第一章

第一節質點參考系和坐標系

三維目標

知識與技能

1.認識建立質點模型的意義和方法能根據具體情況將物體簡化為質點，知道它是一種科學的抽象，知道

科學抽象是一種普遍的研究方法。

2.理解參考系的選取在物理中的作用，會根據實際情況選定參考系。

3.認識一維直線坐標系，掌握坐標系的簡單應用。

過程與方法

1.體會物理模型在探索自然規律中的作用，初步掌握科學抽象理想化模型的方法。

2.通過參考系的學習，知道從不同角度研究問題的方法。

3.體會用坐標方法描述物體位置的優越性。

情感態度與價值觀

1.認識運動是宇宙中的普遍現象，運動和靜止的相對性，培養學生熱愛H然、勇于探索的精神。

2.滲透抓住主要因素，忽略次要因素的哲學思想。

3.滲透具體問題具體分析的辯證唯物主義思想。

教學重點

1.理解質點概念以及初步建立質點要點所采用的抽象思維方法C

2.在研究具體問題時,，如何選取參考系。

3.如何用數學上的坐標軸與實際的物理情景結合起來建立坐標系。

教學難點

在什么情況下可以把物體看作質點。

課時安排

1課時

教學過程

導入

我們知道宇宙中的一切物體都在不停地運動著，機械運動是最基本、最普遍的運動形式，那么什么是

機械運動呢？請列舉幾個運動物體的例子。

機械運動簡稱運動，指物體與物體間或物體的一部分和另一部分間相對位置隨時間發生改變的過程。

新課教學

一、物體和質點

問題：選擇以上一個較復雜的運動（例如鳥的飛行），我們如何描述它？

引導學生分析：

1.描述起來有什么困難？

2.我們能不能把它當作一個點來處理？

3.在什么條件下可以把物體當作質點來處理？

小結

1.只有質量，沒有形狀和大小的點叫做質點。

2.質點是一種科學抽象，一一種理想化的模型，這種忽略次要因素、突出主要因素（質量）的處理方法

是一種非常重要的科學研究方法。

3.一個物體能否看成質點，取決于它的形狀和大小在所研究問題中是否可以忽略不計，而跟自身體積的

大小、質量的多少和運動速度的大小無關。

4.一個物體能否被看成質點，取決于所研究的問題的性質，同一個物體在不同的問題中，行的能被看作

質點，有的卻不能被看成質點。

學生討論：1。是不是只有很小的物體才能看作質點？

2.地球的自轉和轉動的車輪能否被看作質點？

3.物理中的“質點”和幾何中的點有什么相同和不同之處？

二、參考系

導入

坐在教室里的同學看到其他同學都是靜止的，卻不知道他們都在繞著太陽在高速運動著，這里面蘊含

了什么問題呢？

學生活動

讓學生觀察困1.1-3和1.1-4.閱讀圖右文字.回答以下問題

1.得出什么結論？

2.就圖1.1Y能否提出一些問題？（例如為什么跳傘者總是在飛機的正下方）

目的是為了培養學生的觀察能力和提取有用知識的能力。

小結

1.參考系是參照物的科學名稱，是假定不動的物體。

2.運動和靜止都是相對的。

3.參考系的選擇是任意的，般選擇地面或相對地面靜止的物體。

學生討論：1。小小竹排江中游，巍巍青山兩岸走

2.月亮在蓮花般的云朵里穿行

3.坐地日行八萬里，巡天遙看一千河

在上述三例中，各個物體的運動分別是以什么物體為參考系的。

三、坐標系

創設實例：從?中到冶浦橋的公交車或劉翔的110m欄。

提出問題：怎樣定量（準確）地描述車或劉翔所在的位置。

教師提示：你的描述必須能反映物體（或人）的運動特點（直線）、運動方向、各點之間的距離等因素。

學生討論

教師總結

I.為了定量描述物體的位置隨時間的變化規律，我們可以在參考系上建立適當的坐標系，這個坐標系應

該包含原點、正方向和單位長度。

2.對于質點的直線運動，?般選取質點的運動軌跡為坐標軸，質點運動的方向為坐標軸的正方向，選取

計時起點為坐標軸的原點。單位長度的選定要根據具體情況。

3.位置的表示方法，例：x=5mo

學生討論：如果物體在平面上運動（例如滑冰運動員），我們應如何建立坐標系？

小結

可以建立一個直角坐標系，此時可以用（x,y）表示物體的位置。

布置作業

教材第13頁問題與練習

教學后記：

第二節時間和位移

三維目標

知識與技能

1.知道時間和時刻的區別和聯系

2.理解位移的概念，了解路程與位移的區別。

3.知道標量和矢量，知道位移是矢量，時間、時刻和路程是標量。

4.能用數軸或?維直線坐標表示時刻和時間、位置和位移。

5.知道時刻與位置、時間與位移的對應關系。

6.初步了解矢量與標量不同的運算法則.

過程與方法

1.通過具體問題引出時間、時刻、位移、路程等概念，要使學生學會將抽象問題形象化的處理方法。

2.會用坐標表示時刻與時間、位置和位移及相關方向。

3.會用矢量表示和計算質點的位移，用標量表示路程。

情感態度與價值觀

1.通過時間位移的學習，要讓學生了解生活與物理的關系，同時學會用科學的思維看待事實。

2.養成良好的思考表述習慣和科學的價值觀。

教學重點

1.時間和時刻的概念以及它們之間的區別和聯系。

2.位移的概念以及它與路程的區別。

教學難點

1.幫助學生正確認識生活中的時間與時刻。

2.理解位移的概念，會用有向線段表示位移。

課時安排

2課時

教學過程

引入

提問一個也讀生，上學的時候是什么時間離開家的？在路上用了多長時間？怎么走的？什么時間到校

的？

根據學生的網答提出，要想清楚地描述物體運動情況，僅僅用上節課所學的內容是不夠的，我們需要

學習更多的物理量。

新課教學

一、時間和時間間隔

在一開始學生的回答中，學生離家和到校所對應的是時刻概念，在路上所用的時間就是時間間隔，它

等于兩個時刻之差。

如果建立一個表示時間的一維直線系，則在這個坐標系中，時刻用點表示，時間間隔是兩個時刻之差,

用線段表示。

學生討論

如圖所示，物體沿直線從o點開始運動，如果各點之間的時間間隔都是一秒，則卜.列各說法中分別表

示哪一點或線段。

前3s內：

第2s內：0ABeDE

（第）2s末：t*****-

第3s初：

第二個2s內:

1.運用平均速度的定義，把變速直線運動等效成勻速直線運動處理，從而滲透物理學的重要研冗方法

等效的方法.

2.培養遷移類推能力

【情意目標】

1.通過解決一些問題，而向復雜問題過渡，使學生養成一科良好的學習方法.

2.通過師生平等的情感交流，培養學生的審美情感.

【教學方法】

1.通過例題和實例引導學生分析如何辨別快慢.

2.通過討論來加深對概念的理解.

【教學重點】速度，平均速度，瞬時速度的概念及區別.

【教學難點】

1.怎樣由速度引出平均速度及怎樣由平均速度引出瞬時速度.

2.瞬時速度與平均速度之間有什么區別和聯系及在運動中瞬時速度是怎樣確定的.

采用物理學中的重要研究方法等效方法（即用已知運動來研究未知運動，用簡單運動來研究竟雜運

動的一種研究方法）來理解平均速度和瞬時速度.

【師生互動活動設計】

1.教師通過舉例，讓學生自己歸納比較快慢的兩種形式.

2.通過實例的計算，得口規律性的結論，即單位時間內的位移大小.

3.教師講解平均速度和瞬時速度的意義.

【教學過程】

初始位置/m經過時間/s末了位置

A.自行車沿平直道路行駛020100

B.公共汽車沿平直道路行駛010100

C.火車沿平直軌道行駛500301250

D.飛機在天空直線飛行500102500

問題1:比較A和B誰運動的快，為什么？

問題2：比較B和D誰運動的快，為什么？

結論：比較物體運動的快慢，可以有兩種方法:

1）-?種是在位移相同的情況卜.，比較所用時間的長短，時間短的物體運動快，時間長的物體運動慢：

2）另一種是在時間相同的情況下，比較位移的大小，位移大的物體運動得快，位移小的物體運動得慢;

問題3：比較B和C誰運動的快，為什么？

一.速度

1.定義：位移Ar跟發生這段位移所用時間△/的比值，用V表示.

2.物理意義：速度是表示運動快慢的物理量，

Ar

2,定義式：V=-----.

2

3.單位：國際單位：m/s（或m?s"）

常用單位：km/h（或km?h」）、cm/s（或cm?s'1）.

4.方向：4物體運動方向相同.

說明：速度有大小和方向，是矢量

二.平均速度和瞬時速度

如果物體做變速直線運動，在相等的時間里位移是否都相等？那速度還是否是恒定的？那又如何描述

物體運動的快慢呢？

問題：百米運動員，10s時間里跑完100m,那么他Is平均跑多少呢？

問答：每秒平均跑10m°

百米運動員是否是在每秒內都跑10m呢？

答：否。

說明：對于百米運動員，誰也說不來他在哪I秒破了10米，有的I秒鐘跑10米多，有的I秒鐘跑不

到10米，但當我們只需要粗略了解運動員在100m內的總體快慢，而不關心其在各時刻運動快慢時，就可

以把它等效于運動員自始至終用10m/s的速度勻速跑完全程。此時的速度就稱為平均速度。所以在變速運

動中就用這平均速度來粗略表示其快慢程度。

1.平均速度

1）定義：在變速直線運動中.運動物體的位移和所用時間的比值,叫做這段時間（或這段位移）的平

均速度，用下表示.

2）說明：

a.平均速度只能粗略表示其快慢程度。表示的是物體在I時間內的平均快慢程度。這實際上是把變速直

線運動粗略地看成是勻速運動來處理.

b.這是物理學中的重要研究方法一一等效方法，即用已知運動研究未知運動，用簡單運動研究復雜運

動的一種研究方法.

問題8：百米賽跑運動員的這個一=10m/3代表這100米內（或10秒內）的平均速度，是否是說明他在前

V

50米的平均速度或后50米內或其他某段的平均速度也一定是10m/S?

c.平均速度只是對運動物體在某一段時間內（或某一段位移內）而言的，對同一運動物體，在大同的

過程，它的平均速度可能是不同的，因此，平均速度必須指明“哪段時間”或“哪段位移”的.

d.平均速度只能粗略地描述一段時間（或一段位移）內的總體快慢，這就是“平均速度”與勻速直線

運動“速度”的根本區別.

e.平均速度不是各段運動速度的平均值，必須根據平均速度的定義來求解。

2.瞬時速度

（I）定義：運動物體經過其一時刻（或某一位置）的速度，叫做此時刻（或此位置）的瞬時速度.

<2）意義：反映物體在某一時刻（或經某一位置）時運動的快慢，它能精確地描述變速運動的快慢。平

均速度只能粗略地描述變速運動.

（3）對瞬時速度的理解：瞬時速度是在運動時間△/f（）時的平均速度，即平均速度U=竺在

Ar

時的極限就是某一時刻（或某一位置）的瞬時速度。

（4）瞬時速度的方向：瞬時速度是矢量，在直線運動中，瞬時速度的方向與物體經過某一位置時的運動

方向相同，（若是曲線運動，膜時速度的方向是軌跡上物體所在點的切線方向（與軌跡在該點的延伸方向一

致））

三.速率：

1.瞬時速率

I）定義：瞬時速度的大小叫瞬時速率，簡稱速率。

2）瞬時速率的測量：技術上通常用速度計來測量瞬時速率。

2.平均速率：

瞬時速度的大小是瞬時速率，那平均速度的大小是否也可以叫平均速率呢？（NO）其實我們初中所學

的速度也不是沒有意義的，我們給了他一個新的名字平均速率。

1）定義：路程與發生這段路程所用時間的比值。

2）速率是標量。

3）注意：平均速率不是平均速度的大小。

【例題1］一個做直線運動的物體，某時刻速度是10"的，那么這個物體（）

A.在這一時刻之前0.15內位移一定是\m

B.在這一時刻之后15內位移淀是I0/K

C.在這一時刻起10.V內位移可能是50，〃

D.如果從這一時刻起開始勻速運動，那么它繼續通過1000〃1路程所需時間一定是I00.S

【解析】某時刻速度是10〃小指的是該時刻的瞬時速度，不能說物體從此時起以后運動的快慢情況，以后

做直線運動或另變速直線運動，或非勻變速直線運動均可能。所以選項人、B均錯。如果從某時刻（速度

為10〃心）起質點做非勻變速立線運動，從這一時刻起以后的10s內位移可能為50〃?，所以選項C正確，如

果從這一時刻起物體做勻速直線運動，那么經過1000，〃路程所需時間1=100$。正確選項是C、。.

【例2】?物體沿直線運動.先以3m/s的速度運動60m.又以2ni/s的速度繼續向前運動60m.物體在整

個運動過程中平均速度是多少？

【解析】根據平均速度的定義公式1，二9，s為總位移，t為總時間，等于前一段位移與后一段位移所用

t

時間之和。

全過程的位移s=120m

s.60

物體在前一段住移用的時間為乙=—=——s=20s

V.3

后段位移用的時間為乙=—=—5=305

-嶺2

整個過程的用的總時間為/=/I+/2=50.V

-sSi+s,120

整個過程的平均速度V=—=-------=----m/s=2.4"加

t+t250

*注意：全過程的平均速度只能由全過程的總位移與通過全路程所用的總時間的比值得出。如果用求速度的

平均值去做-UV——.+v2-2=--3-+---2=2.5〃以這樣得出的結果是錯浜的。可見，平均速度概念與速度的平均

22

值概念是不完全相同的。

【鞏固練習】

教學后記:

第四節實驗:用打點計時器測速度

三維目標

知識與技能

I.r解打點計時器的計時原理,理解紙帶中包含的物體運動的信息（時間和位移）

2.會安裝并使用打點計時器,理解利用紙帶測量速度的原理并會測量瞬時速度

3.明確速度一時間圖象的物理意義,描點法畫圖象的方法，并畫出該實驗的速度一時間圖象

過程與方法

1.通過學生自己看打點計時器的說明書，培養學生獨立學習的能力

2.通過實驗得出物體的運動信息，用數學的方法表述出來.培養學生獲取信息處理信息的能力，體會處理問

題的方法，領悟如何間接測量一些不能直接測量的物理量的方法

3.通過畫速度---時間圖象培養學生用圖象法處理數據的能力,體臉數學工具在物理發展中的作用

4.體驗實驗中理性思維的重要，即要動手，又要動腦

5.經歷科學探究過程認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物體的運動

情感態度價值觀

I.感受打點計時器的巧妙設計思路,體會物理原理在解決實際同題中的指導作用，增強將物理知識應用于

實際生活的意識

2.經歷實驗過程，體驗科學實驗過程的艱辛與喜悅，并樂于探索自然界的奧秘

3.體驗用圖象方法描述物理現象的樂趣,培養學生用數學方法處理物理問期的意識

4.培養學生的交流與合作精神年.將自己的見解與他人交流的愿望,并養成尊重他人的習慣

教學重點

I.學會使用打點計時器

2.能根據紙帶計算物體運動的瞬時速度

3.會用描點法描繪物體的速度…時間圖象，并從中獲取物理信息

教學難點

處理紙帶的方法，用描點法畫圖象的能力

教具準備

打點計時器，學生電源，導線，紙帶，刻度尺，小車細線及鉤碼，生標紙

課時安排

2課時

教學設計

［新課導入］

測定物體的運動速度并不是一件容易的事，特別是物體的速度在不斷變化時.為了簡化我們今天只研究物體

的直線運動.當物體沿直線運動時,其位移在不斷變化.要研究物體的運動，我們首先要準確記錄物體的運動信

息.怎樣記錄呢？

課堂活動

請同桌的兩位同學合作用彩筆和紙帶模擬打點計時器.

思考1.彩筆打出的點能不能準確記錄紙帶的位置？

2.在打點時間間隔大致相同的情況下,紙帶拉動的快慢對紙帶上點的間隔有無影響？

學生討論：

師總結:彩筆打出的點可以記錄紙帶的位置.但在打點時間間隔大致相同的情況下，紙帶拉動的快慢對紙帶上

點的間隔有影響（拉的越慢紙帝上點越密，反之就會越稀疏）考慮到用手打點的時間間隔不能準確相等，所以無

法準確測定物體的運動速度.原因在哪？

生:原因出在用手打點時的時間間隔不能嚴格相等,要是有一臺打點時間間隔嚴格相等的儀器問題就可以解

決了.

新課教學

師:我們今天要介紹的打點計n,:器就是可以精確記錄時間間隔和位移的儀器.

一電磁打點計時器

布置學生閱讀打點計時器的說明書:明確打點計時器的結構,各部分的名稱，工作原理及使用方法。

師總結:電磁打點計時器是一種使用交流電的計時儀器.工作電壓為4-6V.當電源頻率為50Hz時，打點計時

器每隔0.02s打一個點.通電前把紙帶穿過限位孔并壓在復寫紙的下面.通電時，線圈產生的交變磁場使振動片

磁化，振動片的一端位于永久磁鐵的磁場中仙手振動片的磁極隨著電流方向的改變而不斷變化，在永久磁鐵

的作用下，振動片將上下振動淇振動周期與線圈中交流電的周期一致，即為002s.如果紙帶運動振動片一端

的振針就會在紙帶上打出一系列的點.

思考：電磁打點計時器用低壓交流電源工作，能不能用直流電源呢為什么？

師總結：電磁打點計時器的工作原理是靠交流電的方向改變來改變電磁鐵的磁極方向,從而使振動片上下振

動的，旦振動片的頻率與交流電的頻率一致.若使用50Hz的交流電打點周期正好是頻率的倒數為0.02s.若使

用直流電振動片將無法振動，7r點計時器將打不出點！

布置學生閱讀打點計時器的說明書：明確打點計時器的結構,各部分的名稱，工作原理及使用方法.

師總結：電火花打點計時器可以代替電磁打點計時器使用。與電磁打點計時器不同的是:電火花打點計時器

的工作電壓是220V的交流電.使用時將電源插頭直接插在交流220V插座內就可以了.點火花打點計時器用

墨粉和電火花打點.墨粉盤夾在兩條紙帶之間，當按下脈沖輸出開關時會產生高溫電火花，高溫電火花可以使

墨粉汽化在紙帶上.當輸入交流電的頻率是50Hz時，也火花打點計時曙也每隔0.02s打一個點.實驗時紙帶的

兩面可以重復使用，注意降低實驗成本。

思考1：從原理上講兩種打點計時器哪中誤差更小，為什么？

學生討論：

師總結:電磁打點計時器使用時阻力較大:阻力包括振針和紙帶間的摩擦以及限位孔和紙帶間的摩擦.而電火

花打點計時器在使用過程中阻力極小,這極小的阻力來自紙帶運動的本身而不是打點時產生的，因而系統誤

差較小.同時電火花打點計時器操作簡易,安全可靠.

思考2:打點計時器能記錄哪些信息？

生:時間（時間間隔）和位移

三練習使用打點計時器

學生自主閱讀教材中的實驗步驟提示:教師指導學生練習使用打點計時器并引導學生思考卜列問題：

問題1.電磁打點計時器中怎樣安放復寫紙和紙帶？

師總結:將復寫紙套在復寫紙定位銷上，推動調節片可以調節復寫紙位置.將紙帶從復寫紙圓片下穿過即

限位孔

/

可.

問題2.振針打的點不清晰或打不出點可能有哪些情況?怎樣調節？

師總結：1.可能是復寫紙該換新的了

2.可能是振動片的振動幅度太小了，可以調節振動片的位置

3.可檢查壓紙框的位置是否升高而阻礙了振動片使振針打不到紙帶上，可將壓紙框向下調節到原來

的位置

4.可能是振針的位置太高，調節振針直到能打出點為止

5.可能是選擇的4—6V的電壓太低，可適當調高電壓，但不得超過10V

問題3.為什么要先打開電源讓打點計時器先工作l—2s再松手打紙帶?可不可以先松手再打開打點計時器的

電源？

師總結：打點計時器打開電源后要經過一個短暫的時間才能穩定二作，所以應先打開電源讓打點計時器工作

1—2s后才能松手打紙帶.這樣做可以減小誤差

問題4.打點計時器打完點后要及時關閉電源.這樣做有什么好處？

師總結:因為打點計時器是按照間歇性工作設計的，長期工作會導致線圈發熱而損壞

問題5.處理紙帶時從某個能看清楚的點開始,往后數出n個點，這些點之間的時間間隔應該怎樣確定？

師總結:每2個相鄰的點之間的時間間隔是0.02s,n個點之間的時間間隔為(nJ)倍的0.02s

問題6.怎樣根據紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度？

師總結:測出兩個點的距離加,數出兩個點之間有n段時間間隔，則AT=().02〃.在用公式

一

V=—即可計算出平均速度

△t

四用打點計時器測量瞬時速度

思想方法:用某段時間內的平均速度來粗略的代替這段時間內的某點的瞬時速度.所取的時間間隔越接近該

點計算出的瞬時速度就越精確.

DEFG

如圖:要計算E點的瞬時速度可以用D-E的平均速度來替代，也可以用E-F的平均速度來替代，還可以用

D—F的平均速度來替代.這三種方法中D—F包含E點且比較靠近E點,所以用D-F的平均速度來替代E

點的瞬時速度是最精確的！

可以用同樣的方法計算出圖中各點的瞬時速度填入課本24頁的表2中，從表中列出的點我們可以粗好的了

解紙帶的運動情況.

五用圖象表示速度

在表2中我們只能粗略得知紙常在有些間斷的點的速度.要想知道泯帶的速度變化規律我們還要借助于圖象

怎樣用圖象來表示物體的運動速度呢？

學生討論：

師總結:在坐標紙上建立直角生標系，用縱坐標表示物體的運動速度，用橫坐標表示時間,根據表2中各人時刻

的速度，將(v,l)作為一組坐標在圖象中描點，將點連線后得出的圖象稱為速度…時間圖象(v…I圖象)，簡稱速度

圖象.

學生實際操作：

思考:我們從根據實際測量數據所描出的點的走向可以大致看出紙帶的速度變化規律.在把點連成線的時候

我們是用折線來連還走用光滑的曲線來連呢？

學生討論：

師總結:速度的變化應該是比較平滑的，所以，如果用?條平滑的曲線來“擬合”這些點應該更符合實際情況.

小結

電磁打點計時器和電火花打點計時器都是記錄物體在一定時間間隔內位移的儀淵.v—t圖象：

表示做運動的物體的速度隨時間變化的規律.

板書設計

4用打點計時器測速度

電磁打點計時器靠電磁感應帶動振針振動通過復寫紙打點

電火花打點計時器靠產生的電火花放電蒸發墨粉打點

打點計時器的使用注意使用方法和領悟注意事項

測量瞬時速度用包含某點的i段時間的平均速度來起略表示該點的瞬時速度

速度一時間圖象以時間為橫坐標,速度為縱坐標，描點連線作出的平滑圖象

布置作業

課本第26—27頁

教學后記：

第二章

2.1實驗：探究小車速度隨時間變化的規律

知識與技能

1.會運用已學知識處理紙帶，求各點瞬時速度

2.會用表格法處理數據，并合理猜想

3.巧用v-l圖象處理數據，觀察規律

過程與方法

1.初步學習根據實驗要求設計實驗，完成某種規律的探究方法

2.初步學會根據實驗數據進行猜測探究、發現規律的探窕方法

3.認識數學化繁為簡的工具作用，直觀地運用物理圖象展現規律，驗證規律

情感態度與價值觀

1.通過對紙帶的處理實驗數據的圖象展現，培養學生實事求是的科學態度，能使學生靈活地運用科學方

法來研究問題、解決問題、提高創新意識。

2.在對實驗數據的猜測過程中，提高學生合作探究能力。

3.通過經歷實驗探索過程，體驗運動規律探索的方法。

教學重點

1.圖象法研究速度隨時間變化的規律。

2.對運動的速度隨時間變化規律的探究。

教學難點

對實驍數據的處理規律的探究。

教具準備

學生電源、導線、打點計時器、小車、鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細線、紙帶、刻度尺、坐

標紙、實物投影儀

課時安排

2課時

教學過程

（可加一多媒體錄象，教師就不需要介紹了）在我們的生活中有跳遠助跑、駕車、高山滑雪等運動，在

自然界中有雨點下落、鴿子飛翔、蝸牛爬行等運動，在這些運動中都有速度的變化，且變化規律不盡相同，

我們怎樣才能知道速度隨時間變化的規律呢？

如何探究一個物體速度隨時間變化的規律？如何知道物體在不同時刻的速度？用什么儀器測？

【實驗】

問題一：打點計時器結構如何？

問題二：用打點計時器測小車的速度所需哪些實驗器材、實驗步驟？

〈步驟：（1）把一端附有滑輪的長木板平放（一高一低可否？）在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把

打點計時器固定在長木板上遠離滑輪的一端，連接好電路。（2）把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，

下邊拄上合適的鉤碼，先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打完?條后立即關閉電溯。）

問題三：本實驗特別要注意哪些事項？

1.固定打點計時器時應讓限位孔處在長木板的中央位置。2.滑輪不能過高。3.應考慮復寫紙與紙

帶的位置關系。4.鉤碼數量不能過多，長木板兩端高低相差不能太大。5.小車應由緊靠打點計時器處開

始釋放.在撞擊K木板末端前應讓小車停止運動，防止小車從板上掉下來.6.先接通電源.后讓紙帶運動.

7.打點結束后立即關閉電源。

【處理數據】

問題四：怎樣分析和選忠紙帶上的點？

開頭過于密集的點舍掉，紙帶的一段；若紙帶上點與點之間的距離較小，可取多個間隔（可5）為一

個計數間隔時間（間隔不再是0.02s）（但要看具體情況以活選定）：原則上能取六、七個計數點為宜：給選

取的點加標記。

問題五：如何計算出所取點的速度？

用求平均速度的方法來代替（用計算較準確的平均速度來代替），如何代替？（選擇包括該點在內的

一段位移（該點最好處在中間時刻位置）Ax,找出對應的時間At,用At作為該點的瞬時速度）；對

于選取的兩個端點的速度暫時不計算（誤差較大）；測量各個計數點之間的距離應考慮估位、單位。

問題六：如何處理計算出來的數據？

1.列表法。（注意列表要求）

2.圖象法：

①根據所得數據，選擇合適的標度建立坐標系（讓圖象盡量分布在坐標系平面的大部分面積）。

②描點：觀察和思考點的分布規律。

③擬合：從點的分布可以有很大把握地說這些點應該在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能多的點處

在直線上，不在直線上的點應對稱地分布在直線兩側。

思考：

①為什么要用直線擬合？

②若某個點明顯偏離直線，可能是什么原因及怎樣處理？

③從圖上可以看出小車的速度隨時間怎樣變化？

問題七：如何根據速度一時間圖象（v-l圖象）求小車的加速度和初速度？

①取任意兩組數據求出dv和At,然后代入Av/At求解。

②在v-l圖象上取一段時間At（盡量取大一些），找出兩個時刻對應的坐標值求出Av,代入Av/A

t求

哪一種方法更好？（畫圖時讓不在立線上的點盡可能等量地分布在立線兩側，就是為了使偏大或偏小

的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段，也就是說應該用圖象上的點，而不是用實驗所

得到的數據）

紙帶上零時刻的速度和未速度如何求？（根據圖象來求，這樣可以減小誤差）

【計算機繪制v-t圖象】

將實驗所得數據在電腦的Excel文件中輸入表格，利用其“圖表向導”擬合v-i圖象.

教學后記：

3勻變速直淺運動的位移與時間的關系

三維目標

知識與技能

1.知道勻速直線運動的位移與時間的關系.

2.了解位移公式的推導，掌握位移公式

3.理解勻變速直線運動的位移與時間的關系及其應用.

4.理解速度一時間圖象中圖線與t軸所夾的面積表示物體在這段時間內的位移一

5.能推導并掌握位移與速度的關系式

6.會適當的選用公式對勻變速直線運動的問題進行簡單的分析和計算.

過程與方法

1.通過近似推導位移公式的過程,體驗微元法的特點和技巧.能把瞬時速度的求法與此比較.

2.感悟一些數學方法的應用特點.

情感態度與價值觀

I.經歷微元法推導位移公式和公式法推導速度位移關系，培養自己的動手能力.

2.體驗成功的快樂和方法的意義，增強科學能力的價值觀.

教學重點

1.理解勻變速直線運動的位移與時間的關系X二%+產及其應用

2

2.理解勻變速直線運動的位移與速度的關系V2一片二2ar及其應用.

教學難點

2

1.速度一時間圖象與i軸所夾的面積表示物體在x=v0+-6z/這段時間內的位移.

2

2.微元法推導位移時間關系式.

3.勻變速直線運動的位移與時間的關系及其靈活運用.

教具準備

坐標紙鉛筆刻度尺多媒體課件

課時安排

2課時

教學過程設計

【新課導入】

師:前面我們已經學過勻速直線運動.知道做勻速直線運動的物體其位移x,速度乂時間t三者之間存在著關系

式X=W.這也是我們計算勻速直線運動位移的方法.現在請同學們的感出勻速直線運動的速度一時間圖

象！

生：

師:請同學們來計算一下初末時刻線與時間軸圍成

圖形的面積（矩形）

生:正好也是

t/s

師總結:看來在勻速直線運動中物體通過的位移X剛好等于初末時刻線和時間軸所圍成矩形的面枳.在日常

牛.活中我們經常會遇到物體做勻變速直線運動的情況，怎樣來計算做勻變速直線運動物體在一段時間內通

過的位移呢?它的位移與其速度一時間圖象是不是存在著類似的關系呢？

勻變速直線運動的位移

請同學閱讀課本40頁的“思考與討論”

位置編號012345

時間t/s00.10.20.30.40.5

速度v/(nVs)0.380.630.881.111.381.62

師:怎樣根據表中給出的數據用最簡單的方法估算出小車從5-5時的位移.

生:在估算的前提下，可以考慮月各個時刻的瞬時速度來代替各小段的平均速度然后用

x=0.38x0.1+0.63x0.1+0.88x0.1+l.11x0.1+1.38x0.1

師:怎樣把這種思想反映在速度一時間圖象上呢?

圖

師:這種用估算的方法得出的位移比小車實際通過的

位移是偏大還是偏小?請思考怎樣做才能減小誤差呢？

生:結果偏小.可以仿照前面定義瞬時速度的思想通過

使時間間隔變小的方法來減小誤差，比如把時間從

原來分成5份變為分成15份.當時間間隔越小時，各點

的瞬時速度就會越接近各小段的平均速度，因此我們v/m.s

得出的位移就會越接近小車實際通過的位移.

表現在圖上如右：

師總結:當然上面的兩次計算都有誤差,但是思路是

正確的.我們用很多細高的小矩形的面積和來代替

小車通過的位移會更加精確!可以想象當把整個運動

過程劃分為更多很細高的小矩形求出面積之和就能

更加精確的表示小車的位移了.如果小矩形劃分的非常

非常多，這樣小矩形上方的鋸齒形狀就看不出來了.v/m.s~i

這時小矩形就連成一個梯形.這個梯形的面積就能/

表示小車通過的位移了.

注:在此之前梯形的面積是否正以代替小車通過的I//

位移還只是一個猜想，但矩形的面積可以代替勻速K

運動的物體通過的位移已經是事實了.經過這種II.

0

微元的思想我們是證明了勻變速直線運動的物體t/s

通過的位移可以用此梯形的面積計算！

師:如何求出圖中梯形的面積呢？

把各段表示的物理量帶入，上式變為

_（%+%+〃，）

X一xt=vt-at2Ai!s

2o°+2

這就是我們通過推導得出的用來計算勻加速直線運動的位移時間公式。

說明:其實牛頓當初也是用剛才的思想推導出勻變速宜線運動的位移公式的.這種思想同學們也不陌生，初中

時學習的圓周率也是古代數學家劉徽用類似的方法求出來的.

師:筒單介紹劉徽的思想方法.

師生討論：

師：在公式中我們來討論?下并說明式中各物理量的意義以及應注意的問題？式中有哪些

量是矢量？

學生討論：

師：當物體的運動初速度為零時，上式有何變化？

學生討論：

師：這個式子是在小車做勻加速運動時得出來的，那么它是否適合勻減速運動的情況呢？

學生討論：

例題：

I.一個質點在沿豎直方向拋出，得到它的速度一時間圖象如圖：

試求：它在2s內的位移和4s內的位移。

例1例2

2.一質點沿直線運動，t=0時位于坐標原點

右圖為質點做直線運動的速度一時間圖象

由圖可知：

(1)該質點的位移隨時間變化的關系式是

(2)在時刻t=s時質點距坐標原點最近。

(3)從t=0到t=20s內質點的位移是通過的路程是

以上為第一節課內容。

第二節課

師：復習回顧上節課的重點內容

師：在小車做勻變速運動的情況下，我們熊不能考慮求出小車運動的平均速度進而用平均速度求出小

車在時間t內的位移呢？提示：可以畫出小車做勻變速直線運動的速度時間圖象，利用到面積相等，

采用割補的方法來嘗試求小車的平均速度。

生：求解過程：

rVt=片J+—a/?(面枳相等)

2

k

v=v04-at

-V+V

解得nn-

2

同時從圖上還可以看出

一1

□=%+”

即u等于o-t時間內中間時刻的瞬時速度。

師總結：在勻變速直線運動中，

?段時間內的平均速度筆于這段時間

內的初速度與末速度的之和的一半，

還等于這段時間內中間時刻的瞬時速度。

例題：

一個質點從靜止開始向前做勻加速直線運動。加速度為a。從開始運動每隔時間T在同一底片上拍一

張照片。

求：（1）0—T,T—2T,2T—3T,3T-4T各段時間內質點的位移。

（2）求每段時間間隔T內位移的增加量。

生：求解過程：

勻變速直線運動的位移與速度的關系

師：我們再來看一個例題：射擊時，火藥在槍筒中燃燒。燃氣膨脹推動彈頭加速運動。

我們把子彈在槍筒中的運動看作是勻加速直線運動，假設子彈的加速度是4=5x1（/〃〃/松筒長

X=0.64/7?,計算子坤射出槍口時的速度。

12

生：求解過程：子彈的初速度為0,所以位移時間公式變為工二一。廣可先求出時間t,然后根據

2

v=at既可求出子彈離開槍口時的速度vo

解：由位移公式工=一1〃2/解得，二

2

=42ax

由u=&=

所以v=(lax=V2X5X105x0.64m/5=8()0m/s

師：但仔細分析會發現此題中時間t只是一個中間量，可不可以通過速度公式v=vQ+at

1,

和位移公式/廠消掉時間i從而直接找出位移與速度之間的關系呢？

生：推導=v0+at

L12

x=v0J+-2at

消去i后解得F一說=2ax

師：上式的特點是不涉及時間t.而只反映了位移.速度和加速度三者之間的依賴關系.因此如具在所

解的問題中的已知量和待求量中都不涉及時間I,我們就可以利用位移一速度關系式F一片=2ax直

接進行求解，而且較方便！

例題

一個質點在以8nVs的初速度上拋的過程中做勻減速運動，加速度的大小為10〃z/s2,求小球上升的最大

高度。

學生討論：

小結：通過本節的學習，掌握了勻變速直線運動的兩個基本公式：

和v2-vj=2ax

在理解公式時，一定要注意結合速度一時間圖象，掌握速度一時間圖象中“面積”的意義。在利用公式求

解時，一定要注意公式的矢量性問題。一般情況下，以初速度方向為正方向；當a與％方向相同時，

a為正值，公式即反映了勻加速直線運動的速度和位移隨時間的變化規律；當a與％方向相反，a為負

值，公式反映了勻減速直線運動的速度和位移隨時間的變化規律。代入公式求解時，與正方向相同的

物理量代入正值，與正方向相反的物理量代入負值。

第四節自由落體運動

三維目標

知識與技能

I.認識自由落體運動，知道影響物體下落快慢的閃素，理解自由落體運動是在理想條件下的運動，知

道它是初速度為零的勻加速直線運動。

2.能用打點記時器或其他實驗儀器得到相關的運動軌跡并能自主進行分析。

3.知道什么是自由落體的加速度，知道它的方向，知道在地球上不同地方，重力加速度大小不司。

4.掌握如何從勻變直線運動的規律推出自由落體運動的規律,并能夠運用自由落體規律解決實際問題。

5.初步了解探索自然規律的科學方法，培養學生的觀察、概括能力。

過程與方法

1.由學生自主進行實驗探究，采取實驗室的基本實驗儀器一打點記時牌，記錄下運動的信息，定量地

測定重物自由下落的加速度，探究運動規律的同時讓學生進一步體驗科學探究方法。

2.培養學生利用物理語言歸納總結規律的能力。

3.引導學生養成進行簡單物理研究習慣、根據現象進行合理假設與猜想的探究方法。

4.引導學生學會分析數據，歸納總結自由落體的加速度g隨緯度變化的規律。

5.教師應該在教學中盡量為學生提供制定探究的機會，根據學生的實際能力去引導學生進行觀察、思

考、討論和交流。

情感態度與價值觀

1.調動學生積極參與討論的興趣，培養邏輯思維能力及表述能力

2.溶透物理方法的教育，在研究物理規律的過程中抽象出一種物理模型一自由落體

3.培養學生的團結合作將神和協作意識，敢于提出與別人不同的見解。

教學重點

重點是使學生掌握自由落體的速度和位移隨時間變化的規律，自由落體的特征是初速度為零，只受重

力作用（物體的加速度為自由落體加速度g）.

教學難點

是演示實驗的技巧及規律的得出，介紹伽利略的實驗驗證及巧妙的推理

教具

牛頓管、硬幣、小紙片、打點記時器、刻度尺、鐵架臺、紙帶、重物等

課時安排

1課時

教學內容

復習提問

1.勻變速直線運動的規律

2.推論①u：=V；+2as②v=""=vt?v0=0

2j

SI：S2：S3=i：4：9SI：Sn：Sm=l：3：5

引入新課

演示：多種小物體的下落。我們都見過雨滴、雪片從天而降，樹葉飄落，蘋果墜地以及石子落入水井

中，上述物體都是受到重力作用而豎直下落的。

落體運動：指出在地面附近的任何物體，脫離支持物后，豎宜落向地面的運動叫做落體運動。

研究落體運動對我們的生產和生活有非常重要的意義。如：我們通過墜落的石子來測量井口到水面的

深度：飛機空投人員和貨物時使用降落傘以減小看地速度等都用上了自由落體運動的相關知識。引入新課

歷史回顧及實驗

演示1：取一枚硬幣，一枚與硬幣等大的紙片，讓它們從同一高度同時下落，觀察下落情況。

結論：“物體越重，下落得越快二

1.亞里士多德（Aristolle）的認識

從公元前4世紀至公元17世紀，這種觀念統治「人們兩千多年之久。

2.伽利略（Galileo）的貢獻（1638年）

兩個物體mA>niB分別由同一高度下落，重的物體比輕的物體下落的快，當把兩物體捆在一起仍從同一

高度下落情況會是怎樣呢？

結論：

①整體分析：當把兩個物體捆在?起時mc=mA+n】B，因為新組成的物體比.上述兩個物體中的任?個都

重從而下落的應最快。

②局部分析：A物體下落的快.受到一個下落得慢的物體B的作用.結果就像一個大人拉著小孩向前

跑，比單獨大人跑要慢，比小孩單獨跑要快一樣，他們的共同速度應介于A、B兩物體之間即VA>VC>VB.

伽利略用歸謬法巧妙地否定了亞里斯多德的觀點，從而得出結論：事物體不比輕物體下落得快。

問題：到底是誰的觀點對呢？我們可做個簡易實驗，試試看。

演示2：取一顆小石子，一張比小石子重的大紙片，讓它們從同一高度同時下落，觀察下落情況。。

結論：”觀察出小石子先著地，得出物體越輕下落越快。”

演示3：取兩張完全相同的大紙片，它們的重力是相同的，這樣重力對下落的作用是相同的（采用控制變

量法），再把其中的一張捏成紙團，讓它們從同一高度同時下落。

結論：”觀察到紙團先著地，亙力相同的兩個物體F落快慢可能不同」

物體下落的快慢和物體的輕重關系比較復雜，既不能說越重越快，也不能說越輕越快，重力相同的兩

個物體下落快慢可能不同。那么，除了物體的重力外，影響以上各實驗物體下落快慢的因素還可能有什么

呢？

學生討論分析

分析前面各實驗現象的原因得出是空氣阻力的影響。影響空氣阻力大小的因素太復雜（物體形狀、速

度大小、空氣密度等），引導得出最好先研究在沒有空氣阻力的條件下的落體運動。

問題與假設

空氣阻力是影響物體下落快慢的重要因素，若消除空氣阻力，輕重物體的下落快慢會怎樣呢？忌維敏

捷的學生對觀察、實驗得到的現象進行分析后會作出各種假設，學生們爭論不休，期盼結論。

演示4：取一枚硬幣，一枚與硬幣等大的紙片，將紙片捏成團。讓硬幣與紙團從同一高度同時自山下

落。

現象：觀察到在空氣阻力可忽略時，兩者幾乎同時著地。

演示5：通過牛頓管來演示羽毛和錢幣下落的快慢

現象：沒有抽氣時，羽毛比錢幣下落慢得多，盡量抽空管內空氣后，兩者幾乎同步下落，同時落到牛

頓管的下端，硬幣落下有聲，眼可直接觀察雞毛下落。

結論：物體下落過程的運動情況與物體的質量無關，沒有空氣阻力時，羽毛和錢幣下落一樣快。引入

自由落體運動的概念。

一.自山落體運動

1.定義：物體只在重力作用卜，從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。

2.說明：自由落體運動是一種理想化的運動，在實際問題中有空氣時，物體的密度不太小，速度不太

大（H不太高），在空氣阻力遠乙、于物體的重力，空氣阻力的作用可以忽略不計時.，落體運動可以近似看成是

自由落體運動。

V推論：在沒有空氣阻力時?做自由落體運動的物體,在同一地點不同物體做自由落體運動的情況都

相同。

二.自由落體運動的性質：

（探索自由落體運動的性質）（說明下一節有關于伽利略研究自由落體運動的過程，請同學們閱發）

從實驗中知道，自由落體運動是一種變速直線運動，這種運動是什么性質的運動呢？是一般的變速直

線運動，還是勻變速直線運動呢？

（展示重物自由下落時打點計時器打下的一條紙帶）

從紙帶可以看出，在相等的時間間隔里，小球下落的位移越來越大，表明小球在做加速運動。

（演示實驗）

利用重物自由下落時打點計時器打下的紙帶，測出有關的數據，利用結論AS=Su-Si=SM-Sn=~

=aT2,定量判斷出自由落體運動是勻加速直線運動，并求出加速度的大小（在處理紙帶是可以利用投影，

教師測量數據，讓學生自己處理并得出結果）

（教師小結）

1.結論：自由落體運動是一種初速度等丁?零的勻加速直線運動。

通過不同重量的物體在被抽掉空氣的玻璃管內下落的情況的比較，可以得出的結論是：在沒有三氣阻

力時，做自由落體運動的物體，在同一地點不同物體做自由落體運動的情況都相同，所以它們從靜I二開始

在相同時間里卜落的位移必定相同，根據公式S=a1/2,得出自由落體運動的物體都具有相同的加速度。在

同一地點的不同物體做自由落體運動的加速度均相同。

2.自由落體加速度：

（1）在同?地點，不同物體作自由落體運動時的加速度相同，這個加速度叫自由落體加速度，也叫做重

力加速度，通常用g表示。

物體自由下落時速度變化的快慢都一樣。找們平時看到輕重大同，密度不同的物體下落時的快慢不同，

加速度不同，那是因為它們受到的阻力不同的緣故。

（2）不同的地理位置，重尢加速度的大小不同，其大小與物體所在地球上的位置有關，與離地面的高度

也有關。在通常情況下，重力加速度取g=9.8m/$2,粗略計算時g取g=10m/s2。

（3）重力加速度是矢量，它的方向總是豎直向下的，與重力方句相同。

由于自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，所以勻變速直線運動的基本規律及其推論都適用

于自由落體運動，只要把V。取零，并且用g來代替加速度”就行了。

三.自由落體運動的規律：

1.規律：速度變化規律V<=gt

位移變化規律S=gt2/2

2

2.推論：Vt=2gs

丫=VJ2=%中

3.特點：Vi：V2：V3-=l：2：3…

Si：S2：S3-=?：22：32-

Si：Sn：Sm-=1：3：5…

AS=Sn—Si=S|||-Sn=---=gT2

例1。物體從離地h高處下落，它在落地前的Is內下落35m,求物體下落時的高度及下落時間。

解析：設下落時間為I,則有：

最后Is內的位移便是ts內的位移與（t-l）s內的位移之差：

AS=ygl2-yg((-l)2

代入數據：35=5t2-l(t-l)2

得t=4s

例2：長為L的細桿AB,從靜止開始豎宜落下，求它全部通過距下端h處的p點所用時間是多少？

解析：由于細桿上各點運動狀態完全相同，可以將整個桿轉化為一個點，例如只研究A點的運動。

B下落h時.桿開始過P點.A點下落h+L時.桿完全過P點.

從A點開始