高一物理先修学案.doc

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第一章运动的描述

1.1质点参考系和坐标系

【学习目标】

1．知道质点的概念，理解物体可看成质点的条件，知道科学抽象是常用的研究方法。

2．知道参考系的概念，理解其作用和会根据实际情况选定参考系。

3．通过对坐标系的理解，会建立坐标系和定量描述物体的位置。

【自主学习】

一、物体和质点

1．质点的概念：

用来代替物体的的点叫质点。

2．质点是一种的物理模型，不是实际存在的物体，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象。

3．物体看作质点的条件是：

物体的形状和大小对所研究的问题。

4．同一物体能否看作质点是由决定的，要具体问题具体分析。

二、参考系

1．参考系：

在描述物体的运动时，被选定的作为_______的其他物体。

2．同一个运动，选择不同的参考系，得出的运动结果可能会_______________；

3．参考系可任意选取，但应以观测________和描述运动_________为原则；没有特别说明时，通常选取_________________________为参考系。

三、坐标系

1．为了_______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。

2．建立坐标系时，必须规定_________、___________和______________。

3．描述沿直线运动的物体时，建立_____坐标系（一维坐标）；描述在平面上运动的物体时，建立________坐标系（二维坐标）；描述在空间运动的物体时，建立空间坐标系（三维坐标）。

4．位置坐标的正负表示方向，数值表示位置距坐标原点的距离。

【典例精析】

例1．（多选）下列说法正确的是（）

A．体积很小的物体一定可以看成质点B．质量很小的物体才可以看成质点

C．体积很大的物体不能看成质点D．质点是一种理想化的模型，实际并不存在

E．只有低速运动的物体能看成质点，高速运动的物体不能看成质点

F．当物体的大小形状对我们所研究问题产生的影响可以忽略时可以把物体看成质点

例2．下列各种情况中，可以把研究对象（加点者）看作质点的是（　）

A．研究小木块的翻倒过程　　B．研究一列火车从桥上通过的时间

C．研究沿水平面运动的木箱的速度D．研究马龙在决赛中发出的乒乓球

例3．下列有关参考系的说法中，正确的是（）

A．运动的物体不能做参考系B．只有固定在地面上的物体才能做参考系

C．参考系可以不同，但对于同一个物体，运动的描述必须是相同的

D．要研究某一个物体的运动情况，必须先选定参考系

例4．（多选）下列各对物体中，可以认为保持相对静止的是（）

A．在空中加油的加油机和受油机B．在稻田工作的联合收割机和卡车

C．在平直公路上匀速行驶的各种车辆D．流水和随水漂流的小球

例5．一个小球从距地面4m高处落下，被地面弹回，在距地面1m高处被接住．坐标原点定在抛出点正下方2m处，向下方向为坐标轴的正方向．则小球的抛出点、落地点、接住点的位置坐标分别是（）

A．2m，-2m，-1m　B．-2m，2m，1mC．4m，0，1mD．-4m，0，-1m

例6．质点由西向东运动，从A点出发到达C点再返回B点静止。

如图所示，若AC=100m，BC=50m，以B点为原点，向东为正方向建立直线坐标，则：

出发点的位置为m，B点位置是m，C点位置为m，A到B位置变化是m，方向。

C到B位置变化为m，方向．

【巩固拓展训练】

1．第26届世界大学生夏季运动会在中国深圳举行，中国体育代表团获取了75枚金牌、145枚奖牌的优异成绩，名列金牌榜首，在下列比赛项目中，运动员可视为质点的为（　　）

A．健美操　　　B．花样游泳C．跳水D．田径长跑

2．（多选）下列说法正确的是（　　）

A．研究“神舟”八号绕地球飞行时，飞船可看做质点

B．研究“神舟”八号与“天宫”一号对接时，“天宫”一号可看做质点

C．研究火车通过路旁的一根电线杆的时间时，火车可看做质点

D．研究电子绕原子核的运动情况时，电子可看做质点

3．第一次世界大战时，一位法国飞行员在2000m高空飞行时，发现座舱边有一个与他几乎相对静止的小“昆虫”，他顺手抓过来一看，原来是一颗子弹．这个情景是因为（　　）

A．子弹静止在空中B．子弹飞行得很慢

C．飞机飞行得很快D．子弹与飞机同方向飞行，且飞行速度很接近

4．（多选）甲、乙、丙三人各乘一个热气球，甲看到楼房匀速上升，乙看到甲匀速上升，丙看到甲匀速下降。

那么，从地面上看，甲、乙、丙的运动情况可能是（　　）

A．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙停在空中

B．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速上升

C．甲、乙匀速下降，v乙v甲

D．甲、乙匀速下降，v乙>v甲，丙匀速下降，且v丙

5．（多选）在平直公路上，甲乘汽车以10m/s的速度运动，乙骑自行车以5m/s的速度运动，则甲、乙（　　）

A．同向运动时，甲观察到乙一定是以5m/s的速度远离

B．同向运动时，乙观察到甲一定是以5m/s的速度靠近

C．背离运动时，甲观察到乙以15m/s的速度远离

D．相向运动时，乙观察到甲以15m/s的速度靠近[来源:

数理化网]

6．一物体从O点出发，沿东偏北30°的方向运动10m至A点，然后又向正南方向运动5m至B点．

（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。

1.2时间和位移

【学习目标】

1．知道时间和时刻的区别和联系。

2．理解位移的概念，了解路程与位移的区别。

3．知道标量和矢量。

4．能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移。

【自主学习】

一、时刻和时间间隔

1．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，时间间隔用表示，时刻与物体的相对应，表示某一瞬间；时间间隔与物体的相对应，表示某一过程（即两个时刻的间隔）。

二、路程和位移

1．路程是物体运动轨迹的，位移是用来表示物体的　的物理量，

（1）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。

（2）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　。

2．物体的位移两个位置的坐标变化，位置的坐标变化等于　　减去　　　。

3．位置的坐标变化的　表示位移的方向与坐标轴正方向相同还是相反，位置的坐标变化的　　表示位移的大小。

三、矢量和标量

１．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。

【合作探究】

1．讨论：

以下各词指“时间间隔”还是“时刻”，并在时间轴上表示出来。

前2秒，第2秒，2秒内，第2秒内，第1秒末，第2秒初，第2秒末，2秒末，第n秒

2．比较路程和位移，物体做什么运动时，位移大小等于路程？

路程

位移

区别

概念

矢标性

决定因素

联系

3．完成课本P13的【思考与讨论】，比较矢量和标量的算法有什么不同？

【典例精析】

例1．（多选）关于时间间隔和时刻，下列说法正确的是（　　）

A．物体在5s时指的是物体在5s末时，指的是时刻

B．物体在5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间间隔

C．物体在第5s内指的是物体在4s末到5s末这1s的时间间隔

D．第4s末就是第5s初，指的是时刻

例2．（多选）关于位移和路程，下列说法正确的是（　　）

A．沿直线运动的物体，位移和路程是相等的

B．质点沿不同的路径由A运动到B，其路程可能不同而位移是相同的

C．质点通过一段路程，其位移可能是零D．质点运动的位移大小可能大于路程

例3．在如图所示的坐标系中，物体由A点沿直线运动到B点，再由B点沿直线返回到C点，试分别求出物体从A到B、从B到C、从A到C三段的路程和位移。

【巩固拓展训练】

1．（多选）关于矢量和标量，下列说法中正确的是（　　）

A．矢量既有大小又有方向B．标量既有大小又有方向C．位移-10m比5m小D．-10℃比5℃的温度低

2．如图所示，物体沿3条不同的路径由A运动到B，则沿3条路径运动时的位移关系是（）

A．沿1较大 B．沿2较大C．沿3较大 D．都一样大

3．如图所示为时间轴，下列关于时刻和时间间隔的说法中正确的是（　　）

A．t2表示时刻，称为第2s末或第3s初，也可以称为2s内

B．t2-t3表示时间间隔，称为第3s内

C．t0-t2表示时间间隔，称为最初2s内或第2s内

D．tn-1-tn表示时间间隔，称为第（n-1）s内

4．（多选）物体做直线运动时可以用坐标轴上的坐标表示物体的位置，用坐标的变化量Δx表示物体的位移。

如图所示，一个物体从A运动到C，它的位移Δx1＝-4m-5m＝-9m；从C运动到B，它的位移Δx2＝1m-（-4m）＝5m。

下列说法中正确的是（　　）

A．C到B的位移大于A到C的位移，因为正数大于负数

B．A到C的位移大于C到B的位移，因为符号表示位移方向，不表示大小

C．因为位移是矢量，所以这两个矢量的大小无法比较

D．物体由A到B的合位移Δx＝Δx1＋Δx2

5．一质点绕半径为R的圆圈从A点经B点运动了四分之三周到达C点，如图所示，则其位移大小为　　　，路程是　　；若质点运动了1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　　　。

6．一辆汽车从A点出发，向东行驶了40km，到达C点，又向南行驶了30km到达B点，此过程中它通过的路程多大？

它的位移大小、方向如何？

1.3运动快慢的描述——速度

【学习目标】

1．理解速度的概念。

2．知道质点的平均速度和瞬时速度等概念，会求平均速度。

3．知道速度和速率以及它们的区别。

4．知道平均速度和平均速率的区别。

【自主学习】

一、坐标与坐标的变化量

物体沿着直线运动，并以这条直线为x坐标轴，这样物体的位置就可以用来表示，物体的位移可以通过表示，Δx的大小表示，Δx的正负表示。

位移为正值时，表示位移方向与x轴正方向相___；位移为负值时，位移方向与x轴正方向相___。

二、速度

1．定义：

_____跟发生这个位移所用时间的比值叫速度。

速度是表示物体________的物理量。

2．定义式：

v＝_________。

3．单位：

国际单位是______，符号____；常用单位有千米/时，符号km/h；1m/s＝____km/h。

4．速度是矢量，速度的方向就是物体的方向，也就是物体运动轨迹的方向。

三、平均速度和瞬时速度及平均速率

1．平均速度

（1）定义：

在变速运动中，运动质点的______和所用时间的比值，叫做这段时间内的平均速度。

定义式：

v＝_______。

（2）意义：

表示物体在某段_______内（或通过某段位移）的平均快慢程度。

（3）平均速度是矢量，方向与这段时间内发生的_______方向相同。

2．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，简称为速度。

（2）意义：

瞬时速度精确地描述物体的运动快慢，在数值上等于物体从此时刻起开始做匀速直线运动1秒钟内发生的位移。

瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率，没有____，是标量。

（3）瞬时速度是矢量，方向与物体经过该位置时_____方向相同（即运动轨迹的方向）。

（4）理解：

①瞬时速度与时刻或位置对应，平均速度跟或对应。

②当Δt→0时，v＝表示物体t时刻的瞬时速度；即当位移足够小或时间足够短时，认为平均速度就等于。

③匀速直线运动是保持不变的运动。

在匀速直线运动中，和瞬时速度相等。

3．平均速率

（1）定义：

平均速率等于运动物体通过的路程跟所用时间的比值，常用来表示曲线运动的运动快慢。

（2）公式：

＝_____，只有_____，没有_____。

平均速率平均速度的大小。

【典例精析】

例1．（多选）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．只有瞬时速度可以精确描述变速运动

D．平均速度就是初末时刻瞬时速度的平均值

例2．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/sB．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/hD．人散步的速度约为1m/s

例3．对于做匀速直线运动的物体，下列说法正确的是（　　）

A．由公式v＝可知，做匀速直线运动的物体，其速度与位移成正比

B．物体运动的时间越短，其速度一定越大C．对于匀速直线运动来说，路程就是位移

D．做匀速直线运动的物体，其位移与时间的比值是一个恒量

例4．某物体沿一直线运动，

（1）若前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）若前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？

【巩固拓展训练】

1．下列速度值指的是平均速度的大小的是（）

A．某同学百米赛跑的速度约为9m/sB．运动员百米赛跑的冲线速度为12m/s

C．汽车速度计指示着的速度为60km/hD．子弹离开枪口时的速度为600m/s

2．下列关于速度的说法正确的是（）

A．速度是描述物体位置变化的物理量B．速度方向就是物体运动的方向

C．位移方向和速度方向一定相同D．匀速直线运动的速度方向是可以改变的

3．关于匀速直线运动，下列说法中正确的是（）

A．瞬时速度不变的运动，一定是匀速直线运动B．速率不变的运动，一定是匀速直线运动

C．相同时间内平均速度相同的运动，一定是匀速直线运动

D．瞬时速度的方向始终不变的运动，一定是匀速直线运动

4．（多选）下列关于速度和速率的说法正确的是（）

A．速率是速度的大小B．对运动物体，某段时间的平均速度不可能为零

C．平均速率是平均速度的大小D．对运动物体，某段时间的平均速率不可能为零

5．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

6．做变速直线运动的质点经过A点时的速度为3m/s，这表示（）

A．质点在过A点后1s内的位移是3mB．质点在过A点前1s“内的位移是3m

C．质点在以过A点时刻为中间时刻的1s内的位移是3m

D．若质点从A点开始做匀速直线运动，则以后每1s内的位移是3m

7．一辆汽车以速度v1通过前三分之一路程，以速度v2＝50km/h通过其余路程，且整个过程中的平均速度＝37.5km/h。

那么，汽车在头三分之一路程中的速度大小v1为多少?

1.4实验：

用打点计时器测速度

【学习目标】

1．学会使用打点计时器，能根据纸带研究物体的运动情况。

2．认识v-t图象，能根据图象分析物体运动情况。

3．了解误差和有效数字。

【自主学习】

一、误差和有效数字

1．与的差异叫做误差。

2．误差根据产生的原因及性质可分为与两类。

3．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。

4．与的差值叫做绝对误差。

即：

绝对误差Δ=-。

5．相对误差是指与的比值。

即：

相对误差=/×100%。

6．有效数字是指带有一位的近似数字。

二、实验原理

1．打点计时器的构造和原理

电磁打点计时器

电火花计时器[来源:

数理化网]

结构图示

工作电压

打点方式

振针周期性上下振动

周期性产生电火花

打点周期

工作原理

用限位孔限定纸带，复写纸压在纸带的面，通电，振片带动振针打点．若纸带运动，其上就会留下一行点迹

使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，把纸带穿过限位孔．当接通电源按下脉冲输出开关时，计时器发出的脉冲电流经放电针、到纸盘轴，产生，于是在运动的纸带上就打出一行点迹

记录信息

注意事项

2．测量速度的原理

（1）测量平均速度：

用刻度尺量出这两点间的距离Δx，数出这两点间的点数n（包括两端点），则打这两点的时间间隔Δt＝，即可由＝算出平均速度。

（2）测量瞬时速度：

测量瞬时速度的方法实际上是利用了一种极限逼近的方法。

测量出两点间的位移△x和时间△t，算出这两点间的平均速度v=△x/△t，可用这个平均速度代表这两点间的某点的瞬时速度。

△t较短时，误差较小。

三、用图象表示速度

建立直角坐标系，用纵坐标，用横坐标表示，根据各时刻的速度描点，将点连线后得出的图线称为速度—时间图象（v-t图象），简称速度图象。

【典例精析】

例1．下列数据中是四位有效数字的是（）

A．0.502mB．1.6214mC．12.40cmD．4.30mm

例2．如图所示，AC间的距离为cm。

【变式训练】如下图所示，OD间的距离为m。

例3．（多选）当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点迹，下列关于纸带上点迹的说法中正确的是（）

A．点迹记录了物体运动的时间B．点迹记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移

C．点迹的分布情况反映了物体的形状D．纸带上点迹的分布情况反映了物体的运动情况

x/cm

x1

x2

x3

x4

x5

0.8

1.0

0.9

1.0

0.6

例4．如图示是某次实验打出的纸带，在纸带上找出连续的6个点，分别标上0、1、2、3、4、5，用直尺测量出两个相邻点间距离x1、x2、x3、x4、x5，并把它们填入表格中，如图所示。

（打点计时器的打点周期为0.02s）

（1）请选择合适的计数点，测量包含这个点的一段时间内的位移△x，同时记录对应的时间△t，根据v=△x/△t算出各点附近的平均速度填下表。

（2）根据v=△x/△t算出刚填完的表1中各点附近的平均速度，把它当作计时器打下这些点时的瞬时速度，填下表，点0作为计时的的开始，t=0。

从该表中能粗略看出纸带运动的速度变化情况。

（3）在坐标纸上画出纸带运动的速度-时间图像。

位置

0

1

2

3

4

△x/m

△t/s

v/m·s－1

位置

0

1

2

3

4

t/s

v/m·s－1

例5．如图所示是打点计时器打出的一条纸带，A、B、C、D、E为我们在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0．1s，试求打点计时器打下B、C、D各点时的瞬时速度：

vB＝____m/s，vC＝____m/s，vD＝_____m/s。

若从A点开始计时，画出纸带运动的速度图像。

例6．下图是一个物体运动的v－t图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的。

（1）物体从静止开始运动还是具有一定的初速度？

（2）物体运动的方向是否变化？

（3）物体的速度大小是否变化？

怎样变化？

【巩固拓展训练】

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．（多选）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

5．如图所示，气垫导轨上滑块经过光电门时，其上的遮光条将光遮住，电子计时器可自动记录遮光时间，测得遮光条的宽度为，用近似代表滑块通过光电门时的瞬时速度，为使更接近瞬时速度，正确的措施是（）

A．换用宽度更窄的遮光条B．提高测量遮光条宽度的精确度

C．使滑块的释放点更靠近光电门D．增大气垫导轨与水平面的夹角

6．如图所示，是一条利用打点计时器打出的纸带，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点，每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示。

（1）在打出0、6这两个点的时间内，纸带运动的平均速度是多少？