人教版高中物理必修一教案(第一章)

1.1质点参考系和坐标系

学习目标：

1. 理解质点的概念，知道它是一种科学抽象，知道实际物体在什么条件下可看作质点，知道

这种科学抽象是一种常用的研究方法。

2. 知道参考系的概念和如何选择参考系。

学习重点：质点的概念。

学习难点：

主要内容：

一、机械运动

1. 定义：物体相对于其他物体的位置变化|，叫做机械运动，简称运动。

2. 运动的绝对性和静止的相对性：宇宙中的一切物体都在不停地运动，无论是巨大的天

体，还是微小的原子、分子，都处在永恒的运动之中。运动是绝对的，静止是相对的。

二、物体和质点

1. 定义：用来代替物体的有质量的点。

①质点是用来代替物体的具有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和

“占有位置”，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体的质量。

②质点没有体积，因而质点是不可能转动的。任何转动的物体在研究其自转时都不可简

化为质点。

③质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点。同一个物体有时

可以看作质点，有时又不能看作质点，要具体问题具体分析。

2. 物体可以看成质点的条件：如果在研究的问题中，物体的形状、大小及物体上各部分运动

的差异是次要或不起作用的因素，就可以把物体看做一个质点。

3 ?突出主要因素，忽略次要因素，将实际问题简化为物理模型，是研究物理学问题的基本

思维方法之一，这种思维方法叫理想化方法。质点就是利用这种思维方法建立的一个理

想化物理模型。

【例一】下列情况中的物体，哪些可以看成质点（）

A ?研究绕地球飞行时的航天飞机。

B .研究汽车后轮上一点的运动情况的车轮。

C.研究从北京开往上海的一列火车。

D ?研究在水平推力作用下沿水平地面运动的木箱。

课堂训练：

1 ?下述情况中的物体，可视为质点的是（）

A ?研究小孩沿滑梯下滑。

B .研究地球自转运动的规律。

C ?研究手榴弹被抛出后的运动轨迹。

D .研究人造地球卫星绕地球做圆周运动。

2.下列各种情况中，可以所研究对象（加点者）看作质点的是（）

A. 研究小木块的翻倒过程。

B. 研究从桥上通过的一列队伍。

C. 研究在水平推力作用下沿水平面运动的木箱。...

D. 汽车后轮，在研究牵引力来源的时。

三、参考糸

1. 定义：宇宙中的一切物体都处在永恒的运动之中，在描述一个物体的运动时，必须选择另

外的一个物体作为标准，这个被选来作为标准的物体叫做参考系。一个物体一旦被选做参

考系就必须认为它是静止的。

2 .选择不同的参考系来观察同一个运动，得到的结果会有不同。

【例二】人坐在运动的火车中，以窗外树木为参考系，人是_______________ 的。以车厢为参考系，人是____________ 的。

3 .参考系的选择：描述一个物体的运动时，参考系可以任意选取，选取参考

系时要考虑研究问题的方便，使之对运动的描述尽可能的简单。在不说明参考系的情况

下，通常应认为是以地面为参考系的。

4 .绝对参考系和相对参考系：

【例三】对于参考系，下列说法正确的是（）

A .参考系必须选择地面。

B .研究物体的运动，参考系选择任意物体其运动情况是一样的。

C .选择不同的参考系，物体的运动情况可能不同。

D .研究物体的运动，必须选定参考系。

课堂训练：

1. 甲物体以乙物体为参考系是静止的，甲物体以丙物体为参考系是运动的，那么，以乙物体为

参考系，丙物体是（）

A. —定是静止的。B .—定是运动的。

C .有可能是静止的或运动的

D .无法判断。

2 .关于机械运动和参照物，以下说法正确的有（）

A. 研究和描述一个物体的运动时，必须选定参照物。

B. 由于运动是绝对的，描述运动时，无需选定参照物。

C. 一定要选固定不动的物体为参照物。

D. 研究地面上物体的运动时，必须选地球为参照物。

四、坐标系

阅读材料：理想模型及其在科学研究中的作用

在自然科学的研究中，“理想模型”的建立，具有十分重要的意义。第一，引入“理想模型”的概念，可以使问题的处理大为简化而又不会发生大的偏差。把现实世界中，有许多实际的事物与这种“理想模型”十分接近。在一定的场合、一定的条件下，作为一种近似，可以把实际事物当作“理想模型”来处理，即可以将“理想模型”的研究结果直接地应用于实际事物。例如，在研究地球绕太阳公转的运动的时候，由于地球与太阳的平均距离（约为14960万公里）比地球的半径（约为6370公里）大得多，地球上各点相对于太阳的运动可以看做是相同的，即地球的形状、大小可以忽略不计。在这种场合，就可以直接把地球当作一个“质点”来处理。在研究炮弹的飞行时，作为第一级近似，可以忽略其转动性能，把炮弹看成一个“质点”；作为第二级近似，可以忽略其弹性性能，把炮弹看成

一个“刚体”。在研究一般的真实气体时，在通常的温度和压强范围内，可以把它近似地当作“理想气体”，从而直接地运用“理想气体”的状态方程来处理。第二，对于复杂的对象和过程，可以先研究其理想模型，然后，将理想模型的研究结果加以种种的修正，使之与实际的对象相符合。这是自然科学中，经常采用的一种研究方法。例如：“理想气体” 的状态方程，与实际的气体并不符合，但经过适当修正后的范德瓦尔斯方程，就能够与实际气体较好地符合了。第三，由于在“理想模型”的抽象过程中，

舍去了大量的具体材料，

突出了事物的主要特性，这就更便于发挥逻辑思维的力量，从而使得“理想模型”的研究结果能够超越现有的条件，指示研究的方向，形成科学的预见。例如：在固体物理的理论研究中，常常以没有“缺陷”的“理想晶体”作为研究对象。但应用量子力学对这种“理想晶体”进行计算的结果，表明其强度竟比普通金属材料的强度大一千倍。由此，人们想到：既然“理想晶体”的强度应比实际晶体的强度大一千倍，那就说明常用金属材料的强度之所以减弱，就是因为材料中有许多“缺陷”的缘故。如果能设法减少这种“缺陷”，就可能大大提高金属材料的强度。后来，实践果然证实了这个预言。人们沿着这一思路制造出了若干极细的金属丝，其强度接近于“理想晶体”的强度，称之为“金胡须”。总之, 由于客观事物具有质的多样性，它们的运动规律往往是非常复杂的，不可能一下子把它们认识清楚。而采用理想化的客体（即“理想模型”）来代替实在的客体，就可以使事物的规律具有比较简单的形式，从而便于人们去认识和掌握它们。

1.2时间和位移（一）

学习目标：

1. 知道时间和时刻的含义以及它们的区别，知道在实验中测量时间的方法。

2. 知道位移的概念。知道它是表示质点位置变动的物理量，知道它是矢量，可以用有向线段来

表示。

3. 知道路程和位移的区别。

学习重点：1.时间和时刻的概念和区别。

2. 位移的矢量性、概念。

学习难点：位移和路程的区别。

主要内容：

一、时刻和时间间隔

1 ?时刻和时间间隔可以在时间轴上表示出来。时间轴上的每一点都表示一个不同的时刻，时

间轴上一段线段表示的是一段时间间隔。

---- 1 ----- 1 ---- 1 ------ 1------ 1------ 1---------- >

T 1 2 3 4 5 t（s

2 ?在学校实验室里常用停表，电磁打点计时器或频闪照相的方法测量时间。

【例一】下列说法中指的是时间的有 ___________________________ ,指的是时刻的有

。

A. 第5秒内

B.第6秒初

C.前2秒内

D.3 秒末

E.最后一秒内

F.第三个2秒

G.第五个1秒

的时间中点。

课堂训练：

1 ?关于时间和时刻，下列说法正确的是（）

A .物体在5s时就是指物体在5s末时，指的是时刻。

B .物体在5s时就是指物体在5s初时，指的是时刻。

C .物体在5s内就是指物体在4s末到5s末的这1s时间。

D .物体在第5s内就是指物体在4s末到5s末的这1

二、路程和位移

1.路程：质点实际运动轨迹的长度，它只有大小没

有方向，是标量。

2 .位移：是表示质点位置变动的物理量，有大小和方向，是

矢量。它是用一条自初始位置指向末位置的有向线

段表示，位移的大小等于质点始末位置间的距离，

位移的方向由初位置指向末位置，位移只取决于初

末位置，与运动路径无关。

3. 位移和路程的区别：

4 .一般来说，位移的大小不等于路程。只有质点做方向不变

的直线运动时大小才等于路程。

【例二】中学的垒球场的内场是一个边长为 16.77m 的正方形，在它的四个角

分别设本垒和一、二、三垒.一位球员击球后，由本垒经一垒、一垒二垒跑到 三垒?他运动的

路程是多大？位移是多大？位移的方

向如何？

\16.7Tm

课堂训练：

1 .以下说法中正确的是（ ）

A. 两个物体通过的路程相同，则它们的位移的大小也一定相同。

B. 两个物体通过的路程不相同，但位移的大小和方向可能相同。

C. 一个物体在某一运动中，位移大小可能大于所通过的路程。

D. 若物体做单一方向的直线运动，位移的大小就等于路程。

2 ?如图甲，一根细长的弹

簧系着一个小球，放在光 滑的桌面

上?手握小球把 弹簧拉长，放手后小

球便左

达的最远位置.小球向右经过中间位置 O 时开始计时，其经过各点的时刻如图乙

所示。若测得 OA=OC=7cm , AB=3cm ，则自0时刻开始：

a ? 0.2s 内小球发生的位移大小是 ，方向向 ，经过的路程是 ?

b ? 0.6s 内小球发生的位移

大小是 _________________________________ ，方向向 ，经过的路程是 ?

c. ____________________________ 0.8s 内小球发生的位移是 ，经过的路程是 ?

d. _______________________________ 1.0s 内小球发生的位移大小是 _________ ，方

向向 _________________________________ ，经过的路程是 _ ?

3 ?关于质点运动的位移和路程，下列说法正确的是（

） A ?质点的位移是从初位置指向末位置的有向线段，是矢量。

B ?路程就是质点运动时实际轨迹的长度，是标量。

C .任何质点只要做直线运动，其位移的大小就和路程相等。

D .位移是矢量，而路程是标量，因而位移不可能和路程相等。

4.

下列关于路程和位移的说法，正确的是（ ）

A ?位移就是路程。

B ?位移的大小永远不等于路程。

C .若物体作单一方向的直线运动，位移的大小就等于路程。

右来回运动, B 为小球向右到

经过匚— — 经过0—1 经过 经过 经过A —L 经过0—1 0 0.2 0.4 O S 0.8 LO t/s 乙 甲

D .位移是矢量，有大小而无方向，路程是标量，既有大小，也有方向。

5 ?关于质点的位移和路程，下列说法正确的是（

A ?位移是矢量，位移的方向就是质点运动的方向。

B. 路程是标量，也是位移的大小。

C. 质点做直线运动时，路程等于其位移的大小。

D. 位移的数值一定不会比路程大。

6.下列关于位移和路程的说法，正确的是（）

A ?位移和路程的大小总相等，但位移是矢量，路程是标量。

B ?位移描述的是直线运动，路程

描述的是曲线运动。

C ?位移取决于始、末位置，路程取决于实际运动路径。

D ?运动物体的路程总大于位移。

三、矢量和标量

四、直线运动的位置和位移

阅读材料：我国古代关于运动的知识

我国在先秦的时候，对于运动就有热烈的争论，是战国时期百家争鸣的一个题目. 《庄子》书上记载着，公孙龙曾提出一个奇怪的说法，叫做“飞鸟之影未尝动也?”按常识说，鸟在空中飞，投到地上的影当然跟着鸟的移动而移动?但公孙龙却说鸟影并没有动?无独有偶，当时还有人提出“镞矢之疾；有不行不止之时”，一支飞速而过的箭，哪能“不行不止”呢？既说“不行”，又怎能“不止”呢？乍看起来，这些说法实在是“无稽之谈”，也可以给它们戴一顶“诡辩”的帽子.

但是事情并不这么简单. 这个说法不但不是诡辩，而且还包含着辩证法的正确思想. 恩

格斯曾经指出，“运动本身就是矛盾，甚至简单的机械的位移之所以能够实现，也只是因为物体在同一瞬间既在一个地方又在另一个地方，既在同一个地方又不在同一个地方.这种矛盾的连续产生和同时解决正好就是运动?”因为运动体的位置随时间而变化，某一时刻在A点，在随之而来的另一时刻，就在相邻的B 点，因此，也就有一个时刻，它既在A

点又不在A点，既在B点又不在B点?在这时刻，物体岂不是“不行不止”吗？再者，在一定的时间△ t 内，物体前进一段距离△ s，当这时间变小，△ s随之变小；当厶t趋近于零时，△ s也趋近于零?也就是说，在某一瞬间，即某一时刻，运动体可以看作是静止的，所以飞鸟之影确实有“未尝动”的时候，对于运动的这种观察和分析实在是十分深刻的. 这

同他们能够区分“时间”与“时刻”的观念很有关系?《墨经》对于“鸟影”问题又有他们自己的理解，说那原因在于“改为” ?认为鸟在A点时，影在A'点，当鸟到了相邻的

B点，影也到了相邻的B'点?此时A'上的影已经消失，而在B'处另成了一个影，并非A'上的影移动到B'上来，这也是言之有理的.

机械运动只能在空间和时间中进行，运动体在单位时间内所经历的空间长度，就是速率?《墨经下》第65条之所述就包含着这方面的思想?《经说》云：“行，行者必先近而后远?远近，修也；先后，久也?民行修必以久也?”这里的文字是明明白白的，“修”指空间距离的长短?那意思是，物体运动在空间里必由近及远?其所经过的空间长度一定随时间而定?这里已有了路程随时间正变的朴素思想，也隐隐地包含着速率的观念了.

东汉时期的著作《尚书纬?考灵曜》中记载地球运动时说：“地恒动不止而人不知，

譬如人在大舟中，闭牖（即窗户）而坐，舟行不觉也.”

这是对机械运动相对性的十分生动和浅显的比喻. 哥白尼①在叙述地球运动时也不谋

而合地运用了十分类似的比喻*.

学习目标：

1. 理解匀速直线运动和变速直线运动的概念。

2. 知道什么是位移-时间图象以及如何用图象来表示位移与时间的关系。

3. 知道匀速直线运动的 s-t 图象的意义。

4. 知道公式和图象都是描述物理量之间关系的数学工具，且各有所长，相互 补充。

学习重点：s-t 图

学习难点：

主要内容：

2 ?严格的匀速直线运动的特点应该是“在任何相等的时间里面位移相等”的

运动，现实生活中匀速直线运动是几乎不存在的， 是一种理想化的物理模型。 其特点是位移随时间均匀变化，即位移和时间的关系是一次函数关系。 、变速直线运动 1 ?定义：物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内位移不相等，这种运 动叫变速直线运动。

2 ?变速直线运动的位移和时间的关系不是一次函数关系，其图象为曲线。

【例一】物体在一条直线上运动，关于物体运动的以下描述正确的是（

）

A ?只要每分钟的位移大小相等，物体一定是作匀速直线运动。

B. 在不相等的时间里位移不相等，物体不可能作匀速直线运动。

C. 在不相等的时间里位移相等，物体一定是作变速直线运动。

D ?无论是匀速还是变速直线运动，物体的位移都跟运动时间成正比。

三、位移一时间图象（s-t 图）：

1 ?表示位移和时间的关系的图象，叫位移

-时间图象，简称位移图象.

2 .物理意义：描述物体运动的位

移随时间的变化规律。 3 .坐标轴的含义：横坐标表示时 间，纵

坐标表示位移。由图象可

知任意一段时间内的位移或发生 某段位

移所用的时间。

4 .匀速直线运动的 s-t 图：

① 匀速直线运动的s-t 图象是

1.2 时间和位移（二）

、匀速直线运动

1 ?定义：物体在一条直线上运动，如果 在

相等的时间里位移相等，这种运动称为 匀速

直线运动。 2 2 忠& A 0

100m 2口血 400m