高一物理必修一学案教材[1]

第一章 运动的描述



为什么先讲“运动”后讲“力” 质点概念的建立 由位移初步建立矢量的概念 引入坐标系、确切区分位置和位移 建立概念的过程中渗透极限的思想 实验
为什么先讲“运动”后讲“力”
考虑到运动的描述比较直观，而高中对力的要求比初中深 入、抽象。另一方面，对矢量的学习应该逐步深入，到力 的概念之后才能有比较全面的认识。
第四章 牛顿运动定律
第一定律──牛顿物理学的基石 对牛顿第二定律的理解 探究实验的设计 对牛顿第三定律的理解 用牛顿定律解题──不要“一次到位” 实验 参考文献： 《新概念高中物理读本》（赵凯华、张维善 编著，人民教育出版社）
118..5
42..2
67.7
44.3
44.1
45.4
40.7
49.1
60.1
49.9
96.5
51.8
181.2
55.2
v
/cm· -1 s
采用双向趋近的方法，可以看出vA 应为45.4 ~ 49.1cm /s 之间的某个确 定的值。
2.使用打点计时器测量速度
• 从理论上讲，所取的Δt 越小，则求出的平均速度越 接近于瞬时速度。 • 用毫米刻度尺测量ΔS 值是有误差的，一般不超过 0.5mm。如果与所取的Δt 对应的ΔS太小，就会使 ΔS值的相对误差增大。所以要权衡两方面的利弊来 选取合适的Δt 值。这体现了实验素养的培养，不可 忽视。 • 打点记录的时间也存在误差。主要原因是：交流电 频率的误差，通常可以不劣于50.0±0.2Hz ；簧片 振动的不稳定。 • 用打点纸带记录运动的优点是，同步地记录下时间 和位移。
实验
1．静摩擦力和滑动摩擦力
使用数字化实验系统。用力传感器代替弹簧测力计去拉一个原来 静止在水平板上的木块，可以清楚地显示出静摩擦力逐渐增大以及转 变为滑动摩擦力的过程。课本61页的图像不是由实验得到的。
采集的是F – t 图像， 与课本61页图3.3-3不 同。
2．共点力的合成
• 要用弹簧测力计（或力传感器）代替钩码，便于随 意改变分力的大小和方向。实验中，将三条细线系 在一个结点O，其中一条与橡皮条连接。先让两个 分力F1 、F2与橡皮条对O点的弹力T 平衡；再换用 一个力F 作用于O点仍旧与弹力T 平衡。要将两个 分力取不同的参数做几次。 • 实验的目的是发现平行四边形关系，大致能够看出 即可，不讨论误差。这是与过去教材的不同之处。
第二章 匀变速直线运动的研究


探究小车速度随时间变化的规律 推导位移公式的过程中渗透定积分的思 想 研究自由落体运动 1．科学史上的重要里程碑 2．体现三维教学目标的最佳事例 3．多样化的实验设计
实验：探究小车速度随时间变化的规律
• 作为引入匀变速运动的基础，同时让学生体验获 取实验数据、作图像、分析图像、寻找规律的科 学思维方法。 • 要求学习做线性拟合来画图线。基础的方法是靠 直觉的手工方法。侧重在对于可能存在的规律的 推测（猜测）。 • 用计算机软件处理实验数据。它是依据最小二乘 法做拟合，可能会看到在数据量较少的情况下， 多数点不在此直线上却是最佳结果。可以引导学 生对此进行思考和定性的分析，而悟出其中的道 理。用10分钟演示范例，学生就可以知道使用 软件Excel做函数拟合的基本操作。
质点概念的建立
从描述许多具体的运动出发，抽象出概念。使学生认识到 建立物理模型的必要性和可行性，领会科学研究的思维方法。
由位移初步建立矢量的概念
由“位移”引出矢量的概念比用“力”要 自然而容易。不是只要一个物理量有方向它就 是矢量，矢量还要满足一定的运算法则。用15 页《思考与讨论》引发学生的思考，想象力较 强的学生，会从图形上感悟到矢量求和可能要 用几何方法，因为这可以直观地显示出三角形 的关系。
6. 使用数字化实验系统
A．光电门和条栅
条栅上有等间距的透明和不透明条纹，间距值Δs 为已知（例如 2.50 cm）。 让条栅C经过光电门D自由下落，测出与各段Δs 对应的时间Δt ， 计算出若干个速度值v ，由计算机画出v – t 图线，既可判断它做的 是匀加速运动，又可求出加速度g 。
B．运动传感器
4. 用数码相机的摄像功能（课外活动）
使用白色钢球，拍摄它自由下落的一段录像。 要使用暗背景，背景上画有坐标格子。第一帧难 以和球的释放同步，速度大时出现拖尾现象。编 辑得到的视频图片，代替频闪照片。利用它研究 自由落体运动的特征。
5. 估测照相机快门的曝光时间和人的反 应时间（课本46、47页“做一做” ）
3．用运动传感器测量速度
直接采集的是位置与时间的 关系数据，每间隔一定的时间 （例如0.05s）采集一组x、t 值。 然后经过运算处理得到v – t 图 像。
V – t 图像
X – t 图像
4．引入加速度的概念
相同的钢球A、B分别在两个轨道上自同一高度从静 止开始滚下，可看到两者速度变化的快慢不同。但是它 们的末速度（到达水平轨道上的速度）大致相同。如果 将B改为从较低的位置B / 滚下，可看到虽然它速度增加 得较快，但末速度却较小。 用滚动代替平动，借助金属球的转动惯量和小倾角 的斜面，使球质心的加速度变小，便于观察。
建立概念的过程中渗透极限的思想

本书定义瞬时速度时用到了极限的思想，但没有提出严格的 “极限”概念，不要求极限的运算。教学实践证明，这种方法 对于中学生是完全可以接受的。 教学中，不应只做抽象的分析和论述，必须做演示实验，引导 学生的认识从感性上升到理性，从而形成瞬时速度的概念。 加速度的概念比较难，日常生活中对其感受不深。所以用具体 事例建立平均加速度的概念后，只是提示学生思考一下瞬时加 速度。 单纯知识性的东西可以放到一生中的任何时候去学，但观念性 的、方法性的东西的确立，往往在一生中有个最佳时机。这是 编者在本书中十分看重极限等科学思想、科学方法的原因。
高中物理《必修1》 教材分析
人民教育出版社
新课程标准对《必修1》的要求




是为全体学生设计的 进一步学习物理学的内容和研究方法 了解物理学在技术上的应用和物理学对社会 的影响 选择最基础的力学知识 选择典型的物理实验，较全面地提高实验素 养 实现三维教学目标 人教版教材体现了编者的思考和追求



实验
1. 建立瞬时速度的概念
方法一
计时器测出的是宽度为Δs 的 条形挡光片持续遮光的时间Δt
次 1 2 3 4
ΔS /cm
10.00
5.00
3.00
1.00
Δt /s
0.181 2
55.2
0.096 5
51.8
0.060 1
49.9
0.020 8
48.1
v
/cm· -1 s
Δt → 0时的 值，就等于瞬时速度 vA 。得到vA = 47.3cm / s
绪论

走进物理课堂之前
这是赵凯华先生为这套教材所写的前言。目的不是让 学生学习自由落体运动的规律，而是要使学生接触一 件科学探究的事例，对于高中物理课要学什么、怎样 学，有个非常初步的感性认识。

物理学与人类文明
与现行教材相仿，但思想高度有所提高。增加了“物 理学与思维观念”和“物理学的未来”。可以将这两 部分作为教学的重点，鼓励学生勇于创新和攀登。
推导位移公式的过程中渗透积分的思想
• 先认识匀速运动的位移与v-t图象中矩形面积的对应关系，
然后猜想对于非匀变速运动是否也有类似的关系。让学生 认识猜想在科学的发展和科学课程的学习中的作用。 • 接着利用数值（见40页《思考与讨论》）与图形（图 2.3-2）结合的方法来得出公式 。这个过程十分重要， 必须引导学生深入思考，亲身经历。重视过程与方法的教 学是新课程与过去课程的重要区别。 • 上述过程中，用浅显的方式渗透了定积分的思想。如果学
用传感器A采集一个实心球B（体育课用）下落的x – t 图像。 用二次函数做拟合，验证它做的是匀加速运动，并可进一步求出加 速度值。
第三章 相互作用


四种基本相互作用 加深对力的认识 实验
四种基本相互作用
•
本书把四种基本相互作用的简单介绍放到正文中，这在
中学物理教材中尚属首次。
• 这样做的意图是给学生一个高的观念，因为正是自然界 的四种基本相互作用决定了物质世界的一切过程。 • 这些内容属于常识性了解的层次。56页的“说一说”对 学 生来说是开放性的，它体现了科学探究中的猜想因素，
引入坐标系、确切区分位Fra Baidu bibliotek和位移

要求在描述物体的运动时建立和运用坐标系，就是用数学方 法描述物理模型，并寻求解决的法。 为了强调坐标的概念，本书采用数学和物理学中通用的符号， 即在直线运动中用x表示质点的位置，即坐标，用
x x2 x1 表示质点的位移。


区分位置和位移这两个概念是很必要的。过去的教材中所讲 的s – t 图像称为“位移 – 时间图像”是不确切的。对于质点 运动的基本描述，就是不同的时刻在空间的位置不同。按照 本教材，应画出x – t 图像，因为与时刻对应的不是变化量位 移Δx 。
多样化的实验设计
1.斜面上向下滚动小球
重现伽利略的方法，进行合理的外推。装置与 引入加速度概念的实验类似，用滚动代替平动，借 助金属球的转动惯量和小倾角的斜面，使球质心的 加速度变小，便于观察。
2.使用落体仪（课本44页“做一做” ）
(1) 单光电门法： 用来发现或验证x ∝ t 2 ，认识自由落体运动 的特征。当电磁铁断电时，同步开始计时，而在球 对光电门挡光时停止计时。电磁铁的剩磁会造成计 时误差，在钢球与电磁铁间垫一层薄纸，能消弱这 种影响。
即在已知事实与已有知识矛盾的情况下，猜想可能存在
另一种力，并且可以推测这种的力某些特征。
加深对力的认识
• 力是一个抽象而深刻的观念。初中只是从表象上来认识的。 • 力之所以为矢量，是因为它遵循其他矢量也遵循的几何相加 的法则。 • 从本来意义上说，力的合成源于力的独立作用原理。即：如 在一质点上同时作用几个力，则这些力各自产生自己的效果 而不互相影响。 • 作用在质点上的一个力只能产生一个效果，这个效果是只能 是使该质点产生加速度。两个或多个力作用在一个质点上产 生一个效果，而不再是两个力单独存在时的效果。 • 一个力可以按平行四边形法则分解为两个分力，以方便问题 的解决，例如分析物体的平衡或研究物体的加速度等。 • “作用在物体上的一个力往往产生几个效果”的说法是不正 确的。
方法二 用两个光电门之间的距离 作为ΔS ，计时器测出的 是车在两个光电门A、B 之间运动的时间间Δt 。 （与条形挡片的宽度无关）
次
1
2
3
4
5
6
7
8
到达A点前 ΔS /cm 10.00 5.00 3.00 2.00 2.00
经过A点后 3.00 5.00 10.00
Δt /ms
290.7
34.4
（2）双光电门法：球对光电门E挡 光开始计时，对F挡光停止计时。 能够避免剩磁的影响，较精确地 测定重力加速度值。计算公式为：
s 2 s1 2( ) t 2 t1 g t 2 t1
为了减小g值的相对误差，s2 与 s1 的差值要取大些。
3 . 使用打点计时器（课本45页实验）
研究自由落体运动的特征，测量重力加速 度。 • 在70cm长的纸带上，只能打出十几个有效的 点子，要充分利用。 • 取Δt = 0.04s 为相等的时间间隔，测量出各 段位移 Δx1 、Δx2、Δx3 、…… ，如果它们 近似为等差数列，则可推断自由落体运动为 匀加速运动。 • 然后求出每一段位移与时间Δt 之比，就得到 图中所取的1、2、3、……各点的瞬时速度， 画出v – t 图像，再由图线的斜率求出加速度 g。
生是领悟得较好，那么在以后处理变力的冲量和变力作功
等问题时，就会自觉地运用。
研究自由落体运动
• 科学史上的重要里程碑 伽利略对于落体运动规律的研究，冲破了千年的思想 桎梏，开科学实验之先河，奠定了现代科学发展的基础。 必须认真进行教学，让学生认识到伽利略的科学思想方法 和他巨大的贡献。 • 体现三维教学目标的极佳事例 过去把伽利略对于落体运动的研究做为阅读材料，这 次把它单列为一节。这样做也是出于对过程与方法、情感 态度与价值观这两方面教育目标的重视。 • 物理课程中的科学探究有两重意义 一方面，它指学生学习时通过探究把未知变为已知的 过程，另一方面，它也指对某一自然规律认识的历史。本 节内容属于后者。两类科学探究的基本要素是一样的，所 以学习时要引导学生认识科学前辈的探究历史。