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必修一学案
第一章运动的描述
§1.1质点、参考系和坐标系
【学习目标】
1.理解质点的定义,知道质点是一个理想化的模型。
初步体会物理模型在探索自然规律中的作用。
2.理解参考系的概念,知道在不同的参考系中对同一个运动的描述可能是不同的。
3.理解坐标系概念,会用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置的变化
【自学达标】
1.机械运动:
物体的随时间的变化,是自然界中最、最的运动形态,称为机械运动。
2.质点:
研究物体的运动时,在某些特定情况下,可以不考虑物体的和,把它简化为一个,称为质点。
3.参考系:
在描述物体的运动时,要选定某个其他物体做参考,观察物体相对于它的位置是否随变化,以及怎样变化,这种用来做的物体称为参考系。
为了定量地描述物体的位置及位置变化,需要在参考系上建立适当的。
【反馈检测】
1.敦煌曲子词中有这样的诗句:
“满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎,仔细看山山不动,是船行。
”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是()
A.船和山B.山和船C.地面和山D.河岸和流水
2.下列关于质点的说法中,正确的是()
A.质点就是质量很小的物体
B.质点就是体积很小的物体
C.质点是一种理想化模型,实际上并不存在
D.如果物体的大小和形状对所研究的问题是无关紧要的因素时,即可把物体看成质点
3.关于坐标系,下列说法正确的是()
A.建立坐标系是为了定量描写物体的位置和位置变化
B.坐标系都是建立在参考系上的
C.坐标系的建立与参考系无关
D.物体在平面内做曲线运动,需要用平面直角坐标系才能确定其位置
4.在以下的哪些情况中可将物体看成质点()
A.研究某学生骑车由学校回家的速度
B.对这名学生骑车姿势进行生理学分析
C.研究火星探测器从地球到火星的飞行轨迹
D.研究火星探测器降落火星后如何探测火星的表面
5.在下述问题中,能够把研究对象当作质点的是()
A.研究地球绕太阳公转一周所需时间的多少
B.研究地球绕太阳公转一周地球上不同区域季节的变化、昼夜长短的变化
C.一枚硬币用力上抛,猜测它落地时正面朝上还是反面朝上
D.正在进行花样溜冰的运动员
6.坐在美丽的校园里学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”时,我们感觉是静止不动的,这是因为选取作为参考系的缘故,而“坐地日行八万里”是选取
作为参考系的。
7.指出以下所描述的各运动的参考系是什么?
(1)太阳从东方升起,西方落下;
(2)月亮在云中穿行;
(3)汽车外的树木向后倒退。
8.一物体从O点出发,沿东偏北30度的方向运动10m至A点,然后又向正南方向运动5m至B点。
(sin30°=0.5)
(1)建立适当坐标系,描述出该物体的运动轨迹;
(2)依据建立的坐标系,分别求出A、B两点的坐标。
9.在二战时期的某次空战中,一英国战斗机驾驶员在飞行中伸手触到了一颗“停”在驾驶舱边的炮弹,你如何理解这一奇怪的现象?
§1.2时间和位移
【学习目标】
1.知道时刻与时间间隔的区别和联系,会在具体的情境下识别时间间隔和时刻。
2.理解位移概念,知道位移是矢量,会用有向线段表示位移的大小和方向。
3.知道矢量与标量运算的差异,会进行一维情况下的矢量运算。
4.知道位置、位移、路程等概念的区别和联系。
能用平面坐标系正确描述直线运动的位置和位移。
【自学达标】
1.时刻和时间间隔:
时刻和时间间隔既有联系又有区别,在表示时间的数轴上,时刻用表示,表示某一瞬间;时间间隔用表示,表示某一过程(即两个时刻的间隔)。
2.路程和位移:
路程是物体运动轨迹的,位移是用来表示物体(质点)的______的物理量,位移只与物体的有关,而与质点在运动过程中所经历的无关,物体的位移可以这样表示:
从到作一条有向线段,有向线段的长度表示位移的,有向线段的方向表示位移的。
3.矢量和标量:
既有又有的物理量叫做矢量,只有大小没有方向的物理量叫做。
矢量相加与标量相加遵守不同的法则,两个标量相加遵从的法则,矢量相加的法则与此不同。
【反馈检测】
1.以下的计时数据,指时间间隔的是()
A.学校每天7:
30准时上课B.每节课45min
C.数学考试9:
40结束D.周末文艺晚会18:
40开始
2.如图所示,一物体沿3条不同的路径由A运动到B,则沿哪条路径运动时的位移较大()
A.沿1较大
B.沿2较大
C.沿3较大
D.都一样大
3.下列关于位移和路程的说法,正确的是()
A.位移和路程总是大小相等,但位移是矢量,路程是标量
B.位移是描述直线运动的,路程是描述曲线运动的
C.位移只取决于始末位置,而路程还与实际运动的路线有关
D.物体的路程总大于或等于位移的大小
4.一质点向东运动了300m,又向南运动了400m,则质点通过的路程为,位移的大小为。
5.下列关于矢量(位移)和标量(温度)的说法中,正确的是()
A.两运动物体的位移大小均为30m,这两个位移不一定相同
B.做直线运动的两物体的位移X甲=3m,X乙=-5m,则X甲>X乙
C.温度计读数有正有负,其正负号表示方向
D.温度计读数的正负号表示温度高低,不能说表示方向
6.一质点绕半径为R的圆周运动了一周,则其位移大小为,路程是。
若质点运动了
周,则其位移大小为,路程是。
此运动过程中最大位移是________,最大路程是_________。
7.从高为5m处以某一初速度竖直向下抛出一个小球,在与地面相碰后弹起,上升到高为2m处被接住,则这一段过程中()
A.小球的位移为3m,方向竖直向下,路程为7m
B.小球的位移为7m,方向竖直向上,路程为7m
C.小球的位移为3m,方向竖直向下,路程为3m
D.小球的位移为7m,方向竖直向上,路程为3m
8.我国在2003年10月成功地进行了首次载人航天飞行。
下面是“神州5号”飞船在飞行中所记录的一些数据,请分别说出哪些是指时刻的?
哪些是指时间的?
15日09时0分“神州5号”飞船点火,经9小时40分50秒,在15日18时40分50秒我国宇航员杨利伟在太空中展示中国国旗和联合国国旗,再经11小时42分10秒,于16日06时23分飞船在内蒙古中部地区成功着陆。
9.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,如图所示。
一位击球员击球后,由本垒经一垒、二垒直跑到三垒。
他运动的路程是m,位移是m,位移的方向。
§1.3运动快慢的描述--------速度
【学习目标】
1.理解速度的概念,领会矢量性,体会其再初中基础上的深化,知道速度的方向即物体运动的方向。
2.能在具体问题的描述中正确使用平均速度和瞬时速度的概念,并能进行相应的计算。
3.知道瞬时速度是表示某一时刻的速度,了解平均速度与瞬时速度的区别与联系。
4.知道速度与速率的区别与联系,能在生活中正确使用速度与速率。
【自学达标】
1.坐标与坐标的变化量:
物体沿直线运动,并以这条直线为
坐标轴,这样,物体的位置就可以用来表示,物体的位移就可以通过坐标的Δx=x2-x1来表示,Δx的大小表示位移的,Δx的正负表示位移的。
2.速度:
表示质点运动的物理量。
(1)定义:
质点的位移跟发生这段位移所用时间的。
(2)定义式:
v=。
(3)单位:
、、等。
(4)矢量性:
速度的大小用公式计算,在数值上等于单位时间内物体位移的大小,速度的方向就是物体的。
3.平均速度:
(1)定义:
在变速运动中,运动质点的位移和所用时间的比值,叫做这段时间内的平均速度,平均速度只能地描述运动的快慢。
(2)理解:
在变速直线运动中,平均速度的大小跟选定的时间或位移有关,不同或不同内的平均速度一般不同,必须指明求出的平均速度是哪段或哪段内的平均速度。
4.瞬时速度:
(1)定义:
运动质点在某一或某一的速度叫做瞬时速度。
(2)理解:
①直线运动中,瞬时速度的方向与质点经过某一位置时的相同。
②瞬时速度与时刻或位置对应,平均速度跟或对应。
③当位移足够小或时间足够短时,认为平均速度就等于。
④在匀速直线运动中,和瞬时速度相等。
5.速率:
瞬时速度的叫做速率,只表示物体运动的,不表示物体运动的,它是量。
【反馈验收】
1.如图,物体从A运动到B,用坐标表示A、B位置并表示出A、B位置的变化量。
A
B
1
-2
2.下列关于平均速度和瞬时速度的说法正确的是()
A.平均速度
,当
充分小时,该式可表示t时刻的瞬时速度
B.匀速直线运动的平均速度等于瞬时速度
C.瞬时速度和平均速度都可以精确描述变速运动
D.只有瞬时速度可以精确描述变速运动
3.下面几个速度中表示平均速度的是,表示瞬时速度的是。
A.子弹出枪口的速度是800m/s
B.汽车从甲站行驶到乙站的速度是20m/s
C.火车通过广告牌的速度是72km/h
D.人散步的速度约为1m/s
5.下列说法正确的是()
A.平均速度就是速度的平均值
B.瞬时速率是指瞬时速度的大小
C.火车以速度v经过某一段路,v是指瞬时速度
D.子弹以速度v从枪口射出,v是平均速度
6.一物体沿直线运动。
(1)若它在前一半时间内的平均速度为v1,后一半时间的平均速度为v2,则全程的平均速度为多大?
(2)若它在前一半路程的平均速度为v1,后一半路程的平均速度为v2,则全程的平均速度多大?
7.一辆汽车以速度
行驶了
的路程,接着以20km/h的速度跑完了余下的路程,若全程的平均速度是28km/h,则
是()
A.24km/hB.35km/hC.36km/hD.48km/h
8.短跑运动员在100m比赛中,以8m/s的速度迅速从起点冲出,到50m处的速度是9m/s,10s末到达终点的速度是10.2m/s,则运动员在全程中的平均速度是()
A.9m/sB.10.2m/sC.10m/sD.9.1m/s
9.一架飞机水平匀速地在某同学头顶上飞过,当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来的时候,发现飞机在他前上方约与地面成60°角的方向上,据此可估算出此飞机的速度约为声速的倍。
§1.4实验:
用打点计时器测速度
【学习目标】
1.了解电磁打点计时器、电火花计时器的基本结构,理解其基本工作原理。
2.经历使用打点计时器的过程,能正确、熟练地使用打点计时器。
3.会根据纸带上的点迹计算物体运动的平均速度。
理解用平均速度表示瞬时速度所采用的思想方法,会用这种方法计算瞬时速度。
4.能运用实验数据描绘
图象,并会根据画出的图像描绘物体运动速度变化特点。
【自学达标】
1.仪器构造
(1)下图为电磁打点计时器的构造图,图中标出了几个主要部件的代号,它们的名称分别是:
1、2、3、4、5、
6、7、8、9、
(2)下图为电火花计时器的构造图
2.仪器原理
电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定内发生的仪器,它使用电源,由学生电源供电,工作电压在以下,当电源的频率是50Hz时,它每隔打一个点,通电前把纸带穿过,再把套在轴上的复写纸片压在纸带的上面,接通电源后,在线圈和永久磁铁的作用下,便振动起来,带动其上的上下振动。
这时,如果纸带运动,振针就通过复写纸片在纸带上留下一行小点,如果把纸带跟运动的物体连在一起,即由物体带动纸带一起运动,纸带上各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的。
电火花计时器的原理与电磁打点计时器类似,这种计时器工作时,纸带运动受到的阻力比较,实验误差也就比较。
3.速度时间图象(
图象):
用来描述随变化关系的图象。
4.偶然误差是指由因素造成的,用的方法可以减小偶然误差。
系统误差是由、造成的,特点是多次重复测量的结果总是真实值,呈现单一倾向。
5.相对误差等于。
6.有效数字是指带有一位的近似数字。
【反馈检测】
1.关于误差,下列说法正确的是()
A.仔细测量可以避免误差
B.误差是实验中产生的错误
C.采用精密仪器,改进实验方法,可以消除误差
D.实验中产生的误差是不可避免的,但可以设法尽量减小误差
2.用毫米刻度尺测量物体的长度,下列哪些读数符合有效数字要求()
A.1.502mB.1.6214mC.12.40cmD.4.30mm
3.关于接通电源和释放纸带(物体)的次序,下列说法正确的是()
A.先接通电源,后释放纸带B.先释放纸带,后接通电源
C.释放纸带同时接通电源D.先接通电源或先释放纸带都可以
4.电磁打点计时器和电火花计时器都是使用电源的仪器,电磁打点计时器的工作电压是,电火花计时器的工作电压是V,其中实验误差较小。
当电源频率是50Hz时,它每隔s打一次点。
5.根据打点计时器打出的纸带,我们可以不利用公式计算就能直接得到或直接测量得到的物理量是()
A.时间间隔B.位移C.平均速度D.瞬时速度
6.当纸带与运动物体连接时,打点计时器在纸带上打出点痕,下列说法正确的是()
A.点痕记录了物体运动的时间
B.点痕记录了物体在不同时刻的位置或某段时间内的位移
C.点在纸带上的分布情况,反映了物体的形状
D.点在纸带上的分布情况反映了物体的运动情况
7.利用打点计时器打出的纸带()
A.能准确地求出某点的瞬时速度
B.只能粗略地求出某点的瞬时速度
C.能准确地求出某段时间内的平均速度
D.可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度
8.如图所示为某质点做直线运动的速度—时间图象,下列说法正确的是()
A.质点始终向同一方向运动
B.在运动过程中,质点运动方向发生变化
C.前2s内做加速直线运动
D.后2s内做减速直线运动
、、
§1.5速度变化快慢的描述—加速度
【学习目标】
1.理解加速度是描述物体速度变化快慢的物理量,了解加速度的定义式和单位。
2.了解加速度的矢量性,会根据速度与加速度方向的关系判断运动性质。
3.了解加速度概念的建立过程和加速度定义式的得出过程,了解和体会比值定义法在科学研究中的应用。
【自学达标】
1.加速度
(1)定义:
加速度等于速度的跟发生这一变化所用的比值,用
表示加速度。
(2)公式:
a=。
(3)物理意义:
表示速度的物理量。
(4)单位:
在国际单位制中,加速度的单位是,符号是,常用的单位还有cm/s2。
(5)加速度是矢量,其方向与速度变化的方向相同,即在加速直线运动中,加速度的方向与方向相同,在减速直线运动中,加速度的方向与方向相反。
2.速度变化量速度变化量Δv=。
3.v-t图象
(1)v-t图象中直线的反映了。
(2)
并且
,所以
。
即直线的为加速度的大小,__________即为加速度的方向。
【反馈检测】
1.关于加速度的概念,下列说法中正确的是()
A.加速度就是加出来的速度
B.加速度反映了速度变化的大小
C.加速度反映了速度变化的快慢
D.加速度为正值,表示速度的大小一定越来越大
2.由
可知()
A.a与
v成正比
B.物体加速度大小由
v决定
C.a的方向与
v的方向相同
D.Δv/Δt叫速度变化率,就是加速度
3.某物体运动的v-t图象如图所示,则该物体()
A.做往复运动
B.做匀速直线运动
C.朝某一方向做直线运动
D.以上说法都不正确
4.如图是一质点的速度时间图象,由图象可知:
质点在0~2s内的加速度是,在2~3s内的加速度是,在4~5s内的加速度是。
5.关于小汽车的运动,下列说法哪些是可能的()
A.小汽车在某一时刻速度很大,而加速度为零
B.小汽车在某一时刻速度为零,而加速度不为零
C.小汽车在某一段时间,速度变化量很大而加速度较小
D.小汽车加速度很大,而速度变化很慢
6.关于速度和加速度的关系,下列说法正确的是()
A.速度变化得越多,加速度就越大
B.速度变化得越快,加速度就越大
C.加速度方向保持不变,速度方向也保持不变
D.加速度大小不断变小,速度大小也不断变小
7.一枚火箭由地面竖直向上发射,其速度—时间图象如图所示,由图象可知()
A.0~ta段火箭的加速度小于ta~tb段火箭的加速度
B.在0~tb段火箭是上升的,在tb~tc段火箭是下落的
C.tb时刻火箭离地面最远
D.tc时刻火箭回到地面
8.一子弹击中木板的速度是800m/s,历时0.02s穿出木板,穿出木板时的速度为300m/s,则子弹穿过木板的加速度大小为m/s2,加速度的方向。
9.物体做匀加速(加速度恒定)直线运动,加速度为2m/s2,那么在任意1s内()
A.物体的末速度一定等于初速度的2倍
B.物体的末速度一定比初速度大2m/s
C.物体这一秒的初速度一定比前一秒的末速度大2m/s
D.物体这一秒的末速度一定比前一秒的初速度大2m/s
10.
(1)一物体做匀加速直线运动,经0.2s时间速度由8m/s增加到12m/s,则该物体的加速度为m/s2;
(2)一足球以8m/s的速度飞来,运动员在0.2s时间内将足球以12m/s的速度反向踢出,足球在这段时间内平均加速度的大小为m/s2,方向。
第二章匀变速直线运动的研究
§2.1实验:
探究小车速度随时间变化的规律
【学习目标】
1.巩固打点计时器的使用,纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。
2.通过实验探究,体验如何从实验研究中获取数据,学会利用图像处理实验数据的科学方法。
3.知道小车在重物牵引下运动速度随时间变化的规律。
【自学达标】
一.实验目的探究小车速度随变化的规律。
二.实验原理利用打出的纸带上记录的数据,以寻找小车速度随时间变化的规律。
三.实验器材打点计时器、低压电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、、细线、复写纸片、。
四.实验步骤
1.把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路。
2.把一条细线拴在小车上,使细线跨过滑轮,下边挂上合适的。
把纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在小车的后面。
3.把小车停在靠近打点计时器处,接通后,放开,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一行小点,随后立即关闭电源。
换上新纸带,重复实验三次。
4.从三条纸带中选择一条比较理想的,舍掉开头比较密集的点迹,在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。
为了测量方便和减少误差,通常不用每打一次点的时间作为时间的单位,而用每打五次点的时间作为时间的单位,就是T=0.02s×5=0.1s。
在选好的计时起点下面表明A,在第6点下面表明B,在第11点下面表明C……,点A、B、C……叫做计数点,两个相邻计数点间的距离分别是x1、x2、x3……
5.利用第一章方法得出各计数点的瞬时速度填入下表:
位置
A
B
C
D
E
F
G
时间(s)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
v(m/s)
6.以速度v为轴,时间t为轴建立直角坐标系,根据表中的数据,在直角坐标系中描点。
7.通过观察思考,找出这些点的分布规律。
五.注意事项
1.开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。
2.先接通电源,计时器工作后,再放开小车,当小车停止运动时及时断开电源。
3.要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞,当小车到达滑轮前及时用手按住它。
4.牵引小车的钩码个数要适当,以免加速度过大而使纸带上的点太少,或者加速度太小而使各段位移无多大差别,从而使误差增大。
加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。
5.要区别计时器打出的点和人为选取的计数点。
一般在纸带上每5个点取一个计数点,间隔为0.1s。
【反馈检测】
1.在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,按照实验进行的先后顺序,将下述步骤地代号填在横线上。
A.把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面
B.把打点计时器固定在木板的没有滑轮的一端,并连好电路
C.换上新的纸带,再重做两次
D.把长木板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面
E.使小车停在靠近打点计时器处,接通电源,放开小车,让小车运动
F.把一条细线拴在小车上,细线跨过定滑轮,下边吊着合适的钩码
G.断开电源,取出纸带
2.在下列给出的器材中,选出“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中所需的器材并填在横线上(填序号)。
①打点计时器②天平③低压交流电源④低压直流电源⑤细线和纸带⑥钩码和小车⑦秒表⑧一端有滑轮的长木板⑨刻度尺
选出的器材是
3.某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,算出小车经过各计数点的瞬时速度如表格中所示:
计数点序号
1
2
3
4
5
6
计数点对应时刻(s)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
通过计数点的速度(m/s)
44.0
62.0
81.0
100.0
110.0
138.0
请作出小车的v-t图象,并分析运动特点。
4.两做直线运动的质点A、B的v-t图象如图所示,试分析它们的运动情况。
5.一个人沿平直的街道匀速步行到邮局去发信,又以原速率步行返回原处,设出发时的方向为正,在下列四个图中近似描述他的运动的是()
6.甲、乙两物体在同一直线上运动,它们的v-t图象如图,可知()
A.在t1时刻,甲和乙的速度相同
B.在t1时刻,甲和乙的速度大小相等,方向相反
C.在t2时刻,甲和乙的速度方向相同,加速度方
向也相同
D.在t2时刻,甲和乙的速度相同,加速度也相同
7.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,如图7给出了从0点开始,每5个点取一个计数点的纸带,其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。
测得:
s1=1.40cm,s2=1.90cm,s3=2.38cm,s4=2.88cm,s5=3.39cm,s6=3.87cm。
那么:
(1)在计时器打出点1、2、3、4、5时,小车的速度分别为:
v1=cm/s,v2=cm/s,v3=cm/s,v4=cm/s,v5=cm/s。
(2)在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。
(3)分析小车运动速度随时间变化的规律。
§2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系
【学习目标】
1.知道什么是匀变速直线运动。
2.知道匀变速直线运动的
图像特点,知道直线的倾斜程度反映匀变速直线运动的加速度。
3.理解匀变速直线运动的速度与时间的关系式
,会用公式
解简单的匀变速直线运动问题。
【自学达标】
1.如果物体运动的v-t图象是
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