《高中物理必修第一册复习》教案

《高中物理必修第一册复习》教案教学目标教学目标：1.梳理必修第一册整册书的知识体系，做出思维导图或知识框架图2.体会极限思想、理想实验、转换测量量的科学思维方法3.学会图像的识别、图像的具体应用4.学会用牛顿运动定律处理传送带相关的问题教学重点：梳理必修第一册的物理思想与方法教学难点：利用典型的物理思想与研究方法解决问题教学过程时间教学环节主要师生活动1分钟环节一：引入教师：今天我们这节课是必修第一册整册书的复习。大家已经上过四节章末复习课了，学习的每一阶段都应该适时地总结，把学到的知识、方法、过程和体会，及时地加以梳理，以便更好地理解和掌握。学生：回忆章末复习课的主要内容。教师：在这册书的第10页，有这样一段叙述：在物理学中，研究物体做机械运动规律的分支叫作力学。人们在力学的研究中，不仅认识了物体做机械运动的规律，而且还创立了科学研究的基本方法。也就是说，我们学习相关内容的时候，需要关注物理规律，同时也要关注物理思想和研究方法。学生：快速思考必修第一册中主要物理规律及物理思想与研究方法。3分钟环节二：知识梳理与整合教师：第一册书的四章，每一章都解决了一些核心问题。为了让这些知识系统化、结构化，我们可以做出知识之间的框架图。教师：第一章：为了描述物体的运动，我们引入了位移、速度、加速度的概念，用位移描述物体位置的变化，用速度描述物体位置变化的快慢，用加速度描述物体速度变化的快慢。第二章：我们研究了匀变速直线运动，得到了匀变速直线运动的速度时间关系和位移时间关系。通过实验，研究了自由落体运动，得出了自由落体运动的规律。第三章：分析了三种性质的力，通过实验得到了力的合成、分解的规律，并应用这样的规律，处理了共点力平衡的问题。第四章：研究力和运动的关系，一个牛顿第二定律的方程，把力和运动联系到了一起。这一章突出了实验探究的方法，以及牛顿第二定律的应用。教师：描述运动的物理量有位移、速度、加速度，这个加速度，既是表示运动情况的加速度，也是物体所受合力产生的加速度。这样，加速度自然就成为了联系"运动"和"受力情况"的桥梁。既可以通过运动情况求出加速度，再进一步求解受力，也可以通过受力情况就出加速度，再进一步分析运动。12分钟环节三：物理思想与方法极限思想：平均速度是一段时间发生的位移除以所用的时间，当∆t→0时，这个平均速度就成为瞬时速度，也就是物理在某一时刻的速度。这个极限思想在处理纸带问题中得到了更为具体的应用。打点计时器打出一条纸带，怎么求出打点计时器打下E点时，纸带的瞬时速度呢？怎么才能更精确得到E点的瞬时速度呢？是不是D、F两点距离越小，得到的瞬时速度越精确？理想实验：伽利略在研究运动和力的关系时，用到了理想实验的研究方法。伽利略设计的理想实验有哪些关键步骤？这个实验中，有哪些是事实？有哪些是根据事实做出的推理？伽利略还研究过自由落体运动。伽利略猜想落体运动是一种简单的变速运动，他猜想速度和时间成正比。伽利略通过实验来检验自己的猜想。他认为：如果初速度为零，速度和时间成正比，那么位移就与时间的二次方成正比，通过检验位移和时间平方的关系，得到小球在斜面上运动速度与时间正比的结论。伽利略对实验结果进行合理外推，斜面倾角增加到90度，小球做自由落体运动，也满足速度和时间成正比的规律，也就是自由落体运动是匀变速运动。伽利略的这些研究，创立了对近代科学的发展极为有益的科学方法。这些方法的核心，是把实验和逻辑推理（包括数学演算）结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法。转换测量量的方法：伽利略研究落体运动，使用了转换测量量的方法：伽利略是这样做的：如果小球的初速度为0，其速度v∝t，那么它通过的位移x∝t2，只要测量小球不同时间所通过的位移，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。这样就将对速度的研究，转换为对位移的研究，巧妙解决了问题。另一个转换测量量的实例：实验探究加速度与力、质量的关系。这个实验有一个核心问题，就是对三个物理量的测量：测量小车的加速度，小车的质量和受力。进一步探究它们之间的关系。这是课本上提供的一种实验方案！怎么利用这种方案进行探究呢？小车小车小车黑板擦运动方向提示：小车在恒定拉力作用下，从静止做匀加速运动，x=at2用黑板擦控制两辆车的运动时间相同，那么小车的位移比，就是加速度的比。这样，就将测量加速度转换为测量位移，测量更方便。图像法图像法是处理物理问题常用的研究方法。图象识别的第一步是关注坐标轴的物理意义。位移-时间图像分析图像中两个物体的运动情况，发现这是一个龟兔赛跑的故事。乌龟一直做匀速直线运动，兔子中途睡觉了，位置不变。思考：图象中t2和t4两个时刻两条图线有交点，交点有什么意义呢？t2到t3这段时间内，是兔子速度大还是乌龟速度大？速度-时间图像思考：左图，物体的运动情况如何？是一个单向的直线运动还是有折返的运动？右图，物体运动情况如何？v-t图像和横轴所围的面积表示物体运动的位移。F-t图像人在体重计上下蹲-起立的F-t图象，F是体重计的读数。把这个图象和具体图景对应起来，你能从图象中获得哪些信息呢？先失重，再超重（重心先加速下降），是下蹲阶段。后面加速上升，减速上升，是起立阶段。你还能通过图象得到什么信息？（估算最大加速度约为6m/s2）图像的应用对于匀变速直线运动，如果把整个运动过程分割，分割得非常非常细，这些小矩形的面积之和就能地代表物体的位移。也就是用梯形面积来代表匀变速直线运动的位移。匀变速直线运动的位移公式就是这样推导出来的。运用这种微元求和思想可以使一些复杂的物理过程，用我们熟悉的方法迅速地加以解决。例：摩天大楼中电梯的简化模型如图1所示。电梯的加速度a随时间t变化的a-t图像如图2所示。已知电梯在t=0时由静止开始上升。请你根据a-t图像，求电梯在第1s内的速度改变量△v1和第2s末的速率v2。图2图26分钟环节四：应用与实践水平传送带被广泛地应用于机场和车站，用于对旅客的行李进行传送和安全检查。例：如图为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v=1m/s的恒定速率运行，一质量为m=4kg的行李无初速地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带间的动摩擦因数μ=0.1，AB间的距离L=2.0m，g取10m/s2。（1）求行李刚开始运动时所受的滑动摩擦力大小与加速度大小。 先对行李做受力分析：行李受重力、支持力、向右的滑动摩擦力。摩擦力大小可以写成μFN。竖直方向：重力和支持力二力平衡：FN=mg。计算出，摩擦力为4N。这个摩擦力产生的加速度是多大呢？根据牛顿第二定律：Ff=ma，解出a=μg，计算出加速度是1m/s2。（2）求行李做匀加速直线运动的时间。行李在摩擦力的作用下做匀加速直线运动，直到速度增加到和传送带共速，然后做匀速运动。根据v=at，解得t=1s。也就是行李在这1s的时间内做匀加速直线运动。在这1s的时间内,行李发生的位移是多大呢？x=。传送带长度是2m，行李加速运动0.5m，后面就匀速运动了。（3）求行李从A运动到B的总时间。行李的运动过程可分为两段，一段是匀加速运动，位移是0.5m；一段是匀速运动。两段位移的和，就是传送带的长度。这样能解出，t′=1.5s，匀速运动的时间为1.5s，总时间是2.5s。我们发现，这个问题中涉及两个物体的运动，一个是传送带--匀速运动；一个是行李--先匀加速运动，再匀速运动。如果把两个物体的运动情况画在一个速度时间图像中，有利于分析它们的运动情况。分阶段画出行李运动的图像。阴影部分的面积有什么含义？（4）如果传送带速度可以调节，要使行李从A运动到B的时间最短，应该将传送带速度调到多大？行李运动的位移、加速度是确定的，若从A到B一直匀加速，运动时间最短。根据v′2=2aL，解得：v′=2m/s。也就是传送带速度调到2m/s，行李就能一直加速运动。注意：既然行李已经一直在做加速运动了，所以即使传送带速度调得更大，也不能缩短传送时间了。1分钟环节五：小结及结束语今天老师带领大家梳理了必修第一册的物理知识，总结了其中蕴含的部分物理思想和研究方法，包括极限思想、理想实验、转换测量量的方法、图像法。应用与实践部分，解决了水平传送带的若干问题，这些问题的实质就是牛顿运动定律的应用，大家要认真体会。后面我们要继续学习的第二册书的内容，内容更丰富了，也更深刻了，但是解决问题的物理思想和研究方法却是一致的，它会贯穿物理学习的始终，大家应该切实掌握。今天的课就上到这里，同学们再见！课后练习1．实验中，将纸带与小车相连，下图是实验中打点计时器打出的一条纸带，可以通过纸带来研究小车的运动。OOBCDEFA用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是（选填“越小越好”或“与大小无关”）；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差（选填“有关”或“无关”）。2．汽车从制动到停止共用时5s。这段时间内，汽车每1s前进的距离分别是9m、7m、5m、3m、1m。汽车前1s和前2s的平均速度中，哪一个最接近汽车刚制动时的瞬时速度？这个平均速度比汽车刚制动时的瞬时速度是大还是小？3．伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置B．如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D．小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小4．为了研究超重和失重现象，某同学站在力传感器上做“下蹲”和“站起”的动作，力传感器将采集到的数据输入计算机，可以绘制出压力随时间变化的图线。某次实验获得的图线如右图所示，a、b、c为图线上的三点，有关图线的说法可能正确的是A．a→b→c为一次“下蹲”过程B．a→b→c为一次“站起”过程C．a→b为“下蹲”过程，b→c为“站起”过程D．a→b为“站起”过程，b→c为“下蹲”过程5．m/s的恒定速率运行，传送带的长度L=2.0m。现有一行李包（可视为质点）以v0＝1.0m/s的初速从A端向右滑行，被传送到B端。行李包与传送带间的动摩擦因数μ＝0.20，g取l0m/s2。求（1）行李到达右端时的速度大小；（2）行李从A端运动到B端所用的时间；（3）其它条件不变，仅将传送带的速度变为4.0m/s，行李从A端到B端的时间如何变化？答案：1．越小越好，有关2．前1s的平均速度更接近汽车刚制动时的瞬时速度，这个平均速度比汽