高一物理必修一學(xué)案練習(xí)習(xí)題教材.ppt

高中物理必修1 教材分析,新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)必修1的要求,是為全體學(xué)生設(shè)計(jì)的 進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理學(xué)的內(nèi)容和研究方法 了解物理學(xué)在技術(shù)上的應(yīng)用和物理學(xué)對(duì)社會(huì)的影響 選擇最基礎(chǔ)的力學(xué)知識(shí) 選擇典型的物理實(shí)驗(yàn)，較全面地提高實(shí)驗(yàn)素養(yǎng) 實(shí)現(xiàn)三維教學(xué)目標(biāo) 人教版教材體現(xiàn)了編者的思考和追求,緒論,走進(jìn)物理課堂之前 這是趙凱華先生為這套教材所寫(xiě)的前言。目的不是讓學(xué)生學(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而是要使學(xué)生接觸一件科學(xué)探究的事例，對(duì)于高中物理課要學(xué)什么、怎樣學(xué)，有個(gè)非常初步的感性認(rèn)識(shí)。 物理學(xué)與人類(lèi)文明 與現(xiàn)行教材相仿，但思想高度有所提高。增加了“物理學(xué)與思維觀念”和“物理學(xué)的未來(lái)”?？梢詫⑦@兩部分作為教學(xué)的重點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生勇于創(chuàng)新和攀登。,第一章 運(yùn)動(dòng)的描述,為什么先講“運(yùn)動(dòng)”后講“力” 質(zhì)點(diǎn)概念的建立 由位移初步建立矢量的概念 引入坐標(biāo)系、確切區(qū)分位置和位移 建立概念的過(guò)程中滲透極限的思想 實(shí)驗(yàn),為什么先講“運(yùn)動(dòng)”后講“力” 考慮到運(yùn)動(dòng)的描述比較直觀，而高中對(duì)力的要求比初中深入、抽象。另一方面，對(duì)矢量的學(xué)習(xí)應(yīng)該逐步深入，到力的概念之后才能有比較全面的認(rèn)識(shí)。,質(zhì)點(diǎn)概念的建立 從描述許多具體的運(yùn)動(dòng)出發(fā)，抽象出概念。使學(xué)生認(rèn)識(shí)到建立物理模型的必要性和可行性，領(lǐng)會(huì)科學(xué)研究的思維方法。,由位移初步建立矢量的概念,由“位移”引出矢量的概念比用“力”要自然而容易。不是只要一個(gè)物理量有方向它就是矢量，矢量還要滿足一定的運(yùn)算法則。用15頁(yè)思考與討論引發(fā)學(xué)生的思考，想象力較強(qiáng)的學(xué)生，會(huì)從圖形上感悟到矢量求和可能要用幾何方法，因?yàn)檫@可以直觀地顯示出三角形的關(guān)系。,引入坐標(biāo)系、確切區(qū)分位置和位移,要求在描述物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)建立和運(yùn)用坐標(biāo)系，就是用數(shù)學(xué)方法描述物理模型，并尋求解決的法。 為了強(qiáng)調(diào)坐標(biāo)的概念，本書(shū)采用數(shù)學(xué)和物理學(xué)中通用的符號(hào)，即在直線運(yùn)動(dòng)中用x表示質(zhì)點(diǎn)的位置，即坐標(biāo)，用 表示質(zhì)點(diǎn)的位移。 區(qū)分位置和位移這兩個(gè)概念是很必要的。過(guò)去的教材中所講的s t 圖像稱(chēng)為“位移 時(shí)間圖像”是不確切的。對(duì)于質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的基本描述，就是不同的時(shí)刻在空間的位置不同。按照本教材，應(yīng)畫(huà)出x t 圖像，因?yàn)榕c時(shí)刻對(duì)應(yīng)的不是變化量位移x 。,建立概念的過(guò)程中滲透極限的思想,本書(shū)定義瞬時(shí)速度時(shí)用到了極限的思想，但沒(méi)有提出嚴(yán)格的“極限”概念，不要求極限的運(yùn)算。教學(xué)實(shí)踐證明，這種方法對(duì)于中學(xué)生是完全可以接受的。 教學(xué)中，不應(yīng)只做抽象的分析和論述，必須做演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生的認(rèn)識(shí)從感性上升到理性，從而形成瞬時(shí)速度的概念。 加速度的概念比較難，日常生活中對(duì)其感受不深。所以用具體事例建立平均加速度的概念后，只是提示學(xué)生思考一下瞬時(shí)加速度。 單純知識(shí)性的東西可以放到一生中的任何時(shí)候去學(xué)，但觀念性的、方法性的東西的確立，往往在一生中有個(gè)最佳時(shí)機(jī)。這是編者在本書(shū)中十分看重極限等科學(xué)思想、科學(xué)方法的原因。,1. 建立瞬時(shí)速度的概念,t 0時(shí)的 值，就等于瞬時(shí)速度vA 。得到vA = 47.3cm / s,方法一,計(jì)時(shí)器測(cè)出的是寬度為s 的 條形擋光片持續(xù)遮光的時(shí)間t,實(shí)驗(yàn),采用雙向趨近的方法，可以看出vA 應(yīng)為45.4 49.1cm /s 之間的某個(gè)確定的值。,用兩個(gè)光電門(mén)之間的距離作為S ，計(jì)時(shí)器測(cè)出的是車(chē)在兩個(gè)光電門(mén)A、B之間運(yùn)動(dòng)的時(shí)間間t 。 （與條形擋片的寬度無(wú)關(guān)）,方法二,2.使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量速度,從理論上講，所取的t 越小，則求出的平均速度越接近于瞬時(shí)速度。 用毫米刻度尺測(cè)量S 值是有誤差的，一般不超過(guò)0.5mm。如果與所取的t 對(duì)應(yīng)的S太小，就會(huì)使S值的相對(duì)誤差增大。所以要權(quán)衡兩方面的利弊來(lái)選取合適的t 值。這體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)的培養(yǎng)，不可忽視。 打點(diǎn)記錄的時(shí)間也存在誤差。主要原因是：交流電頻率的誤差，通?？梢圆涣佑?0.00.2Hz ；簧片振動(dòng)的不穩(wěn)定。 用打點(diǎn)紙帶記錄運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是，同步地記錄下時(shí)間和位移。,3用運(yùn)動(dòng)傳感器測(cè)量速度,直接采集的是位置與時(shí)間的關(guān)系數(shù)據(jù)，每間隔一定的時(shí)間（例如0.05s）采集一組x、t 值。然后經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理得到v t 圖像。,V t 圖像,X t 圖像,4引入加速度的概念,相同的鋼球A、B分別在兩個(gè)軌道上自同一高度從靜止開(kāi)始滾下，可看到兩者速度變化的快慢不同。但是它們的末速度（到達(dá)水平軌道上的速度）大致相同。如果將B改為從較低的位置B / 滾下，可看到雖然它速度增加得較快，但末速度卻較小。 用滾動(dòng)代替平動(dòng)，借助金屬球的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和小傾角的斜面，使球質(zhì)心的加速度變小，便于觀察。,第二章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究,探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律 推導(dǎo)位移公式的過(guò)程中滲透定積分的思想 研究自由落體運(yùn)動(dòng) 1科學(xué)史上的重要里程碑 2體現(xiàn)三維教學(xué)目標(biāo)的最佳事例 3多樣化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)：探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律,作為引入勻變速運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，同時(shí)讓學(xué)生體驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、作圖像、分析圖像、尋找規(guī)律的科學(xué)思維方法。 要求學(xué)習(xí)做線性擬合來(lái)畫(huà)圖線?；A(chǔ)的方法是靠直覺(jué)的手工方法。側(cè)重在對(duì)于可能存在的規(guī)律的推測(cè)（猜測(cè)）。 用計(jì)算機(jī)軟件處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。它是依據(jù)最小二乘法做擬合，可能會(huì)看到在數(shù)據(jù)量較少的情況下，多數(shù)點(diǎn)不在此直線上卻是最佳結(jié)果?？梢砸龑?dǎo)學(xué)生對(duì)此進(jìn)行思考和定性的分析，而悟出其中的道理。用10分鐘演示范例，學(xué)生就可以知道使用軟件Excel做函數(shù)擬合的基本操作。,推導(dǎo)位移公式的過(guò)程中滲透積分的思想,先認(rèn)識(shí)勻速運(yùn)動(dòng)的位移與v-t圖象中矩形面積的對(duì)應(yīng)關(guān)系，然后猜想對(duì)于非勻變速運(yùn)動(dòng)是否也有類(lèi)似的關(guān)系。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)猜想在科學(xué)的發(fā)展和科學(xué)課程的學(xué)習(xí)中的作用。 接著利用數(shù)值（見(jiàn)40頁(yè)思考與討論）與圖形（圖2.3-2）結(jié)合的方法來(lái)得出公式 。這個(gè)過(guò)程十分重要，必須引導(dǎo)學(xué)生深入思考，親身經(jīng)歷。重視過(guò)程與方法的教學(xué)是新課程與過(guò)去課程的重要區(qū)別。 上述過(guò)程中，用淺顯的方式滲透了定積分的思想。如果學(xué)生是領(lǐng)悟得較好，那么在以后處理變力的沖量和變力作功等問(wèn)題時(shí)，就會(huì)自覺(jué)地運(yùn)用。,研究自由落體運(yùn)動(dòng),科學(xué)史上的重要里程碑 伽利略對(duì)于落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，沖破了千年的思想桎梏，開(kāi)科學(xué)實(shí)驗(yàn)之先河，奠定了現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。必須認(rèn)真進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到伽利略的科學(xué)思想方法和他巨大的貢獻(xiàn)。 體現(xiàn)三維教學(xué)目標(biāo)的極佳事例 過(guò)去把伽利略對(duì)于落體運(yùn)動(dòng)的研究做為閱讀材料，這次把它單列為一節(jié)。這樣做也是出于對(duì)過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀這兩方面教育目標(biāo)的重視。 物理課程中的科學(xué)探究有兩重意義 一方面，它指學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)通過(guò)探究把未知變?yōu)橐阎倪^(guò)程，另一方面，它也指對(duì)某一自然規(guī)律認(rèn)識(shí)的歷史。本節(jié)內(nèi)容屬于后者。兩類(lèi)科學(xué)探究的基本要素是一樣的，所以學(xué)習(xí)時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)科學(xué)前輩的探究歷史。,多樣化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),1.斜面上向下滾動(dòng)小球 重現(xiàn)伽利略的方法，進(jìn)行合理的外推。裝置與引入加速度概念的實(shí)驗(yàn)類(lèi)似，用滾動(dòng)代替平動(dòng)，借助金屬球的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和小傾角的斜面，使球質(zhì)心的加速度變小，便于觀察。 2.使用落體儀（課本44頁(yè)“做一做” ） (1) 單光電門(mén)法： 用來(lái)發(fā)現(xiàn)或驗(yàn)證x t 2 ，認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)的特征。當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，同步開(kāi)始計(jì)時(shí)，而在球?qū)怆婇T(mén)擋光時(shí)停止計(jì)時(shí)。電磁鐵的剩磁會(huì)造成計(jì)時(shí)誤差，在鋼球與電磁鐵間墊一層薄紙，能消弱這種影響。,（2）雙光電門(mén)法：球?qū)怆婇T(mén)E擋光開(kāi)始計(jì)時(shí)，對(duì)F擋光停止計(jì)時(shí)。能夠避免剩磁的影響，較精確地測(cè)定重力加速度值。計(jì)算公式為： 為了減小g值的相對(duì)誤差，s2 與s1 的差值要取大些。,3 . 使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（課本45頁(yè)實(shí)驗(yàn)） 研究自由落體運(yùn)動(dòng)的特征，測(cè)量重力加速度。 在70cm長(zhǎng)的紙帶上，只能打出十幾個(gè)有效的點(diǎn)子，要充分利用。 取t = 0.04s 為相等的時(shí)間間隔，測(cè)量出各段位移 x1 、x2、x3 、 ，如果它們近似為等差數(shù)列，則可推斷自由落體運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng)。 然后求出每一段位移與時(shí)間t 之比，就得到圖中所取的1、2、3、各點(diǎn)的瞬時(shí)速度，畫(huà)出v t 圖像，再由圖線的斜率求出加速度g 。,4. 用數(shù)碼相機(jī)的攝像功能（課外活動(dòng)） 使用白色鋼球，拍攝它自由下落的一段錄像。要使用暗背景，背景上畫(huà)有坐標(biāo)格子。第一幀難以和球的釋放同步，速度大時(shí)出現(xiàn)拖尾現(xiàn)象。編輯得到的視頻圖片，代替頻閃照片。利用它研究自由落體運(yùn)動(dòng)的特征。 5. 估測(cè)照相機(jī)快門(mén)的曝光時(shí)間和人的反應(yīng)時(shí)間（課本46、47頁(yè)“做一做” ）,6. 使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) A光電門(mén)和條柵 條柵上有等間距的透明和不透明條紋，間距值s 為已知（例如2.50 cm）。 讓條柵C經(jīng)過(guò)光電門(mén)D自由下落，測(cè)出與各段s 對(duì)應(yīng)的時(shí)間t ，計(jì)算出若干個(gè)速度值v ，由計(jì)算機(jī)畫(huà)出v t 圖線，既可判斷它做的是勻加速運(yùn)動(dòng)，又可求出加速度g 。,B運(yùn)動(dòng)傳感器 用傳感器A采集一個(gè)實(shí)心球B（體育課用）下落的x t 圖像。用二次函數(shù)做擬合，驗(yàn)證它做的是勻加速運(yùn)動(dòng)，并可進(jìn)一步求出加速度值。,第三章 相互作用,四種基本相互作用 加深對(duì)力的認(rèn)識(shí) 實(shí)驗(yàn),四種基本相互作用,本書(shū)把四種基本相互作用的簡(jiǎn)單介紹放到正文中，這在 中學(xué)物理教材中尚屬首次。 這樣做的意圖是給學(xué)生一個(gè)高的觀念，因?yàn)檎亲匀唤?的四種基本相互作用決定了物質(zhì)世界的一切過(guò)程。 這些內(nèi)容屬于常識(shí)性了解的層次。56頁(yè)的“說(shuō)一說(shuō)”對(duì)學(xué) 生來(lái)說(shuō)是開(kāi)放性的，它體現(xiàn)了科學(xué)探究中的猜想因素， 即在已知事實(shí)與已有知識(shí)矛盾的情況下，猜想可能存在 另一種力，并且可以推測(cè)這種的力某些特征。,加深對(duì)力的認(rèn)識(shí),力是一個(gè)抽象而深刻的觀念。初中只是從表象上來(lái)認(rèn)識(shí)的。 力之所以為矢量，是因?yàn)樗裱渌噶恳沧裱膸缀蜗嗉拥姆▌t。 從本來(lái)意義上說(shuō)，力的合成源于力的獨(dú)立作用原理。即：如在一質(zhì)點(diǎn)上同時(shí)作用幾個(gè)力，則這些力各自產(chǎn)生自己的效果而不互相影響。 作用在質(zhì)點(diǎn)上的一個(gè)力只能產(chǎn)生一個(gè)效果，這個(gè)效果是只能是使該質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生加速度。兩個(gè)或多個(gè)力作用在一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上產(chǎn)生一個(gè)效果，而不再是兩個(gè)力單獨(dú)存在時(shí)的效果。 一個(gè)力可以按平行四邊形法則分解為兩個(gè)分力，以方便問(wèn)題的解決，例如分析物體的平衡或研究物體的加速度等。 “作用在物體上的一個(gè)力往往產(chǎn)生幾個(gè)效果”的說(shuō)法是不正確的。,實(shí)驗(yàn),1靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力 使用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。用力傳感器代替彈簧測(cè)力計(jì)去拉一個(gè)原來(lái)靜止在水平板上的木塊，可以清楚地顯示出靜摩擦力逐漸增大以及轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力的過(guò)程。課本61頁(yè)的圖像不是由實(shí)驗(yàn)得到的。,采集的是F t 圖像，與課本61頁(yè)圖3.3-3不同。,2共點(diǎn)力的合成,要用彈簧測(cè)力計(jì)（或力傳感器）代替鉤碼，便于隨意改變分力的大小和方向。實(shí)驗(yàn)中，將三條細(xì)線系在一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，其中一條與橡皮條連接。先讓兩個(gè)分力F1 、F2與橡皮條對(duì)O點(diǎn)的彈力T 平衡；再換用一個(gè)力F 作用于O點(diǎn)仍舊與彈力T 平衡。要將兩個(gè)分力取不同的參數(shù)做幾次。 實(shí)驗(yàn)的目的是發(fā)現(xiàn)平行四邊形關(guān)系，大致能夠看出即可，不討論誤差。這是與過(guò)去教材的不同之處。,第四章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律,第一定律牛頓物理學(xué)的基石 對(duì)牛頓第二定律的理解 探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì) 對(duì)牛頓第三定律的理解 用牛頓定律解題不要“一次到位” 實(shí)驗(yàn) 參考文獻(xiàn)： 新概念高中物理讀本（趙凱華、張維善編著，人民教育出版社）,第一定律牛頓物理學(xué)的基石,本書(shū)的寫(xiě)法突出了牛頓第一定律的建立過(guò)程和物理內(nèi)涵，與過(guò)去不同。教學(xué)中，要讓學(xué)生認(rèn)真領(lǐng)會(huì)科學(xué)思想和方法。 牛頓第一定律建立了科學(xué)的力和慣性的概念，用來(lái)描述使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的一種作用和物體內(nèi)在的動(dòng)力學(xué)屬性。 通過(guò)74頁(yè)的思考與討論，提出量度物體慣性大小的物理量質(zhì)量。 74頁(yè)的科學(xué)漫步說(shuō)明，牛頓第一定律定義了一個(gè)參考系慣性參考系。對(duì)于慣性系和非慣性系，只要了其差別解就可以了。,第二定律牛頓物理學(xué)的核心,牛頓第二定律具有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。課本上安排的實(shí)驗(yàn)是探究加速度與哪些因素有關(guān)，而不稱(chēng)為“探究牛頓第二定律”，因?yàn)榕ｎD第二定律不是通過(guò)一兩次實(shí)驗(yàn)就能得出來(lái)的，它是大量事實(shí)的總結(jié)，包括對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的總結(jié)，而它的正確性更是由于其預(yù)言與事實(shí)的一致性才得到確認(rèn)。 牛頓第二定律的人為約定：約定了力的量度方法，在此基礎(chǔ)上建立了力學(xué)單位制；約定了慣性的量度方法，定義了慣性質(zhì)量。,探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì),它的寫(xiě)法與過(guò)去實(shí)驗(yàn)課的寫(xiě)法有很大的不同。不給出確定的實(shí)驗(yàn)方案，而要學(xué)生自己設(shè)計(jì)，但是給出了實(shí)驗(yàn)的基本思路和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析方法作為提示。78頁(yè)的參考案例是一種最簡(jiǎn)單、但是很粗略的方法，難以看出定量的規(guī)律，特別是反比的規(guī)律，只適用于實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足的學(xué)校。較好的方法在后文中介紹。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)又一次要求用圖象處理數(shù)據(jù)，找出規(guī)律。例如從a m 圖象看，兩者不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，這就要嘗試作出 、 甚至 等的圖象，尋找合適的擬合曲線。還要該鼓勵(lì)學(xué)生用計(jì)算機(jī)來(lái)做擬合。,第三定律牛頓物理學(xué)的支柱,作用力和反作用力總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失、相互依存的，沒(méi)有先后、因果之分。 作用力和反作用力必屬于同一種性質(zhì)的力。例如都是彈性力、都是萬(wàn)有引力、都是摩擦力、等等。 動(dòng)量守恒定律和牛頓第三定律在經(jīng)典力學(xué)中是密切相關(guān)的，他們從不同的角度反映了物體間相互作用的規(guī)律。牛頓第三定律從力的角度來(lái)表述，動(dòng)量守恒定律則從動(dòng)量轉(zhuǎn)移的角度來(lái)表述.。,用牛頓定律解題,題目的難度和廣度以課本上的例題和習(xí)題為準(zhǔn)，千萬(wàn)不要將高考題“一次到位”。 三角架問(wèn)題（92頁(yè)例題）的分析。對(duì)于簡(jiǎn)化的模型，本質(zhì)上是節(jié)點(diǎn)受力的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)用共點(diǎn)力的平衡關(guān)系來(lái)解。某些書(shū)上認(rèn)為是重力產(chǎn)生了兩種效果，而用力的分解來(lái)解，是