新人教版高一物理必修一全册学案

新人教版高一物理必修一全册学案前言：走进物理学的世界亲爱的同学们，当你们翻开这本学案，你们就已经站在了探索奇妙物理世界的门槛上。物理学，这门研究物质最普遍运动规律和物质基本结构的学科，将为你们揭示自然界的奥秘，从苹果落地到天体运行，从微风拂面到电闪雷鸣。高一物理必修一，我们将从最基本的机械运动入手，学习如何描述运动，探究运动的原因，逐步培养你们的科学思维能力和分析解决问题的能力。这份学案旨在陪伴你们度过这段充满挑战与乐趣的学习旅程，希望它能成为你们学习路上的良师益友。请记住，物理不仅仅是公式和计算，更是一种看待世界的方式。第一章运动的描述1.1质点参考系坐标系学习目标：1.理解质点的概念，知道质点是一种理想化模型，能判断在什么情况下可以把物体看作质点。2.理解参考系的概念，知道选择不同的参考系观察同一物体的运动，结果可能不同，会根据实际情况选择合适的参考系。3.知道坐标系的作用，能建立适当的直线坐标系描述物体的位置及其变化。知识梳理与要点解析：物理学研究物体的运动，首先需要解决的问题是如何“看待”物体和“描述”物体的位置。一、质点在研究物体的运动时，如果物体的形状和大小对所研究的问题没有影响或影响可以忽略不计，我们就可以把这个物体看作一个有质量的点，这个用来代替物体的有质量的点就叫做质点。*质点是一种理想化的物理模型：它突出了事物的主要特征，忽略了次要因素，是物理学中常用的科学研究方法。*物体能否看作质点，取决于所研究的问题：例如，研究地球绕太阳公转时，地球的大小和形状相对于日地距离可以忽略，地球可视为质点；但研究地球自转时，就不能将其视为质点。思考与讨论：1.研究百米赛跑运动员的冲刺速度时，运动员能否看作质点？研究运动员摆臂动作时呢？2.研究一列火车从北京到上海的运行时间，火车能否看作质点？研究火车通过一座桥梁的时间，火车能否看作质点？二、参考系宇宙中的一切物体都在不停地运动，绝对静止的物体是不存在的。我们描述一个物体的运动时，总要选择另一个物体作为标准，这个被选作标准的物体就叫做参考系。*运动的相对性：选择不同的参考系观察同一个物体的运动，观察结果可能不同。例如，坐在行驶的汽车里的乘客，以汽车为参考系是静止的，以地面为参考系则是运动的。*参考系的选择是任意的：但在实际问题中，我们通常选择地面或相对地面静止的物体作为参考系，这样会使问题的描述更简单。选择参考系时，应明确指出。思考与讨论：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”，这两句歌词分别以什么为参考系？三、坐标系为了定量地描述物体的位置及其变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。*直线坐标系：当物体沿一条直线运动时，我们可以建立直线坐标系（数轴）。在直线上规定原点、正方向和单位长度。物体的位置就可以用一个坐标值来表示。例如，一辆汽车沿平直公路行驶，我们可以以公路上某一路标为原点O，规定向东为正方向，1m为单位长度，那么汽车在某时刻的位置x=50m，就表示它在路标东边50m处。*坐标系三要素：原点、正方向、单位长度。典型问题与方法指导：问题1：质点模型的理解与判断例：下列关于质点的说法正确的是（）A.质点是一个理想化模型，实际并不存在B.体积很小的物体都可以看作质点C.质量很大的物体不能看作质点D.研究地球自转时，地球可以看作质点思路分析：质点是理想化模型，A正确；物体能否看作质点与体积、质量大小无关，取决于研究问题，B、C错误；研究地球自转，其形状大小不可忽略，D错误。答案：A问题2：参考系的选取与运动描述例：甲、乙两车在同一条平直公路上向东行驶，甲车的速度大于乙车的速度。下列说法正确的是（）A.以甲车为参考系，乙车向西运动B.以乙车为参考系，甲车向西运动C.以地面为参考系，甲车向西运动，乙车向东运动D.以地面为参考系，甲车向东运动，乙车向西运动思路分析：甲、乙均向东行驶，且v甲>v乙。以甲车为参考系，乙车位置相对甲车向西变化，A正确；以乙车为参考系，甲车位置相对乙车向东变化，B错误；以地面为参考系，两者均向东，C、D错误。答案：A巩固与提升：1.请你判断在下列研究情境中，研究对象能否被看作质点，并说明理由。（1）研究花样滑冰运动员的动作难度。（2）研究手榴弹被抛出后的运动轨迹。（3）研究乒乓球的旋转对其运动的影响。2.坐在行驶的火车里的乘客，看到窗外的树木向后运动，他是以什么为参考系的？如果以树木为参考系，火车是运动的还是静止的？乘客是运动的还是静止的？3.一辆汽车从A地出发，向东行驶了10km到达B地，然后又向西行驶了5km到达C地。若以A地为原点，向东为正方向，建立直线坐标系。（1）求B地和C地的坐标。（2）汽车从A到B的位移是多少？从B到C的位移是多少？从A到C的位移是多少？---1.2时间位移学习目标：1.理解时间和时刻的概念，知道它们的区别和联系，能够在时间轴上表示时间和时刻。2.理解位移的概念，知道位移是矢量，能用有向线段表示位移。3.知道路程和位移的区别与联系。4.初步了解矢量和标量的概念，知道矢量有大小和方向，标量只有大小。知识梳理与要点解析：在描述物体的运动时，除了要明确物体的位置，还需要关注运动发生的“时间”以及位置变化的“多少”和“方向”。一、时间和时刻*时刻：指某一瞬时。在时间轴上，时刻用一个点来表示。例如，“第2s末”、“第3s初”、“8点整”等。*时间间隔（简称时间）：指两个时刻之间的间隔，在时间轴上，时间用一条线段来表示。例如，“前3s内”、“第2s内”、“上课用了45分钟”等。*单位：国际单位制中，主单位是秒（s），常用单位还有小时（h）、分钟（min）。1h=60min=3600s。*时间轴：为了直观形象地理解时间和时刻，可以画出时间轴。时间轴上的每一个点代表一个时刻，原点通常表示计时开始（t=0）。从t1到t2的线段长度表示时间间隔Δt=t2-t1。思考与讨论：“第3秒末”和“第4秒初”指的是同一个时刻吗？“前3秒内”和“第3秒内”所指的时间间隔相同吗？分别是多长？二、路程和位移*路程：物体运动轨迹的长度。路程只有大小，没有方向，是标量。*位移：从物体运动的初位置指向末位置的有向线段。位移既有大小（初末位置间的直线距离），也有方向（从初位置指向末位置），是矢量。*大小：初末位置间的直线距离。*方向：从初位置指向末位置。*路程与位移的联系与区别：*位移是矢量，路程是标量。*一般情况下，路程大于位移的大小（只有当物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程）。*位移只与初末位置有关，与运动路径无关；路程与运动路径有关。三、矢量和标量*矢量：既有大小又有方向的物理量。例如：位移、力、速度等。矢量的运算遵循特殊的法则（以后会学到，如平行四边形定则）。*标量：只有大小没有方向的物理量。例如：时间、路程、质量、温度等。标量的运算遵循代数运算法则。典型问题与方法指导：问题1：时间与时刻的辨析例：关于时间和时刻，下列说法正确的是（）A.物体在5s时指的是物体在5s末这一时刻B.物体在5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间C.物体在第5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间D.第4s末就是第5s初，指的是同一时刻思路分析：“5s时”指时刻，A正确；“5s内”指0到5s末共5s时间，B错误；“第5s内”指4s末到5s末这1s，C正确；第4s末和第5s初是同一时刻，D正确。答案：ACD问题2：位移与路程的计算与比较例：一个物体从A点出发，沿半径为R的圆形轨道运动一周，回到A点。在此过程中，物体的路程和位移大小分别是多少？思路分析：路程是运动轨迹的长度，即圆的周长：s=2πR。位移是初末位置间的有向线段，初末位置相同，位移大小为0。答案：路程2πR，位移0。巩固与提升：1.如图所示的时间轴，指出下列时刻或时间间隔：（1）时刻t1=______，t2=______。（2）时间间隔Δt1=______（对应哪段？），Δt2=______（对应哪段？）。（在脑海中构建一个时间轴：原点为0，向右依次标有1,2,3,4,5s。t1在1s处，t2在4s处。Δt1可以是0到2s，Δt2可以是2s到5s）2.小球从距地面5m高处落下，碰到地面后弹起，上升到距地面3m高处被接住。在整个过程中，小球的路程和位移大小分别是多少？位移的方向如何？3.一质点在x轴上运动，各个时刻的位置坐标如下表所示：t/s012345:---:------------------x/m05-4-1-71（1）画出质点的运动轨迹示意图（在x轴上标出各时刻位置）。（2）计算质点在0~1s内、1~2s内、2~3s内、3~4s内、4~5s内的位移和路程。（3）计算质点在0~5s内的总位移和总路程。---1.3运动快慢的描述——速度学习目标：1.理解速度的物理意义，知道速度是描述物体运动快慢和方向的物理量。2.理解平均速度的概念，掌握平均速度的定义式，并能利用公式进行相关计算。3.理解瞬时速度的概念，知道瞬时速度是精确描述物体在某一时刻或某一位置运动快慢和方向的物理量。4.知道速率的概念，了解平均速率与平均速度的区别。5.初步了解匀速直线运动的特点。知识梳理与要点解析：我们已经知道如何描述物体的位置和位置变化，那么如何描述物体运动的快慢呢？一、速度（velocity）*物理意义：描述物体运动快慢和方向的物理量。*定义：位移与发生这段位移所用时间的比值。*定义式：v=Δx/Δt*Δx：位移（矢量）*Δt：时间间隔*单位：国际单位制中，米每秒（m/s）。常用单位还有千米每小时（km/h）。1m/s=3.6km/h。*方向：速度是矢量，其方向与物体的位移方向相同（在单向直线运动中，与运动方向相同）。二、平均速度（averagevelocity）*定义：在某段时间内的位移与这段时间的比值，叫做这段时间内的平均速度。*公式：v̄=Δx/Δt（v̄表示平均速度）*物理意义：粗略地描述物体在某段时间内运动的快慢和方向。*说明：*平均速度与一段位移（或一段时间）相对应。*说平均速度时，必须指明是哪段位移内或哪段时间内的平均速度。*平均速度是矢量，方向与这段时间内的位移Δx方向相同。思考与讨论：一辆汽车从A地到B地，前半段路程的速度为60km/h，后半段路程的速度为40km/h。这辆汽车在整个路程中的平均速度是多少？它等于速度的平均值（50km/h）吗？为什么？三、瞬时速度（instantaneousvelocity）*定义：物体在某一时刻或某一位置的速度，叫做瞬时速度。*物理意义：精确地描述物体在某一时刻或某一位置运动的快慢和方向。*说明：*如果时间间隔Δt非常非常小，趋近于0时，平均速度v̄=Δx/Δt就趋近于瞬时速度。*瞬时速度是矢量，其方向是物体在该时刻的运动方向（如果是曲线运动，则是轨迹上该点的切线方向）。四、速率（speed）*瞬时速率：瞬时速度的大小叫做瞬时速率，简称速率。我们平常说的“这辆车开得好快，速度达到了100公里每小时”，这里的“速度”实际上指的是速率。*平均速率：路程与发生这段路程所用时间的比值。平均速率是标量，它不等于平均速度的大小（除非是单向直线运动，此时路程等于位移大小，平均速率才等于平均速度的大小）。五、匀速直线运动（uniformrectilinearmotion）*定义：物体沿着直线运动，并且速度保持不变的运动，叫做匀速直线运动。*特点：*轨迹是直线。*速度的大小和方向都不变（即瞬时速度等于平均速度）。*在任意相等的时间内，位移都相等。典型问题与方法指导：问题1：平均速度的计算例：一辆汽车沿平直公路行驶，先以速度v1通过前1/3的位移，再以速度v2=50km/h通过其余2/3的位移。若整个位移中的平均速度v̄=37.5km/h，则v1为多大？思路分析：设总位移为x。通过前1/3位移的时间t1=(x/3)/v1=x/(3v1)。通过后2/3位移的时间t2=(2x/3)/v2=2x/(3v2)。总时间t=t1+t2。平均速度v̄=x/t=x/(x/(3v1)+2x/(3v2