新教材人教版高中物理必修第一册第一章运动的描述 教案教学设计

第一章运动的描述教学设计
1.质点参考系 ................................................................................................................ - 1 -
2.时间位移 .................................................................................................................... - 7 -
3.位置变化快慢的描述—速度..................................................................................... - 14 -
4.速度变化快慢的描述—加速度................................................................................. - 22 -
1.质点参考系
【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。

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，通过几个具体的例了让学生自主讨论，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，提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
1.通过探究实验，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。

2.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维过程以及初步的观察、分析和概括能力。

【重点难点】
1、理解理想化模型的特点。

（重点）
2、物体能否看成质点的判断。

（重点）
3、理解参考系与物体运动的关系。

（难点）
【教学准备】
课件
【教学过程】
一、导入新课：
生活中随处可见运动的物体，例如玩耍的孩童、行驶的汽车、翱翔的雄鹰……对于这些运动的物体，我们如何准确地描述它们的运动呢？
二、讲授新课：
1、物体和质点
【教师引入课程】雄鹰拍打着翅膀在空中翱翔时，身体在向前运动，但它的翅膀在向前运动的同时还在上下运动；足球在绿茵场上滚动时，它在向前运动的同时还在转动……可见，要准确地描述物体的运动，并不是一件容易的事。

【教师引导提问】
雄鹰在天空中翱翔时，其大小和形状能忽略吗？雄鹰能否看成一个“点”？【学生讨论】要研究雄鹰是如何飞行的，它的翅膀的运动方式很重要；但是，如果我们只关注雄鹰从哪里移动到了哪里，就不必太在意它的形状，可以把它看成一个点来描述它的运动。

【教师引导】我们生活的客观世界是物质的，物质由分子、原子等组成，我们所看到的物体是物质的聚集状态。

机械运动描述的是物体位置随时间变化的规律。

大胆假设：在研究某些物体的运动时，忽略物体的大小和形状，将具体的物体视为一个有质量的“点”。

【教师引导提问】火车整体向前平动的同时，车轮在转动。

关注哪些问题时可以看作质点，关注哪些问题时不能看作质点？
【学生回答】（1）可以视为质点的情况：研究火车从甲地到乙地的运行时间(甲、乙两地间的距离远远大于火车的长度)。

（2）不能视为质点的情况：①研究火:车经过大桥的时间(火车的长度不能忽略)；
②研究火车车轮的转动情况。

【教师引导】在研究地球公转引起的位置变化问题时，由地球的大小引起的运动差异很小，因此，可以忽略地球的大小和形状而把它视为点。

【教师总结】（1）忽略物体的大小和形状，把它简化为一个具有质量的点，这样的点叫做质点。

（2）物体看成质点的条件：大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计。

（3）质点是一个理想化的物理模型，是对研究问题的科学抽象。

2、参考系
【教师提问】要描述物体的运动，通常要先判断它是运动的还是静止的；如果物体是运动的，再根据需要来说明它是怎样运动的。

我们说房屋、树木是静止的，这大概是不会错的。

但是、房屋、树木在随着地球一起运动，这是事实。

再比如，行驶的列车中的乘务员与旅客在交流，列车外的人认为他们随列车一起运动，但他们彼此看对方却是静止的。

为什么人们的看法会不一样呢？
【学生讨论】自然界的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的。

但是，描述某个物体的位置随时间的变化，却又总是相对于其他物体而言的。

【教师引导】选择不同的参考系，物体的运动情况一般不同，但有时候也相同，如车中的乘客，选择司机和选择汽车作为参考系都处于静止状态。

【教师总结】（1）运动的相对性：描述某个物体的位置随时间的变化，却又总是相对于其他物体而言的。

（2）参考系：用来参考的物体。

（3）参考系的性质：①物体选为参考系，则认为该物体是静止的；②任何物体都可以当作参考系；③比较不同物体的运动时要选取同一参考系。

（4）参考系的选取原则：方便观测，描述简单。

【教师补充】1、参考系的两个特点：
（1）参考系是用来做参考的假定不动的物体，该物体可能静止也可能运动。

（2）物体一旦被选为参考系，均认为是静止的。

2、易错点：
（1）同一物体，在不同条件下，有时可以把它看作质点，有时不能把它看作质点。

（2）选择的参考系不同，对同一物体运动的观测结果可能不同。

【课堂练习】
1、下列各物体中,能被视为质点的是( )
A.观察停泊在港湾中随风摇摆小船的动作
B.研究可绕固定点转动的木杆运动
C.在战事地图上研究航空母舰的位置
D.表演精彩动作的芭蕾舞者
答案：C
2、在下列问题中,可以把研究对象视为质点的是( )
A.研究车轮的转动
B.研究舞蹈演员的动作
C.研究地球的自转
D.研究月球绕地球的转动
答案：B
3、在温哥华冬奥会上,来自我国黑龙江省的选手李妮娜在自由式滑雪比赛中获得
、间的最低银牌。

她在比赛过程中的运动轨迹如图所示,其中a为运动起点,b为a c
点,c为腾空跃起的最高点,d是腾空后的落地点,最后停在e点。

李妮娜从起点a 往下滑行时,发现赛道两边的树木飞快地向后移动,她选择的参考系是( )
A.天空
B.地面
C.自己
D.树木
答案：C
4、甲、乙两人分别在并列的两个升降机中,各自以自己为参考系,甲看见乙在上升,楼房也在上升,乙看见楼房在上升,如果以地面为参考系,则他们运动的状态是( )
A.甲在上升,乙在下降
B.甲在下降,乙在上升
C.甲、乙都在下降,但甲比乙快
D.甲、乙都在下降,但乙比甲快
答案：C
5、小马和同学乘火车旅行,他乘坐的火车在某火车站停靠时,另一列货车正好也停靠在车站,小马正好奇地看着货车时,发现自己乘坐的火车在“后退”。

疑惑间他看到了车站的站牌,发现自己乘坐的火车并没有运动,而是货车在向前方开动。

小马和同学就这个话题进行了讨论,下列说法不正确的是( )
A.小马发现自己乘坐的火车在“后退”是以向前开动的货车为参考系的
B.小马发现自己乘坐的火车并没有运动,是以车站的站牌为参考系的
C.选取不同的参考系,物体的运动情况往往是不同的
D.参考系必须选取地面
答案：D
6、如图所示，新中国成立70周年阅兵仪式上，国产武装直升机排列并保持“70”字样编队从天安门上空整齐飞过。

甲、乙分别是编队中的两架直升机，则（）
A.以甲为参考系，乙是运动的
B.以乙为参考系，甲是运动的
C.以甲为参考系，坐在观众席上的观众都是静止的
D.以乙为参考系，“70”字样编队中所有直升机都是静止的
答案：D
【板书设计】
§1.1 质点参考系
一、物体与质点
1、质点：忽略物体的大小和形状，简化为一个具有质量的点。

2、物体看成质点的条件：大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计。

3、质点是一个理想化的物理模型，是对研究问题的科学抽象。

二、参考系
1、运动的相对性：描述某个物体的位置随时间的变化，却又总是相对于其他
物体而言的。

2、参考系：用来参考的物体。

3、参考系的性质：①物体选为参考系，则认为该物体是静止的；
②任何物体都可以当作参考系；
③比较不同物体的运动时要选取同一参考系。

4、参考系的选取原则：方便观测，描述简单。

2.时间位移
【教学目标】
一、知识与技能
1. 知道时刻与时间间隔的区别和联系，会在具体情境中识别时间间隔和时刻；
2. 理解坐标系的概念，会用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置的变化。

二、过程与方法
1. 知道位置、位移、路程等概念的区别与联系，能用平面坐标系正确描述直线运动的位置和位移；
2. 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，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
1.通过探究实验，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，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。

2.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维过程以及初步的观察、分析和概括能力。

【重点难点】
1、理解时刻与时间间隔的区别和联系。

（重点）
2、理解位置、位移、路程等概念的区别与联系。

（重点）
3、理解矢量与标量运算的差异。

（难点）
4、理解电磁打点计时器、电火花打点计时器的结构。

（难点）
【教学准备】
课件、电磁打点计时器、电火花打点计时器
【教学过程】
一、导入新课：
要讨论物体位置随时间的变化，就要涉及位置、时间等概念。

如果要准确地描述一辆行驶在北京长安街上的汽车所处的位置，你认为应该采用什么方法？你对时间是怎样认识的？
二、讲授新课：
1、时刻和时间间隔
【教师引入课程】要描述物体位置随时间的变化，首先要清楚“时间”一词的含义。

说到时间，不能不说时刻和时间间隔。

时刻和时间间隔既有联系又有区别。

【教师引导】
时刻：指某一瞬时，是事物运动发展变化所经历的各个状态先后顺序的标志。

时间：是两个时刻之间的间隔，时间用来表示事物运动发展变化所经历的过程长短的量度。

我们可以用一个时间轴来表示
【教师提问】现在一起思考一个问题，8点和45分钟有什么区别？结合时间轴，仔细思考。

【教师总结】在表示时间的数轴上，时刻用点表示，时间间隔用线段表示。

我们平时说的“时间”，有时指的是时刻，有时指的是时间间隔，要根据上下文认清它的含义。

2、位置和位移
【教师提问】运动表示物体相对位置的变化，前面我们已经学过了如何在数学坐标系中表示物体的位置，今天我们就来研究物体的位置发生了变化该如何表示？如图所示
【教师引导】我们可以看到，它们的路程（实际运动轨迹的长度）不同，但在整个过程中它们的初末位置相同，也就是说整个过程它们的位置变化相同（开始在，
最后在）。

我们该怎样来描述这样一个位置的变化呢？
【教师补充引导】为了定量地描述物体的位置，需要在参考系上建立适当的坐标系。

例如，若想说明地面上某人所处的位置，可以采用平面直角坐标系来描述；如果物体做直线运动，可以用一维坐标系来描述。

为了能够很好地表述出物体在运动过程中位置的变化，物理学中引入了一个新的物理量：位移。

【教师总结】路程是表示物体运动轨迹的长度；位移是表示物体的位置变化。

在物理学中，像位移这样的物理量叫作矢量，它既有大小又有方向；像路程这样的物理量叫作标量，它们只有大小，没有方向。

3、直线运动的位移
【教师提问】前面的学习用到了一维坐标系来描述物体的位置，那么，在一维坐标系中位移该如何表示呢？
如图，做直线运动的物体，初位置为1x ，末位置为2x 。

【学生解答】物体的位移应该是由1x 指向2x 的有向线段，其大小等于末位置与初位置坐标之差21x x -
【教师总结】x ∆表示位移，记为21x x x ∆=-
若两坐标差为正，则位移的方向指向x 轴正方向；若两坐标差为负，则位移的方向指向x 轴负方向。

【思考与讨论】某物体从A 点运动到B 点，A x 坐标为5m ，B x 为2m ，物体的位移大小等于多少？方向如何？
4、位移—时间图像
【教师总结】从x t -图像可以直观地看出物体在不同时间内的位移。

5、位移和时间的测量
【教师总结】学校实验室常用打点计时器来记录时间和位移。

电磁打点计时器连接交流电源，工作电压为4V到6V，电源频率是50Hz，每隔0.02s 打一次点。

【实验】练习使用打点计时器
1、了解打点计时器的构造，然后把它固定好。

2、安装纸带。

3、启动电源，用手水平拉动纸带，纸带上就打出一行小点。

随后关闭电源。

4、取下纸带，从能够看清的某个点开始(起始点)，往后数出若干个点。

例如数出n个点，算出纸带从起始点到第n个点的运动时间t。

5.用刻度尺测量出从起始点到第n个点的位移x。

测量之前，自己先设计一个表格，用来记录时间及位移。

【课堂练习】
1、关于时间间隔和时刻,下列说法中正确的是( )
A.两个时刻之间的间隔是一段时间
B.时间间隔和时刻的区别在于时间长短不同,长的是时间间隔,短的是时刻
C.第3秒末和第4秒初的间隔是1秒
D.第3秒内和第4秒内的时间间隔不一样
答案：A
2、仔细观察如图所示的时间轴,下列说法正确的是( )
A.第3 s初是指时间轴上的D点
B.第5 s内是指时间轴上FG段
C.前4 s内是指时间轴上AE段
D.第2 s内是指时间轴上的C点
答案：C
3、从离地面3 m高处竖直向上抛出一个小球,它上升5 m后回落,最后到达地面,在此过程中( )
A.小球通过的路程是8 m
B.小球的位移大小是3 m
C.小球的位移大小是13 m
D.小球的位移方向是竖直向上
答案：B
4、甲、乙、丙三个物体同时同地出发,6 s 末同时到达同一目的地,它们运动的“位移-时间”图像如图所示,则关于三者的路程x 和位移大小s 关系正确的是( )
A.x x x >=甲乙丙
B.x x x >>甲乙丙
C.s s s >>甲乙丙
D.s s s =>甲乙丙
答案：A
5、下表是列车时刻表的部分片段,请回答以下几个问题: T15 站台 T16
18:19 北京西 14:58
0:35 0:41 郑州 08:42
08:36
05:49 05:57 武昌 03:28
03:20
09:15 09:21 长沙 23:59
25:51
16:25 广州 16:52
（1）表中所列数据是时刻还是时间间隔?
（2）T15列火车在长沙站上停留了多少时间?
（3）正常情况下,T16列火车从广州行驶到北京用多长时间?
答案：（1）时刻
（2）2.6分钟
（3）22.1小时
6、某质点在x轴上运动,各个时刻的位置坐标如下表所示：
由表可以看出此质点开始运动后：
(1)何时离坐标原点最远?最远时,离原点的距离是多少?
(2)第2 s内质点的位移的大小是多少?
(3)哪段时间内质点的位移最大?最大值是多少?
(4)在第一个2 s内质点的位移和通过的路程分别为多少?
答案：(1)第4 s末;7 m
(2)9 m
(3)第1 s末到第4 s末;12 m
；
(4)4m14m
【板书设计】
§1.2 时间位移
一、时刻和时间间隔
1、时间间隔是两时刻之间的间隔，在时间轴上对应一线段，间隔的长短可不同。

2、时刻是一瞬间，不同时刻有先后之分，在时间轴上对应一个点。

二、位置和位移
1.路程：
（1）物理意义：表示物体运动轨迹的长度；
（2）大小：按运动轨迹计算的实际长度；
（3）标、矢量：标量，只有大小，没有方向。

2.位移：
（1）物理意义：表示物体的位置变化；
（2）大小：物体由初位置到末位置的距离，与运动轨迹无关；
（3）标、矢量：矢量，方向由初位置指向末位置。

3.矢量：
既有大小又有方向的物理量叫矢量。

矢量的“+” “一”号不表示矢量的大小，只表示矢量的方向(与规定的正方向相同或相反)，故矢量比较大小看绝对值。

三、直线运动的位移：
x ∆表示坐标之差，所以研究直线运动中，x ∆表示位移，记为21x x x ∆=-。

若两坐标之差为正，则坐标的方向指向x 轴的正方向；若两坐标之差为负，则位移的方向指向x 轴的负方向。

3.位置变化快慢的描述—速度
【教学目标】
一、知识与技能
1. 理解速度的概念，领会其矢量性，体会其在初中基础上的深化，知道速度的方向即物体运动的方向；
2. 理解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和联系。

二、过程与方法
1. 知道速度与速率的区别和联系，能在生活中正确使用速度和速率；
2. 体会平均速度概念的等效思想方法，在讨论平均速度和瞬时速度的联系的过程中，初步体会极限的思想方法。

三、情感态度与价值观
1. 通过平均速度与瞬时速度的比较，对瞬时速度的测量方法有所了解，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。

2.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维过程以及初步的观察、分析和概括能力。

【重点难点】
1、理解平均速度与瞬时速度的区别和联系。

（重点）
2、理解平均速度和平均速率的区别。

（重点）
3、理解计时点与计数点的区别以及比值定义法。

（难点）
4、瞬时速度概念的形成与瞬时速度的计算方法。

（难点）
【教学准备】
课件
【教学过程】
一、导入新课：
生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向，你还记得初中是怎样描述物体运动快慢的吗？运动员在比赛中的不同时段，运动的快慢一样吗？
二、讲授新课：
1、速度
【教师引入课程】不同的运动，位置变化的快慢往往不同，也就是说，运动的快慢不同。

我们已经用位移来表示位置的变化，那么怎样比较物体运动的快慢呢？物理学中用位移与发生这段位移所用的时间之比表示物体运动的快慢，这就是速度。

【教师提问】我们现在所学的速度和初中所学有何不同？
【教师引导】初中时用路程和时间的比值来计算速度，我们这里的速度是用位移和时间的比值来定义的，这里的速度和初中所学的速度是不完全一样的。

【教师总结】速度的公式：
x
v
t
∆
=
∆
，在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符
号是m/s或1
m s-。

速度是矢量，既有大小，又有方向；速度v的方向与时间t∆内的位移x
∆的方向相同。

【教师补充】（1）
x
v
t
∆
=
∆
是采用比值法定义速度的，不能认为v∝∆x。

（2）v不仅表示运动的快慢，同时也表示运动的方向。

2、平均速度和瞬时速度
【教师引导】一般来说，物体在某一段时间内，运动的快慢通常是变化的。

所以，
由
x
t
∆
∆
求得的速度v，表示的只是物体在时间t∆内的运动的平均快慢程度，叫做平
均速度。

【思考与讨论】平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向。

那么，怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢？
【教师引导】假设时间间隔t∆取值很小，物体在这样一个比较小的时间内，运动快慢的差异就不会太大，t∆越小，运动快慢的差异就越小。

如果位移或时间间隔的取值都很小，或者趋向于零，那么极短时间内平均速度就可以代替某个时刻或某个位置的瞬时速度。

【教师总结】当t∆非常非常小时，运动快慢的差异可以忽略不计，此时，
x
t
∆
∆
叫作
物体在时刻t的瞬时速度。

匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动。

在匀速直线运动中，平均速度与瞬时速度相等。

【教师补充】瞬时速度的大小通常叫作速率。

日常生活中说到的“速度”，有时指速率，要根据上下文判断。

例如下图，汽车速度计
【实验】测量纸带的平均速度和瞬时速度
利用打点计时器测速度
（1）平均速度的测定：用刻度尺测出要求的位移∆x ，读出对应的时间t ∆，则x v t
∆=∆。

（2）用打点计时器测量某一位置的瞬时速度：可以取包含这一位置在内的一小段位移∆x ，用上述方法测出这一段位移内的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度。

注意事项：
（1）先接通电源，待打点稳定后再拉动纸带
（2）不要分段测量各段的位移，正确的做法是一次测量完毕
（3）计数点和计时点的区别：通常每五个计时点取一个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为T=0.1s
3、速度—时间图像
【教师引导】物体运动的速度随时间变化的情况可以用图像来表示，时间t 为横轴，速度v 为纵轴，坐标中的图像即为速度—时间图像或v-t 图。

【教师总结】v-t 图像横轴表示时间，纵轴表示速度，反映了速度随时间的变化规律。

【课堂练习】
1、在伦敦奥运会中,牙买加选手博尔特是公认的世界飞人,在男子100 m决赛和男子200 m决赛中分别以9.63 s和19.32 s的成绩获得两枚金牌。

关于他在这两次决赛中的运动情况,下列说法正确的是( )
A.“9.63 s”和“19.32 s”指时刻
B.200 m决赛中的位移是100 m决赛的两倍
C.200 m决赛中的平均速度约为10.35 m/s
D.100 m决赛中的平均速度约为10.38 m/s
答案：D
2、如图所示在某段高速公路上,分别有图示的甲、乙两块告示牌,告示牌上面数字的意思分别是( )
A.甲是指位移,乙是平均速度
B.甲是指路程,乙是平均速度
C.甲是指路程,乙是瞬时速度
D.甲是指位移,乙是瞬时速度
答案：C
3、如图所示,物体沿ABCDE轨迹的箭头方向运动,AB ABC ABCD ABCDE
、、、四段轨迹运动所用的时间分别是1 s、2 s、3 s、4 s。

下列说法正确的是( )
A.物体在AB段的平均速度大小为1 m/s
B.物体在ABC段的平均速度大小为5m/s
C.AB段的平均速度比ABC段的平均速度更能反映物体处于A点时的瞬时速度
D.物体在B点的速度等于AC段的平均速度
答案：ABC
4、某班同学去部队参加代号为“猎狐”的军事演习,甲、乙两个小分队同时从同一处O出发,并同时捕“狐”于A点,指挥部在荧光屏上描出两个小分队的行军路径如图所示,则下列说法正确的是( )
A.甲队的位移大于乙队的位移
B.甲队的平均速度大于乙队
C.两个小分队运动的平均速率相等
D.甲队的平均速率大于乙队
答案：D
5、为测量小球沿斜面向下运动到接近底端时的瞬时速度,如图甲实验装置,将带有刻度的木板倾斜放置,保证每次实验都让小球从顶端释放。

实验步骤如下:
①将光电门1固定在斜面接近底端处,光电门2放在斜面靠近上端处;
②读出此时两光电门间的距离s ;
③让小球由静止释放,当小球通过光电门2时,计时器开始计时,当小球通过光电门
1时,计时器停止计时。

可以从计时器上读出小球在两光电门间的运动时间t ∆; ④将光电门2沿斜面向下每次移动一小段距离,重复②③步骤分别得到123s s s ∆∆∆、、和对应的123t t t ∆∆∆、、
回答以下问题:
(1)某次光电门在斜面上位置如图乙所示,则两光电门间的距离s ∆=________cm;
(2)现将实验数据描点在图丙的s t t ∆-∆∆坐标上,请作出s t t
∆-∆∆图线,求出小球经过光电门1时的瞬时速度大小为_______m/ s 。

答案： (1)48.0
(2)如图所示(满足图中两条线之间的任意一条即可);0.48(0.48~0.52均可)
6、下表是在北京西与长沙区间运行的T1/T2次列车运行时刻表。

假设列车准点到达和准点开出。

求：
(1)列车由长沙开出到达武昌的过程中的平均速率;(结果保留四位有效数字)
(2)列车由郑州开出到达岳阳的过程中的平均速率;(结果保留三位有效数字)
(3)T1次列车在5:05时的速度和全程的平均速率。

(结果保留四位有效数字) 答案： (1)104.4 km/h
(2)98.6 km/h
(3)0;101.6 km/h
【板书设计】
§1.3 位置变化快慢的描述—速度
速度
1.速度：物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢。

2.公式：x v t ∆=∆，在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号是m/s 或1m s -。

3.标矢量：矢量，既有大小，又有方向。

4.方向：速度v 的方向与时间t ∆内的位移x ∆的方向相同。

四、平均速度和瞬时速度
1.平均速度：
（1）定义：运动物体的位移与所用时间的比值；
（2）物理意义：描述物体位置变化的快慢；
（3）标、矢量：矢量，方向与位移方向相同。

2.瞬时速度：。