人教版高中物理必修一教案全册.pdf
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1、高中物理必修高中物理必修 1 1 教案教案+习题习题第一章运动的描述第一章运动的描述专题一:描述物体运动的几个基本本概念专题一:描述物体运动的几个基本本概念 知识梳理知识梳理1 1机械运动:一个物体相对于另一个物体位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动机械运动:一个物体相对于另一个物体位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转转动和振动等形式。动和振动等形式。2 2参考系:被假定为不动的物体系参考系:被假定为不动的物体系。通常以地球为参考系研究物体的运动。通常以地球为参考系研究物体的运动。3质点:用来代替物体的有质量的点质点:用来代替物体的有质量的点。它是在研究物体的运动时,为使问
2、题简化,而引入的理想模型。仅凭物体的大小不能视为质点的依据,如:公转的地球可视为质点,而比赛中旋转的乒乓球则仅凭物体的大小不能视为质点的依据,如:公转的地球可视为质点,而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。不能视为质点。4 4时刻和时间时刻和时间(1)(1)时刻指的是某一瞬时,是时间轴上的一点,时刻指的是某一瞬时,是时间轴上的一点,对应于位置、瞬时速度、动量、动能等状态量,通常说的通常说的“2 2 秒末秒末”,“速度达速度达 2m/s2m/s 时时”都是指时刻。都是指时刻。(2)(2)时间是两时刻的间隔,是时间轴上的一段。时间是两时刻的间隔,是时间轴上的一段。对应位移、路程、冲量、功等过程量 通
3、常说通常说的的“几秒内几秒内”“”“第几秒内第几秒内”均是指时间。均是指时间。5 5位移和路程位移和路程(1)(1)位移表示质点在空间的位置的变化,位移表示质点在空间的位置的变化,是矢量。是矢量。位移用有向线段表示,位移的大小等于有向线段的长度,位移的方向由初位置指向末位置。当物体作直线运动时,可用带有正负号的数值表示位移,取正值时表示其方向与规定正方向一致,反之则相反。(2)(2)路程是质点在空间运动轨迹的长度,是标量。路程是质点在空间运动轨迹的长度,是标量。在确定的两位置间,物体的路程不是唯一的,它与质点的具体运动过程有关。(3)(3)位移与路程是在一定时间内发生的,是过程量,二者都与参考
4、系的选取有关。一般情况下,位移与路程是在一定时间内发生的,是过程量,二者都与参考系的选取有关。一般情况下,位移的大小并不等于路程,只有当质点做单方向直线运动时,二者才相等。位移的大小并不等于路程,只有当质点做单方向直线运动时,二者才相等。6速度(1)速度:是描述物体运动方向和快慢的物理量。(2)瞬时速度:运动物体经过某一时刻或某一位置的速度,其大小叫速率。(3)平均速度:物体在某段时间的位移与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的。平均速度是矢量,方向与位移方向相同平均速度是矢量,方向与位移方向相同。平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关。x是平均速度的定义式,适用于所有的运动是平均速度的定义式
5、,适用于所有的运动,tx是平均速率的定义式,适用于所有的运动。是平均速率的定义式,适用于所有的运动。t(4).平均速率:物体在某段时间的路程与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的。平均速率是标量。平均速率是标量。平均速度和平均速率往往是不等的,只有物体做无往复的直线运动时二者才相等。例题评析例题评析【例 1】一质点沿直线 ox 方向作加速运动,它离开o 点的距离 x 随时间变化的关系为 x=5+2t3(m),它的速度随时间变化的关系为 v=6t2(m/s),求该质点在 t=0 到 t=2s 间的平均速度大小和 t=2s 到 t=3s间的平均速度的大小。【分析与解答】当t=0 时,对应x0=5m
6、,当t=2s 时,对应x2=21m,当t=3s 时,对应x3=59m,则:t=0到 t=2s 间的平均速度大小为v1x2 x0=8m/s2t=2s 到 t=3s 间的平均速度大小为v2x3 x2=38m/s1点评只有区分了求的是平均速度还是瞬时速度,才能正确地选择公式。【例2】如图所示,声源S和观察者A都沿x轴正方向运动,相对于地面的速率分别为vS和vA空气中声音传播的速率为vp设vSvp,vAvp,空气相对于地面没有流动(1)若声源相继发出两个声信号,时间间隔为t,请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程,确定观察者接收到这两个声信号的时间间隔t(2)请利用(1)的结果,推导此情形下
7、观察者接收到的声波频率与声源发出的声波频率间的关系式【分析与解答】:(1)如图所示,设为声源S发出两个信号的时刻,为观察者接收到两个信号图 1-1-1的时刻则第一个信号经过时间被观察者A接收到,第二个信号经过到且例 4 图时间被观察者A接收设声源发出第一个信号时,S、A两点间的距离为L,两个声信号从声源传播到观察者的过程中,它们运动的距离关系如图所示可得由以上各式,得(2)设声源发出声波的振动周期为T,这样,由以上结论,观察者接收到的声波振动的周期T为。由此可得,观察者接受到的声波频率与声源发出声波频率间的关系为f vpvAvpvsf点评有关匀速运动近几年高考考查较多,如宇宙膨胀速度、超声波测
8、速等,物理知识极其简单,但对理解题意、建立模型的能力要求较高。解本题时,通过作图理解和表述运动过程最为关键。专题二专题二.加速度加速度 知识梳理知识梳理1 1加速度是描述速度变化快慢的物理量。2 2速度的变化量与所需时间的比值叫加速度速度的变化量与所需时间的比值叫加速度。a 3 3公式:a=vtv v0,单位:m/s2是速度的变化率。4 4加速度是矢量,其方向与v的方向相同。tvv5 5注意,v,v,的区别和联系。v大,而不一定大,反之亦然。tt 例题评析例题评析【例 1】一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为v1=4m/s,1S 后速度大小为 v2=10m/s,在这1S 内该物体的加速度的
9、大小为多少?v v0题中 v0=4m/s,t=1st10 4当 v2与 v1同向时,得a110 4=6m/s2当 v2与 v1反向时,得a2=-14m/s211【分析与解答】根据加速度的定义,a 点评必须注意速度与加速度的矢量性,要考虑 v1、v2的方向。【例 6】某著名品牌的新款跑车拥有极好的驾驶性能,其最高时速可达 330km/h,0100km/h 的加速时间只需要 3.6s,0200km/h 的加速时间仅需 9.9s,试计算该跑车在0100km/h 的加速过程和0200km/h 的加速过程的平均加速度。【分析与解答】:根据a v v0且v1100km/h 27.78m/sv2 200km
10、/h 55.56m/stv1v0127.780m/s2 7.72m/s2t13.6v2 v0255.56 0m/s2 5.61m/s2t29.9故跑车在 0100km/h 的加速过程a1故跑车在 0200km/h 的加速过程a2专题三专题三.运动的图象运动的图象1.表示函数关系可以用公式,也可以用图像。图像也是描述物理规律的重要方法,2.位移和速度都是时间的函数,因此描述物体运动的规律常用位移一时间图像(st 图)和速度一时间图像(v 一 t 图)。3.对于图像要注意理解它的物理意义,即对图像的纵、横轴表示的是什么物理量,图线的斜率、截距代表什么意义都要搞清楚。形状完全相同的图线,在不同的图像
11、(坐标轴的物理量不同)中意义会完全不同。4.下表是对形状一样的 S 一 t 图和 v 一 t 图意义上的比较。S一t图表示物体做匀速直线运动(斜率表示速度v)表示物体静止 v一t图表示物体做匀加速直线运动(斜率表示加速度a)表示物体做匀速直线运动表示物体向反方向做匀速直线 表示物体做匀减速直线运动运动交点的纵坐标表示三个运动质点的共同速度交点的纵坐标表示三个运动质 t1时刻物体速度为v1(图中阴影部分面积表示点相遇时的位移tl时刻物体位移为s1第二章:探究匀变速直线运动的规律探究匀变速直线运动的规律常用的匀变速直线运动的公式有常用的匀变速直线运动的公式有:速度与时间关系公式速度与时间关系公式0
12、 0 at位移与时间关系公式位移与时间关系公式质点在Ot1时间内的位移)1x 0 0t atat2 22速度与位移关系公式速度与位移关系公式2 20 02 2 2axv vx vv 02平均速度公式平均速度公式位移平均速度公式位移平均速度公式t v0vt2专题一专题一:自由落体运动自由落体运动 知识梳理知识梳理1 1定义:物体从静止开始下落,并只受重力作用的运动。定义:物体从静止开始下落,并只受重力作用的运动。2 2规律:初速为规律:初速为 0 0 的匀加速运动,位移公式的匀加速运动,位移公式:h 取值取值 9.8m9.8m/s/s2 2 例题评析例题评析【例 1】在现实生活中,雨滴大约在1.
13、5km 左右的高空中形成并开始下落。计算一下,若该雨滴做自由落体运动,到达地面时的速度是多少?你遇到过这样快速的雨滴吗?据资料显示,落到地面的雨滴速度一般不超过 8m/s,为什么它们之间有这么大的差别呢?【分析与解答】根据:h 12gtv gt212gt,速度公式:,速度公式:v v=gt=gt 式中式中 g g 是重力加速度,是重力加速度,2可推出v 2gs 2101.5103m/s 1.732102m/s可见速度太大,不可能出现这种现象。评实际上雨滴下落过程所受空气阻力和其速度是有关的,速度越大所受阻力也越大,落到地面之前已做匀速运动.第三章力第三章力 物体的平衡物体的平衡专题一力的概念、
14、重力和弹力专题一力的概念、重力和弹力 知识梳理知识梳理 1 1力的本质力的本质 (1)力的物质性:力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一施力物体和受力物体,力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。(2)力的相互性:力是成对出现的,作用力和反作用力同时存在。作用力和反作用力总是等大、反向、共线,属同性质的力、分别作用在两个物体上,作用效果不能抵消.(3)力的矢量性:力有大小、方向,对于同一直线上的矢量运算,用正负号表示同一直线上的两个方向,使矢量运算简化为代数运算;这时符号只表示力的方向,不代表力的大小。(4)力作用的独立性:几个力作用在同一物体上,每个力对物体的作用效果均不会
15、因其它力的存在而受到影响,这就是力的独立作用原理。2 2力的作用效果力的作用效果力对物体作用有两种效果:一是使物体发生形变,二是改变物体的运动状态。这两种效果可各自独立产生,也可能同时产生。通过力的效果可检验力的存在。3 3力的三要素:大小、方向、作用点力的三要素:大小、方向、作用点完整表述一个力时,三要素缺一不可。当两个力 F1、F2的大小、方向均相同时,我们说 F1=F2,但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。力的大小可用弹簧秤测量,也可通过定理、定律计算,在国际单位制中,力的单位是牛顿,符力的大小可用弹簧秤测量,也可通过定理、定律计算,在国际单位制中,
16、力的单位是牛顿,符号是号是 N N。4 4力的图示和力的示意图力的图示和力的示意图 (1)力的图示:用一条有向线段表示力的方法叫力的图示,用带有标度的线段长短表示大小,用箭头指向表示方向,作用点用线段的起点表示。(2)力的示意图:不需画出力的标度,只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。5 5力的分类力的分类 (1)性质力:由力的性质命名的力。如;由力的性质命名的力。如;重重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。(2)效果力:由力的作用效果命名的力。如:拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力:合力、由力的作用效果命名的力。如:拉力、压力、支持力
17、、张力、下滑力、分力:合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。6 6重力重力(1 1)重力的产生:重力的产生:重力是由于地球的吸收而产生的,重力的施力物体是地球。(2 2)重力的大小:重力的大小:1 1 由由 G=mgG=mg 计算,计算,g g 为重力加速度,通常在地球表面附近,为重力加速度,通常在地球表面附近,g g 取取 9.89.8 米秒米秒2 2,表示质量是,表示质量是 1 1 千千克的物体受到的重力是克的物体受到的重力是 9.89.8 牛顿。牛顿。2 由弹簧秤测量:物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。(3 3)重力的方向:重力的方向:重力的方向总是
18、竖直向下的,即与水平面垂直,不一定指向地心重力的方向总是竖直向下的,即与水平面垂直,不一定指向地心.重力是矢量。重力是矢量。(4 4)重力的作用点重力的作用点重心重心1 物体的各部分都受重力作用,效果上,认为各部分受到的重力作用都集中于一点,这个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。2 2 重心跟物体的质量分布、物体的形状有关,重心不一定在物体上。质量分布均匀、形状规则重心跟物体的质量分布、物体的形状有关,重心不一定在物体上。质量分布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。的物体其重心在物体的几何中心上。(5 5)重力和万有引力重力和万有引力重力是地球对物体万有引力的一个分力,万有引力的另
19、一个分力提供物体随地球自转的向心重力是地球对物体万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力,同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同,但由此引起的重力变化不大,一般情况可近力,同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同,但由此引起的重力变化不大,一般情况可近似认为重力等于万有引力,即:似认为重力等于万有引力,即:mg=GMm/Rmg=GMm/R2 2。除两极和赤道外,重力的方向并不指向地心。除两极和赤道外,重力的方向并不指向地心。重力的大小及方向与物体的运动状态无关,在加速运动的系统中,例如:发生超重和失重的现象时,重力的大小仍是 mg7 7弹力弹力1 1产生条件:产
20、生条件:(1)物体间直接接触;(2)接触处发生形变(挤压或拉伸)。2 2弹力的方向:弹力的方向:弹力的方向与物体形变的方向相反,具体情况如下:(1)轻绳只能产生拉力,方向沿绳指向绳收缩的方向.(2)弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。(3)轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向沿杆。3 3弹力的大小弹力的大小弹力的大小跟形变量的大小有关。1 1 弹簧的弹力,由胡克定律弹簧的弹力,由胡克定律 F=kx,kF=kx,k 为劲度系数,由本身的材料、长度、截面积等决定,为劲度系数,由本身的材料、长度、截面积等决定,x x 为形为形变量,即弹簧伸缩后的长度变量,即弹簧伸缩后的长度 L L 与原长与原长
21、 LoLo 的差:的差:x=|L-Lx=|L-L0 0|,不能将,不能将 x x 当作弹簧的长当作弹簧的长度度 L L2 一般物体所受弹力的大小,应根据运动状态,利用平衡条件和牛顿运动定律计算,例题评析例题评析【例 1】下列关于力的说法中,正确的是()A只有相互接触的两物体之间才会产生力的作用 B力是不能离开物体而独立存在的,一个力既有施力物体,又有受力物体 C一个物体先对别的物体施加力后,才能受到反作用力 D物体的施力和受力是同时的解析:力是物体间的相互作用,不一定发生在直接接触的物体间,直接接触而发生的作用叫接触力直接接触而发生的作用叫接触力,如弹力、摩擦力;。物体的施力和受力不分先后,总
22、是同时的物体的施力和受力不分先后,总是同时的。正确答案为 B、D【例 2】关于物体的重心,以下说法正确的是 A物体的重心一定在该物体上 B形状规则的物体,重心就在其中心处 C用一根悬线挂起的物体静止时,细线方向一定通过物体的重心D重心是物体上最重的一点【分析与解答】重心是物体各部分的重力的合力的作用点,薄板物体的重心位置可以用悬挂法确定,其他形状的物体重心位置也可以用悬挂法想象的讨论。重心不一定在物体上,也当然不是物体中最、重的一点,故 AB 错,(如一根弯曲的杆,其重心就不在杆上)用悬线挂起物体处于静止时,由二力平衡原理知细线拉力必与重力等大、反向、共线,故由二力平衡原理知细线拉力必与重力等
23、大、反向、共线,故 C C 正确。正确。【例 3】如图所示,小车上固定一根折成角的曲杆,杆的另一端一固定一质量为 m 的球,则当小车静止时和以加速度 a 向右加速运动时杆对球的弹力大小及方向如何?解析:当小车静止时,根据物体平衡条件可知,杆对球的弹力方向竖直向上,大小等于mg。当小车加速运动时,设小球受的弹力 F 与竖直方向成角,如图所示,根据牛顿第二定律,有:Fsin=ma Fcos=mg解得:F=(mg)2(ma)2 tan=a/g可见,杆对球弹力的方向与加速度大小有关,只有当加速度 a=gtan、且方向向右时,杆对球的弹力才沿着杆;否则不沿杆的方向。专题二摩擦力专题二摩擦力 知识梳理知识
24、梳理摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种,它们的产生条件和方向判断是相近的。摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种,它们的产生条件和方向判断是相近的。1 1产生的条件:产生的条件:(1)相互接触的物体间存在压力;(2)接触面不光滑;(3)接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力)。注意:不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力必是滑动摩擦力。静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力,受静摩擦力作用的物体不一定静止。滑动摩擦力是具有相对滑动的两个物体之间的摩擦力,受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。2 2摩擦力的方向:摩擦力的方向:沿接触面的切线方
25、向(即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直),与物体相对运动(或相对:运动趋势)的方向相反。例如:静止在斜面上的物体所受静摩擦力的方向沿接触面(斜面)向上。3 3摩擦力的大小:摩擦力的大小:(1)静摩擦大小跟物体所受的外力及物体运动状态有关,只能根据物体所处的状态(平衡或加速)由平衡条件或牛顿定律求解。静摩擦力的变化存在一个最大值-最大静摩擦力,即物体将要开始相对滑动时摩擦力的大小(最大静摩擦力与正压力成正比)。(2)(2)滑动摩擦力与正压力成正比,即滑动摩擦力与正压力成正比,即 f=f=N,为动摩擦因数,与接触面材料和粗糙程度有关;为动摩擦因数,与接触面材料和粗糙程度有关;N N指接触面的压力,并
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