教科版高一物理教案全集必修一)

1.1质点参考系空间时间 教学目标

1.知识与技能

⑴了解机械运动、质点、参考系的概念

⑵了解时间间隔与时刻的区别和联系

⑶掌握时刻中n秒初与n秒末的差异

2.过程与方法

⑴通过对初中物理机械运动和参照物的复习，建立参考系的概念

⑵通过对质点的学习，了解理想化方法以及理想模型

⑶通过对时间间隔与时刻的辨别，初步学会分辨n秒初与n秒末

3.情感态度与价值观

通过对物体能否被看作质点的条件，培养学生建立具体问题具体分析的辩证唯物主义哲学思想。

教学重点：1.质点的概念

2.时间间隔与时刻的区别与联系、

教学难点：n秒初与n秒末的区别

课时安排

1课时

教学过程

?导入

师：同学们，现在我们开始学习高中物理的力学知识。在开始学习力学知识之前，我们

需要了解力学中几个基本概念。

力学可以分为两部分：只是对物体运动的描述，而不究其运动的原因的部分，我们把它叫做运动学（教材第一章），它解决的是是什么的问题；对物体运动的原因以及相关规律的研究，我们把它叫做动力学（教材第三章），它解决的是为什么的问题。

这一节课，我们来了解运动学中的几个基本的概念。

新课开讲

1.机械运动

初中阶段我们已经学习了机械运动的概念，它是指物体的位置随时间的变化的运动。它是自然界中最简单、最基本的运动形式。

在初中阶段学习机械运动的时候还学习了运动的绝对性和静止的相对性的物理学规律。我们说运动是绝对的，静止是相对的。那么为了描述一个物体的运动状态，我们还学习了参照物的概念。

2.参考系

初中阶段我们说为了描述一个物体的运动状况，我们需要选择一个物体与它做参照，这个被选的物体就叫做参照物，现在我们把它叫做参考系。

参考系的选取需要遵循以下的原则：

a.参考系是被假定不动的物体

b.研究对象不能被选作参考系

c.参考系的选择是任意的，运动和静止的物体都可以选作参考系

d.通常把地面或固定在地面上不动的物体选作参考系

讨论：“刻舟求剑”这个故事家喻户晓。这个故事不但有讽刺意义，而且还包含了一定的物理知识。请从物理学的知识讨论一下该人找宝剑选择的参考系是什么？请你为他提供一种找到宝剑的方法。

3.质点

我们先来计算这样几个问题：

D5182次列车上午8:09分从成都火车北站出发，9:40分到达南充火车客站，成都火车北站到南充火车客站铁路全长215 km，列车的长度是384 m。

a.试计算D5182次列车的平均速度为多大？

b.列车全部通过西山隧道需要多长时间？其中假设西山隧道全长827 m。

通过计算，我们很容易得到D5184次列车的平均速度为39.8 m/s，列车全部通过西山隧道的时间为30.4 s。

在计算列车的平均速度时我们没有考虑列车的全长，而在计算列车全部通过西山隧道的问题中，我们却把列车全长考虑在内。这是因为在前一个问题中，铁路的长度远远大于列车的长度；而在后一问题中，列车的长度与隧道的长度比较起来相差不大，因此我们需要考虑列车的长度。

像第一个问题这样的，不考虑物体的大小的情况下，我们就可以把物体看成一个点，这样的点在物理学上，我们把它称作质点。

⑴概念：用来代替物体的有质量的点。

在这里需要强调的是“用来代替物体的”，说明不是真实的，是一种假设（一个物体不可能没有大小）。但是，这个物体的大小对于我们所研究的问题来说影响不大，这个时候我们就可以忽略掉这个物体的大小。我们把这种保留主要因素而忽略次要因素的思想方法成为理想化方法。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。理性化方法、理想模型在物理学中有着广泛的应用，这在后面我们还会遇到。

这里还要强调一点：这里的点是有质量的，区别于数学上的点。

因此我们要对质点做点说明

．．．．．．．．．．．．。

⑵说明：a.质点是一种理想模型。

b.物理学上的质点与数学上的点是有区别的，不能混为一谈。

回到刚刚提到的列车问题上，在第一问中列车之所以能够看成质点是因为它的长度远远小于铁路的长度，而在第二问中，列车的长度对于隧道长度来说却不可忽略。同样的一个物体，在有些问题中可以看成质点，然而在另外一些问题中却不能被看着质点。因此，我们可以看出：一个物体能否被看成质点是由其在具体的问题决定的而不是由物体的大小决定的，当其大小和形状对所研究的问题影响不大时就可以看成质点；反之，则不能。

因此，我们要具体问题具体分析。具体问题具体分析是马克思主义活的灵魂（列宁语），希望同学们在以后的问题上都要坚持具体问题具体分析的辩证唯物主义的思想。

⑶物体被看作质点的条件：物体的大小和形状对所研究的问题来说可以忽略不计，这时物体能够看成质点

4.时间 空间 时刻

对于时间和空间，我们并不陌生。但是在物理学中，时间和时刻却是两个容易混淆的概念。

在上图中，时刻就是时间轴上的一个点（比如图中的1t 、2t ），而时间间隔（一般意义上我们称时间）为两个时刻之差，即图中的t 即为时间。

关于时刻还有两组容易混淆的理解，那就是n 秒初与n 秒末所经历时间。比如：3 s 初指的是从计时起点开始到3 s 初经过了2 s 的时间，而3 s 末指的是从计时起点到3 s 末经历了s 3的时间。这一点在同学们刚刚学习高中物理时特别容易搞混的地方，应引起注意。

? 小结

通过本节课的学习，我们复习了初中物理中的机械运动、参照物（参考系）等概念，学习了质点的概念以及学会区分时间与时刻。还要懂得了物理学中的理想化方法与理想模型以及辩证唯物主义中的具体问题具体分析的哲学方法论。

? 课后作业

完成《课后练习》的所有作业以及预习第一章第二节《位置变化的描述——位移》

板书设计

质点参考系空间时间

一、机械运动

物体位置随时间的变化

二、参考系

为了描述一个物体的运动情况，而选其他物体为参考，这个被选做参考的物体就叫做参照物，也叫参考系

三、质点

1.定义：用来代替物体的有质量的点

2.说明：a.质点是一种理想模型

b.物理学上的质点与数学上的点是有区别的，不能混为一谈

3.条件：物体的大小和形状对所研究的问题来说可以忽略不计，这时物体能够看成

质点

四、空间时间时刻

1.时刻：时间轴上的一点

2.时间间隔（时间）：两时刻之间的时刻差

课后反思

1.2 位置变化的描述—位移

教学目标

1．理解位移的概念，了解路程与位移的区别．

2．知道标量和矢量，知道位移是矢量，时间、时刻和路程是标量．

3．能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移．

4．知道时刻与位置、时间与位移的对应关系．

重点难点

重点：位移的概念以及它与路程的区别．

难点：理解位移的概念，会用有向线段表示位移．

设计思想

位移和路程是两个不同的物理量，位移是用来表示质点变动的，它的大小等于运动物体初、末位置间的距离，它的方向是从初位置指向末位置，是矢量；而路程是物体实际运动路径的长度，是标量．这两个概念是运动学中的基本概念，是学生学好后续课程内容的重要基础，所以在教学中要特别注意帮助学生形成准确而清晰的第一印象。还想通过刚开始的这几节课让学生认识到物理和实际生活是密不可分的，认识到物理的重要性。所以通过一些生活实例来解读位移和路程的概念。同时利用数学知识和方法即用数轴来表示位移轴，在位移轴上，点表示某一时刻的位置，线段表示某段时间内的位移．要选位置参考点(位置零点)，直线运动中，可选某一单一方向作为正方向，朝正方向离开参考点的位置都为正，朝负方向离开参考点的位置都为负．位移方向与规定方向相同时为正相反时为负．标量遵从算术加法的法则，矢量遵从三角形定则(或平行四边形定则，以后会学到，不让学生知道)．这样既直观

又易懂。同时让学生举例并进行讨论。对学习基础较好的同学，可以指导学生阅读课本，提出问题，分组讨论解决问题。这样既调动了学生学习的积极性，也培养了学生的阅读能力，提出问题的能力，合作探究等方面的能力。

教学资源《位置变化的描述——位移》多媒体课件

教学设计【课堂引入】

问题：阅读课本关于塔克拉玛干沙漠的故事，提到的三个问题涉及哪三个物理量？

物体的任何机械运动都伴随着物体在空间中位置的改变，我们用什么来量度物体位置的改变呢?

【课堂学习】

学习活动一：确定位置的方法

师：你现在在哪儿？如何描述？学生：“扬州市新华中学”

师：不认识新华中学的人还是不知道你在哪儿？

学生：扬子江中路728号。

师：能再具体点儿吗？学生：高一（1）班

师：能再具体点儿吗？学生：第二行第五个

问题1：什么是位置？

物体所在的具体地点叫位置。

问题2：阅读课本第6页观察思考，如何描述物体的位置和位置的变化？

建立坐标系．如果物体在一维空间运动，即沿一条直线运动，只需建立直线坐标系，就能准确表达物体的位置；如果物体在二维空间运动，即在同一平面运动，就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置；当物体在三维空间运动时，则需要建立三维直角坐标系来描述。问题3：对照课本第7页图1-2-5、1-2-6，怎样建立坐标系来研究物体的位置及其位置的变化？

学习活动二：位移

师：从北京到上海，观察地图，你有哪些不同的选择?这些选择有何相同或不同之处?

生：从北京到上海，可以乘汽车，也可以乘火车或飞机，还可以中途改变交通工具．选择的路线不同，运动轨迹不同，但就位置变动而言，都是从北京来到了上海．

问题1：根据上面的学习，你能给出位移的概念以及如何表示位移呢?

位移是表示物体位置变化的物理量．从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段来表示位移．

问题2：位移就是初中学过的路程吗？什么是路程？

位移不是路程。路程是质点实际运动轨迹的长度．

问题3：怎样在坐标系中表示位移呢？

如果物体做的是直线运动，运动中的某一时刻对应的是物体处在某一位置，如果

是一段时间，对应的是这段时间内物体的位移．

如上图所示，物体在时刻t1处于“位置”x1，在时刻t2运动到“位置”x2，那么(x2－x1)就是物体的“位移”，记为Δx ＝x2－x1

可见，要描述直线运动的位置和位移，只需建立一维坐标系，用坐标表示位置，用位置坐标的变化量表示物体位移．

在一维坐标系中，用正、负表示运动物体位移的方向．如下图所示汽车A的位移为负值，B的位移则为正值．表明汽车B的位移方向为x轴正向，汽车A的位移方向为x轴负向．

学习活动三：标量和矢量

阅读课本第8页

问题1：什么是标量？什么是矢量？

只有大小没有方向的物理量称为标量；既有大小又有方向的物理量称为矢量。矢量用一根带箭头的线段（有向线段）表示，线段的长短表示矢量的大小，箭头的方向表示矢量的方向。

问题2：位移、路程、温度、质量、体积、长度、时间、电流、压强哪些量是标量，哪些量是矢量？

路程、温度、质量、体积、长度、时间、电流、压强是标量，位移以及下面几节课要学的速度、加速度和力都是矢量。

问题3：但是电流和压强是有方向的，它们应该是矢量呀，为什么是标量呢？矢量和标量的运算法则？

标量遵循算术法则，矢量遵循平行四边形法则(第二章学)

学习活动四：位移和路程

甲：请问到市图书馆怎么走?

乙：从你所在的市中心向南走400 m到一个十

字路口，再向东走300m就到了．

甲：谢谢!

乙：不用客气．

请在图上把甲要经过的路程和位移表示出来．

问题：归纳一下：位移和路程有什么不同?

1、质点的位移与运动路径无关，只与初位置、末位置有关．

2、位移与路程不同，路程是质点运动轨迹的长度，路程只有大小没有方向，是标量．师：位移的大小有没有等于路程的时候? 学生讨论后回答，并交流自己的看法．

生：在直线运动中，位移的大小就等于路程。教师适时点拨，画一往复直线运动给学生讨论．生：在单方向的直线运动中，位移的大小就等于路程．

教师总结

师：只有在单向直线运动中位移的大小才等于路程，在其他情况中，路程要大于位移的大小．【课堂小结】

问题1：什么是位置以及如何描述位置？问题2：什么是位移以及如何描述位移？问题3：什么是矢量和标量，遵循什么运算法则？问题4：位移和路程的区别？【板书设计】

二位置变化的描述——位移

一、位移初位置指向末位置的有向线段表示位移，描述物体位置的改变；

二、路程质点运动轨迹的长度；

三、矢量矢量既有大小，又有方向；

四、标量只有大小，没有方向，标量相加遵从算术加法的法则，路程是标量，取决于物体运动路径；

五、位置用坐标表示位置；

六、位移用位置坐标的变化量表示物体，位移是矢量，与运动路径无关，只由初末位置决定；

1.3 运动快慢与方向的描述—速度

教学目标

1.知识与技能

⑴理解速度、平均速度、瞬时速度、速率、平均速率等概念.

⑵知道匀速直线运动v-t图像的特点以及图像“面积”的物理意义.

⑶能用v-t图像描述物体的运动情景.

⑷会正确使用打点计时器（电火花打点计时器、电磁打点计时器）.

2.过程与方法

⑴通过初中阶段对速度、平均速度的回忆，建立高中阶段速度、平均速度、瞬时速度的概念.

⑵通过对实验仪器的介绍，了解打点计时器的使用方法

3.情感态度与价值观

⑴通过对速度、平均速度等概念的升华，明确新事物必然代替旧事物的理念.

⑵培养学生做实验的热情以及爱护实验仪器、正确操作实验仪器的良好习惯.

教学重难点

教学重点：1. v-t图像 2.用打点计时器测量平均速度和瞬时速度

教学难点：v-t图像的应用

课时安排 2课时

四、教学过程

导入师：同学们，在初中阶段我们已经学习了速度、平均速度的概念。当时我们是在路程的概念上建立的速度与平均速度的概念。现在，我们知道位移能够更好的描述物体的运动，对应的速度和平均速度又该如何定义呢？这就是我们这一节课需要解决的问题。同时，在这一节中我们还会认识一种新的实验仪器——打点计时器。

新课开讲

1.速度根据初中阶段对速度的定义，我们可以依葫芦画瓢得出有关速度的有关知识。

定义：单位时间内通过的位移。计算公式：v=x

t

（x为位移）

通过上一节的学习，我们知道位移为矢量，根据矢量的性质，我们不难得出速度也为矢量，其方向为物体的运动方向。

⑵单位:m/s或km/h

换算关系：1m/s=3.6km/h

⑷物理意义：速度是描述物体运动快慢的物理量。

2.平均速度

按照同样的道理我们也很容易的得出平均速度的有关知识。

⑴定义：物体在一段时间内总的位移除以总时间，就是这段时间内的平均速度。

⑵计算公式：

x

t v=

平均速度也是矢量，其方向由总的位移的方向确定。

⑶物理意义：平均速度是描述物体平均运动快慢的物理量。

3.瞬时速度

平均速度只能初粗略的描述物体运动的快慢，为了精确的描述物体在某时刻或经过某位置的运动快慢，我们引入了瞬时速度的概念。

定义：当运动的物体在某时刻或经过某位置的平均速度，我们把它叫做瞬时速度。

对于瞬时速度的测量非常的困难，因此，现在普遍采用一段很短时间内（趋近于0）的平均速度作为某个时刻的瞬时速度。教材后面的发展空间的应用数据实时采集系统（DIS）测量瞬时速度以及气垫导轨测量瞬时速度都是测量的是一段时间内的平均速度，只是在这段时间非常的短，几乎可能看成时刻。

瞬时速度也是一个矢量，它表示的是物体在某一时刻运动的快慢，它的方向就是物体在某一时刻运动的方向。

瞬时速度的大小称为瞬时速率，简称速率。速率只有大小没有方向，是标量。

在某些参考书上引入了平均速率这个物理量，它的计算就相当于初中阶段定义的平均速度，即路程与时间的比值。

例题1：下列所说的速度中，哪些是平均速度？哪些是瞬时速度？

A.百米赛跑的运动员以9.5m/s的速度冲过终点线；

B.列车提速后的速度达到250km/h；

C.由于堵车，汽车的速度仅为1.2m/s；

D.返回地面的太空舱以8m/s的速度落入太平洋中；

E.子弹以800m/s的速度撞击到墙上。

答案：平均速度有BC，瞬时速度有ADE。

例题2：下列关于瞬时速度和平均速度的说法中正确的是( )

A．若物体在某段时间内每时刻的瞬时速度都等于零，则它在这段时间内的平均速度一

定等于零

B ．若物体在某段时间内的平均速度等于零，则它在这段时间内任一时刻的瞬时速度一定等于零

C ．匀速直线运动中任意一段时间内的平均速度都等于它任一时刻的瞬时速度

D ．变速直线运动中任意一段时间内的平均速度一定不等于它某一时刻的瞬时速度 答案：AC

例题3：物体沿一条直线运动，下列说法正确的是( )

A.物体在某一时刻的速度是3m/s,则物体在1s 内一定运动了3m

B.物体在某s 1内的平均速度是3m/s ，则物体在这s 1内的位移一定是3m

C.物体在某一段时间内的平均速度是3m/s ，则物体在s 1内的位移一定是3m

D.物体在发生某一段位移过程中的平均速度是3m/s ，则物体在发生这段位移一半时的速度一定也是3m/s

答案：B

例题4：某人爬山，从山脚爬到山顶，然后又从原路返回到山脚，上山的平均速度为v 1,下山的平均速度为v 2，则往返的平均速度的大小和平均速率是( ) A.122v +v ，122v +v B. 122v -v ，122

v -v C.0，1212v -v v +v D.0，1212

2v v v +v 答案：D

4.速度——时间(v -t )图像

⑴定义：以速度为纵轴、时间为横轴，建立一个平面直角坐标系，在该坐标系画出物体随时间的变化关系，这样的图像就叫做速度——时间图像（v -t 图像），简称速度图像。（如图1）

⑵几个直线运动的v-t图像（如图2）

⑶图像的面积意义：一段时间内，速度随时间的变化关系与时间轴所包围的面积即为这段物体的位移。（如图3）

例题5：根据v-t图像，计算物体运动的位移。

⑴求3s内物体运动的位移

⑵求3s~7s 内物体运动的位移

⑶ 求2s~5s 内物体运动的位移

答案：(1)x =1362

??=9m (2) x =

1(46)42+?=20m (3) x =11722122

??-??=6m 5.实验：用打点计时器测量平均速度和瞬时速度

⑴实验原理

打点计时器是利用交流电的周期变化来打点的。我国的交流电的频率是50Hz ，因此打点计时器的打点时间间隔为0.02s 。

在高中阶段，我们主要使用电火花打点计时器和电磁打点计时器这两种，下面分别介绍。 ⑵仪器介绍

①电火花打点计时器

电火花打点计时器形状和结构见图4和图5。

电火花使用220V的交流作为电源，它产生的高压电火花和墨粉在纸带上产生痕迹（即为打点）

②电磁打点计时器电磁打点计时器的形状和结构图如图6和图7所示。

电磁打点计时器使用学生交流电源（一般为6V）作为电源，利用电流的磁效应产生的力使振针在复写纸上震动在纸带上产生痕迹。

③两种打点计时器的比较

电火花打点计时器没有复写纸，因此可以减小摩擦，实验数据准确；但是其使用220V 的电压，使用时存在不安全隐患。

电磁打点计时器使用6V交流电，相对电火花打点计时器来说相对安全，但是由于具有复写纸与纸带间的摩擦，实验精度不如电火花打点计时器。

现在有一种叫做电火花描迹仪，客服了上述两种打点计时器的弊端，但由于其价格昂贵，现在还没大量使用，仅在部分重点中学有。基于这个原因，我们在此不再介绍。

⑶实验仪器

木板、铁架台、小车、电磁打点计时器、纸带、交流电源

⑷实验步骤

① 按照图8所示安装好实验装置

②接通电磁打点计时器的电源开关，待打点稳定后释放纸带

③按照②的方法连续打5条纸带

⑷ 实验数据的处理

把打好的纸带，每隔5个点取一个计数点（如图9所示）。

①用刻度尺量出A 点到B 点、C 点、D 点、E 点、F 点的距离分别记为AB s 、AC s 、AD s 、AE s 、AF s 并填入表1中

②利用平均速度的公式分别计算出纸带A 到F 点的平均速度，填入表1

② 利用AC

AC B T s v 计算出B 点的速度B v ③ 用②的公式计算出C 点、D 点、E 点的速度并填入表1

⑤用上面的方法计算出每条纸带的平均速度和B点、C点、D点、E点的瞬时速度。

表1 小车的平均速度和各点的瞬时速度

⑹实验注意事项

打点计时器在使用时需要先开电源（既先让打点计时器开始打点）然后再释放纸带。

想一想：这是为什么？

小结

通过本小节的学习，我们在初中物理知识的基础上明确了速度、平均速度、瞬时速度、速率等概念；学会了打点计时器的打点原理以及其使用方法；初步了解了速度时间图像的物理意义，会用速度时间图像做简单的计算。

课后作业

完成《课后练习》的全部作业以及预习第四节《速度变化快慢的描述——加速度》。

板书设计

运动快慢与方向的描述

一、速度

1.定义：单位时间内通过的位移

2.计算公式：v=x/t（x为位移）

3.单位：m/s或km/h

换算关系：1m/s=3.6km/h

4.物理意义：速度是描述物体运动快慢的物理量。

二、平均速度

1.定义：物体在一段时间内总的位移除以总时间，就叫做这段时间内的平均速度。

2.计算公式：

x

t v=

3.物理意义：平均速度是描述物体平均运动快慢的物理量。

三、瞬时速度、速率

1.定义：物体通过某一位置或某一时刻的速度，瞬时速度的大小叫做速率。

2.方向：物体运动的方向

四、速度——时间(v-t)图像

1.定义：以速度为纵轴、时间为横轴，建立一个平面直角坐标系，在该坐标系画出物体随时间的变化关系，这样的图像就叫做速度——时间图像（v-t图像），简称速度图像。

2.几个直线运动的v-t图像

3.图像的面积意义：一段时间内，速度随时间的变化关系与时间轴所包围的面积即为这段物体的位移。

五、实验：打点计时器的使用

1.实验原理

2.仪器介绍

电火花打点计时器、电磁打点计时器

3.实验器材

4.实验步骤