闽清高级中学2022-2023学年第一学期高三物理教案(9月份) 二维码
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发表时间:2022-09-23 11:15 1.1描述运动的基本概念 【教学目标与核心素养】 物理观念:掌握平均速度和瞬时速度的概念,理解利用极限求瞬时速度的方法。掌握质点这一概念并根据实际问题来判断物体能否看成质点。 科学思维:了解从平均速度求瞬时速度的思想方法,体会数学与物理间的辩证逻辑关系。能根据所要研究的实际问题,运用物理思维进行科学抽象,建立理想化质点模型。 科学探究:通过描述方法的探索,体会如何描述一个有特点的物理量,体会科学的方法,同时通过实际体验感知速度的意义和应用。 科学态度与责任:通过介绍或学习各种工具的速度,去感知科学的价值和应用。培养对科学的兴趣,坚定学习思考探索的信念。 【教学重难点】 教学重点:平均速度、瞬时速度概念的理解和区别。 教学难点:利用极限法得出瞬时速度。 【教学过程】 一、质点、参考系和位移 1.质点 (1)定义:用来代替物体的有质量的点,是一种理想化模型。 (2)意义:为了使研究问题简化而引入的一个理想化的物理模型。 (3)物体可以看作质点的条件:当物体的形状和大小对所研究的问题没有影响或影响可以忽略时,该物体可以看作质点。 2.参考系 (1)定义:为了描述物体的运动而假定不动、用来作为参考的物体。 (2)理解 ①参考系的选取是任意的,但选取的参考系不同,结论往往不同。一般选静止或匀速直线运动的物体为参考系,通常选地面为参考系。 ②参考系既可以是运动的物体,也可以是静止的物体。 ③比较两物体的运动情况时,必须选同一参考系。 3.位移和路程 (1)定义:位移表示物体的位置变化,可用由初位置指向末位置的有向线段表示;路程是物体运动轨迹的长度。 (2)区别:位移是矢量,方向由初位置指向末位置;路程是标量,没有方向。 (3)联系:在单向直线运动中,位移的大小等于路程;其他情况下,位移的大小小于路程。 【基础练1】 2021年5月15日7时18分,“天问一号”着陆巡视器成功在火星乌托邦平原南部附近软着陆,“天问一号”着陆巡视器在距离火星面100 m时,用激光三维成像敏感器进行精确避障,然后缓缓降落。下列说法正确的是( ) A.2021年5月15日7时18分指的是时间间隔 B.精确避障过程中,着陆巡视器通过的位移大小是100 m,路程大于100 m C.任何情况下都可以将“天问一号”着陆巡视器看作质点 D.在降落过程中,以“天问一号”着陆巡视器为参考系,火星静止不动 解析:选B。“2021年5月15日7时18分”对应时间轴上的点,为时刻,故A错误;由题知,巡视器的运动是相对于火星的,以火星为参考系,巡视器一边下降一边避障,做的不是直线运动,巡视器通过的位移大小是100 m,路程大于100 m,故B正确;当研究“天问一号”巡视器的姿态、转动情况等时,不能将“天问一号”巡视器看作质点,故C错误;在降落过程中,以“天问一号”巡视器为参考系,火星是运动的,故D错误。 二、速度和加速度 1.速度与速率 (1)平均速度:在变速运动中,物体所发生的位移与发生这段位移所用时间的比值,即v=,是矢量,其方向就是对应位移的方向。 (2)瞬时速度:运动物体在某一时刻或经过某一位置的速度,是矢量,其方向是物体的运动方向或运动轨迹的切线方向。 (3)速率:瞬时速度的大小,是标量。 (4)平均速率:物体运动实际路程与发生这段路程所用时间的比值,不一定等于平均速度的大小。 2.加速度 (1)定义:速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。 (2)定义式:a=。单位:m/s2。 (3)方向:与速度变化量的方向相同(与物体所受合外力方向相同)。 (4)物理意义:描述速度变化的快慢。 【基础练2】 关于速度和加速度的关系,下列说法正确的是( ) A.速度变化越大,加速度越大 B.加速度方向为正,速度一定增大 C.速度为零,加速度也一定为零 D.速度越来越大,加速度可能越来越小 解析:选D。速度变化越大,加速度不一定越大,还与时间有关,A错误;加速度方向为正,若速度方向也为正,则速度一定增大,若速度方向为负,则速度减小,B错误;速度为零,加速度不一定为零,例如竖直上抛到达最高点时,C错误;若速度和加速度同向,速度越来越大,加速度可能越来越小,D正确。 考点一 质点、参考系和位移 1.质点 (1)理想化模型 质点是对实际物体的科学抽象,是研究物体运动时对实际物体进行的近似,真正的质点并不存在。 (2)条件:当物体的大小和形状对所研究运动的影响很小,可以忽略不计时,就可将其视为质点。 2.参考系 (1)研究地面上物体的运动时,常选地面或相对地面静止的物体作为参考系。 (2)研究某一系统中物体的运动时,常选该系统为参考系。例如:研究宇航舱内物体的运动情况时,选取宇航舱为参考系。 3.位移和路程
A.研究甲图中猫在地板上行走的速度时,猫可视为质点 B.研究乙图中水珠形状形成的原因时,旋转球可视为质点 C.研究丙图中飞翔鸟儿能否停在树桩上时,鸟儿可视为质点 D.研究丁图中马术运动员和马能否跨越障碍物时,马可视为质点 [解析] 研究猫在地板上行走的速度时,不涉及猫的形状,可以把猫看作质点,A正确;旋转球边缘的线速度影响水珠的形状,不能把旋转球看作质点,B错误;判断飞翔的鸟儿能否停在树桩上,要观察它的爪的位置,不能把鸟儿看作质点,C错误;研究马术运动员和马能否跨过障碍物时,需要研究马的形状和大小,不能把马看作质点,D错误。 [答案] A 从近几年各省市物理高考题可以看出,题目命题背景越来越接近生活实际,因此在平时的学习过程中,一定要注意物理建模能力的培养,在分析物理问题时,要注意把实际问题模型化。 【跟踪训练1】 (2022·浙江高三开学考)对于下列体育运动,运动员可以看作质点的是( ) 解析:选D。蝶泳、乒乓球扣杀、跳水等运动在评分的时候运动员自身的形状都不能忽略,所以不能看成质点,故A、B、C错误;马拉松比赛中运动员本身的形状和体积相对全程可以忽略不计,故可以看作质点,故D正确。 考点二 平均速度和瞬时速度 1.三个概念的比较
2.用平均速度法求瞬时速度 (1)方法概述:由平均速度公式=可知,当Δx、Δt都非常小,趋向于极限时,这时的平均速度就可认为是某一时刻或某一位置的瞬时速度。 (2)选用思路:当已知物体在微小时间Δt内发生了微小位移Δx时,可由= 粗略地求出物体在该位置的瞬时速度。
A.汽车速度计上显示80 km/h,指的是平均速度 B.某高速公路上限速为110 km/h,指的是瞬时速度 C.子弹以900 km/h的速度从枪口射出,指的是平均速度 D.京沪高铁从北京到上海的速度约为300 km/h指的是瞬时速度 [解析] 汽车速度计上显示的速度是指汽车在某一时刻或者某一位置的速度大小,即为瞬时速度的大小,故A错误;某高速公路上的限速指的是限制的瞬时速度,故B正确;子弹射出枪口的速度,与枪口这一位置相对应,因此是瞬时速度,故C错误;京沪高铁从北京到上海的速度与这一过程相对应,因此是平均速度,故D错误。 [答案] B
用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度。已知固定在滑块上遮光条的宽度为4.0 mm,遮光条经过光电门的遮光时间为0.040 s,则滑块经过光电门位置时的速度大小为( ) A.0.10 m/s B.100 m/s C.4.0 m/s D.0.40 m/s [解析] 遮光条经过光电门的遮光时间很短,所以可以把遮光条经过光电门的平均速度当作滑块经过光电门位置时的瞬时速度,即v== m/s=0.10 m/s,A正确。 [答案] A 【跟踪训练2】 暑假中某同学在公园跑步时,用手机计步器记录了自己的锻炼情况,如图所示,则下列说法正确的是( ) A.图中的5.0 km/h为平均速度 B.图中的5.0 km/h为瞬时速度 C.图中的5.0 km/h为平均速率 D.图中的5.0 km/h为平均速度的大小 解析:选C。由于人跑步的路线不是直线,所以题图中的6.65 km是路程,所以图中的5.0 km/h不可能为平均速度,更不可能为瞬时速度,A、B错误;因为平均速率等于路程与时间的比值,图中的5.0 km/h为平均速率,注意平均速率不是平均速度的大小,C正确,D错误。 考点三 速度和加速度 1.速度、速度变化量和加速度的比较
2.质点做加速直线运动或减速直线运动的判断
A.当火药爆炸炮弹还没发生运动瞬间,炮弹的加速度一定为零 B.轿车紧急刹车时,加速度方向可能与速度方向相同 C.高速行驶的磁悬浮列车的加速度可能为零 D.根据图中数据可求出苏炳添在100米比赛中任一时刻的速度 [解析] 炮弹发射瞬间,尽管速度为零,但速度的变化率较大,即加速度不为零,A错误;轿车刹车做减速运动,a与v反向, B错误;当磁悬浮列车匀速行驶时a=0,C正确;根据苏炳添100米用时9秒99,可以求出苏炳添运动的平均速度,求不出任一时刻的速度,D错误。 [答案] C
A.6 m/s2,方向向右 B.6 m/s2,方向向左 C.14 m/s2,方向向右 D.14 m/s2,方向向左 [解析] 以向左的方向为速度的正方向,则初速度v0=2 m/s,末速度v=-5 m/s,所以足球的加速度a== m/s2=-14 m/s2,负号表示加速度的方向向右,故C正确,A、B、D错误。 [答案] C 【跟踪训练3】 一质点在x轴上运动,初速度v0>0,加速度a>0,当加速度a的值由零逐渐增大到某一值后再逐渐减小到零,则该质点( ) A.速度先增大后减小,直到加速度等于零为止 B.速度一直在增大,直到加速度等于零为止 C.位移先增大,后减小,直到加速度等于零为止 D.位移一直在增大,直到加速度等于零为止 解析:选B。由于加速度的方向始终与速度方向相同,质点速度逐渐增大,当加速度减小到零时,速度达到最大值,A错误,B正确;位移逐渐增大,当加速度减小到零时,速度不再变化,位移将随时间继续增大,C、D错误。
(建议用时:15分钟) 1.(2021·1月浙江选考,T3) 2020年1月10日,我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10 909 m。“奋斗者”号照片如图所示,下列情况中“奋斗者”号一定可视为质点的是( ) A.估算下降总时间时 B.用推进器使其转弯时 C.在海沟中穿越窄缝时 D.科学家在其舱内进行实验时 解析:选A。当物体的大小和形状对所研究问题的影响可以忽略时,就可以把物体看作质点,故A正确。 2.(2022·广东新高考八省大联考模拟)中国海军护航编队“巢湖”舰历经36 h、航行约8 330 km,护送13艘货轮顺利抵达亚丁湾西部预定海域。“巢湖”舰属于903A型大型综合补给舰,舰长178.5 m,宽24.8 m,满载时排水量达20 000多吨,下列说法正确的是( ) A.求平均速度时可将“巢湖”舰视为质点 B.“8 330 km”指的是护航舰队全程的位移 C.此次护航过程的平均速度大约是231.4 km/h D.以“巢湖”舰为参考系,13艘货轮全程任何时刻都是静止的 解析:选A。由于航程很长,所以求平均速度时可以将“巢湖”舰视为质点,故A正确;“8 330 km”是护航舰队全程轨迹的总长度,指的是路程,故B错误;根据运动学公式可得v== km/h≈231.4 km/h,但此时的v是平均速率,不是平均速度,故C错误;13艘货轮不是任何时刻速度都是相同的,所以以“巢湖”舰为参考系,13艘货轮不是全程任何时刻都是相对静止的,故D错误。 3.(2021·高考福建卷,T1)一游客在武夷山九曲溪乘竹筏漂流,途经双乳峰附近的M点和玉女峰附近的N点,如图所示。已知该游客从M点漂流到N点的路程为5.4 km,用时1 h,M、N间的直线距离为1.8 km,则从M点漂流到N点的过程中( ) A.该游客的位移大小为5.4 km B.该游客的平均速率为5.4 m/s C.该游客的平均速度大小为0.5 m/s D.若以所乘竹筏为参考系,玉女峰的平均速度为0 解析:选C。位移指的是从M点漂流到N点的有向线段,故位移大小为1.8 km,故A错误;从M点漂流到N点的路程为5.4 km,用时1 h,则平均速率为率== km/h,故B错误;该游客的平均速度大小为== km/h=0.5 m/s,故C正确;以玉女峰为参考系,所乘竹筏的平均速度为0.5 m/s,若以所乘竹筏为参考系,玉女峰的平均速度也为0.5 m/s,故D错误。 4. 一高速摄像机拍摄的子弹穿过扑克牌的照片如图所示,已知子弹穿过扑克牌的时间大约为6.25×10-5 s,试估算子弹穿过扑克牌的平均速度大小约为( ) A.8 m/s B.80 m/s C.800 m/s D.8 000 m/s 解析:选C。由于扑克牌宽度约5 cm,子弹长度约1.5 cm,子弹穿过扑克牌的位移x=5 cm+1.5 cm=6.5 cm,所以子弹穿过扑克牌的平均速度大小为v== m/s=1.04×103 m/s,接近800 m/s,C正确,A、B、D错误。 5.(2022·西南大学附中开学考)暑假期间,小丽一家自驾到重庆周边旅游,在一段平直的高速公路上,一辆卡车以20 m/s的速度匀速行驶在行车道上,为了安全,小丽爸爸决定驾驶轿车从超车道超车。已知轿车的速度保持30 m/s不变,轿车车身全长5 m,卡车车身全长20 m,则从轿车的车头与卡车的车尾对齐到完全超过卡车需要的时间为( ) A.2.5 s B.2.0 s C.1.5 s D.0.5 s 解析:选A。从轿车的车头与卡车的车尾对齐到完全超过卡车,轿车相对于卡车要向前移动25 m,轿车相对于卡车的速度为30 m/s-20 m/s=10 m/s,故从轿车的车头与卡车的车尾对齐到完全超过卡车需要的时间为=2.5 s,故A正确。 6. 如图所示,飞行员(丙)在跳伞训练,飞机驾驶员(甲)和地面指挥员(乙)在观察了丙的运动后,发生了争论。关于甲、乙争论的内容,下列说法正确的是( ) A.甲选取了地面为参考系 B.乙选取了飞机为参考系 C.两人的说法中必有一个是错误的 D.两人选取参考系不同导致观察结果不同 解析:选D。甲、乙两人的说法分别是以飞机和地面作为参考系研究运动的,说法都是正确的。他们的争论是由于选择的参考系不同,故A、B、C错误,D正确。 7. (2022·海安南莫中学高三月考)2021年8月滑板运动在奥运会上完成首秀,我国16岁的滑板选手曾文惠成为第一位进入奥运滑板决赛的中国运动员。研究运动员在滑板上跳起至落回动作,下列说法正确的是( ) A.运动员和滑板都可以视为质点 B.运动员和滑板在此过程中的加速度相等 C.运动员与滑板的分离时间与滑板速度无关 D.运动员和滑板的位移在此过程中始终保持相等 解析:选C。运动员的肢体动作、滑板的角度变化均不可忽略,故运动员和滑板不可以视为质点,A错误;运动员与滑板在水平方向运动情况相同,加速度相同,但运动员还具有竖直方向的加速度,故两者的加速度不相等,B错误;运动员在竖直方向做竖直上抛运动,与滑板的分离时间为t=2×,该时间与滑板速度无关,C正确;运动员的位移从斜向上再转向水平,而滑板的位移始终沿水平方向,最终两者位移相等,在此过程中两者位移并不始终保持相等,D错误。 课堂小结: 布置作业: 完成达标训练基础部分 板书设计:
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