高中物理 第一章 时间和位移教案 新人教版必修1.docx
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高中物理第一章时间和位移教案新人教版必修1
2019-2020年高中物理第一章时间和位移教案新人教版必修1
教学目标：
知识与技能
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，知道位移是矢量，时间、时刻和路程是标量．
4．能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移．
5．知道时刻与位置、时间与位移的对应关系．
过程与方法
1．围绕问题进行充分的讨论与交流，联系实际引出时间、时刻、位移、路程等，要使学生学会将抽象问题形象化的处理方法．
2．会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向
3．会用矢量表示和计算质点位移，用标量表示路程．
情感态度与价值观
1．通过时间位移的学习，要让学生了解生活与物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实．
2．通过用物理量表示质点不同时刻的不同位置，不同时间内的不同位移（或路程）的体验，领略物理方法的奥妙，体会科学的力量．
3．养成良好的思考表述习惯和科学的价值观．
4．从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养同学们建立事物是相互联系的唯物主义观点．
教学重点、难点：
教学重点
1．时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系
2．位移的概念以及它与路程的区别．
教学难点
1．帮助学生正确认识生活中的时间与时刻．
2．理解位移的概念，会用有向线段表示位移．
教学方法：
探究、讲授、讨论、练习
教学手段：
教具准备
多媒体课件
课时安排：
新授课（2课时）
教学过程：
[引入新课]
师：
上节课我们学习了描述运动的几个概念，大家想一下是哪几个概念?
生：
质点、参考系、坐标系．
师：
大家想一下，如果仅用这几个概念，能不能全面描述物体的运动情况?
生：
不能．
师：
那么要准确、全面地描述物体的运动，我们还需要用到哪些物理概念?
一部分学生可能预习过教材，大声回答，一部分学生可能忙着翻书去找．
师指导学生快速阅读教材第一段，并粗看这节课的黑体字标题，提出问题：
要描述物体的机械运动，本节课还将从哪几个方面去描述?
生通过阅读、思考，对本节涉及的概念有个总体印象，知道这些概念都是为了进一步描述物体的运动而引入的，要研究物体的运动还要学好这些基本概念．
引言：
宇宙万物都在时间和空间中存在和运动．我们每天按时上课、下课、用餐、休息。
从幼儿园、小学、中学，经历一年又一年，我们在时间的长河里成长．对于时间这个名词，我们并不陌生，你能准确说出时间的含义吗?
物体的任何机械运动都伴随着物体在空间中位置的改变，你们用什么来量度物体位置的改变呢?
这就是我们今天要研究的课题——§1.2时间和位移．
[新课教学]
一、时刻和时间间隔
[讨论与交流]
指导学生仔细阅读“时刻和时间间隔”一部分，然后用课件投影展示本校作息时间表．
师：
同时提出问题；
1．在我校的作息时间表上，你能找出更多的时刻和时间间隔吗?
2．结合教材，你能列举出哪些关于时间和时刻的说法?
3．观察教材第14页图1．2—1，如何用数轴表示时间?
学生在教师的指导下，自主阅读，积极思考，然后每四人一组展开讨论，每
组选出代表，发表见解，提出问题．
生：
我们开始上课的“时间”：
8：
00就是指的时刻；下课的“时间”：
8：
45也是指的时刻．这样每个活动开始和结束的那一瞬间就是指时刻．
生：
我们上一堂课需要45分钟，做眼保健操需要5分钟，这些都是指时间间隔，每一个活动所经历的一段时间都是指时间间隔．
师：
根据以上讨论与交流，能否说出时刻与时间的概念．
教师帮助总结并回答学生的提问．
师：
时刻是指某一瞬时，时间是时间间隔的简称，指一段持续的时间间隔。
两个时刻的间隔表示一段时间．
让学生再举出一些生活中能反映时间间隔和时刻的实例，并让他们讨论．
教师利用课件展示某一列车时刻表，帮助学生分析列车运动情况．
（展示问题）根据下列“列车时刻表”中的数据，列车从广州到长沙、郑州和北京西站分别需要多长时间?
T15
站名
T16
18：
19
北京西
14：
58
00：
35
00：
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
23：
5l
16：
25
广州
16：
52
参考答案：
6小时59分、15小时50分、22小时零6分．
（教师总结）
师：
平常所说的“时间”，有时指时刻，有时指时间间隔，如有人问你：
“你们什么时间上课啊?
”这里的时间是指时间间隔吗?
生：
不是，实际上这里的时间就是指的时刻．
师：
我们可以用数轴形象地表示出时刻和时间间隔．
教师课件投放教材图1．2—1所显示的问题，将其做成F1ash动画．
学生分组讨论，然后说说怎样用时间轴表示时间和时刻．
生：
时刻：
在时间坐标轴上用一点来表示时刻．时间：
两个时刻的间隔表示一段时间．一段时间在时间坐标轴上用一线段表示．
师：
为了用具体数字说明时间，必须选择某一时刻作为计时起点，计时起点的选择是人为的．单位秒（s）．
师：
下图1—2—1给出了时间轴，请你说出第3秒，前3秒，第3秒初第3秒末，第n秒的意义．
答：
1．学习了时间与时刻，蓝仔、红孩、紫珠和黑柱发表了如下一些说法，正确的是…（）
A.蓝仔说，下午2点上课，2点是我们上课的时刻
B．红孩说，下午2点上课，2点是我们上课的时间
C．紫珠说，下午2点上课，2点45分下课，上课的时刻是45分钟
D．黑柱说，2点45分下课，2点45分是我们下课的时间
答案：
A
2．关于时刻和时间，下列说法中正确的是…………………………………（）
A.时刻表示时间较短，时间表示时间较长B．时刻对应位置，时间对应位移
C.作息时间表上的数字表示时刻D．1min内有60个时刻
答案：
BC
解析：
紧扣时间和时刻的定义及位置、位移与时刻、时间的关系，可知B、C正确，A错．一段时间内有无数个时刻，因而D错．
以下提供几个课堂讨论与交流的例子，仅供参考．
[讨论与交流]：
我国在xx年10月成功地进行了首次载人航天飞行．10月15日09时0分，“神舟”五号飞船点火，经9小时40分50秒至15日18时40分50秒，我国宇航员杨利伟在太空中层示中国国旗和联合国旗，再经11小时42分10秒至16日06时23分，飞船在内蒙古中部地区成为着陆．在上面给出的时间或时刻中，哪些指的是时间，哪些又指的是时刻?
参考答案：
这里的“10月15日09时0分”、“15日18时40分50秒”和“16日06时23分”，分别是指这次航天飞行点火、展示国旗和着陆的时刻，而“9小时40分50秒”和“11小时62分10秒”分别指的是从点火到展示国旗和从展示国旗到着陆所用的时间．
二、路程和位移
（情景展示）中国西部的塔克拉玛干沙漠是我国最大的沙漠，在沙漠中，远眺不见边际，抬头不见飞鸟．沙漠中布满了100～200m高的沙丘．像大海的巨浪，人们把它称为“死亡之海”．
许多穿越这个沙漠的勇士常常迷路，甚至因此而丧生．归结他们失败的原因都是因为在沙漠中搞不清这样三个问题：
我在哪里?
我要去哪里?
选哪条路线最佳?
而这三个问题涉及三个描述物体运动的物理量：
位置、位移、路程．
师：
（投影中国地图）让学生思考：
从北京到重庆，观察地图，你有哪些不同的选择?
这些选择有何相同或不同之处?
生：
从北京到重庆，可以乘汽车，也可以乘火车或飞机，还可以中途改变交通工具．选择的路线不同，运动轨迹不同，但就位置变动而言，都是从北京来到了重庆．
师：
根据上面的学习，你能给出位移及路程的定义吗?
生：
位移：
从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段．位移是表示物体位置变化的物理量．国际单位为米（m）．
路程：
路程是质点实际运动轨迹的长度．（板）
在坐标系中，我们也可以用数学的方法表示出位移．
实例：
质点从A点运动到B点，我们可以用有方向的线段来表示位移，从初始位置A向末位置B画有向线段，展示教材图1．2—3．
[讨论与交流]
请看下面的一段对话，找出里面的哪些语言描述了位置，哪些语言描述了位置的变动．哪些是指路程，哪些是指位移．
甲：
同学，请问红孩去哪里了?
乙：
他去图书室了，五分钟前还在这儿．
甲：
图书室在哪儿?
乙指着东北的方向说：
在那个方位．
甲：
我还是不知道怎么走过去，有最近的路可去吗?
乙：
你可以从这儿向东到孔子像前再往北走，就能看见了．
丙加入进来，说道；也可以先向北走，再向东，因为那边有好风景可看．
甲：
最近要多远?
乙：
大概要三百米吧．
丙开玩笑说；不用，你如果能从索道直线到达也就是一百米．
乙：
别骗人了，哪有索道啊!
丙：
我是开玩笑的，那只好辛苦你了，要走曲线．
甲：
谢谢你们两位，我去找他了．
学生分组讨论后，选代表回答问题．
生1：
乙手指的方向——东北，就是甲在找红孩的过程中发生的位移的方向．
生2：
里面的三百米是指路程，一百米的直线距离是指位移的大小．
生3：
他们谈话的位置和图书室是两个位置，也就是甲在找红孩过程中的初末位置．
请你举出生活中更常见的例子说明路程和位移．（围绕跑道跑一圈的位移和路程）
[讨论与思考]
1．（用课件展示中国地图）在地图上查找上海到乌鲁木齐的铁路．请根据地图中的比例尺估算一下，坐火车从上海到乌鲁木齐的位移和经过的路程分别是多少?
阅读下面的对话：
甲：
请问到市图书馆怎么走?
乙：
从你所在的市中心向南走400m到一个十字路口，再向东走300m就到了．
甲：
谢谢!
乙：
不用客气．
请在图1—2—3上把甲要经过的路程和位移表示出来．
师：
请你归纳一下：
位移和路程有什么不同?
生1：
位移是矢量，有向线段的长度表示其大小，有向线段的方向表示位移的方向．
生2：
质点的位移与运动路径无关，只与初位置、末位置有关．
生3：
位移与路程不同，路程是质点运动轨迹的长度，路程只有大小没有方向，是标量．
教师提出问题
师：
位移的大小有没有等于路程的时候?
学生讨论后回答，并交流自己的看法．
生：
在直线运动中，位移的大小就等于路程。
教师适时点拨，画一往复直线运动给学生讨论．
生：
在单方向的直线运动中，位移的大小就等于路程．
教师总结
师：
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，路程要大于位移的大小．
[课堂训练]
下列关于位移和路程的说法中，正确的是………………（）
A位移大小和路程不一定相等，所以位移才不等于路程
B位移的大小等于路程，方向由起点指向终点
C位移描述物体相对位置的变化，路程描述路径的长短
D位移描述直线运动，路程描述曲线运动
答案：
C
解析：
A选项表述的因果关系没有意义，故A错．位移的方向可以用从初位置指末位置的有向线段来表示，但位移的大小并不等于路程，往往是位移的大小小于等于路程，故选项B错．位移和路程是两个不同的物理量，位移描述物体位置的变化，路程描述物体运动路径的长短，所以选项C正确．位移的大小和路程不一定相等，只有当物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程．无论是位移还是路程都既可以描述直线运动，也可以描述曲线运动，故选项D也是错误的．
三、矢量和标量
师：
像位移这样的物理量，既有大小又有方向，我们以前学过的物理量很多都只有大小，没有方向，请同学们回忆并说给大家听听．
学生讨论后回答
生：
温度、质量、体积、长度、时间、路程．
对于讨论中学生可能提出这样的问题，像电流、压强这两个学生学过的物理量，它们是有方向的，但它们仍然是标量．这在以后的学习中会更进一步加深对矢量和标量的认识．
学生阅读课文后，说说矢量和标量的算法有什么不同．
生：
两个标量相加遵从算术加法的法则．
[讨论与思考]
一位同学从操场中心A出发，向北走了40m，到达C点，然后又向东走了30m，到达B点．用有向线段表明他第一次、第二次的位移和两次行走的合位移（即代表他的位置变化的最后结果的位移）．三个位移的大小各是多少?
你能通过这个实例总结出矢量相加的法则吗?
解析：
画图如图1—2—4所示．矢量相加的法则是平行四边形法则．
[讨论与思考]
气球升到离地面80m高空时，从气球上掉下一物体，物体又上升了10m高后才开始下落，规定向上方向为正方向．讨论并回答下列问题，体会矢量的表示方向．
（1）物体从离开气球开始到落到地面时的位移大小是多少米?
方向如何?
（2）表示物体的位移有几种方式?
其他矢量是否都能这样表示?
注意体会“+”“－”号在表示方向上的作用．
解析：
（1）一80m，方向竖直向下；
（2）到现在有三种：
语言表述法，如“位移的大小为80m，方向竖直向下”；矢量图法；“+”“一”号法，如“规定竖直向上为正方向，则物体的位移为一80m”．
[课堂训练]
（播放1500m比赛的录像片断）
在标准的运动场上将要进行1500米赛跑，上午9时20分50秒，发令枪响，某运动员从跑道上最内圈的起跑点出发，绕运动场跑了3圈多，到达终点，成绩是4分38秒．请根据上面的信息讨论以下问题，并注意题中有关时间、时刻、路程、位置变化的准确含义．
（1）该运动员从起跑点到达终点所花的时间是多少?
（4分38秒）起跑和到达的时刻分别是多少?
（上午9时20分50秒、上午9时25分28秒）
（2）该运动员跑过的路程是多少?
（1500米）他的位置变化如何?
（起跑点到终点的连线）
四、直线运动的位置和位移
提出问题：
我们怎样用数学的方法描述直线运动的位置和位移?
如果物体做的是直线运动，运动中的某一时刻对应的是物体处在某一位置，如果是一段时间，对应的是这段时间内物体的位移．
如图1—2—6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（x2－x1）就是物体的“位移”，记为Δx＝x2－x1
可见，要描述直线运动的位置和位移，只需建立一维坐标系，用坐标表示位置，用位置坐标的变化量表示物体位移．
在一维坐标系中，用正、负表示运动物体位移的方向．如图1—2—7所示汽车A的位移为负值，B的位移则为正值．表明汽车B的位移方向为x轴正向，汽车A的位移方向为x轴负向．
[小结]
时间和时刻这两个概念是同学们很容易混淆的，同学们要掌握时间坐标轴．在时间轴上，用点表示时刻，用线段表示一段时间间隔．位移和路程是两个不同的物理量，位移是用来表示质点变动的，它的大小等于运动物体初、末位置间的距离，它的方向是从初位置指向末位置，是矢量；而路程是物体实际运动路径的长度，是标量．只有物体做单向直线运动时，其位移大小才和路程相等，除此以外，物体的位移的大小总是小于路程．找位移的最好办法是从初位置到末位置间画有向线段．有向线段的方向就是位移的方向，有向线段的长度就是位移的大小．时刻对应位置，时间对应位移．在位置坐标轴上，用点来表示位置，用有向线段来表示位移．
本节课用到的数学知识和方法：
用数轴来表示时间轴和位移轴，在时间轴上，点表示时刻，线段表示时间间隔．要选计时起点（零时刻），计时起点前的时刻为负，计时起点后的时刻为正；在位移轴上，点表示某一时刻的位置，线段表示某段时间内的位移．要选位置参考点（位置零点），直线运动中，可选某一单一方向作为正方向，朝正方向离开参考点的位置都为正，朝负方向离开参考点的位置都为负．位移方向与规定方向相同时为正，相反时为负．标量遵从算术加法的法则，矢量遵从三角形定则（或平行四边形定则，以后会学到，不让学生知道）．
作业：
教材第16页问题与练习．
板书设计:
§1.2时间和位移
1.时间时间是时间间隔的简称，指一段持续的时间间隔。
两个时刻的间隔表示一段时间，在时间坐标轴上对应于一段
2.时刻时刻是指某一瞬时，在时间坐标轴上对应于一点
3.位移初位置指向末位置的有向线段表示位移，描述物体位置的改变，是矢量，与运动路径无关，只由初末位置决定
4.路程质点运动轨迹的长度，是标量，取决于物体运动路径
5.矢量矢量既有大小，又有方向
6.标量只有大小，没有方向，标量相加遵从算术加法的法则
7.位置用坐标表示位置
8.位移用位置坐标的变化量表示物体位移
教学后记：
2019-2020年高中物理第一章机械振动第一节初识简谐运动自我小测粤教版选修3-4
1弹簧振子做简谐运动时，当振子每次经过同一位置时，不一定相等的物理量是（ ）
A．速率 B．加速度 C．动能 D．动量
2对简谐运动的下列说法中正确的是（ ）
A．物体振动的最大位移等于振幅
B．物体离开平衡位置的最大距离叫振幅
C．振幅随时间做周期性变化
D．物体两次通过平衡位置的时间叫周期
3如图1－1－7所示，轻质弹簧一端固定在地面上，另一端与一薄板连接，薄板的质量不计，板上放一重物，用手将重物往下压，然后将手撤去，则重物被弹离之前的运动情况是（ ）
图1－1－7
A．加速度一直增大
B．加速度一直减小
C．加速度先减小后增大
D．加速度先增大后减小
4一个弹簧振子振动过程中的某段时间内，其加速度数值越来越大，即在这段时间内（ ）
A．振子的速度越来越大
B．振子正在向平衡位置运动
C．振子的弹性势能越来越大
D．振子的方向与位移方向相反
5一弹簧振子做简谐运动，则下列说法正确的是（ ）
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大
C．振子每次经过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同
D．振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同
6一个弹簧振子，振幅为5cm时，振动周期为0.5s，最大速度为v，当振幅为10cm时，下列说法中正确的是（ ）
A．周期为0.5s，最大速度为v
B．周期为1s，最大速度为2v
C．周期为
/2s，最大速度为v
D．周期为0.5s，最大速度为2v
7两块质量分别为m1、m2的木板，被一根劲度系数为k的轻弹簧连在一起，并在m1板上加压力F（如图1－1－8所示），为了使得撤去F后，m1跳起时恰好能带起m2板，则所加压力F的最小值为（ ）
－图1－1－8
A．m1g B．2m1g
C．（m1＋m2）g D．2（m1＋m2）g
8一个质点做简谐运动的图象如图1－1－9所示，下述正确的是（ ）
图1－1－9
A．质点振动频率为4Hz
B．在10s内质点经过的路程是20cm
C．在5s末，速度为零，加速度最大
D．t＝1.5s和t＝4.5s两时刻质点的速度相同，加速度相同
9一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动，如图1－1－10（a）所示，它的振动图象如图1－1－10（b）所示．取向右为正方向，则OB＝______cm；0.2s末质点的速度方向为______，加速度大小为______；0.4s末质点加速度方向为______；0.7s末质点在______之间，质点从O运动到B再运动到A端时间t＝____s，在4s内完成______次全振动．
图1－1－10
10如图1－1－11所示，一块涂在碳黑的玻璃板，质量为2kg，在拉力F的作用下，由静止开始竖直向上做匀变速运动，一个装有水平振针的振动频率为5Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线，量得OA＝1cm，OB＝4cm，OC＝9cm.求拉力F的大小．（取g＝10m/s2）
图1－1－11
参考答案
1解析：
由于振子位移都是以平衡位置为起点，因此振子两次经过同一位置时的位移一定相等；由简谐运动的动力学特点F＝－kx知，在位置相同的情况下，即x相同时，F必相同，据牛顿第二定律有F＝ma，则a相同；由对称性知两次经过同一位置速度方向可能相同，可能相反，但大小一定相同，故动能相等，而动量可能相等，可能只是大小相等而方向相反，因此不一定相等的物理量是D.
答案：
D
2解析：
振幅是指振动物体振动过程中离开平衡位置的最大距离，而最大位移在数值上与振幅相等，但最大位移是矢量，包含方向，而振幅是标量，所以二者不会相等，故A选项错误，B选项正确；由于振幅在简谐运动中不随时间变化，因此选项C错误；至于周期是指振动物体完成一次全振动的时间，一次全振动是指由振动中某点开始，第一次回到该点时，描述振动的速度和位移的大小和方向都与开始状态时相同，这样振子在一个周期内两次经过平衡位置，而物体两次通过平衡位置的时间间隔只有半个周期，故D选项错误．
答案：
B
3解析：
竖直方向的弹簧振子的振动也是简谐运动，但它们的平衡位置不是弹簧原长的自由端，而是将弹簧压缩（或伸长）一段长度后的平衡位置，因此从这一位置再将弹簧压缩（或伸长）以后放手，它的加速度是先减小，到达平衡位置以后再增大．
答案：
C
4解析：
在弹簧振子运动的过程中回复力、加速度、弹性势能均随位移的增大而增大，速度、动能随位移的增大而减小．
某段时间内加速度数值增大，可见位移增大，物体在远离平衡位置，速度方向与位移方向相同，速度正在减小，弹性势能增大．
答案：
C
5解析：
如下图，因为弹簧振子的位移是以平衡位置O为起点，设向右为正方向，则当振子在OB段时，位移为正值，在OA段位移为负值，在OA段的运动方向可能由O指向A，也可能由A指向O，即速度方向可能为正值，也可能为负值，故A错．振子在平衡位置时，回复力为零，加速度也为零，但速度最大，故B错，振子每次经过平衡位置时，由于加速度为零，故加速度相同，但振子可能向左通过O点，也可能向右通过O点，即速度方向可正可负，因此C选项错；振子每次通过同一位置时，由a＝－
·x可知，当x相同时，加速度a相同，但速度v方向可能向右，也可能向左，故D项正确．
答案：
D
6解析：
振动系统的周期为固有周期，只与振动系统本身有关，与振幅无关，因此周期仍为0.5s，故B、C选项均不正确；对A、D项，由于振子在振动过程中发生的是弹性势能与动能之间的相互转化，而振幅又反映系统能量的大小，所以当振幅加倍后，其最大速度必然大于v，因此选项A不正确，一定是D正确．（可据弹性势能Epm＝
kx2＝Ekm计算，其最大速度为2v）
答案：
D
7解析：
方法一：
撤去F后，m1板将做简谐运动，其平衡位置是不加压力F时m1板的静止位置（设为a），它离弹簧上端自然长度为x0＝
.
m1板做简谐运动时的振幅等于施加压力后弹簧增加的压缩量，即A＝x1＝
.
此时m1板的位置设为b，画出示意图如下图所示．
撤去F后m1板跳起，设弹簧比原长伸长x2时刚好能提起m2板（处于位置c），由kx2＝m2g，
得x2＝
.
根据m1做简谐运动时的对称性，位置b、c在平衡位置a的对称两侧，即x1＝x0＋x2，或
＝
＝
.
所以F＝（m1＋m2）g.
方法二：
按整体法分析更利于迅速得到答案．
在最高点时，对整个系统有：
（m1＋m2）g＝m1a，刚撤去F时，对系统有F＝m1a′，由简谐运动的对称性知a＝a′，所以F＝（m1＋m2）g.
答案：
C
8解析：
由振动图象可直接得到周期为4s，f＝
＝0.25Hz，故选项A错，一个周期内，简谐运动的质点经过的路程是4A＝8cm,10s为2.5个周期，质点经过的路程是20cm，选项B正确．在5s末，质点位移最大为2cm，此时加速度最大，速度为零，选项C是正确的．在1.5s和4.5s两时刻，质点位移相同，加速度相同，虽两时刻质点的速度大小相等，但1.5s时速度
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