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闽清高级中学2022-2023学年第一学期高三物理教案(9月份)

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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

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。

参考系既可以是运动的物体也可以是静止的物体。

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(  )

A2021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


比较项目

位移x

路程l

决定因素

由始、末位置决定

由实际的运动轨迹长度决定

运算规则

矢量的三角形定则

或平行四边形定则

标量的代数运算

大小关系

xl(路程是轨迹被无限分割后所分的各小段位移的绝对值的和)

  (2021·6月浙江选考T2)用高速摄影机拍摄的四张照片如图所示下列说法正确的是(  )

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

物理量

平均速度

平均速率

瞬时速度

物理

意义

描述物体在一段时间(或一段位移)内位置改变的平均快慢及方向

描述物体沿轨迹运动的平均快慢

描述物体在某一时刻(或某一位置)的运动快慢及方向

标矢性

矢量

标量

矢量

大小与

方向

对应一段位移或一段时间

(1)平均速度=

(2)方向与位移的方向相同

(1)平均速率=

注意:不一定等于平均速度的大小

(2)无方向

(1)当Δt很小时v物体在t时刻的速度大小叫瞬时速率

(2)方向就是物体运动的方向

实际应用

物理实验中通过光电门测速把遮光条通过光电门时间内的平均速度视为瞬时速度

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可由= 粗略地求出物体在该位置的瞬时速度。

  2020年7月25日消息晋、陕联手打造新高铁太绥高铁时速350公里沿线3市8县区下列事例中有关速度的说法正确的是(  )

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(  )

A0.10 m/s        B.100 m/s

C4.0 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v== m/s=0.10 m/sA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

比较项目

速度

速度变化量

加速度

物理

意义

描述物体运动快慢和方向的物理量是状态量

描述物体速度改变的物理量是过程量

描述物体速度变化快慢和方向的物理量是状态量

定义

v

Δvvv0

a==

决定

因素

v的大小由v0a、Δt决定

a与Δt决定(ΔvaΔt)

Fm决定(a不是由vtv0决定的)

方向

与位移同向即物体运动的方向

a的方向决定

与Δv的方向一致F的方向决定v0v的方向无关

2.质点做加速直线运动或减速直线运动的判断

  某学习小组的同学从网上找到几幅照片根据照片所示情景请你判断他们对这四幅图的理解正确的是(  )

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av反向 B错误;当磁悬浮列车匀速行驶时a=0C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

  足球比赛中某运动员将向左冲来的足球向右踢回踢球前后足球的速度大小分别为2 m/s和5 m/s脚对球的作用时间为0.5 s此过程中足球的加速度为(  )

A6 m/s2方向向右     B.6 m/s2方向向左

C14 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/h231.4 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 hMN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== 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(  )

A8 m/s          B.80 m/s

C800 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/sC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(  )

A2.5 s    B.2.0 s

C1.5 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:

比较项目

位移x

路程l

决定因素

由始、末位置决定

由实际的运动轨迹长度决定

运算规则

矢量的三角形定则

或平行四边形定则

标量的代数运算

大小关系

xl(路程是轨迹被无限分割后,所分的各小段位移的绝对值的和)


课后反思: