体是从多高落下的?落到地面用了多长时间?(课本P.38 (3)【例2】一个自由落体的物体，下落最后1秒内的位移是25米，求：（1）物体开始下落的高度；（2）物体下落的总时间 基训P25三、作业1、基训P24P252、课后阅读“阅读材料”伽利略对自由落体运动的研究P39第八节 自由落体运动习题课【例1】一个小球自屋檐自由落下,在t=0.25s内通过高度为h=2m的窗口,求窗口的顶端距屋檐多少米?(g=10m/s2) (h=2.28米)【例2】一条铁链AB长0.49米,悬于A端使它自由下垂,然后让它自由下落,求整个铁链通过悬点下方2.45米处的小孔O时需要的时间是多少? （0075秒）评析：铁链做自由落体运动，由于它有一定的长度，所以铁链经过下面的小孔O时不是一瞬间，而是一段时间。这段时间可用铁链两端分别经过O点的时间差值来求解。【例3】一跳伞运动员从350米高空离开飞机跳伞降落，为了使落地时间快一些，开始时未打开伞而自由下落，降落一段距离后才张开伞，张开伞后以2m/s2的加速度匀减速下落，到达地面时的速度为4m/s，问跳伞运动员应在离地面多高时张开伞？（g=10m/s2）基训P.25 9T作业:三味组合P.170第八节自由落体运动实验 练习使用打点计器实验目的练习使用电磁打点计时器或电火花计时器，学习利用打上点的纸带研究物体的运动,利用打上点的纸带研究物体的运动情况.实验原理1、电磁打点计时器是一种使用低压交流电源的计时仪器，它的工作电压为46伏，当电源频率为50Hz时，它每隔0.02秒打一次点，当运动物体拖着纸带运动时，打点计时器便在纸带上打出一系列点，这些点记录了运动物体的位移和发生相应位移所用的时间，为定量研究物体的运动情况提供了方便和可能.（出示电磁打点计时器介绍其构造）；2、电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器。使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条白纸带之间。当接通200V交流电源，按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带上就打出一列点迹。当电源频率是50Hz时，它也是每隔0.02秒打一次点（出示电火花计时器）注意事项：交流电源的电压及频率应符合要求；实验前应检查打点的清晰程度，必要时应调节振针的高度、振动片长度或更换复写纸；接通和切断电源要及时，要先接通电源，后让纸带运动；用手拉动纸带速度适中，纸带要平直，不要与限位孔相摩擦；复写纸不要装反。每打完一条纸带，应将圆形复写纸的位置调整一下，以保证打点清晰；不必把运动开始打下的第一个点作为开始计量的起点（验证机械能守恒定律除外）；测量某段长度时，不要用短尺分段累积测量。例题分析：【例1】如图所示的纸带，是某人练习用打点计时器得到的，纸带的右端后通过打点计时器，从点痕的分布情况可以判断纸带的运动情况是（ 先匀速后减速 ）。若