2018年高中物理必修一教案(全部)

第一章运动的描述

1.1 质点参考系和坐标系

【教学目标】

一、知识与技能

1. 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。

2. 理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。

3. 会用坐标系描述物体的位置和位置的变化。

二、过程与方法

1.体会物理模型在探索自然规律中的作用，让学生将生活实际与物理概念相联系，通过几个具体的例子让学生自主讨论，在讨论与交流中，自主升华为物理概念。

2.通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法，让学生从熟悉的常见现象和已有经验出发，体验不同参考系中运动的相对性，揭示参考系在确定物体运动时客观存在的必要性和合理性，促使学生形成勤于观察、勤于思考的习惯，提高学生自主获取知识的能力。

三、情感态度与价值观

热爱自然，关心科技，正确方法，科学态度。

【教学重点】

质点概念的理解，如何选取参考系。

【教学难点】

什么情况下可以把物体看成质点。

【课时安排】

1课时

【教学过程】

一、导入新课

雄鹰在空中翱翔，足球在绿茵场上飞滚，连静静的山川也在“坐地日行八万里”……。宇宙中的一切物体都在不停地运动。运动是宇宙间永恒的主题，也是日常生活中常见的现象。李白用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，来描绘气势磅礴的瀑布。画家也用美丽的画笔描绘出动感十足的情景。那么作为我们未来的科学家，我们怎样描绘物体的机械运动呢

二、新课教学

1. 物体和质点

研究物体的运动，第一步是要确定物体的位置。物体都具有大小和形状，在运动中物体的各点的位置变化一般说来是不同的，所以要详细描述物体的位置及其变化，并不是一件简单的事情。

例如：

(1)投掷手榴弹时怎么样测量投掷距离？

(2)把教室的课桌向后推出0.5m，怎么样测量距离？

(3)你从校门口向校园内走100m，你现在哪儿？

在学生议论过程中，引导学生想到我们在处理这些问题时，常常不考虑物体各部分的差异，把物体简化成为没有大小、形状的点，或者说用一个有质量的点来代替物体。

引入质点是为了使物体的位置有一个确切的概念，使物体的复杂运动转化成点的运动。

(1)质点的定义：用来代替物体的有质量的点叫做质点。即没有形状、大小、体积而具有质量的一个点，质点具有物体的全部质量。

(2)质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。引入理想化模型，抓住主要

矛盾，忽略次要矛盾，尽可能把复杂问题简单化，是物理学上经常用到的一种研究问题的方法——科学抽象。

物理学对实际问题的简化，必须从实际出发，撇开不考虑的只能是与当前考察无关的因素，和对当前考察影响很小的次要因素。

（3）关于质点简化的条件性

一个物体能否抽象成质点，并不是取决于物体的形状和体积大小，这要看具体情况而定。 ①平动的物体一般可以看作质点

做平动的物体，由于物体上各点的运动情况相同，可以用一个点代表整个物体的运动，在这种情况下，物体的大小、形状就无关紧要了，可以把整个物体当质点。

例如：平直公路上行驶的汽车，车身上各部分的运动情况相同，当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候，就可以把汽车当作质点。当然，假如我们需要研究汽车轮胎的运动，由于轮胎上各部分运动情况不相同，那就不能把它看作质点了。

要注意的是：同一物体在不同情况下有时可看质点，有时不可以看作质点，一列火车从北京开到上海，研究火车的运行的时间，可将火车看成质点，而火车过桥时，计算火车过桥的时间，不可以将火车看成质点。

②有转动但转动为次要因素

例如：研究地球公转时，可把地球看作质点；研究地球自转时，不能把地球看质点。 ③物体的形状、大小可忽略

再如：乒乓球旋转对球的运动的较大的影响，运动员在发球、击球时都要考虑，就不能把乒乓球简单看作质点。

2. 参考系

参考系是研究机械运动的标准，要研究一个物体的运动，首先必须选取参考系。

（1）要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作为标准，这个被选来作为标准的另外的物体就叫做参考系。一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的。在选定参考系后要假定自己站在参考系中去观察物体的运动。（请同学们思考课本图1.1-4。并思考观察结果为什么不同。）

(2)选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察的结果可能会有所不同。

(3) 比较两个物体的运动时必须选择同一参照系，比较才有意义。

(4)在运动学中，参考系的选取是任意的，但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可能简单为原则。在没有特别说明时，通常以地面为参考系。例如，描述地面上物体的运动时，通常选地面或相对于地面而静止不动的其他物体作为参考系。

3. 坐标系

位置就是质点在某时刻所在的空间的一点。物体做机械运动时，其位置发生变化，为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。坐标系是在参考系的基础上抽象出来的概念，是抽象化的参考系。

（1）坐标系即参考系的具体化，是在参考系上建立的，坐标系相对参考系是静止的。具体有：

① 一维坐标：描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，可以以这条直线为x 轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。如下图所示，若某一物体运动到A 点，此时它的位置坐标X A ＝3m ，若它运动到B 点，则此时它的坐标X B ＝-2m （“-”表示沿X 轴负方向）。

X ／m A B O 0 3 -2

②二维坐标：平面直角坐标，描述物体在一平面内运动，即二维运动时，需采用两个坐标确定它的位置。

③三维坐标：立体坐标系，描述物体在空间的运动。

(2) GPS定位仪——确定地球物体的具体方位，提供准确时间。

要注意以下几点：

a坐标系相对参考系是静止的。

b坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。

c用坐标表示质点的位置。

d用坐标的变化描述质点的位置改变。

三、课堂小结

这节课我们学习了质点、参考系和坐标系等概念，它们是运动学乃至整个力学的最基本最重要的概念。要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个物理模型，最简单的是质点模型。由于运动的相对性，描述质点的运动时必须明确所选择的参考系。为了准确地、定量地描述质点的运动，还要建立坐标系。

四、课后作业

问题与练习第2题。

1.2时间和位移

【教学目标】

一、知识与技能

1.理解位移、路程、时刻和时间间隔。

2.知道矢量和标量，知道位移是矢量。知道位移和路程的不同。

3.知道直线运动物体的位置及位移，并能利用直线坐标系的坐标和坐标变化来表示。

二、过程与方法

1. 通过具体问题引出时间、时刻、位移、路程等概念，要使学生学会将抽象问题形象化化的处理方法。

2. 会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向。

3.会用矢量表示和计算质点的位移，用标量表示路程。

三、情感态度与价值观

1.通过时间位移的学习，要让学生了解生活与物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实。

2.养成良好的思考习惯和科学的价值观。

【教学重点】

位移和路程的区别和联系。

【教学难点】

位移和路程在计算方法上的不同。

【课时安排】

1课时

【教学过程】

一、导入新课

提问一个走读生，上学的时候是什么时间离开家的？在路上用了多长时间？怎么走的？什么时间到校的？

根据学生的回答提出，要想清楚地描述物体运动情况，仅仅用上节课所学的内容是不够

的，我们需要学习更多的物理量。

二、新课内容

（一）时刻和时间间隔

时刻和时间间隔既有联系又有区别。在开始学生的回答中，学生离家和到校所对应的是时刻概念，在路上所用的时间就是时间间隔，它等于两个时刻之差。

我们说上午8时上课、8时45分下课，这里的“8时”“8时45分”是这节课开始和结束的时刻，而这两个时刻之间的45分，则是两个时刻之间的时间间隔。

上午前两节课开始和结束的时刻及两节课和课间休息所持续的时间间隔

1．如果建立一个表示时间的一维直线坐标系，则在这个坐标系中，时刻用点表示，时间间隔是两个时刻之差，用线段表示。

例：见下图所示

2．要注意严格区分时间间隔(时间)和时刻。

例如：“第6s 末”、“第7s 初”、“6s 末”等指的都是时刻而不是时间。其中“第6s 末”、“第7s 初”指的是同一时刻，在时间轴上都是指t=6s 这一点；

“6s 末”在时间轴上指t=6s 这一点。

“第4s 内”、“前2s 内”都是指时间间隔。其中“第4s 内”就是“第4s 初”(或“第3s 末”)到“第4s 末”这两个时刻之间的时间间隔，时间长度为1s,在时间轴上指t=3 s 到t=4 s 两点间的时间间隔。

“前2s 内”就是“o 时刻”到“2s 末”这两个时刻之间的时间间隔，时间长度为2s ，在时间轴上指t=0 s 到t=2 s 两点间的时间间隔。

3．在实验室中常用秒表和打点计时器或频闪照相的方法来测量时间，其中打点计时 器和频闪照相的方法可以测量很短的时间间隔。

（二）路程和位移 1．路程：路程是质点运动轨迹的长度。当物体从某位置A 运动到另一位置B 时,可以沿不同的轨迹运动,如右图所示,走过不同的路程。路程不能描述质

点的位置变化，与运动路径有关。路程只有大小，没

有方向。“某一时间内路程等于零”表示这段时间物

2 ← 0 1

3

4

5

6 7

8 t/s ← 前2s 第4s 第6s 末、第7s 初

2 → → x y ① ② ③ A

B O

体静止。

2．位移：位移用来表示物体位置变化的物理量，它是从初位置到末位置的有向线段,如图1—2—2中的有向线段AB。位移既有大小，又有方向，位移的大小与路径无关，仅由初、末位置决定。“某一时间内位移等于零”表示这段时间物体的初末位置相同，而不表示这段时间内物体静止。

3．在任何情况下，位移的大小都不可能大于路程。当物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程。

4．位移的单位是“米(m)”，有时也用“千米(km)”或“厘米(cm)”。

（三）矢量和标量

1．矢量：在物理学上既有大小又有方向的物理量叫做矢量。位移就是矢量。

2．标量：在物理学上只有大小没有方向的物理量叫做标量。例如：时间、质量、温度、路程等都是标量。

3．矢量相加和标量相加遵从不同的法则。两个标量相加遵从算术加法的法则。而矢量相加遵从平行四边形法则。

如: 从A点向北走了40m到C，再从C向东走了30m到D，则有向线段AC、CD和AD 分别表明第一次、第二次的位移和两次行走的合位移。如下图。第一次位移大小为40 m，第二次位移大小为30 m，两次行走的合位移大小为50 m．

C D

A

（四）直线运动的位置和位移

在直线运动中，用坐标表示物体的位置，坐标的正负表示位置在原点的哪一侧，坐标的数值表示位置到原点的距离;用坐标的变化量表示物体位移，坐标差的正负表示位移的方向与坐标轴正方向相同还是相反，坐标差的数值表示位移的大小——位置移动的距离。

物体做直线运动，若物体在时刻t1处于“位置”x1，在时刻t2处于“位置”x2，那么，x2-x1就是物体的“位移”，记为△x=x2-x1。即初、末位置坐标的变化量△x表示物体的位移。

例如:物体从A到B，x A＝2m，x B＝5m，△x AB＝x B－x A＝5－2＝3m，从C→B，x C＝6m，△x CB＝x B－x C＝5－6＝－1m，负号表示位移的方向和规定的正方向相反，所以在直线运动中，矢量运算可化为代数运算，用正、负代表方向。

三、布置作业

问题与练习第1~4题。

1.3 运动快慢的描述——速度

【教学目标】

一、知识目标

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。

二、能力目标

1．比值定义法是物理学中经常采用的方法，学生在学习过程中掌握用数学工具描述物理量之间的关系的方法。

2．培养学生的迁移类推能力，抽象思维能力。

三、德育目标

由简单的问题逐步把思维迁移到复杂方向，培养学生认识事物的规律，由简单到复杂。

【教学重点】

1.理解坐标和坐标变化量。

2. 平均速度与瞬时速度的概念及其区别。

【教学难点】

对瞬时速度的理解。

【课时安排】

1课时

【教学过程】

一、导入新课

物体的各式各样的运动，快慢程度不一样，火箭转瞬即逝，蜗牛背着那重重的壳，一步一步地爬．那如何比较运动的快慢呢？

二、新课教学

（一）坐标与坐标的变化量

1. 研究直线运动时，坐标轴上的点x表示物体的位置，两点间的线段Δx表示位置的变化。

2. 物体的位移可以用坐标的变化量来表示：

Δx的大小表示位移的大小；

Δx的正负表示位移的方向。

思考：课件投影图，让学生观察，用数轴

表示坐标与坐标的变化量，能否用数轴表示时

间的变化量?

分析：显然物体开始是向x轴正方向运

动，位移△x=x2-x1为正值；若向x轴负方向运动时，位移△x为负值。

（二）速度

1．比较运动快慢的方法

（1）相同时间内比较位移的大小；

（2）相同位移时比较所用时间的长短。

2．速度

（1）定义：速度等于位移跟发生这段位移所用时间的比值。

（3）单位：m／s，常用的还有km／h、cm／s等。

换算关系：

（4）物理意义：表示物体运动快慢的物理量。

（5）速度是矢量

速度的大小等于单位时间内位移的大小；速度的方向就是物体运动的方向。

（6）匀速直线运动中，任意相等时间内的位移都相等，运动的快慢程度相同，即速度的大小方向都不变。

（三）平均速度和瞬时速度

1．平均速度

（1）定义：在某段时间的位移△x与发生这段位移所用的时间△t的比值，叫做这段时间（或位移）内的平均速度。

（2）公式：v=△x/△t

（3）平均速度只能粗略地描述物体在某段时间内（或者是某段位移内）运动的平均快慢程度。

（4）描述平均速度时，必须指明是哪一段位移上的平均速度；或是哪一段时间间隔内的平均速度。

2．瞬时速度

（1）定义：物体在某一时刻(或通过某一位置时)的速度，叫做瞬时速度。

（2）物理意义：精确地描述物体在某一时刻(或通过某一位置时的运动快慢。

（3）方向：与物体经过某一位置的运动方向相同。

（4）物体在从t到t+△t时间间隔内，若△t非常小，以至于△t 0，则可以认为表示的是物体在t时刻的瞬时速度。

3. 速度和速率

（1）速率：瞬时速度的大小叫做速率。

（2）日常生活和物理学中说到“速度”，有时是指速率。

思考：平均速率是平均速度的大小吗？

提示：平均速度是物体的位移与发生这段位移所需时间的比值．平均速率是物体通过的路程与所需时间的比值．由于物体在通过一段位移时，位移的大小一般不等于路程，故平均速率一般也不等于平均速度的大小．特例：只有当物体做单向直线运动时，位移大小才等于路程，平均速度的大小才与平均速率相等。

[典例分析]

例1 光在空气中的传播速度约等于3.0×108m/s，声音在空气中的传播速度是340m/s，一个人看到闪电后5s听到雷声，则打雷的地方离他大约多远？

分析：设打雷的地方到人的距离为x，根据x=vt，可分别计算闪电和雷声传到人所在处所用的时间分别为t1和t2，根据条件t2-t1=5s，则可得解。

答案：约1.7×103m

例2 某物体沿一条直线运动，（1）一半时间内的平均速度为v1，后一半时间内的平均速度为v2，求全程的平均速度．（2）一半位移的平均速度为v1，后一半位移的平均速度为v2，全程的平均速度又是多少？

分析：求解平均速度一般由定义求解．

解：（1）程所用的时间为t ，则由平均速度的定义知

[课标问题拓展]

从山顶悬崖边释放一小石块，石块下落，以释放点为原点，释放时开始计时，测得其x-t 关系如下表：

根据上表画出石块的v-t 图像，x 轴向下为正方向，t 轴水平向右，每1s 为一个标度，然后回答下列问题：石块的运动是匀速直线运动吗？是否可以说石块下落的轨迹是曲线？

解析：建立x-t 坐标系，将实验数据一一描点，把所描点

用平滑曲线连在一起，得到的x-t 图像是曲线，如图由图像

可

知石块的运动不是匀速直线运动而是变速直线运动，石块

竖直

下落，它的轨迹是直线．

答案：如右图所示，不是匀速直线运动；不能说明下落轨

迹是曲线．

[小结]

本节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．知道了平均速度只能粗略的描述质点运动的快慢，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质点在那一时刻的运动方向。速率是标量，是指速度的大小．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]

§1.3 运动快慢的描述——速度

（一）坐标与坐标的变化量

（二）速度

1. 物理意义：表示物体运动的快慢。

2. 定义：位移跟发生这个位移所用时间的比值。

3. 公式：v=Δx/Δt

（三）平均速度和瞬时速度

1. 平均速度

（1）定义：运动物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用的时间的比值。

（2）公式：v=Δx/Δt

（3）物理意义：表示物体运动的平均快慢程度。

（4）矢量性：方向与位移△x方向相同，就是物体的运动方向。

2. 瞬时速度

（1）定义：运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度．准确地讲，瞬时度是物体在某时刻前后无穷短时间内的平均速度。

（2）公式：v=Δx/Δt（Δt→0）

（3）物理意义：描述物体在某一时刻（或某一位置）的运动快慢。

（4）矢量性：与物体此时刻的运动方向相同，即物体运动轨迹在该点的切线方向速度。

3. 速度和速率

（1）速率：速度的大小。

（2）速度既有大小，又有方向，是矢量。

[知识应用自测]

1. 下列物体运动的速度哪个大（）．

A．蜗牛：1.5mm/s B．炮弹：1000m/s

C．发射人造卫星的最起码速度：7.9km/s D．火车：360km/h

答案：C

2.关于速度，下面的说法是正确的是（）

A．通过位移长的物体速度大

B．通过相同的位移，所用时间少的物体速度大

C．单位时间内通过位移长的物体速度大

D．运动快的物体速度大

答案：BCD

3. 对于做匀速直线运动的物体，则( )

A.任意2s内的位移一定等于1s内位移的2倍

B.任意一段时间内的位移大小一定等于它的路程

C.若两物体的速度相同，则它们的速率必然相同，在相同时间内通过的路程相等

D.若两物体的速率相同，则它们的速度必然相同，在相同时间内的位移相等

答案：ABC

4. 甲乙两车沿平直公路通过同样的位移，甲车在前半段位移上以v1=40km/h的速度运动，后半段位移上以v2=60km/h的速度运动；乙车在前半段时间内以v1=40km/h的速度运动，后半段时间以v2=60km/h的速度运动，则甲、乙两车在整个位移中的平均速度大小的关系是( )

A. v甲=v乙

B. v甲>v乙

C. v甲

D. 因不知为是和时间无法确定

答案：C

5. 从匀速直线运动的公式v=x/t可知（）