新高一物理暑期衔接课程

暑期物理培训讲义 第 1 页 共 66 页 一 课程结构与课时安排 共 12 讲 每讲 2 小时 共 24 课时 教学内容是高一物理力学基础知识 高中力学有别于初中力学 内容是新的 新的视角 新的 思路 新的技巧 新的能力训练方式 教学内容 人教版 建议时间 第一章运动的描述18 小时 第二章力10 小时 测验 复习总结2 小时 一 课程内容 第一讲 与高一新生谈如何学习物理 1h 一 物理学的重要性 物理学是改变世界的科学 物理学的发展驱动两次工业革命 开创了机械化 电气化时代 使 人类进入工业社会 现代物理学的发展奠定了一个个划时代的技术创新的基础 使人类社会经历了 原子能时代 半导体时代 激光时代 纳米时代 数字时代和信息时代等巨大变化 不系统地学习 物理学就不能理解现代社会为什么会有如此迅速的变化 物理学是自然科学的基础 更是当今众多新技术的源泉 发展的基石 学校里的物理课对培养 学生的科学素质 提高创新能力 有着不可替代的作用 作为科技高速发展的现代社会里未来的每 位公民 物理课的重要性是无可否认的 二 物理学习的一般问题 世界上任何地方总有一部分学生 他们惧怕物理课 厌恶物理课 甚至痛恨物理课 他们认为 物理枯燥 难懂 没有趣味 没有人性 还有另一部分学生喜欢物理学 他们感到物理虽难 但充 满了挑战 能满足他们的好奇心 是人的天资差异 或秉性不同 造成这种对物理课截然相反的态 度呢 还是我们教学出了问题 也许两个因素兼而有之 兴趣是最好的老师 为什么有的学生对物理格格不入 其中一个原因是他们一开始就没有真正 学懂 以后不懂的地方越来越多 只好死记硬背去应付习题和考试 苦不堪言 兴趣就更无从谈起 了 物理是一门精密的科学 其中包含许多概念 它们从实际中抽象而来 界定比较严格 物理学 中许多概念与人们在日常生活里形成的直觉或潜意识 所谓 前概念 相左 这对初学物理学的人 是不能绕过的障碍 要克服这一障碍 必须让学生头脑里的 前概念 与物理学里的科学概念着实 地交锋 虚掩过去将后患无穷 我们相信 开始时学生能认真渡过这一关 以后也经常注意排除 前概念 干扰 将科学的物理概念与物理实际挂上钩 而不是停留在字面上或公式里 他们学习 物理的阻力就会变得小得多 在自己的头脑里不含糊地确立科学概念 并能自觉地运用它们 是科 学素质提高的重要表现之一 暑期物理培训讲义 第 2 页 共 66 页 三 高中物理与初中物理知识结构特点的区别 1 初中物理研究的问题相对独立 高中物理则有一个知识体系 以必修 1 为例如下 第一章 着重是让学生认识一些基本的运动学概念 运动公式和规律 第二章 从力是怎么产生的 怎么样去描述力 力会产生什么样的效果 力的合成与分解等方 面让学生较为深刻的去认识力 第三章 牛顿运动定律 从知识点的联系上看 是一个比较综合的章节 因为这一章把前两章 的知识全部联系起来了 把运动和力之间的关系呈现了出来 第四章 物体的平衡 分析物体的运动状态不改变 物体处于平衡状态的规律 是运动和力之 间的特殊关系 从必修 1 中 我们能感受到物理学在逻辑上是非常的严密和完美的 2 初中物理只介绍一些较为简单的知识 高中物理则注重更深层次的研究 如物体的运动 初中只介绍到速度及平均速度的概念 高中对速度概念的描述更深 速度是矢 量 速度的改变必然有加速度 而加速度又有加速 减速和运动方向改变之分 3 初中物理注重定性分析 高中物理则注重定量分析 初中物理定性分析注重于描述 数学知识应用较少 高中物理定量分析注重各个物理量之间的 数学关系 基本概念用数学公式给以描述 公式应用时将牵涉到公式的变形 公式间的转换 物理 单位的换算等问题 所以数学的知识应用的较多 4 新课程改革的现代教育理念 过去初 高中物理之间台阶确实较大 高中物理教材一开始理论性就比较强 较为抽象 解题 练习多 实验动手少 缺乏物理情景 与同学们的生活经验和学习能力距离较大 有些难以适应 所以 高一物理分化比较严重 但高中物理新课程标准教材与以前的教材相比 已经发生了很大的变化 首先体现了 面向全 体学生 的思想 强调从高一同学的实际情况出发 联系生活 联系实际 关注初 高中物理衔接 具有起步低 坡度小的特点 使每一位同学都能走上高中物理学习的台阶 不断进步 新课程改革 根据现代教育理论 提出了以 提高全体高中学生的科学素养 为目标的课程标准 过去的教学大纲主要是强调科学知识 而现在的课程标准则强调 知识与技能 过程与方法 情感 态度与价值观 的三维教学目标 强调以学生为本 提倡在老师的指导下让同学们经历动手 动脑的自主学习过程 不但学习知识 还学习科学思想 方法 提高学习能力 四 高中物理和初中物理的主要梯度 1 概念性阶梯 1 从标量到矢量的阶梯 从标量到矢量的阶梯会使我们对物理量的认识上升到一个新的境界 初中我们只会代数运算 仅能从数值上判断一个量的变化情况 现在要求用矢量的运算法则 即 要用平行四边形法则进行运算 判断矢量的变化时也不能只看数值上的变化 还要看方向是否变 化 2 速度的概念 初中定义速度为路程和时间的比值 只有大小没有方向 而高中定义为位移和 时间的比值 既有大小又有方向 初中学习的速度实际上是平均速率 3 从速度到加速度的阶梯 从位移 时间到速度的建立是很自然的一个过程 我们容易跨过这 暑期物理培训讲义 第 3 页 共 66 页 个台阶 从速度到加速度是对运动描述的第二个阶梯 面对这一阶梯我们必须经历一个由具体到 抽象又由抽象到具体的过程 首先遇到的困难在于对加速度意义的理解 开始时我们往往认为加 速度就是加出来的速度 这就把加速度和速度的改变量混淆起来 更困难的是加速度的大小 方 向和速度大小 方向以及速度变化量的大小方向之间关系的梳理 都是一个很陡的阶梯 2 规律上的阶梯 概念上的阶梯必然导致规律上的阶梯 规律上的阶梯主要表现在以下两个方面 1 进入高中后 物理规律的数学表达式增多 理解难度加大 致使有的同学不解其意 遇到问 题不知所措 2 矢量被引入物理规律的数学表达式 由于它的全新处理方法使很多学生感到陌生 特别是正 负号和方向间的关系 如牛顿第二定律 动量定理的应用 解题时都要注意各量的矢量性 3 研究方法上的阶梯 1 从定性到定量 初中物理中的内容基本上是对物理现象的定性说明和简单的定量描述 进入 高中后要对物理现象进行模型化抽象和数学化描述 2 从一维运动到二维运动 初中只学习匀速直线运动 而在高中不仅要学习匀变速直线运动 还要学习二维的曲线运动 并在研究物理过程时引入坐标法 把平面上的曲线运动 如平抛运动 分 解成两个方向上的直线运动来处理 3 引入平均值的方法 这个方法对于研究非均匀变化的物理量的规律是很重要的科学简化法 如变速运动的快慢 变力做的功 变力的冲量等 当然 一旦跨越这个台阶就会对很多物理现象 的理解带来很大的好处 总之 从初中到高中 要求我们处理问题时能从个别到一般 由具体到抽象 由模仿到思辨 由形式到辩证逻辑 五 如何学习高中物理 1 对学习有个正确的认识 物理学习除了让你深刻的认识周围的世界 知道看似复杂的世界是在一定的规则之下相互影响 相互制约的 而且物理的学习让你不断的在生活的经验与科学的结论之间来回的碰撞 在发现矛盾 与解决矛盾的过程中 培养了你一个良好的思考习惯 这种习惯对你而言是终身收益的 所以对待 学习不要用太功利的眼光去对待 而是要从塑造自我 提升自己的能力修养方面去对待 这样学习 就不会是你的负担 而是一个享受的过程 2 对待学习中的挫折要有正确的认识 学习就是一个在不断的否定融合与更新的过程 对测验中的失利要有正确的认识 千万不要因 为考试中的失败而全盘否定自己 要善于找出问题的根结去解决问题 而不要被问题所困扰 考试 是发现问题的过程 解一套卷子 丢了多少分 就意味着发现了多少分的问题 只有平时多发现问 题 大考的时候才能少出现问题 但在考试完后 必需及时系统的总结 3 重视能力的培养是提高物理成绩的关键 物理考试大纲中 加上实验总共有一百二十多个知识点 要考查的能力主要包括五个方面 1 理解能力 2 推理能力 暑期物理培训讲义 第 4 页 共 66 页 3 分析综合能力 4 应用数学处理物理问题的能力 5 实验与探究能力 4 作为一名学生在学习上存在如下六个环节 课前预习 专心上课 及时复习 独立作业 解 决疑难 系统总结 1 课前预习 就是在上课的前一天晚上对第二天所要学习的课本内容进行预习 通过课前的阅 读了解知识重 难点和疑点 以便上课时有目的地听讲 提高学习效率 通过课前预习 还可以 培养自学能力和自学习惯 2 专心上课 上课要认真听讲 不走神 重点要注意学习老师分析问题解决问题的思路和方法 提高思维能力 上课要记笔记 重点知识结构 好的解题方法 好的例题 听不太懂的地方等等 课后还要整理笔记 对笔记作些补充 笔记本不只是记上课老师讲的 还要作一些读书摘记 自 己在作业中发现的好题 好的解法也要记在笔记本上 3 及时复习 要及时复习巩固所学知识 对课堂上刚学过的新知识 课后一定要把它的引入 分析 概括 结论 应用等全过程进行回顾 并与大脑里已有的相近的旧知识进行对比 看看是 否有矛盾 如果有矛盾就说明还没有真正弄懂 这时就要重新思考 重新看书学习 在弄懂所学 知识的基础上 要及时完成作业 有能力的同学还可适量地做些课外练习 以检验掌握知识的准 确程度 巩固所学知识 4 独立做题 学物理不能不做题 但不是越多越好 习题和实验是学生能够发挥主动性和创造 性的学习环节 要求尽量独立完成 审题是学生运用学过的知识和原理去分析题目中所给问题物 理实质的过程 学生学习怎样审题是学习的重要环节 题解出来之后学生还应想出种种办法来判 断自己的对错 这样 学生才能通过做题来锻炼自己 经过这样的锻炼 对物理的理解加深了 科学素质提高了 甚么样的题都能对付 对于刚进入高中的学生 可能不知道怎么样去把一道题目的解答完整的写下来 这个需要模仿 模仿老师的 模仿参考书上面的 归纳一下 完成作业要有如下的五点基本要求 书写工整 作图规范 表达清楚 推理严密 计算准确 5 解决疑难 有什么疑问或是弄错的地方要随手拿专门的本子记下 然后通过再思考琢磨或请 教老师和同学来解决 专门的本子命名为 疑难问题记录本 疑难本的记录要经常看 经常补充 完善对概念的理解 解题方法总结 6 系统总结 每学完一个板块 要把分散在各章的知识点连成线 铺成面 结成网 使学到的 知识系统化 规律化 结构化 这样运用起来才能联想畅通 思想活跃 综上所述 学习物理大致有六个层次 即首先听懂 而后记住 练习会做 逐渐熟练 熟能生 巧 有所创新 从学基础知识为最初目标 同时学习科学思想 方法 学会学习 最终达到学好物 理的最高境界 暑期物理培训讲义 第 5 页 共 66 页 第一章 运动的描述 共 13h 学习目标 1 通过对质点的认识 了解物理学研究中物理模型的特点 体会物理模型在探索自然规律中 的作用 2 经历匀变速直线运动的实验研究过程 理解位移 速度和加速度 了解匀变速直线运动的 规律 体会实验在发现自然规律中的作用 3 能用公式和图像描述匀变速直线运动 体会数学在研究物理问题中的重要性 第一讲 质点 参考系 空间 时间 1h 一 学习目标 1 认识质点是一个抽象的物理模型 通过了解在什么情况下物体才可以看成质点 从而了解物 理模型的特点 并通过质点模型的建立体会物理模型在研究过程中的作用 2 了解参考系的选取对研究物体运动的重要作用 了解时间 时刻和空间与物体运动的关系 并了解这一关系的表示方法 3 认识正确地选择物理模型和恰当地选择参考系是科学的研究方法 二 课程内容 1 宇宙间的一切物体都处在永恒的运动中 物体的运动有多种形式 其中最简单的是一个物体 相对于另一个物体位置的改变 这种运动称为机械运动 2 在研究一个物体的运动时 如果被研究物体的形状 大小在所讨论的问题中可以忽略 就可 把整个物体简化为一个有质量的点 这个用来代替物体的有质量的点称为质点 3 这种保留主要因素而忽略次要因素的思维方法通常称为理想化方法 而这种从实际物体中抽 象出来的 被理想化了的研究对象称为理想模型 4 在教材第 3 页图 1 1 1 a 中 研究的问题是地球绕太阳公转一周所需的时间 这时可 以将地球看做质点 而图 1 1 1 b 中研究地球绕太阳公转一周地球上不同地区季节的变化 昼夜长短的变化时不能将地球看做质点 5 物体的运动和静止是相对的 要确定一个物体的位置并描述它的运动情况 就要选定某个其 他物体作参考 这个被选作参考的物体叫做参照物 也称为参考系 6 选择的参考系不同 对同一研究对象运动情况的描述可能不同 为解决问题简洁 方便 通 常需要选取合适的参考系 在中学阶段 除特别说明外 一般都选取地面或相对于地面静止的物 体作为参考系 7 在下图所示的时间轴t上 t1 t2是指时刻 t t2 t1是指时间 当 t 0 时 时间就成为 时刻了 暑期物理培训讲义 第 6 页 共 66 页 8 时间的计量单位有秒 分 时 它们的符号分别是 s min h 三 问题与例题 1 问题 什么是运动的相对性 物理学中把物体相对位置的变化叫机械运动 要描述一个物体运动情况很难 所以需要选择一 个物体作参照 即参照物 同学们经常见到行驶的汽车 行人 鸟兽等等 我们平常说她们在运动 其实就是以地面做参照物的 我们平时也观察到 当我们坐在行驶的汽车上 向窗外望路旁的树木 发现它们向车行驶的反方向运动 当我们站在路上观察是有是静止的 这就是我们所选参照物不同 的结果造成的 如果选择行驶的汽车作参照物 路旁的树木是运动的 当我们选择地面做参照物是 树木是静止不动的 在一个没有风的雨天 如果有两个人都来研究雨点的运动轨迹 一个人站在地面没有动 他看 到雨滴垂直下落的 因此他总是垂直的撑着伞 一放衣服淋湿 另一个观察者快步前进 他看到的 雨滴斜向着他运动 雨滴相对他是斜着运动的 因此他总是斜撑着伞 选择的参照物不同 对同一 个研究对象的运动情况描述也就不同了 高山 树木 房屋 若选地面为参照物 它们都是静止的 若选太阳作参照 高山 树木 房 屋相对太阳 它们的位置在时时刻刻地发生改变 所以高山 树木 房屋相对太阳是运动的 物体 的运动是绝对的 静止是相对的 刻舟求剑这个成语故事大家很熟悉 求剑者为什么没有捞到剑呢 而是那把剑一只沉没在海底 呢 从物理角度来分析 可线相对船没有移动 船相对剑有移动 因此刻线也相对剑有移动 求剑 者之所以找不到剑是选错了参照物 如果船在静水中不动 剑沉底后 相对船的位置没有发生改变 这样在船上的记号下方可以捞到剑 通过举例分析使得同学们对运动的相对性和运动的描述有个深入理解 并掌握一定的学习物理 技巧和方法 2 问题 物体在什么条件下能看做质点 质点是物理学中一个非常重要的模型 并非小的物体就一定可以看成质点 大物体就不能看成质点 必须具体问题具体分析 一般来说 如果在研究的问题中 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无关因素时 就可把物体看做质点 1 物体上各部分的运动情况都相同时 物体上任何一点的运动情况都能反映物体的运动 物体 可看做质点 如沿斜面下滑的物块 2 物体的大小 形状对所研究的问题可以忽略不计的情况下 可以看做质点 研究地球绕太阳 公转时 地球的大小相对太阳到地球的距离可忽略 故可把地球看成质点 3 同一个物体在不同的问题中 有时可以看做质点 有时不能看做质点 如研究北京开往上海 的火车 在计算运行的时间时可忽略车长 把火车看成质点 但是同样这列火车 要计算它通过 某座大桥所需要的时间时 不能把它看做质点 4 一个物体能否看做质点 一般情况下与物体做直线运动还是曲线运动没有关系 如 研究运 动员在 400m 比赛中的速度变化时 无论是在直道上还只在弯道上 都可以将运动员看成质点 暑期物理培训讲义 第 7 页 共 66 页 3 例题 关于机械运动和参考系 下列说法正确的是 A 平常说的运动和静止都是相对参考系而言的 B 所谓参考系就是我们假设为不动的物体 以它为标准来研究其他物体的运动 C 相对于不同的参考系来描述同一个物体的运动 其结果一定相同 D 研究航行的轮船内的每个人的运动 取轮船为参考系最为适宜 分析与解 在描述一个物体的运动时 选择作为标准的另外的物体 叫做参考系 选择不同的 参考系来观察同一运动 观察的结果可能会有所不同 所以选项 ABD 正确 点拨 本题考查同学们对参考系概念的理解及参考系的选取对运动描述的影响 运动是绝对的 也是相对的 静止是相对的 4 例题 在研究下述运动时 能把物体看作质点的是 A 研究地球的自转效应 B 研究乒乓球的旋转效应 C 研究火车从南京到上海运行需要的时间 D 研究一列火车通过长江大桥所需的时间 分析与解 地球自转和乒乓球旋转时 各部分运动情况不完全相同 不能当作质点 火车从南 京到上海 火车的长度与行驶的距离相比小得多 可以看作质点 但在研究一列火车通过长江大桥 所需时间时 由于大桥长度与火车的长度可相当 此时就不能把火车当作质点来处理 所以选项 C 正确 点拨 一个物体能否视为质不是绝对的 同一物体作不同运动研究时 是否可抽象为质点 必 须依实际情况来确定 5 例题 下列说法中 指时间的是 A 每天上午 8 点上第一节课 B 第三节课上物理 C 2s 末 D 物体M运动了 2s 分析与解 时间是一个过程 时刻是一个状态 在时间轴上时刻是轴上的一个点 时间是一段 距离 所以选项 BD 正确 点拨 正确理解时间与时刻的区别是解决此类问题的关键 6 例题 下列关于质点的说法正确的是 A 万吨巨轮在大海中航行 研究巨轮所处的地理位置时 巨轮可看做质点 B 无论什么物体 也无论什么运动 只要以地面为参考系 就能将其看成质点 C 电子绕原子核旋转 同时在自转 由于电子很小 故研究电子的自转时 仍可将其看做质 点 D 在研究物体的平动时 无论什么物体都可看做质点 解析 考查能看做质点的条件 即什么情况下可以看成质点 什么情况下不可以看成质点 在所研究的问题中 只要物体的形状 大小及物体上各部分的差异是次要或不起作用的因素 就可以把物体看成质点 暑期物理培训讲义 第 8 页 共 66 页 答案 AD 7 例题 在描述物体的运动时 经常用到类似于下面这样一些 时间 概念 如果是时刻 对应时间轴上什么位置 如果是时间 则说明是哪段时间 对应时间轴上哪段 时间间隔 时 间长度为多少 1 前 2s 2 第 2s 3 第 2s 末 4 第 2s 初 解析 考查时间与时刻的区别与联系 1 前 2s 指的是时间 是物体从运动开始 计时起点 到第 2s 末的时间间隔 对应时间 轴上是从 t 0s 到 t 2s 的时间间隔 时间长度为 2s 2 第 2s 指的是时间 是物体从第 1s 末开始 或第 2s 初 到第 2s 末的时间间隔 对应 时间轴上是从 t 1s 到 t 2s 的时间间隔 时间长度为 1s 3 第 2s 末 指的是时刻 对应时间轴上 t 2s 的点 4 第 2s 初 指的是时刻 它和第 1s 末指的是同一时刻 对应时间轴上 t 1s 的点 答案 1 前 2s 指的是时间 时间长度为 2s 2 第 2s 指的是时间 时间长度为 1s 3 第 2s 末指的是时刻 4 第 2s 初指的是时刻 8 例题 一个质点在x轴上运动 各个时刻的位置如下表 质点在每 1s 内都做单向直线运 动 时刻 01234 位置坐标 m 05 4 1 7 1 几秒内位移最大 A 1s 内B 2s 内C 3s 内D 4s 内 2 第几秒内位移最大 A 第 1s 内B 第 2s 内C 第 3s 内D 第 4s 内 3 几秒内的路程最大 A 1s 内B 2s 内C 3s 内D 4s 内 4 第几秒内的路程最大 A 第 1s 内B 第 2s 内C 第 3s 内D 第 4s 内 解析 考查路程与位移的区别 路程与路径有关 而位移的大小与路径无关 只与初末位置有 关 1 质点在 1 秒内 2s 内 3s 内 4s 内的位移大小分别是 5m 4m 1m 7m 2 质点在第 1 秒内 第 2s 内 第 3s 内 第 4s 内的位移大小分别是 5m 9m 3m 6m 3 路程指的是物体运动轨迹的长度 本题中物体运动的时间越长 运动的轨迹就越长 暑期物理培训讲义 第 9 页 共 66 页 4 质点在第 1 秒内 第 2s 内 第 3s 内 第 4s 内的路程分别是 5m 9m 3m 6m 答案 1 D 2 B 3 D 4 B 四 课堂练习 1 关于质点的下列说法中正确的是 A 体积 质量都极小的物体一定能看做质点 B 只要物体不转动 就可以把物体看做质点 C 自行车运动的时候 因为车轮在转动 所以自行车一定不能被视为质点 D 物体的大小和形状在所研究的现象中起的作用很小 可以忽略不计时 就可以把物体看做 质点 2 分析下列运动 研究对象能当做质点的是 A 体操运动员在做单臂大回环时 可以被视为质点 B 研究地球的公转时 可以把地球看成质点 C 研究地球自转时 可以把地球看成质点 D 细胞很小 可把它看成质点 3 敦煌曲子词中有这样的词句 满眼风波多闪灼 看山恰似走来迎 仔细看山山不动 是船 行 其中 看山恰似走来迎 和 是船行 所选的参考系分别是 A 船和山B 山和船C 地面和山D 河岸和流水 4 火车在铁路上运动 人坐在火车里 下面说法中正确的是 A 以人作参考系 大地是运动的 火车也是运动的 B 以大地作参考系 人是运动的 火车也是运动的 C 以火车作参考系 人是静止的 大地是运动的 D 以人作参考系 火车是静止的 大地是运动的 5 在如图所示的时间轴上标出的是 A 第 4s 初B 第 6s 末 C 第 3sD 前 3s 6 以下数据指时刻的是 A 某运动员跑百米用时 11 70s B 某学校 8 15 正式上第一节课 C 1997 年 7 月 1 日零时 中国开始对香港恢复行使主权 D 5s 内楼上的小球落到地面 7 两条平行的铁轨上匀速行驶着甲 乙两列火车 某时刻火车正好交会 甲车上一乘客从一侧 车窗看到田野上树木向北运动 从另一侧窗口看到乙车也向北运动 但比树木运动得慢 则 0123456 t s 暑期物理培训讲义 第 10 页 共 66 页 A 甲 乙两车同时向北运动 乙比甲快 B 甲车向南运动 乙车向北运动 C 甲 乙两车同时向南运动 但乙车比甲车慢 D 甲车向南 乙车没动 停在了铁轨上 8 两辆汽车在平直公路上行驶 甲车内的人看见窗外树木向东移动 乙车内的人发现甲车没有 运动 如果以大地为参考系 上述事实说明 A 甲车向西运动 乙车不动B 乙车向西运动 甲车不动 C 甲车向西运动 乙车向东运动D 甲 乙两车以相同的速度都向西运动 五 课堂练习答案 1 D 2 B 3 A 4 BCD 5 D 6 BC 7 C 8 D 六 课堂总结 1 质点 把具有一定大小 形状的物体在一定条件下 看做具有质量的一个点就是质点 质点 是理想化的物体模型 物体简体为质点的条件 物体的大小在所研究的问题里可以忽略时 物体可看作质点 例 平动的物体一般可以看做质点 物体的大小与研究的问题中的距离相比很小时 可以看做质点 2 运动学问题 参考系可以任意选取 不要求只选惯性参考系 选取应以处理问题方便为原则 动力学问题 参考系只能选取惯性参考系 通常选地球为参考系 3 时刻和时间 时刻指某一瞬时 在时间轴上为一个点 时间指一段时间间隔 在时间轴上为 两点间的线段 第二讲 位置变化的描述 位移 1h 一 学习目标 1 会选择参考系并建立坐标系 能判断什么是位移 会在坐标系中画出位移 2 为了准确地描述物体的运动和物理规律 按照物理量的特征将物理量分为标量和矢量 能区 分物理量中的矢量和标量 3 数学课中原点到一个点的有向线段就可以表示矢量 点的坐标就可以表示物体 质点 的位 置 体会并使用数学的方法表示物理意义 暑期物理培训讲义 第 11 页 共 66 页 二 课程内容 1 为了定量地描述物体 质点 的位置及位置的变化 需要在参考系上建立一个坐标系 这样 物体 质点 在任何时刻的位置就可以用它在该时刻的位置坐标表示 2 物理学中把物体在一段时间内位置的变化称为位移 用从初位置到末位置的一条有向线段表 示 为了研究物体的位移 我们可以建立坐标系进行分析 在教材第 7 页图 1 2 8 中 物体沿直 线从点 A 运动到 B 点 A B 对应的坐标分别为 x1 x2 则物体位置坐标的变化量 即位移 可 表示为 21 xxx 3 在物理学中 只有大小没有方向的物理量称为标量 如质量 时间 路程 温度等 它们的 加减遵循算术法则 而像位移那样既有大小又有方向的物理量 称为矢量 如力 速度等物理量 它们的加减遵循矢量法则 三 问题与例题 1 问题 位移和路程的区别与联系 位移路程 描述质点位置变化 是从初位置指向末位 置的有向线段 描述质点实际运动轨迹的长度 矢量 有大小 也有方向标量 有大小 无方向区别 由质点的初 末位置决定 与质点运动轨 迹无关 既与质点的初 末位置有关 也与运动路 径有关 联系 都是描述质点运动的空间特征 都是过程量 一般来说 位移的大小不等于路程 在一个运动过程中 位移的大小不大于相应的路 程 只有质点做单向直线运动时 位移的大小才等于路程 2 问题 质点是什么 什么时候可以把一个物体看成是质点 尽管任何物体都有一定的形状和大小 但如果在我们所研究的问题中 只有当物体的形状和大 小对所研究的问题不起作用或起作用很小 可以忽略不计 为了研究的方便 可以把物体看做一个 有质量的点 这种用来代替物体的没有大小和形状 但有质量的点 叫做质点 可见 质点是一种 科学的抽象 是在研究物体运动时 抓住主要因素 忽略次要因素 是对实际物体的近似 是一个 理想化模型 一个物体是否可以视为质点 要具体情况具体分析 例如 一列火车从北京开往上海 暑期物理培训讲义 第 12 页 共 66 页 在计算运行时间时 可以忽略列车的长短 可把它视为质点 但是同样这列火车 要计算它通过黄 河铁路大桥所需时间时 必须考虑列车的长度 不可把列车视为质点 一个物体能否被看成质点不 能以大小而论 例如当我们研究自行车的气门芯运动轨迹时 就不能把自行车看作质点 但在研究 地球绕太阳公转时 可把整个地球看作质点 3 问题 怎么区分位移和路程 位移是描述质点位置变化的物理量 既有大小 又有方向 是矢量 是从起点 A 指向终点 B 的有向线段 有向线段的长度表示位移的大小 有向线段的方向表示位移的方向 位移通常用字母 s 表示 它是一个与运动路径无关 仅由初 末位置决定的物理量 路程是质点运动轨迹的长度 它是标量 只有大小 没有方向 路程的大小与质点运动的路径有关 但它不能描述质点位置的变 化 例如 质点环绕一周又回到出发点时 它的路程不为零 但其位置没有改变 因而其位移为零 很多同学都会问 位移和路程什么时候会相等 由于一个是矢量 另一个是标量 故两者绝对不可 能相等 但如果一个物体是向着单一方向做直线运动 则在一段时间内 其位移的大小与路程相等 4 问题 什么是物体运动的s t图象 匀速直线运动的s t图象有何特点 物体运动的规律可以用公式表示 也可用图象表示 s t 图象即为位移 时间图象 从 s t 图象 可知不同时刻物体的位移 匀速直线运动的 s t 图象是一条直线 但该直线并不是代表物体的运动 轨迹 5 例题 关于位移和路程 正确的说法是 A 位移和路程是相同的物理量 B 路程是标量 即表示位移的大小 C 位移是矢量 位移的方向即质点运动的方向 D 若物体做单一方向的直线运动 位移的大小等于路程 分析与解 要注意路程与位移的区别 位移是由初始位置指向终止位置的有向线段 是矢量 位移的大小即等于这段直线段的长度 路程是标量 是物体运动轨迹的总长度 只有质点一直向着 单一方向运动时 位移的大小才等于路程 所以选项 D 正确 点拨 位移是矢量 路程是标量 它们是不可能相等的 但在特定的条件下 我们可以说位移 的大小与路程相等 6 例题 如图所示 某人沿半径R 50m 的圆形跑道跑步 从A点出发逆时针跑过 3 4 圆周 到达B点 试求由A到B的过程中 此人跑步的路程和位移 分析与解 此人运动的路程等于 ACB 所对应的弧长 即路程 L m 5 235m5014 3 2 4 3 2 4 3 R 此人从 A 点运动到 B 点的位移大小等于由 A 指向 B 的有向线段的长度 即 m7 70m50414 1 2 Rs 位移的方向由A B 与半径AO的夹角为 45 点拨 由于位移是矢量 因此在求位移时 不仅要指出其大小 而且还要指明其方向 暑期物理培训讲义 第 13 页 共 66 页 7 例题 如图所示是某物体在 0 10s 内的s t图象 下列说法中正确的是 A 物体在第 1s 内的位移为 4m B 物体在第 5s 内的位移为 8m C 物体在前 5s 内的位移为 8m D 物体在后 5s 内的位移为 16m 分析与解 由图象可知 物体在 0 2s 内位移 从 0 均匀增加到 8m 即每秒钟发生的位移是 4m 从 2s 到 6s 物体的位移都是 8m 即在 2s 6s 内 物体是静止的 从 6s 10s 物体的位移从 8m 均匀增加到 16m 即每秒钟发生的位移是 2m 由以 上分析可知 物体在第 1s 内的位移是 4m A 选项正确 物体在第 5s 内是静止的 故位移为零 B 选项错 物体在前 5s 内的位移即为前 2s 内的位移 等于 8m C 选项正确 物体在后 5s 内的位 移即为 6s 10s 的位移 等于 8m D 选项错 本题正确选项 AC 点拨 正确理解 s t 图象的内涵是解决此类问题的关键 四 课堂练习 1 以下关于位移和路程的说法中 正确的是 A 位移是矢量 而路程是标量 B 质点通过的路程不同 但位移可能相同 C 位移和路程都是描述质点位置变化的物理量 D 质点的位移为零 说明质点没有通过路程 2 小球从离地板 5m 高处落下 又被地板弹回 在离地板 2m 高处被接住 则小球通过的路程 和位移大小分别是 A 7m 7mB 7m 3m C 5m 2mD 5m 3m 3 如图所示 物体沿边长为x的正方形由A运动到D 见箭头所示的方向 则它的位移和路 程分别是 A 00B x 向下 3x 向下 C x 向上 3xD 03x 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 R C 物体的路程等于 4R 方向向东 D 物体的路程等于 2 R 暑期物理培训讲义 第 14 页 共 66 页 5 一支 100m 长的队伍匀速前进 通信兵从队尾赶到队首传达命令 然后立即返回 当通讯兵 回到队尾时 队伍已前进了 200m 在这个过程中 通讯兵的位移大小是 A 400m B 100m C 200m D 300m 6 某人沿着半径为 R的水平圆周跑道跑了 1 75 圈时 他的 A 路程和位移的大小均为 3 5 R B 路程和位移的大小均为R2 C 路程为 3 5 R 位移的大小为R2 D 路程为 0 5 R 位移的大小为R2 7 气球升到离地面 80 的高空时 从上掉下一物体 物体又上升了 10 高后开始下落 若取 向上为正方向 则物体从离开气球开始到落到地面的位移为 通过的路程为 8 一质点由位置A向北运动了 4m 又转弯向东运动了 3m 到达B 在这个过程中质点运动的 路程是多少 运动的位移是多少 方向如何 五 课堂练习答案 1 AB 2 B3 C4 AD 5 C 6 C7 80m 100m8 7m 5m 北偏东 37 六 六 课堂总结 1 路程和位移 路程是指质点所通过的实际轨迹的长度 是标量 位移是表示质点位置变化的 物理量 是矢量 同一个运动过程路程大于或等于位移的大小 只有当物体做单向直线运动时路 程才等于位移的大小 第三讲 运动快慢与方向的描述 速度 2h 一 学习目标 1 了解从平均速度的定义到瞬时速度概念的建立过程 理解瞬时速度才是准确描述物体运动快 慢与方向的物理量 2 知道平均速度与瞬时速度的定义方法都是科学的 不能因为平均速度不够准确就认为它的定 义方法不科学 根据不同的需要采用不同的方法 正是实事求是的思想方法 3 认识平均速度是可以测量的 而瞬时速度一般是不能准确测量的 它在数值上越来越接近时 间越来越小时平均速度的测量值 理解从平均速度到瞬时速度是从实验到思辨 理想实验 tD 的科学定义方法 暑期物理培训讲义 第 15 页 共 66 页 4 学会使用打点计时器 会通过纸带计算出某个区域的平均速度与某个位置的瞬时速度 二 课程内容 1 为了准确反映物体位置变化的快慢和方向 物理学中将位移与发生这段位移所用时间的比值 定义为速度 用公式表示为 它是矢量 在国际单位制中 它的单位是米 秒 符 21 21 xxx v ttt 号是 m s 常用单位还有 km h 和 cm s 2 如果物体在相等时间内的位移不相等 这种运动叫做变速运动 公式求得的速度只能 x v t 粗略地描述物体在时间内运动的快慢 这个速度叫做平均速度 通常用符号表示 它是一个t v 矢量 其方向由位移的方向决定 3 要精确描述物体在某时刻或经过某位置时的运动快慢 就要知道运动物体在某时刻或经某位 置的速度 这种在某一时刻或某一位置的速度称为瞬时速度 这是一个矢量 它的大小称为瞬时 速率 简称速率 4 以速度为纵轴 时间为横轴 建立一个平面直角坐标系 在该坐标系中画出物体的速度随时 间的变化关系 这种描述速度v与时间t关系的图像叫做速度 时间图像 简称速度图像 三 问题与例题 1 问题 平均速度和平均速率有什么区别 平均速度平均速率 定义位移与时间的比值路程与时间的比值 矢量性有大小 有方向 是矢量有大小 无方向 是标量 联系 平均速度的大小不一定等于平均速率 只有当物体做单方向直线运动时平均速度的 大小才和平均速率相等 1 平均速度只能反应一段时间内平均运动的快慢 2 平均速度的大小跟选定的时间或位移有关 不同的位移或不同时间内的平均速度一般不同 必须明确求出的速度是对应哪一段位移会时间内的平均速度 3 一般情况下 平均速度不等于这段时间初 末时刻的算术平均值 只有在匀变速直线运动中 某段时间内 或某一段位移上 的平均速度才用这段时间始末的瞬时速度之和 0 2 vv v 2 问题 平均速度与瞬时速度的比较 平均速度瞬时速度 暑期物理培训讲义 第 16 页 共 66 页 反映一段时间内物体运动的平均快慢程度精确描述物体运动的快慢及方向 对应一段时间 过程 对应某一时刻或某一位置 区别 方向与位移的方向相同 与运动方向不一 定相同 方向就是物体的运动方向 不一定与位 移方向相同 共同点描述物体运动的快慢和方向 都是矢量 单位都是 m s 联系 1 当位移足够小或时间足够短时 可以认为瞬时速度就等于平均速度 2 匀速直线运动中平均速度等于瞬时速度 3 例题 一个运动员在百米赛跑时 50m 处的速度是 6m s 16s 末到达终点时的速度为 7 5m s 则整个跑动过程中他的平均速度的大小是 A 6m s B 6 25m s C 6 75m s D 7 5m s 分析与解 根据相关概念 题中的 6m s 及 7 5m s 两个速度分别表示的是运动员在两个不同 位置的瞬时速度 根据平均速度的定义 整个过程中运动员的平均速度的大小为 6 25m sm s 16 100 t s V 所以选项 B 正确 点拨 正确把握相关概念是解决此类问题的关键 有的同学会把 6m s 及 7 5m s 两个速度的 简单算术平均的结果 即 6 75m s 也就是 C 选项作为本题的答案 其错误的原因还是在于没有 搞清平均速度的概念 4 例题 一质点始终向着一个方向做直线运动 在前t时间内平均速度为v 2 后t 2 时间内 平均速度为v 则物体在这 3t 2 时间内平均速度大小是 A 3v 4 B 3v 2 C v D 2v 3 分析与解 从平均速度的定义出发 物体在这 3t 2 时间内平均速度 等于在该段时间内的总 位移除以总时间 即 3 2 2 22 21 21 v t t t vt v tt ss V 所以选项 D 正确 点拨 必须从定义出发 不可简单地认为4 3 2 2 v vv v 5 例题 图所示为在直线上运动的汽车图线 则下列答案正确的是 暑期物理培训讲义 第 17 页 共 66 页 A 汽车在 4 小时内的位移为 120 千米 B 汽车在第 2 小时至第 5 小时的平均速度为 40 千米 小时 C 汽车在第 1 小时末的的瞬时速度为 60 千米 小时 D 汽车在第 5 小时末回到原出发点 其瞬时速度为 120 千米 小时 E 汽车在开始运动后 10 小时内的平均速率为 48 千米 小时 平均速率为零 F 汽车在第 4 5 小时末的位置距出发点 60 千米 解析 A 车由原点出发 4 小时末到达 120 千米处 故位移为 120 千米 可见 A 是正确的 B 车在 2 5 小时内的平均速度 km h 负号表示与出发时的速度反向 可 见 B 是正确的 C 车在 0 2 小时内是做匀速运动 故其在 1 小时末的速度等于在 0 2 小时内的平均速度 km h 可见 C 是正确的 D 车在 4 5 小时内也是做匀速运动 故在 5 小时末的速度 km h 可见 D 正确 E 车在 10 小时内所走路径为 120 120 120 120 480 km 位移为 0 故平均速率为 km h 平均速度为零 可见 E 是正确的 F 理由同 D 如图 所以 km 可见 F 是正确的 答案 A B C D E F 均正确 暑期物理培训讲义 第 18 页 共 66 页 四 课堂练习 1 子弹以 900m s 的速度从枪筒射出 汽车在北京长安街上行驶 时快时慢 20min 行驶了 18km 汽车行驶的速度是 54km h 则 A 900m s 是平均速度B 900m s 是瞬时速度 C 54km h 是平均速度D 54km h 是瞬时速度 2 在百米赛跑中某运动员在 5s 末时速度为 8m s 在 10s 末到达终点时的速度为 14m s 则 运动员在全过程中的平均速度为 A 10m sB 9m sC 11m sD 5 1m s 3 第一次世界大战期间 一名法国飞行员在 2000m 高空飞行时 发现脸旁有一个小东西 他 以为是虫子 敏捷地把它一把抓过来 令他吃惊的是 抓到的竟然是一颗子弹 飞行员能抓到子 弹的原因是 A 飞行员的反应快B 子弹的飞行速度远小于飞行员的速度 C 子弹相对于飞行员来说是几乎静止的D 飞行员的手特有劲 4 物体沿直线运动 下列说法中正确的是 A 若物体在某 1s 内的平均速度是 5m s 则物体在这 1s 内的位移一定是 5m B 若物体在第 1s 末的速度是 5m s 则物体在第 1s 内的位移一定是 5m C 若物体在 10s 内的平均速度是 5m s 则物体在其中 1s 内的位移一定是 5m D 物体通过某位移的平均速度是 5m s 则物体在通过这段位移一半时的速度一定是 2 5m s 5 对瞬时速度和平均速度 下列说法中正确的是 A 瞬时速度是物体在某一段时间内或某一段位移内的速度 B 瞬时速度和平均速度都能精确地描述变速运动 C 瞬时速度是物体在某一位置或某一时刻的速度大小 D 瞬时速度和平均速度都不能进行测量 6 一辆汽车沿平直公路行驶 开始以 20m s 的速度行驶了全程的 1 4 接着以速度v行驶其余 的 3 4 的路程 已知全程的平均速度为 16m s 则v等于 A 18m sB 36m sC 15m sD 17 1m s 7 某人爬山 从山脚爬上山顶 然后又从原路返回到山脚 上山的平均速率为v1 下山的平均 速率为v2 则往返的平均速度的大小和平均速率是 A B 12 2 vv 12 2 vv 12 2 vv 12 2 vv C 0 D 0 12 12 vv vv 1 2 12 2v v vv 8 一辆汽车沿笔直的公路行驶 第 1s 内通过 5m 的距离 第 2s 内和第 3s 内各通过 20m 的距 暑期物理培训讲义 第 19 页 共 66 页 离 第 4s 内又通过 15m 的距离 求汽车在最初 2s 内的平均速度和这 4s 内的平均速度各是多少 五 课堂练习答案 1 BC2 A3 C4 A 5 C6 C7 D8 12 5m s 15m s 六 课堂总结 1 平均速度的定义式 l v t 1 的方向与 l的方向相同 v 2 l为物体在时间 t 内的位移 平均速度的计算需要准确的找到相应的位移 l和时间间隔 t 3 只有匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度 第四讲 速度变化快慢的描述 加速度 2h 一 学习目标 1 通过对日常的运动现象的分析 知道变速运动中速度变化快慢一般不同 常用表示 v t V V 2 理解加速度的定义 通过实例知道加速度是矢量 3 正确理解速度v 加速度a 速度改变量 v的概念区别 二 课程内容 1 物理学中 用速度的改变量与发生这一改变所用时间的比值定量描述物体速度变化的v t 快慢 并将这个比值定义为加速度 用公式表示 v a t 2 加速度是一个矢量 其方向由决定 v 3 在直线运动中 沿物体运动方向建立一个坐标系 若 则 表示加速度的方向0v 0a 沿x轴正方向 若 则 表示加速度的方向沿x轴负方向 0v 0a 4 在国际单位制中 加速度的单位是米每二次方秒 符号是 m s2 三 问题与例题 暑期物理培训讲义 第 20 页 共 66 页 1 问题 速度v 加速度a 速度改变量 v的比较 速度加速度速度改变量 物理意义 描述物体运动快慢和方向 的物理量 是一状态量 描述物体速度变化快慢和方 向的物理量 是一状态量 描述物体速度改变大小程 度的物理量 是一过程量 定义式v t x a t v v v v0 单位 m s m s2 m s 决定因素v的大小由v0 a t决定 a不是由v t v来决定 的 a由 v t的比值决定 v由v与v0决定 而且 v at也由a与t决定 方向 与位移x同向 即物体运 动的方向 与 v方向一致 而与 v0 v方向无关 由 v v v0 或 v at决定 大小位移与时间的比值 速度改变量与所用时间的比 值 v v v0 2 例题 下列所描述的运动的中 可能的有 A 速度变化很大 加速度很小 B 速度变化方向为正 加速度方向为负 C 速度变化越来越快 加速度越来越小 D 速度越来越大 加速度越来越小 解析 尽管很小 只要足够大 可以很大 则 A 正确 当与同方 向时 质点做加速运动 尽管逐渐减小 但与还是同方向 所以还要增大 致使减小 到零为止 则 D 项正确 加速度方向和速度变化方向一定相同 所以 B 项错了 加速度是描述速度变化的快慢的物理量 速度变化的快 加速度一定大 所以 C 项错了 答案 A D 3 例题 汽车由静止开始启动 10s 末速度为 20m s 以后匀速行驶 30min 遇到紧急