高中物理必修二
物理必修一最易混淆的电学概念
1、电子与电荷,电子是物质中的一种基本粒子,它带负电。电荷是人们对电的一种传统的认识。在古代,因人们对电的本质缺乏认识,认为电是附着在物体表面上的,因而把电称为电荷。物体“带电”和“带了电荷”是同一个意思。现在大家所说的电荷,一般是指带电的物质微粒,如带电的原子核、质子、电子及正、负离子等。显然电荷这一概念的范围要比电子大。
2、自由电子与自由电荷,自由电子是指脱离了原子核束缚的电子,而自由电荷既可以是自由电子,也可以是正、负离子。金属导体中的自由电荷是自由电子,酸、碱、盐的水溶液中的自由电荷则主要是正、负离子。
3、带电与导电,带电是指物体失去电子或得到多余的电子,从而使物体对外显电性。导电则是指导体中有电流,其实质是导体中有大量的自由电荷作定向移动。
4、导体与绝缘体容易导电的物体叫做导体。不容易导电的物体叫做绝缘体。导体容易导电是因为导体内部有大量可以自由移动的电荷,而绝缘体不容易导电是因为绝缘体内几乎没有自由电荷。导体和绝缘体之间并没有绝对的界限,在一定条件下两者可相互转化。如在常温下玻璃是一种非常好的绝缘体,但在加热到红炽状态时,它就变成了导体。
5、导体与导线导体是指容易导电的物体。而导线则是指用导电性能较好的金属制成的电线,它一般用来连接电路元件使之组成电路,一般导线的电阻很小,常常可以忽略不计。
6、电中性与电中和电中性是指一种状态,即原子核所带的正电与核外电子总共带的负电电量相等,整个原子对外不显电性。电中和是指一种过程,当两个带等量异种电荷的物体相互接触时,带负电的物体上多余的电子转移到带正电的物体上,从而使两个物体都恢复成不带电的状态。
7、电源与电压电源是指能够提供持续电流的装置,或定义为是把其他形式的能量转化为电能的装置。电源的作用是在电源的内部不断地使正极聚集正电荷,负极聚集负电荷,以持续为电路两端提供电压。电压是使电荷发生定向移动形成电流的原因。因为电路两端的电压是由电源提供的,所以电路中必须有电源才能有电压,然后才能得到持续存在的电流。
8、电量与电流电荷的多少叫做电量,电量的单位是库仑。一个电子所带的电量为1.6×10-19库仑,人们把它称为元电荷。电荷的定向移动形成电流,电流的大小可用一秒钟内通过导体横截面的电量的多少来表示。
高一物理必修1《圆周运动》课件
一、教学目标
知道描述圆周运动快慢的两个物理量——线速度、角速度,会推导二者之间的关系。
【过程与方法】
通过对传动模型的应用,对线速度、角速度之间的关系有更加深入的了解,提高分析能力和抽象思维能力。
【情感态度与价值观】
在思考中体会物理学科严谨的逻辑关系,提高分析归纳能力,养成严谨科学的学习习惯。
二、教学重难点
【重点】
线速度、角速度的概念。
【难点】
二者关系的推导过程。
三、教学过程
环节一:新课导入
情景导入:课件展示生活中常见的圆周运动:
展示生活中的一些运动,引导找相似点:运动轨迹是一些圆,这种运动叫做圆周运动——引出课题。
环节二:新课讲授
过渡:学生列举生活中的圆周运动。
1.田径场弯道上赛跑的运动员的运动;
2.风车的转动;
3.地球的自转与公转;
4.自行车的前后轮、大小齿轮转动等。
研究物体的运动时,我们往往会提到物体的运动快慢。对于做直线运动的物体,我们用单位时间内的位移来描述物体的运动快慢。
问题:对于圆周运动又如何描述它们的运动快慢呢
(一)线速度
演示1:在台式电风扇的叶片上分别标记红、蓝两种颜色的点,到中间轴的距离不等。用手缓慢拨动叶片转动,让学生感受两点的运动,并用flash模拟。
让学生仔细观察,说出哪个点运动得快,你是怎么比较的。
讨论交流
两个点运动时间相同,但通过的弧长不相等,通过的弧长长的点运动得快。
总结:圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值能够描述物体运动的快慢,我们把它称之为线速度。
定义:弧长l与通过这段弧长所用时间t的比值叫做线速度, 。(物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫做匀速圆周运动)
说明:(1)线速度是瞬时速度。
(2)线速度是矢量,它既有大小,也有方向(在圆周各点的切线方向)。
(3)匀速圆周运动是一种非匀速运动,因为线速度的方向在时刻改变。
(4)单位:
(二)角速度
观察刚刚的flash,风扇叶片上的点在转动时,除了弧长发生了变化以外,还有什么变了?(与中点连线的角度)
所以同样可以用半径转过的角度φ和所用时间t的比值来表示圆周运动的快慢。即角速度
定义: 说明:(1)对某一确定的匀速圆周运动而言,角速度ω是恒定的;
(2)单位:rad/s。
(三)推导二者关系
教师给出任务:尝试总结出线速度、角速度二者的关系。
学生独立进行推导,得出结论, , ,根据数学关系l=θr得:v=ωr.
环节三:巩固练习
给出问题场景:让学生观察自行车传动结构示意图中的大齿轮、小齿轮、后轮三个部分的转动,分析A、B、C三个点线速度、角速度的关系。
环节四:小结作业
除了线速度、角速度,还有一些可以用来描述快慢的物理量,如周期T、频率f,试着自己推导这些物理量之间的关系。
高一物理必修1弹力课件
《第一章 运动的描述》学案
第1课时 质点 参考系和坐标系
一、课前自主学习
㈠课本导读
1、物体的_____________随时间的变化,称为机械运动。机械运动是自然界最_______、最_____的运动形态。研究_____________________的分支叫做力学。我们在学习力学的过程中,不仅要学习机械运动的规律,还要学习其中的科学研究的方法。无论从逻辑上还上从历史上讲,力学都是________的基础。
2、要准确地描述物体的运动不是一件容易的事,原因是:任何物体都有一定的_______和_______,物体各部分的运动情况___________________________。我们要同时把物体上的各个点(无数个)的位置随时间的变化情况都描述清楚不是一件容易的事。如果物体只有一个点,就不存在这样的问题。
3、在一些情况下,我们如果忽略物体的大小和形状,把物体抽象为一个点,并不会对所研究的问题带来大的偏差。把物体抽象成一个点,尽管与真实的自然界不相符,但是它使复杂的问题得以简单化,使我们对物体运动的描述得以进行,不至于寸步难行。
例1、地球在绕太阳公转,同时又在自转,如果只研究地球公转,我们______(可以、不可以)把地球看成一个点,如果我们研究地球的自转_________(可以、不可以)把地球看成一个点。
例2、火车在铁轨上行驶,如果我们只研究火车整体的运动时,_________(可以、不可以)用一点来表示火车,这是因为:_____________________________________________________。如果要研究火车车轮的运动,_________(可以、不可以)把火车看成一个点。
4、质点的概念: ⑴质点:用来代替物体的有质量的点叫做质点。质点没有形状、大小、体积而具有物体的全部质量。 ⑵我们把物体看成质点时忽略了物体的_________、_________和转动等次要因素,抓住了物体具有一的空间位置和________等主要因素。
⑶质点是一种理想化的物理模型,在现实生活中_____________(存在、不存在)。 所谓物理模型,是为了方便探索和揭示复杂的物理事物的本质和规律,根据研究对象和问题的特点、性质、程度和内容,在一定条件下对研究对象进行抽象,排除非本质的因素干扰,舍弃次要因素和无关因素,抽取本质的、起决定作用的主要因素,把复杂的物理现象或过程进行简化,得到的理想化的研究对象。 引入理想化模型,是物理学上经常用到的一种科学研究方法。
⑷建立质点模型的目的:使复杂的问题简单化,便于研究。
⑸质点的物理意义:质点是一种科学抽象,是一种理想化的物理模型。它忽略次要因素、突出主要因素,使所研究的复杂问题得到了简化。这是一种重要的科学研究方法。
5、实际物体可以抽象为质点的条件
当质点处理,但并不是实际尺寸小就一定可以看作质点,如:电子、原子核虽小,在研究它们的旋转时,就不能看成质点。 ⑵物体上的各点运动情况都相同时(物体做平动时)。所以研究它上面某一点运动规律就可以代替整体运动情况,这种情况下物体也可当质点处理,不过是取该物体上的一点来研究,并不一定是不计物体大小,如火车过桥。 ⑶转动的物体不研究它的转动时,也可以看成质点。例如研究地球公转时,可把地球看作质点;研究地球自转时,不能把地球看质点。 ⑶转动的物体不研究它的转动时,也可以看成质点。例如研究地球公转时,可把地球看作质点;研究地球自转时,不能把地球看质点。
注意:物体质量的大小,或体积的大小不能作为物体能否视为质点的标准。同一个物体在一种问题中不能看作质点,而在另一种问题中可能就可看作质点,所以要具体问题,具体分析。
6、关于参考系
⑴为了描述物体的运动,被选作参考(标准),假定为不动的物体称为___________。如果物体相对于参考系的位置在变化,则表明物体相对于该参考系在__________;如果物体相对于参考系的位置不变,则表明物体相对于该参考系是__________的。
⑵一个物体一旦被选为参考系,就被假定为是静止的。在选定参考系后要假定自己站在参考系中去观察物体的运动。
⑶选择不同的参考系来观察同一个物体的运动,观察的结果______________________。
⑷参考系的选取原则:描述一个物体的运动时,参考系________(可以、不可以)任意选择。但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可能简单为原则。例如,描述地面上物体的运动时,通常选地面或相对于地面而静止不动的其他物体作为参考系。在没有特别说明时,通常以地面为参考系。
⑸怎样理解运动是绝对的又是相对的
6、坐标系
⑴为了定量地描述物体的__________及____________,需要在___________上建立适当的坐标系。 ⑵坐标系即参考系的具体化,是在参考系上建立的,坐标系相对参考系是静止的。
⑶如果物体在一条直线运动(在一维空间运动),只需建立_______坐标系,用一个坐标值就能准确表达物体的位置;如果物体在同一平面内做曲线运动(在二维空间运动),就需要建立平面直角坐标系,用两个坐标值来描述物体的位置;当物体在三维空间运动时,则需要建立三维坐标系,用三个坐标值来描述物体的位置。
平面直角坐标系 三维坐标系
㈡通过以下几个问题回顾记忆所学知识
1、什么是机械运动?力学在物理学中处于什么地位
2、什么是质点?在哪些情况下可以把物体抽象为质点
3、建立质点模型的目的是什么?建立质点模型时,忽略了哪些因素?抓住了物体的哪些主要因素
4、质点的物理意义是什么
5、什么是参考系?选择不同的参考系观察同一个物体的运动结果相同吗?参考系可以任意选取吗?通常怎样选取参考系
6、在参考系上建立坐标系的目的是什么?物体在一维空间运动、在二维空间运动、在三维空间运动时应分别建立怎样的坐标系
㈢课前自测题
1、下列关于质点的说法中,正确的是
A、地球很大,一定不能看做质点 B、原子核很小,一定能看做质点
C、体积很大的物体一定不能看成质点D、若研究物体的转动,物体一定不能看成质点
2、下列关于质点的说法中,正确的是
A、建立质点模型是为了使所研究问题简单化
B、质点是一种理想化模型,实际不存在,无实际意义
C、同一物体在不同的情况中,有时可看做质点,有时则不可看做质点
D、转动的物体一定不能看成质点
3、下列说法中正确的是
A、参考系一定是固定不动的物体
B、在研究物体运动时,参考系可以任意选取
C、不选定参考系,就无法研究某一个物体是怎么运动的
D、选取不同的参考系,所得出的关于物体运动的结论一定不同
4、某校高一新同学分别乘两辆汽车去市公园游玩。两辆汽车在平直公路上运动,甲车内一同学看见乙车没有运动,而乙车内一同学看见路旁的树木向西移动。如果以地面为参考系,上述观察说明
A、甲车不动,乙车向东运动 B、乙车不动,甲车向东运动
C、甲车向西运动,乙车向东运动D、甲、乙两车以相同的速度都向东运动
5、从高出地面3位置竖直向上抛出一个小球,它上升5回落,最后到达地面,如图,分别以
㈣提出疑惑:同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中
二、课堂学习
1、组内讨论有疑问的问题,向老师提出不理解之处。
2、老师检查自学情况。
3、讨论以下问题:
⑴判断:只有体积很小或质量很小的物体才能看成质点。( )
⑵判断:转动的物体都不能看成质点。( )
⑶下列情况中的物体,哪些可以看作质点( )
A、研究从重庆开往上海的一列火车的运行速度 B、研究汽车后轮上一点运动情况的车轮
C、绕地球运动的卫星 D、研究地球的自转时的地球
⑷关于参考系的描述中正确的是
A、参考系可以任意选取
B、参考系不能任意选取
C、选取不同的参考系描述同一物体的运动,结果可能不同
D、参考系是为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体
⑸如右图,汽车以5的速度向右匀速运动,人在车厢
内以3的速度相对于车向右运动。如果以车为参考系人的
速度是________,如果以地面为参考系人的速度是_________。
如果汽车停在地面上,人在车厢内以3的速度相对于车向
右运动,则以车为参考系人的速度是__________,以地面为参
考系人的速度是___________。
⑹在匀速行驶的火车内,某人让一小铁球自然下落,则在车内的人认为铁球怎样运动?在车外地面上的人看来,认为铁球做什么运动?为什么会这样
⑺地面观察者看雨滴竖直下落时,坐在匀速前进的列车车厢中的乘客看雨滴是( )
A、向前运动B、向后运动C、倾斜落向前下方 D、倾斜落向后下方
⑻在公路上向左匀速运动的汽车,经过一棵果树时,恰有树上一个果子从上面自由落下,下图为运动的轨迹,在地面上观察到的运动轨迹是_____车中人以车为参考系观察到果子的运动轨迹是
A B C D
第2课时 时间和位移
一、课前自主学习
㈠课本导读
1、时刻和时间
时刻是指某一瞬时;时间是时间间隔的简称,指一端持续的时间间隔。两个时刻的间隔表示一段时间。在表示时间的数轴上,时刻用__________表示,时间间隔用_________表示。
在上图中,A、B、?、M表示时间轴上的各个点,N、O、?、S表示时间轴上的线段。请你指出下列时间或间刻对应的哪一点或哪一段:
⑴第3秒内:_________;⑵前3秒:________;⑶第2秒末:________;⑷第3秒初:________;⑸第3秒末:_______;⑹t=10s时:_______;⑺第5秒:_______;⑻前12秒的中点时刻:_______。
2、路程和位移
⑴路程:是物体(质点)运动轨迹的实际长度。 。有向
线段的长度表示位移的大小,有向线段的方向表示位移的方向。
⑶位移的大小和方向只由始末位置决定,与物体的具体路径无关。即同一位移可能有
多条不同的路径。如右图所示,分别沿ACB和ADB两条路径从A
地到达B地。在这两个过程中,路程_________(相同、不相同),
但位移________(相同、不相同)。
⑷例1、某人从O点出发,他先在前5s内向正北方向走了4
到了A点,紧接着的3s内,他向正东方向走了3到达了B点。
则整个8s内的总位移是否是7
这两段时间内的位移的大小和方向如图甲所示。要得到8s内的总位移,可以有两种途径:
第一种途径:如图乙所示,把两有向线段首尾相连,然后从始端向末端画一有向线段,即为合位移。 第二种途径:如图丙所示,把两有向线段始端重合,再以这两个有向线段为邻边画一平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合位移的大小和方向。(平行四边形定则、三角形定则见课本P62、P65)
由以上分析可知:人在8s内的总位移的大小为______ 方向为____________。 ⑸位移的大小不大于路程。只有在单向直线运动中,位移的大小才等于路程,在其他情况中,路程要
⑹直线运动的位置和位移:如果物体做直线运动,则位移在数值上等于末位置的坐标减去初位置的坐标(即位移等于位置坐标的变化)。
公式:l?x2?x1 或?x?x2?x1
其中l和Δx都表示位移。计算结果的正负号表示方向,不表示大小。若结果为正,表示位移方向与坐标正方向相同;若结果为负,表示位移方向与坐标正方向相反。例如,不能说位移-9小。
⑺位移与路程的区别:
①位移表示质点______________的物理量。路程则是表示质点________________________的物理量。
②位移是矢量,有大小有方向,其运算遵从平行四边形定则(或三角形定则)。路程是标量,只有大小没有方向,其运算遵从算术加法法则。
③位移与质点的运动路径无关,只与初位置、末位置有关。路程不仅与质点的初末位置有关,还与路径有关。
3、矢量和标量
矢量:在物理学中,既有大小又有方向的物理量叫矢量。矢量运算遵循平行四边形法则(或三角形法则)。如:位移、力、速度、加速度等等。
标量:在物理学中,只有大小而没有方向的物理量叫标量。标量运算遵循算术加法法则。如:时间,路程,质量,温度,长度,能量等等。
㈡通过以下几个问题回顾记忆所学知识
1、说说时间与时刻的区别。
2、什么是位移?路程与位移有什么区别
3、物体做直线运动时,怎样求位移
4、什么是矢量?什么是标量?分别列举几例。
㈢课前自测题
1、以下的计时数据指时间的是( )
A、由北京开往深圳的列车于22时18分从北京站开出 B、期中物理考试时间为1.5 h
C、中央电视台每晚的新闻联播节目19:00时开播 D、一节课45
2、如图所示,一物体沿三条不同的路径由A运动到B,下列关于它们的位移的大
小说法正确的是( )
A、沿Ⅰ较大 B、沿Ⅱ较大C、沿Ⅲ较大 D、一样大
3、矢量和标量,下列说法中正确的是( )
A、矢量是既有大小又有方向的物理量B、标量是既有大小又有方向的物理量
C、位移-10 D、-10 ℃比5 ℃的温度低
4、小球从距地面5处落下,碰到地面反弹后,在距地面2处被接住,则小球从高处落下到被接住这一过程中通过的路程和位移的大小分别是( )
A、7 B、5 C、5 D、7
5、如图所示,物体在时刻t1处于“位置”x1,在时刻t2
运动到“位置”x2那么物体 t1~ t2内的位移大小为Δx =___________ ,方向_____________。
㈣提出疑惑:同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中
二、课堂学习
1、组内讨论有疑问的问题,向老师提出不理解之处。
2、老师检查自学情况。
3、讨论以下问题:
⑴下列关于时间和时刻说法正确的是( )
A、物体在5秒时指的是物体在5秒末时,指的是时刻
B、物体在5秒内指的是在4秒末到5秒末这1秒的时间
C、物体在第5秒内指的是在4秒末到5秒末这1秒的时间
D、第4秒末就是第5秒初,指的是时刻
人教版高一物理必修一课件
一、 教材分析
在上一节实验的基础上,分析v-t图像时一条倾斜直线的意义——加速度不变,由此定义了匀变速直线运动。而后利用描述匀变速直线运动的v-t图像的是倾斜直线,进一步分析匀变速直线运动的速度与时间的关系:无论时间间隔t大小, 的值都不变,由此导出v = v0 + at,最后通过例题以加深理解,并用“说一说”使学生进一步加深对物体做变速运动的理解。
二、 教学目标
1、知道匀速直线运动 图象。
2、知道匀变速直线运动的 图象,概念和特点。
3、掌握匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v = v0 + at,并会进行计算。
教学重点
1、 匀变速直线运动的 图象,概念和特点。
2、 匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v = v0 + at,并进行计算。
三、 教学难点
会用 图象推导出匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v = v0 + at。
四、 教学过程
预习检查:加速度的概念,及表达式 a=
导入新课:
上节课,同学们通过实验研究了速度与时间的关系,小车运动的υ-t图象。
设问:小车运动的 υ-t图象是怎样的图线?(让学生画一下)
学生坐标轴画反的要更正,并强调调,纵坐标取速度,横坐标取时间。
υ-t图象是一条直线,速度和时间的这种关系称为线性关系。
设问:在小车运动的υ-t图象上的一个点P(t1,v1)表示什么
学生画出小车运动的υ-t图象,并能表达出小车运动的υ-t图象是一条倾斜的直线。
学生回答:t1时刻,小车的速度为v1 。
学生回答不准确,教师补充、修正。
预习检查
情境导入
精讲点拨:
1、匀速直线运动图像
向学生展示一个υ-t图象:
提问:这个υ-t图象有什么特点?它表示物体运动的速度有什么特点?物体运动的加速度又有什么特点
在各小组陈述的基础上教师请一位同学总结。
2、匀变速直线运动图像
提问:在上节的实验中,小车在重物牵引下运动的v-t图象是一条倾斜的直线,物体的加速度有什么特点?直线的倾斜程度与加速度有什么关系?它表示小车在做什么样的运动
从图可以看出,由于v-t图象是一 条倾斜的直线,速度随着时间逐渐变大,在时间轴上取取两点t1,t2,则t1,t2间的距离表示时间间隔t= t2—t1,t1时刻的速度为 v1, t2 时刻的速度为v2,则v2—v1= v,v即为间间隔t内的速度的变化量。
提问:v与t是什么关系
知识总结:沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动。匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线。
提问:匀变速直线运动的v-t图线的斜率表示什么?匀变速直线运动的v-t图线与纵坐标的交点表示什么
展示以下两个v-t图象,请同学们观察,并比较这两个v-t图象。
知识总结:在匀变速直线运动中,如果物体的速度随着时间均匀增加,这个运 动叫做匀加速直线运动;如果物体的速度随着时间均匀减小,这个运动叫做匀减速直线运动。
分小组讨论
每一小组由一位同学陈述小组讨论的结 果。
学生回答:是一条平行于时间轴的直线。表示物体的速度不随时间变化,即物体作匀速直线运动。作匀速直线运动的物体,v = 0, = 0,所以加速度为零。
分小组讨论
每一小组由一位同学陈述小组讨论的结果。
由于v-t图象是一条直线,无论t选在什么区间,对应 的速度v的变化量v与时间t的变化量t之比 都是一样的, 表示速度 的变化量与所用时间的比值,即加速度。所以v-t图象是一条倾斜的直线的运动,是加速度不变的运动。
学生回答:v-t图线的斜率在数值上等于速度v的变化量v与时间t的变化量t之比,表示速度的变化量与所用时间的比值,即加速度。
v-t图线与纵坐标的交点表示t = 0 时刻的速度,即初速度v0。
学生回答:甲乙两个v-t图象表示的运动都是匀变速直线运动,但甲图的速度随时间均匀增加,乙图的速度随着时间均匀减小。
让学生通过自身的观察,发现匀加速直线运动与匀减速直线运动 的不同之处,能帮助学生正确理解匀变速直线运动。
3、匀变速直线速度与时间的关系式
提问:除用图象表示物体运动的速度与时间的关系外,是否还可以用公式表达物体运动的速度与时间的关系
教师引导,取t=0时为初状态,速度为初速度V0,取t时刻为末状态,速度为末速度V,从初态到末态,时间的变化量为t,则t = t—0,速度的变化量为V,则V = V—V0
提问:能否直接从图线结合数学知识得到速度与时间的关系式
知识总结:匀变速直线 运动中,速度与时间的关系式是V= V0 + a t
匀变速直线运动的速度与时间关系的公式:V= V0 + a t可以这样理解:由于加速度a在数值上等于单位时间内速度的变化量,所以at就是整个运动过程中速度的变化量;再加上运动开始时物体的速度V0,就得到t时刻物体的速度V。
4、例题
例题1、汽车以40 k的速度匀速行驶,现以0.6 的加速度加速,10s后速度能达到多少?加速后经过多长汽车的速度达到80 k
例题2、某汽车在某路面紧急刹车时,加速度的大小是6 ,如果必须在2s内停下来,汽车的行驶速度最高不能超过多少?如果汽车以最高允许速度行驶,必须在1.5s内停下来, 汽车刹车匀减速运动加速度至少多大
分析:我们研究的是汽车从开始刹车到停止运动这个过程。在这个过程中,汽车做匀减速运动,加速度的大小是6 。由于是减速运动,加速度的方向与速度方向相反,如果设汽车运动的方向为正,则汽车的加速度方向为负,我们把它记为a = 一6 。这个过程的t时刻末速度V是0,初速度就是我们所求的最高允许速度,记为V0,它是这题所求的“最高速度”。过程的持续时间为t=2s
学生回答:因为加速度
a = ,所以V =a t
V—V0= a t
V—V0= a t
V= V0 + a t
学生回答:因为匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线,所以v与t是线性关系,或者说v是t的一次函数,应符合y = k x + b 的形式。其中是图线的斜率,在数值上等于匀变速直线运动的加速度a,b是纵轴上的截距,在数值上等于匀变速直线运动的初速度V0,所以V= V0 + a t
同学们思考3-5分钟,
让一位同学说说自己的思路。其他同学纠正,补充。
让同学计算。
展示某同学的解题,让其他同学点评。
解:初速度V0= 40 k = 11 ,加速度a = 0.6 ,时间t=10 s。
10s后的速度为V= V0 + a t
= 11 + 0.6 ×10s
= 17 = 62 k
由V= V0 + a t得
同学们思考3-5分钟,
让一位同学说说自己的思路。其他同学纠正,补充。
让同学计算。
展示某同学的解题,让其他同学点评。
解:根据V= V0 + a t,有
V0 = V — a t
= 0 — (—6)×2s
= 43 k
汽车的速度不能超过43 k
根据V= V0 + a t,有
汽车刹车匀减速运动加速度至少9
注意同一方向上的矢量运算,要先规定正方向,然后确定各物理量的正负(凡与规定正方向的方向相同为正,凡与规定正方向的方向相反为负。)然后代入V-t的关系式运算。
五、 课堂小结
六、 利用V-t图 象得出匀速直线运动和匀变速直线运动的特点。
七、 并进一步利用V-t图推导出匀变速直线运动的速度和时间的关系式。
布置作业
(1)请学生课后探讨课本第3 9页,“说一说”
(2)请学生课后探讨课本第39页“问题与练习”中的1~4题。
高一物理必修一课件
一、 教学内容分析
《力的合成》是人教版《物理》(必修1)第三章第四节的内容。通过本节课的学习,学生将明确两个力同时作用在物体这一问题的处理方法。在这节课的学习中,等效替代的思想在建立概念、寻求合力与分力关系的过程中被深度应用; 平行四边形定则是矢量运算普遍遵循的法则,而矢量运算贯穿高中物理始终,用“图形”表示物理量之间关系的方法,对学生而言是一个新方法。因此,该节在教和学两方面都具有承前启后的作用;其涉及的物理研究方法和实验方法在高中物理中具有典型性,并使学生进一步认识到物理实验、物理模型、数学工具在物理学发展过程中的应用;采用自主、合作、探究等新型的学习方式,有助于培养学生的自主探究能力、训练严谨细致的科学态度和精神,提高学生的科学素养,促进学生全面素质的和谐发展。
二、学生学习情况分析
在学习本节课之前,学生已经学习了力、重力、弹力、摩擦力等力的概念,对“力”有了较为深刻的理解和认识;同时,通过位移、速度和加速度等矢量的学习,对“矢量”也有了初步的认识。这为本节课的学习提供了基本的知识储备。然而,脑中根深蒂固的标量运算对学生学习力的合成而言,是一种负迁移,对力进行合成时,照搬标量运算的方法来应付,而矢量运算使用的平行四边形定则,对于学生初次学习而言比较抽象,且涉及几何和三角等数学知识,感觉有难度。学生在初中所学的二力平衡为标量代数运算,要想直接过渡到互成角度的力的合成遵循平行四边形定则的矢量运算,思维阶梯跨度较大,在认知水平上是一次质的跨越,很难要求学生一次转化完成,这些都给本节课的教学带来了困难。
三、设计思想
依据本校实际教学条件和新课程理念,在教学中实施中注重学生自主、合作、探究学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考,通过多样化的教学方式,帮助学生学习。由于本节课比较抽象,但实验比较直观,易于得到实验结论,我准备采用学生自主探究、合作交流、分组讨论与教师讲授相结合的方式进行教学。主要教学环节如下表:
环节
内容
作用
高中物理必修一知识点总结
一、运动学的基本概念
1、参考系: 运动是绝对的,静止是相对的。一个物体是运动的还是静止的,都是相对于参考系在而言的。通常以地面为参考系。
2、质点:
(1)定义:用来代替物体的有质量的点。质点是一种理想化的模型,是科学的抽象。
(2)物体可看做质点的条件:研究物体的运动时,物体的大小和形状对研究结果的影响可以忽略。且物体能否看成质点,要具体问题具体分析。
(3)物体可被看做质点的几种情况:
①平动的物体通常可视为质点。
②有转动但相对平动而言可以忽略时,也可以把物体视为质点。
③同一物体,有时可看成质点,有时不能.当物体本身的大小对所研究问题的影响不能忽略时,不能把物体看做质点,反之,则可以。
【注】质点并不是质量很小的点,要区别于几何学中的“点”。
3、时间和时刻:
时刻是指某一瞬间,用时间轴上的一个点来表示,它与状态量相对应;时间是指起始时刻到终止时刻之间的间隔,用时间轴上的一段线段来表示,它与过程量相对应。
4、位移和路程:
位移用来描述质点位置的变化,是质点的由初位置指向末位置的有向线段,是矢量;
路程是质点运动轨迹的长度,是标量。
5、速度:
用来描述质点运动快慢和方向的物理量,是矢量。
(1)平均速度:是位移与通过这段位移所用时间的比值,其定义式为,方向与位移的方向相同。平均速度对变速运动只能作粗略的描述。
(2)瞬时速度:是质点在某一时刻或通过某一位置的速度,瞬时速度简称速度,它可以精确变速运动。瞬时速度的大小简称速率,它是一个标量。
6、加速度:用量描述速度变化快慢的的物理量,其定义式为。
加速度是矢量,其方向与速度的变化量方向相同(注意与速度的方向没有关系),大小由两个因素决定。
补充:速度与加速度的关系
1、速度与加速度没有必然的关系,即:
(1)速度大,加速度不一定也大;
(2)加速度大,速度不一定也大;
(3)速度为零,加速度不一定也为零;
(4)加速度为零,速度不一定也为零。
2、当加速度a与速度V方向的关系确定时,则有:
(1)若a 与V方向相同时,不管a如何变化,V都增大。
(2)若a 与V方向相反时,不管a如何变化,V都减小。
二、匀变速直线运动的规律及其应用:
1、定义:在任意相等的时间内速度的变化都相等的直线运动。
2、匀变速直线运动的基本规律,可由下面四个基本关系式表示:
(1)速度公式
(2)位移公式
(3)速度与位移式
(4)平均速度公式
3、几个常用的推论:
(1)任意两个连续相等的时间T内的位移之差为恒量
△x=x2-x1=x3-x2=……=xn-xn-1=aT2
(2)某段时间内时间中点瞬时速度等于这段时间内的平均速度。
(3)一段位移内位移中点的瞬时速度v中与这段位移初速度v0和末速度vt的关系为。
4、初速度为零的匀加速直线运动的比例式(2)初速度为零的匀变速直线运动中的几个重要结论:
①1T末,2T末,3T末……瞬时速度之比为:
v1∶v2∶v3∶……∶vn=1∶2∶3∶……∶n
②第一个T内,第二个T内,第三个T内……第n个T内的位移之比为:
x1∶x2∶x3∶……∶xn=1∶3∶5∶……∶(2n-1)
③1T内,2T内,3T内……位移之比为:
xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶……∶xN=1∶4∶9∶……∶n2
④通过连续相等的位移所用时间之比为:
t1∶t2∶t3∶……∶tn=
三、自由落体运动,竖直上抛运动
1、自由落体运动:只在重力作用下由静止开始的下落运动,因为忽略了空气的阻力,所以是一种理想的运动,是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。
2、自由落体运动规律:
①速度公式:
②位移公式:
③速度—位移公式:
④下落到地面所需时间:
3、竖直上抛运动:
可以看作是初速度为v0,加速度方向与v0方向相反,大小等于的g的匀减速直线运动,可以把它分为向上和向下两个过程来处理。
(1)竖直上抛运动规律
①速度公式:
②位移公式:
③速度—位移公式:
两个推论:
上升到最高点所用时间:
上升的最大高度:
(2)竖直上抛运动的对称性
如下图,物体以初速度v0竖直上抛, A、B为途中的任意两点,C为最高点,则:
(1)时间对称性
物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA相等,同理tAB=tBA。
(2)速度对称性
物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等。
【注】在竖直上抛运动中,当物体经过抛出点上方某一位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解。
四、运动的图象,运动的相遇和追及问题
1、图象:
(1)x—t图象
①物理意义:反映了做直线运动的物体的位移随时间变化的规律。
②表示物体处于静止状态
③图线斜率的意义:
图线上某点切线的斜率的大小表示物体速度的大小;
图线上某点切线的斜率的正负表示物体方向。
④两种特殊的x-t图象
匀速直线运动的x-t图象是一条过原点的直线;
若x-t图象是一条平行于时间轴的直线,则表示物体处于静止状态。
(2)v—t图象
①物理意义:反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律。
②图线斜率的意义:
a. 图线上某点切线的斜率的大小表示物体运动的加速度的大小
b. 图线上某点切线的斜率的正负表示加速度的方向
③图象与坐标轴围成的“面积”的意义:
a. 图象与坐标轴围成的面积的数值表示相应时间内的位移的大小。
b. 若此面积在时间轴的上方,表示这段时间内的位移方向为正方向;若此面积在时间轴的下方,表示这段时间内的位移方向为负方向。
③常见的两种图象形式:
a. 匀速直线运动的v-t图象是与横轴平行的直线
b. 匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线
2、相遇和追及问题:
这类问题的关键是两物体在运动过程中,速度关系和位移关系,要注意寻找问题中隐含的临界条件,通常有两种情况:
(1)物体A追上物体B:开始时,两个物体相距x0,则A追上B时必有,且。
(2)物体A追赶物体B:开始时,两个物体相距x0,要使A与B不相撞,则有
易错现象:
1、混淆x—t图象和v-t图象,不能区分它们的物理意义
2、不能正确计算图线的斜率、面积
3、在处理汽车刹车、飞机降落等实际问题时注意,汽车、飞机停止后不会后退
五、力 重力 弹力 摩擦力
1、力:
力是物体之间的相互作用,有力必有施力物体和受力物体。力的大小、方向、作用点叫力的三要素。用一条有向线段把力的三要素表示出来的方法叫力的图示。
按照力命名的依据不同,可以把力分为:
①按性质命名的力(例如:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。)
②按效果命名的力(例如:拉力、压力、支持力、动力、阻力等)。
力的作用效果:
①形变;
②改变运动状态.
2、重力:
由于地球的吸引而使物体受到的力。重力的大小G=,方向竖直向下。作用点叫物体的重心;重心的位置与物体的质量分布和形状有关。质量均匀分布,形状规则的物体的重心在其几何中心处。薄板类物体的重心可用悬挂法确定。
注意:重力是万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力,在两极处重力等于万有引力。由于重力远大于向心力,一般情况下近似认为重力等于万有引力。
3、弹力:
(1)内容:发生形变的物体,由于要恢复原状,会对跟它接触的且使其发生形变的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
(2)条件:①接触;②形变。但物体的形变不能超过弹性限度。
(3)弹力的方向和产生弹力的那个形变方向相反。(平面接触面间产生的弹力,其方向垂直于接触面;曲面接触面间产生的弹力,其方向垂直于过研究点的曲面的切面;点面接触处产生的弹力,其方向垂直于面、绳子产生的弹力的方向沿绳子所在的直线。)
(4)大小:
①弹簧的弹力大小由F=kx计算
②一般情况弹力的大小与物体同时所受的其他力及物体的运动状态有关,应结合平衡条件或牛顿定律确定
4、摩擦力:
(1)摩擦力产生的条件:接触面粗糙、有弹力作用、有相对运动(或相对运动趋势),三者缺一不可
(2)摩擦力的方向:跟接触面相切,与相对运动或相对运动趋势方向相反,但注意摩擦力的方向和物体运动方向可能相同,也可能相反,还可能成任意角度。
(3)摩擦力的大小:
① 滑动摩擦力:
说明:
a. FN为接触面间的弹力,可以大于G;也可以等于G;也可以小于G
b. 为滑动摩擦系数,只与接触面材料和粗糙程度有关,与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力FN无关。
② 静摩擦:由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关。
大小范围0
静摩擦力的具体数值可用以下方法来计算:一是根据平衡条件,二是根据牛顿第二定律求出合力,然后通过受力分析确定。
(4)注意事项:
a. 摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与运动方向成一定夹角。
b. 摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。
c. 摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。
d. 静止的物体可以受滑动摩擦力的作用,运动的物体可以受静摩擦力的作用。
易错现象:
1. 不会确定系统的重心位置
2. 没有掌握弹力、摩擦力有无的判定方法
3. 静摩擦力方向的确定错误
六、力的合成和分解
1、标量和矢量:
(1)将物理量区分为矢量和标量体现了用分类方法研究物理问题。
(2)矢量和标量的根本区别在于它们遵从不同的运算法则:标量用代数法;矢量用平行四边形定则或三角形定则。
(3)同一直线上矢量的合成可转为代数法,即规定某一方向为正方向,与正方向相同的物理量用正号代人,相反的用负号代人,然后求代数和,最后结果的正、负体现了方向,但有些物理量虽也有正负之分,运算法则也一样,但不能认为是矢量,最后结果的正负也不表示方向,如:功、重力势能、电势能、电势等。
2、力的合成与分解:
(1)合力与分力
(2)共点力的合成:
1、共点力
几个力如果都作用在物体的同一点上,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫共点力。
2、力的合成方法
求几个已知力的合力叫做力的合成。
3、平行四边形定则:
两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的有向线段为邻边,作平行四边形,它的对角线就表示合力的大小及方向,这是矢量合成的普遍法则。
求、的合力公式:
注意:
(1)力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。
(2)两个力的合力范围:
(3)合力可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力
(4)两个分力成直角时,用勾股定理或三角函数。
注意事项:
(1)力的合成与分解,体现了用等效的方法研究物理问题
(2)合成与分解是为了研究问题的方便而引入的一种方法,用合力来代替几个力时必须把合力与各分力脱钩,即考虑合力则不能考虑分力,同理在力的分解时只考虑分力,而不能同时考虑合力
(3)共点的两个力合力的大小范围是:-F2合≤Fl+F2
(4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和,最小值可能为零
(5)力的分解时要认准力作用在物体上产生的实际效果,按实际效果来分解
(6)力的正交分解法是把作用在物体上的所有力分解到两个互相垂直的坐标轴上,分解最终往往是为了求合力(某一方向的合力或总的合力)
易错现象:
1. 对含静摩擦力的合成问题没有掌握其可变特性
2. 不能按力的作用效果正确分解力
3. 没有掌握正交分解的基本方法
七、受力分析
1、受力分析:
要根据力的概念,从物体所处的环境(与多少物体接触,处于什么场中)和运动状态着手,其常规如下:
(1)确定研究对象,并隔离出来;
(2)先画重力,然后弹力、摩擦力,再画电、磁场力;
(3)检查受力图,找出所画力的施力物体,分析结果能否使物体处于题设的运动状态(静止或加速),否则必然是多力或漏力;
(4)合力或分力不能重复列为物体所受的力
2、整体法和隔离体法
(1)整体法:就是把几个物体视为一个整体,受力分析时,只分析这一整体之外的物体对整体的作用力,不考虑整体内部之间的相互作用力。
(2)隔离法:就是把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来,只分析该物体以外的物体对该物体的作用力,不考虑物体对其它物体的作用力。
(3)方法选择
所涉及的物理问题是整体与外界作用时,应用整体分析法,可使问题简单明了,而不必考虑内力的作用;当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应用隔离分析法,这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力。
3、注意事项:
正确分析物体的受力情况,是解决力学问题的基础和关键,在具体操作时应注意:
(1)弹力和摩擦力都是产生于相互接触的两个物体之间,因此要从接触点处判断弹力和摩擦力是否存在,如果存在,则根据弹力和摩擦力的方向,画好这两个力
(2)画受力图时要逐一检查各个力,找不到施力物体的力一定是无中生有的同时应只画物体的受力,不能把对象对其它物体的施力也画进去
易错现象:
1. 不能正确判定弹力和摩擦力的有无;
2. 不能灵活选取研究对象;
3. 受力分析时受力与施力分不清。
八、共点力作用下物体的平衡
1、物体的平衡:
物体的平衡有两种情况:一是质点静止或做匀速直线运动;二是物体不转动或匀速转动(此时的物体不能看作质点)
2、共点力作用下物体的平衡:
①平衡状态:静止或匀速直线运动状态,物体的加速度为零
②平衡条件:合力为零,亦即F合=0或∑Fx=0,∑Fy=0
a、二力平衡:这两个共点力必然大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
b、三力平衡:这三个共点力必然在同一平面内,且其中任何两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,即任何两个力的合力必与第三个力平衡
c、若物体在三个以上的共点力作用下处于平衡状态,通常可采用正交分解,必有:
F合x= F1x+ F2x + ………+ Fnx =0
F合y= F1y+ F2y + ………+ Fny =0 (按接触面分解或按运动方向分解)
③平衡条件的推论:
当物体处于平衡状态时,它所受的某一个力与所受的其它力的合力等值反向;
当三个共点力作用在物体(质点)上处于平衡时,三个力的矢量组成一封闭的三角形按同一环绕方向。
3、平衡物体的临界问题:
当某种物理现象(或物理状态)变为另一种物理现象(或另一物理状态)时的转折状态叫临界状态。可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”。
临界问题的分析方法:
极限分析法:通过恰当地选取某个物理量推向极端(“极大”、“极小”、“极左”、“极右”)从而把比较隐蔽的临界现象(“各种可能性”)暴露出来,便于解答。
易错现象:
(1)不能灵活应用整体法和隔离法;
(2)不注意动态平衡中边界条件的约束;
(3)不能正确制定临界条件。
九、牛顿运动三定律
1、牛顿第一定律:
(1)内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止
(2)理解:
①它说明了一切物体都有惯性,惯性是物体的固有性质.质量是物体惯性大小的量度(惯性与物体的速度大小、受力大小、运动状态无关)
②它揭示了力与运动的关系:力是改变物体运动状态(产生加速度)的原因,而不是维持运动的原因
③它是通过理想实验得出的,它不能由实际的实验来验证
2、牛顿第二定律:
内容:物体的加速度a跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量反比,加速度的方向跟合外力的方向相同
公式:
理解:
①瞬时性:力和加速度同时产生、同时变化、同时消失
②矢量性:加速度的方向与合外力的方向相同
③同体性:合外力、质量和加速度是针对同一物体(同一研究对象)
④同一性:合外力、质量和加速度的单位统一用SI制主单位⑤相对性:加速度是相对于惯性参照系的
3、牛顿第三定律:
(1)内容:
两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上
(2)理解:
①作用力和反作用力的同时性。它们是同时产生,同时变化,同时消失,不是先有作用力后有反作用力。
②作用力和反作用力的性质相同,即作用力和反作用力是属同种性质的力。
③作用力和反作用力的相互依赖性:它们是相互依存,互以对方作为自己存在的前提。
④作用力和反作用力的不可叠加性。作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可求它们的合力,两力的作用效果不能相互抵消。
4、牛顿运动定律的适用范围:
对于宏观物体低速的运动(运动速度远小于光速的运动),牛顿运动定律是成立的,但对于物体的高速运动(运动速度接近光速)和微观粒子的运动,牛顿运动定律就不适用了,要用相对论观点、量子力学理论处理。
易错现象:
(1)错误地认为惯性与物体的速度有关,速度越大惯性越大,速度越小惯性越小;另外一种错误是认为惯性和力是同一个概念。
(2)不能正确地运用力和运动的关系分析物体的运动过程中速度和加速度等参量的变化。
(3)不能把物体运动的加速度与其受到的合外力的瞬时对应关系正确运用到轻绳、轻弹簧和轻杆等理想化模型上。
十、牛顿运动定律的应用(一)
1、运用牛顿第二定律解题的基本思路
(1)通过认真审题,确定研究对象
(2)采用隔离体法,正确受力分析
(3)建立坐标系,正交分解力
(4)根据牛顿第二定律列出方程
(5)统一单位,求出答案
2、解决连接体问题的基本方法是:
(1)选取最佳的研究对象。选取研究对象时可采取“先整体,后隔离”或“分别隔离”等方法.一般当各部分加速度大小、方向相同时,可当作整体研究,当各部分的加速度大小、方向不相同时,要分别隔离研究
(2)对选取的研究对象进行受力分析,依据牛顿第二定律列出方程式,求出答案
3、解决临界问题的基本方法是:
(1)要详细分析物理过程,根据条件变化或随着过程进行引起的受力情况和运动状态变化,找到临界状态和临界条件
(2)在某些物理过程比较复杂的情况下,用极限分析的方法可以尽快找到临界状态和临界条件
易错现象:
(1)加速系统中,有些同学错误地认为用拉力F直接拉物体与用一重力为F的物体拉该物体所产生的加速度是一样的。
(2)在加速系统中,有些同学错误地认为两物体组成的系统在竖直方向上有加速度时支持力等于重力。
(3)在加速系统中,有些同学错误地认为两物体要产生相对滑动拉力必须克服它们之间的最大静摩擦力。
十一、牛顿运动定律的应用(二)
1、动力学的两类基本问题:
(1)已知物体的受力情况,确定物体的运动情况,基本解题思路是:
①根据受力情况,利用牛顿第二定律求出物体的加速度
②根据题意,选择恰当的运动学公式求解相关的速度、位移等
(2)已知物体的运动情况,推断或求出物体所受的未知力.基本解题思路是:
①根据运动情况,利用运动学公式求出物体的加速度
②根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力,从而求出未知力
(3)注意点:
①运用牛顿定律解决这类问题的关键是对物体进行受力情况分析和运动情况分析,要善于画出物体受力图和运动草图.不论是哪类问题,都应抓住力与运动的关系是通过加速度这座桥梁联系起来的这一关键
②对物体在运动过程中受力情况发生变化,要分段进行分析,每一段根据其初速度和合外力来确定其运动情况;某一个力变化后,有时会影响其他力,如弹力变化后,滑动摩擦力也随之变化
2、关于超重和失重:
在平衡状态时,物体对水平支持物的压力大小等于物体的重力。当物体在竖直方向上有加速度时,物体对支持物的压力就不等于物体的重力。当物体的加速度方向向上时,物体对支持物的压力大于物体的重力,这种现象叫超重现象。
当物体的加速度方向向下时,物体对支持物的压力小于物体的重力,这种现象叫失重现象。对其理解应注意以下三点:
(1)当物体处于超重和失重状态时,物体的重力并没有变化
(2)物体是否处于超重状态或失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,即不取决于速度方向,而是取决于加速度方向
(3)当物体处于完全失重状态(a=g)时,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等
易错现象:
(1)当外力发生变化时,若引起两物体间的弹力变化,则两物体间的滑动摩擦力一定发生变化,往往有些同学解题时仍误认为滑动摩擦力不变。
(2)些同学在解比较复杂的问题时不认真审清题意,不注意题目条件的变化,不能正确分析物理过程,导致解题错误。
(3)一些同学对超重、失重的概念理解不清,误认为超重就是物体的重力增加啦,失重就是物体的重力减少了。
曲线运动的高一必修2物理的学习要点总结
1. 曲线运动
轨迹是曲线的运动叫曲线运动,对曲线运动的了解,先应知道三个基本点:
(1) 曲线运动的速度方向时刻在改变,它是一个变速运动。
(2) 做曲线运动的质点在轨迹上某一点(或某一时刻)的瞬时速度的方向,就在曲线这一点切线方向上。
对此除可通过实验观察外,还可用到在瞬时速度中讲到的“无限分割逐渐逼近”的思想方法。如下左图所示,运动质点做曲线运动在时间t内从A到B,这段时间内平均速度的方向就是割线AB的方向,如果t取得越小,平均速度的方向便依次变为割线AC、AD。的方向逐渐逼近A处切线方向,当t=0时,这极短时间内的平均速度即为A点的瞬时速度vA,它的方向在过A点的切线方向上。
(3) 做曲线运动有一定条件,这就是运动物体所受合外力 F与它的速度v夹成一定的角度,如上右图所示,只有这样,才可能出现垂直于速度v的合外力的一个分力,这个分力不能改变v的大小,但它改变v的方向,从而使物体做曲线运动。
2. 运动的合成和分解
(1) 运动的合成首先是一个实际问题,例如轮船渡河的运动就是由两个运动组合成的,另外,运动的合成和分解是一种研究复杂运动的基本方法――将复杂运动分解为两个方向上的直线运动,而这两个直线运动的规律又是我们所熟悉的,从而我们通过运动合成求得复杂运动的情况。
(2) 运动合成的目的是掌握运动,即了解运动各有关物理量的细节,所以运动的合成在实际问题中体现为位移、速度、加速度等基本物理量的合成。由于这三个基本量都是 矢量,它们的运算服从矢量运算法则,故在一般情况下,运动的合成和分解都服从平行四边形定则,当分运动都在同一直线上时,在选定一个正方向后,矢量运算可 简化为代数运算。
(3)运动的合成要注意同一性和同时性。只有同一个物体的两个分运动才能合成。此时,以两个分运动要研究的同一种矢量(如都是速度)作邻边画出的平行四边形,夹在 其中的对角线表示真实意义上的合运动(即合速度),不同物体的运动由平行四边形定则得到的“合运动”没有物理意义。只有同时进行的两个运动才能合成,分运 动和合运动同时发生,同时结束。
(4) 互成角度的两个匀速直线运动,它们的合运动也是匀速直线运动。但在其它情况中,两个互成角度的直线运动的合运动是不是直线运动,要具体情况具体分析,只有两个分运动合速度和合加速度在同一直线上时,合运动才是直线运动。
3.处理常见模型“有关绳和杆的速度分解”的思路
(1)选取合适的连结点(该点必须能明显地体现出参与了某个分运动).
(2)确定该点合速度方向(通常以物体的实际速度为合速度)且速度方向始终不变.
(3)确定该点合速度(实际速度)的实际运动效果从而依据平行四边形定则确定分速度方向.
(4)作出速度分解的示意图,寻找速度关系。
高一物理必修2功课件
一、教学目标
1.理解功的概念:
(1)知道做机械功的两个不可缺少的因素,知道做功和“工作”的区别;
(2)知道当力与位移方向的夹角大于90°时,力对物体做负功,或说物体克服这个力做了功。
2.掌握功的计算:
(1)知道计算机械功的公式W=Fscosα;知道在国际单位制中,功的单位是焦耳(J);知道功是标量。
(2)能够用公式W=Fscosα进行有关计算。
二、重点、难点分析
1.重点是使学生在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握机械功的计算公式。
2.物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆,这是难点。
3.要使学生对负功的意义有所认识,也较困难,也是难点。
三、教具
带有牵引细线的滑块(或小车)。
四、主要教学过程
(一)引入新课
功这个词我们并不陌生,初中物理中学习过功的一些初步知识,今天我们又来学习功的有关知识,绝不是简单地重复,而是要使我们对功的认识再提高一步。
(二)教学过程设计
1.功的概念
先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的如下两个问题:什么叫做功?谁对谁做功?然后做如下总结并板书:
(1)如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了位移,物理学中就说这个力对物体做了功。
然后演示用水平拉力使滑块沿拉力方向在讲桌上滑动一段距离,并将示意图画到黑板上,如图1所示,与同学一起讨论如下问题:在上述过程中,拉力F对滑块是否做了功?滑块所受的重力对滑块是否做了功?桌面对滑块的支持力N是否对滑块做了功?强调指出,分析一个力是否对物体做功,关键是要看受力物体在这个力的方向上是否有位移。至此可作出如下总结并板书:
(2)在物理学中,力和物体在力的方向上发生的位移,是做功的两个不可缺少的因素。
2.功的公式
就图1提出:力F使滑块发生位移s这个过程中,F对滑块做了多少功如何计算?由同学回答出如下计算公式:W=Fs。就此再进一步提问:如果细绳斜向上拉滑块,如图2所示,这种情况下滑块沿F方向的位移是多少?与同学一起分析并得出这一位移为s cos α。至此按功的前一公式即可得到如下计算公式:
W=Fscosα
再根据公式W=Fs做启发式提问:按此公式考虑,只要F与s在同一直线上,乘起来就可以求得力对物体所做的功。在图2中,我们是将位移分解到F的方向上,如果我们将力F分解到物体位移s的方向上,看看能得到什么结果?至此在图2中将F分解到s的方向上得到这个分力为Fcosα,再与s相乘,结果仍然是W=Fscosα。就此指出,计算一个力对物体所做的功的大小,与力F的大小、物体位移s的大小及F和s二者方向之间的夹角α有关,且此计算公式有普遍意义(对计算机械功而言)。至此作出如下板书:
W=Fscosα
力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。
接下来给出F=100N、s=5α=37°,与同学一起计算功W,得出W=400N就此说明1N个功的大小被规定为功的单位,为方便起见,取名为焦耳,符号为J,即1J=1N最后明确板书为:
在国际单位制中,功的单位是焦耳(J)
1J=1N3.正功、负功
(1)首先对功的计算公式W=Fscosα的可能值与学生共同讨论。从cos α的可能值入手讨论,指出功W可能为正值、负值或零,再进一步说明,力F与s间夹角α的取值范围,最后总结并作如下板书:
当0°≤α<90°时,cosα为正值, W为正值,称为力对物体做正功,或称为力对物体做功。
当α=90°时,cosα=0,W=0,力对物体做零功,即力对物体不做功。
当90°<α≤180°时,cosα为负值, W为负值,称为力对物体做负功,或说物体克服这个力做功。
(2)与学生一起先讨论功的物理意义,然后再说明正功、负功的物理意义。
①提出功是描述什么的物理量这个问题与学生讨论。结合图1,使学生注意到力作用滑块并持续使滑块在力的方向上运动,发生了一段位移,引导学生认识其特征是力在空间位移上逐渐累积的作用过程。
然后就此提出:这个累积作用过程到底累积什么?举如下两个事例启发学生思考:
a.一辆手推车上装有很多货物,搬运工推车要用很大的力。向前推一段距离就要休息一会儿,然后有了力气再推车走。
b.如果要你将重物从一楼向六楼上搬,搬运过程中会有什么感觉
首先使学生意识到上述两个过程都是人用力对物体做功的过程,都要消耗体能。就此指出做功过程是能量转化过程,做功越多,能量转化得越多,因而功是能量转化的量度。能量是标量,相应功也是标量。板书如下:
功是描述力在空间位移上累积作用的物理量。功是能量转化的量度,功是标量。
②在上述对功的意义认识的基础上,讨论正功和负功的意义,得出如下认识并板书:
正功的意义是:力对物体做功向物体提供能量,即受力物体获得了能量。
负功的意义是:物体克服外力做功,向外输出能量(以消耗自身的能量为代价),即负功表示物体失去了能量。
4.例题讲解或讨论
例1.课本p.110上的〔例题〕是功的计算公式的应用示范。分析过程中应使学生明确:推力F对箱子所做的功,实际上就是推力F的水平分力Fcosα对箱子所做的功,而推力 F的竖直分力Fsinα与位移s的方向是垂直的,对箱子不做功。
例2.如图3所示,ABCD为画在水平地面上的正方形,其边长为a,P为静止于A点的物体。用水平力F沿直线 AB拉物体缓慢滑动到B点停下,然后仍用水平力F沿直线BC拉物体滑动到C点停下,接下来仍用水平力F沿直线CD拉物体滑动到D点停下,最后仍用水平力F沿直线DA拉物体滑动到A点停下。若后三段运动中物体也是缓慢的,求全过程中水平力F对物体所做的功是多少
此例题先让学生做,然后找出一个所得结果是W=0的学生发言,此时会有学生反对,并能说出W=4Fa才是正确结果。让后者讲其思路和做法,然后总结,使学生明确在每一段位移a中,力F都与a同方向,做功为Fa,四个过程加起来就是4Fa。强调:功的概念中的位移是在这个力的方向上的位移,而不能简单地与物体运动的位移画等号。要结合物理过程做具体分析。
例3.如图4所示,F1和F2是作用在物体P上的两个水平恒力,大小分别为:F1=3N,F2=4N,在这两个力共同作用下,使物体P由静止开始沿水平面移动5离的过程中,它们对物体各做多少功?它们对物体做功的代数和是多少?F1、F2的合力对P做多少功
此例题要解决两个方面的问题,一是强化功的计算公式的正确应用,纠正学生中出现的错误,即不注意力与位移方向的分析,直接用3N乘5乘5种低级错误,引导学生注意在题目没有给出位移方向时,应该根据动力学和运动学知识作出符合实际的判断;二是通过例题得到的结果,使学生知道一个物体所受合力对物体所做的功。等于各个力对物体所做的功的代数和,并从合力功与分力功所遵从的运算法则,深化功是标量的认识。
解答过程如下:位移在F1、F2方向上的分量分别为s1=3,F1对P做功为9J,F2对P做功为16J,二者的代数和为25J。F1、F2的合力为5N,物体的位移与合力方向相同,合力对物体做功为W=Fs=5N×5。
例4.如图5所示。A为静止在水平桌面上的物体,其右侧固定着一个定滑轮O,跨过定滑轮的细绳的P端固定在墙壁上,于细绳的另一端Q用水平力F向右拉,物体向右滑动s的过程中,力F对物体做多少功?(上、下两段绳均保持水平)
本例题仍重点解决计算功时对力和位移这两个要素的分析。如果着眼于受力物体,它受到水平向右的力为两条绳的拉力,合力为2F。因而合力对物体所做的功为W=2Fs;如果着眼于绳子的Q端,即力F的作用点,则可知物体向右发主s位移过程中,Q点的位移为2s,因而力F拉绳所做的功W=F2s=2Fs。两种不同处理方法结果是相同的。
五、课堂小结
1.对功的概念和功的物理意义的主要内容作必要的重复(包括正功和负功的意义)。
2.对功的计算公式及其应用的主要问题再作些强调。
六、说明
1.考虑到功的定义式W=Fscosα与课本上讲的功的公式相同,特别是对式中s的解释不一,有物体位移与力的作用点的位移之分,因而没有给出明确的功的定义的文字表达。实际问题中会用功的公式正确进行计算就可以了。从例题4可以看出,定义一个力对物体所做的功,将位移解释为力的作用点在力的方向上的位移是比较恰当的。如果将位移解释为受力物体在力的方向上的位移,学生会得出W=Fs这一错误结果,还会理直气壮地坚持错误,纠正起来就困难多了。
2.由于对功的物理意义的讲解是初步的,因而对正功、负功的物理意义的讲解也是初步的。这节课中只是讲到受力物体得到能量还是失去能量这个程度。在学习了机械能守恒定律之后,再进一步作出说明。在机械能守恒的物理过程中,有重力做功,地球上的一个物体的机械能并没有增加,因而正、负功的意义就不能用能量得失关系去说明了。在这种情况下,重力做正功,表示势能向动能转化;重力做负功,表示动能向势能转化,这里的正功、负功不再表示能量得失,而是表示能量转化方向的。
高一物理必修2上课课件
教学目标
知识目标
1、知道曲线运动是一种变速运动,它在某点的瞬时速度方向在曲线这一点的切线上.
2、理解物体做曲线运动的条件是所受合外力与初速度不在同一直线上.
能力目标
培养学生观察实验和分析推理的能力.
情感目标
激发学生学习兴趣,培养学生探究物理问题的习惯.
教材分析
本节教材主要有两个知识点:曲线运动的速度方向和物体做曲线运动的条件.教材一开始提出曲线运动与直线运动的明显区别,引出曲线运动的速度方向问题,紧接着通过观察一些常见的现象,得到曲线运动中速度方向是时刻改变的,质点在某一点(或某一时刻)的速度方向是曲线的这一点(或这一时刻)的切线方向.再结合矢量的特点,给出曲线运动是变速运动.关于物体做曲线运动的条件,教材从实验入手得到:当运动物体所受合外力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体就做曲线运动.再通过实例加以说明,最后从牛顿第二定律角度从理论上加以分析.教材的编排自然顺畅,适合学生由特殊到一般再到特殊的认知规律,感性知识和理性知识相互渗透,适合对学生进行探求物理知识的训练:创造情境,提出问题,探求规律,验证规律,解释规律,理解规律,自然顺畅,严密合理.本节教材的知识内容和能力因素,是对前面所学知识的重要补充,是对运动和力的关系的进一步理解和完善,是进一步学习的基础.
教法建议
“关于曲线运动的速度方向”的教学建议是:首先让学生明确曲线运动是普遍存在的,通过图片、动画,或让学生举例,接着提出问题,怎样确定做曲线运动的物体在任意时刻速度的方向呢?可让学生先提出自己的看法,然后展示录像资料,让学生总结出结论.接着通过分析速度的矢量性及加速度的定义,得到曲线运动是变速运动.
“关于物体做曲线运动的条件”的教学建议是:可以按照教材的编排先做演示实验,引导学生提问题:物体做曲线运动的条件是什么?得到结论,再从力和运动的关系角度加以解释.如果学生基础较好,也可以运用逻辑推理的方法,先从理论上分析,然后做实验加以验证.
教学设计方案
教学重点:曲线运动的速度方向;物体做曲线运动的条件
教学难点 :物体做曲线运动的条件
主要教学过程
设计:
一、曲线运动的速度方向:
(一)让学生举例:物体做曲线运动的一些实例
(二)展示图片资料1、上海南浦大桥 2、导弹做曲线运动 3、汽车做曲线运动
(三)展示录像资料:l、弯道上行驶的自行车
通过以上内容增强学生对曲线运动的感性认识,紧接着提出曲线运动的速度方向问题:
(四)让学生讨论或猜测,曲线运动的速度方向应该怎样
(五)展示录像资料2:火星儿沿砂轮切线飞出 3:沾有水珠的自行车后轮原地 运转
(六)让学生总结出曲线运动的方向
(七)引导学生分析推理:速度是矢量→速度方向变化,速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动.
二、物体做曲线运动的条件:
[方案一]
(一)提出问题,引起思考:沿水平直线滚动的小球,若在它前进的方向或相反方向施加外力,小球的运动情况将如何?若在其侧向施加外力,运动情况将如何
(二)演示实验;钢珠在磁铁作用下做曲线运动的情况,或钢珠沿水平直线运动之后飞离桌面的情况.
(三)请同学分析得出结论,并通过其它实例加以巩固.
(四)引导同学从力和运动的关系角度从理论上加以分析.
[方案二]
(一)由物体受到合外力方向与初速度共线时,物体做直线运动引入课题,教师提出问题请同学思考:如果合外力垂直于速度方向,速度的大小会发生改变吗?进而将问题展开,运用力的分解知识,引导学生认识力改变运动状态的两种特殊情况:
1、当力与速度共线时,力会改变速度的大小;
2、力与速度方向垂直时,力只会改变速度方向.
最后归结到:当力与初速度成角度时,物体只能做曲线运动,确定物体做哪一种运动的依据是合外力与初速度的关系.
(二)通过演示实验加以验证,通过举生活实例加以巩固:
展示课件三,人造卫星做曲线运动,让学生进一步认识曲线运动的相关知识.
课件2,抛出的手榴弹做曲线运动,加强认识.
曲线运动物教学反思
《曲线运动》这一章主要是以平抛运动和圆周运动为载体讲述如何研究做曲线运动物体的规律,而《曲线运动》这一节又是这一章的一个基础,故其在必修1、2两册教材中属于承上启下的一节内容,所涉及的两大部分内容——曲线运动的特点以及物体做曲线运动的条件,对学生以后的学习以至对动力学的理解都有很大的帮助。基于上面的分析,教学中要充分应用已有的观察和感知,已有的概念和知识,利用多种形式的教学手段,使学生对这部分知识有较深的认识。
在这节课的讲授过程中,由于考虑到了普通班学生的认知水平,我对教学内容做了调整,先讲曲线运动的特点,即曲线运动的位移和速度,在学生对曲线运动有了初步了解之后,设置问题:那么物体在什么样的条件下才做曲线运动呢?这时候学生回答要有力的作用,我把一个小钢球举起来问他们,小钢球在放手之后有没有力的作用,学生异口同声说有,我放手之后,问钢球做什么运动?学生回答自由落体运动,我追问,轨迹是直线还是曲线?又有学生喊要有初速度,我给他们分别做了竖直上抛和竖直下抛,这时候学生陷入思考,我总结:看来没有速度或力的方向和速度方向在同一直线上是不会做曲线运动的。
我就把强力磁铁贴着黑板,让小钢珠在次自由落下,到磁铁旁边发生明显的弯曲,很自然的引入到了力与速度方向有夹角时,才会做曲线运动。进一步分析抛出的铅球做曲线运动的原因,我发现学生参与的积极性比较高,课堂气氛比较好。
讲解“小船过河模型”时,总感觉学生反应不是很好,课堂气氛有点压抑,虽然在之前分析了雨滴的下落,跑步机这些运动的合成,但到后面内容上,表现不好,学生还是喜欢定性分析,不愿意定量计算。
高一物理必修2课件
1.曲线运动
(1)物体作曲线运动的条件:
运动质点所受的合外力(或加速度)的方向跟它的速度方向不在同一直线.
(2)曲线运动的特点:
质点在某一点的速度方向,就是通过该点的曲线的切线方向.质点的速度方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动.
(3)曲线运动的轨迹:
做曲线运动的物体,其轨迹向合外力所指一方弯曲,若已知物体的运动轨迹,可判断出物体所受合外力的大致方向,如平抛运动的轨迹向下弯曲,圆周运动的轨迹总向圆心弯曲等.
2.运动的合成与分解
(1)合运动与分运动的关系:
①等时性;②独立性;③等效性.
(2)运动的合成与分解的法则:
平行四边形定则.
(3)分解原则:
根据运动的实际效果分解,物体的实际运动为合运动.
3. 平抛运动
(1)特点:
①具有水平方向的初速度;
②只受重力作用,是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动.
(2)运动规律:
平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.
①建立直角坐标系(一般以抛出点为坐标原点O,以初速度vo方向为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向);
②由两个分运动规律来处理
4.圆周运动
(1)描述圆周运动的物理量
①线速度:
描述质点做圆周运动的快慢,大小v=s/t(s是t时间内通过弧长),方向为质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的切线方向
②角速度:
描述质点绕圆心转动的快慢,大小=/t(单位rad/s),是连接质点和圆心的半径在t时间内转过的角度.其方向在中学阶段不研究.
③周期T,频率f
做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期. 做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数叫做频率.
⑥向心力:总是指向圆心,产生向心加速度,向心力只改变线速度的方向,不改变速度的大小.大小
[注意]向心力是根据力的效果命名的在分析做圆周运动的质点受力情况时,千万不可在物体受力之外再添加一个向心力.
(2)匀速圆周运动:
线速度的大小恒定,角速度、周期和频率都是恒定不变的,向心加速度和向心力的大小也都是恒定不变的,是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动.
(3)变速圆周运动:
速度大小方向都发生变化,不仅存在着向心加速度(改变速度的方向),而且还存在着切向加速度(方向沿着轨道的切线方向,用来改变速度的大小).一般而言,合加速度方向不指向圆心,合力不一定等于向心力.合外力在指向圆心方向的分力充当向心力,产生向心加速度;合外力在切线方向的分力产生切向加速度.