高中必修一物理教学课件

高中物理必修一教学课件运动的描述与力学基础第一章运动的描述123质点与参考系的概念时间与位移的定义速度与加速度的物理意义研究运动时，我们需要建立数学模型并确定时间是描述运动持续的物理量，位移则是描速度表示物体运动快慢和方向，而加速度则观察的基准点质点模型简化了复杂物体，述物体位置变化的矢量这两个基本概念构描述速度变化的快慢和方向这两个导出量而参考系则提供了描述运动的坐标框架成了运动学的基础是理解运动变化的关键质点与参考系质点（理想化模型）当研究物体的运动而不关心其形状和大小时，我们可以将物体简化为质点例如•地球绕太阳运动时，可视为质点•汽车在高速公路上行驶时，从远处看可视为质点参考系（观察基准）描述物体运动时，必须选择一个参考系不同参考系中，同一物体的运动状态可能不同时间与位移时间表示运动过程持续的长短，是描述运动的基本物理量•单位秒s•符号t•测量工具秒表、原子钟等位移表示物体位置变化的矢量，有大小和方向位移公式Δr=r2-r1位移与路程的区别位移是矢量，路程是标量速度的描述平均速度瞬时速度速度测量一段时间内位移与时间的比值时间间隔趋近于零时的速度通过纸带实验测量速度v=Δr/Δt v=limΔt→0Δr/Δt计算相邻点间距与时间比值单位米/秒m/s方向与该时刻运动方向相同点距越密表示速度越小加速度的含义加速度定义加速度是描述速度变化的物理量，表示单位时间内速度的变化量加速度公式a=Δv/Δt•单位米/秒²m/s²•方向与速度变化的方向相同•物理意义表示速度变化的快慢和方向匀加速直线运动加速度大小和方向都不变的直线运动如自由落体、斜面滑动等测量瞬时速度的经典实验纸带计时器是物理教学中常用的实验装置，通过电磁铁在纸带上打点，记录物体运动的轨迹点与点之间的距离反映了物体在该时间段内的速度大小实验步骤

1.将纸带穿过计时器，一端固定在小车上

2.调整计时器频率（通常为50Hz，即每秒打点50次）

3.启动小车和计时器，记录运动轨迹

4.测量相邻点间距离，计算各时刻速度运动的分类匀速直线运动匀变速直线运动曲线运动特点特点特点•速度大小和方向恒定•加速度大小和方向恒定•运动轨迹为曲线•加速度为零•速度随时间线性变化•速度方向不断变化•位移与时间成正比•位移与时间平方相关•加速度方向与速度方向不同₀公式s=vt公式v=v+at示例圆周运动、抛体运动示例高速公路上匀速行驶的汽车示例自由落体、斜面滑行第二章力和运动的关系牛顿第一定律又称惯性定律，描述了物体在无外力作用下的自然运动状态力的概念与表现力是物体间的相互作用，可以改变物体的运动状态或形状力有大小和方向，是矢量力的合成与分解多个力可以合成为一个合力，一个力也可以分解为多个分力，这是解决力学问题的重要方法牛顿第一定律惯性定律表述一切物体在没有外力作用的情况下，总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止惯性物体保持原有运动状态不变的性质称为惯性•质量越大，惯性越大•惯性是物体的固有属性生活实例汽车急刹车时乘客前倾，是因为乘客具有惯性，倾向于保持原来的运动状态餐桌上的桌布可以迅速抽出而不带走上面的餐具，因为餐具具有惯性力的合成与分解力的合成多个力作用效果等同于它们的合力作用同一直线上的力代数和不同方向的力矢量和（平行四边形法则）力的分解将一个力分解为两个或多个分力通常分解为互相垂直的两个分量斜面问题中常用的分析方法斜面受力分析将重力分解为平行和垂直于斜面的分力F平行=mg•sinθF垂直=mg•cosθ第三章牛顿第二定律牛顿第二定律表述物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同数学表达式F=ma其中•F-物体所受合外力，单位牛顿N•m-物体质量，单位千克kg•a-物体加速度，单位米/秒²m/s²牛顿第二定律揭示了力是物体加速度的原因，建立了力与运动的定量关系牛顿第二定律的应用第二步建立坐标系第一步受力分析根据问题特点选择合适的坐标系画出物体受力图，标出所有作用在物体上的力通常选择与运动方向一致的坐标轴注意力的作用点、大小和方向第四步求解问题第三步列出方程解出加速度、速度或位移等未知量应用F=ma分别在各坐标轴方向列方程检验结果的合理性必要时结合运动学方程典型题目一个质量为2kg的滑块在光滑水平面上，受到5N水平拉力作用求1滑块的加速度；23秒后滑块的速度和位移力的分解与合成上图展示了复杂力学问题中的力分析方法正确进行力的分解与合成是解决力学问题的关键步骤在分析受力情况时，我们需要注意以下几点

1.明确研究对象，只分析作用在研究对象上的力

2.力的作用点、大小和方向三要素缺一不可

3.根据具体问题选择合适的坐标系，通常使计算最简单

4.力的分解要根据选定的坐标系方向进行第四章牛顿第三定律牛顿第三定律表述两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上数学表达FAB=-FBA其中•FAB-A对B的作用力•FBA-B对A的反作用力力的相互性力总是成对出现的，不存在孤立的力生活实例力学单位制力的单位牛顿质量单位千克时间单位秒N kgs定义1N是指作用在质量为1kg的物体上，定义基本物理量，表示物体惯性大小的物定义基本物理量，用于测量事件持续的长能产生1m/s²加速度的力理量短1N=1kg•m/s²与重量区别质量是固有属性，重量是地球测量原子钟可以精确到纳秒级别引力产生的力日常参考一个中等苹果的重力约为1N关系G=mg（G为重力，g为重力加速度）实验探究测量加速度与力的关系实验步骤

1.设置实验装置，校准传感器

2.保持小车质量不变，改变作用力大小

3.记录不同力下的加速度数据

4.绘制F-a图像，分析关系数据记录力FN

0.

51.

01.

52.0加速度

0.

250.

50.

751.0实验装置包括小车、力传感器、光电门、纸带计时器am/s²等实验结论匀变速直线运动公式总结速度时间关系位移时间关系速度位移关系---₀₀₀v=v+at s=v t+½at²v²-v²=2as其中物理意义优点₀•v-末速度m/s位移等于初速度项（v t）与加速度项不含时间变量，适用于不知道运动时间的情₀（½at²）之和况•v-初速度m/s•a-加速度m/s²适用于已知初速度、加速度和时间求位移常用于能量守恒分析•t-时间s运动图像分析位移时间图像速度时间图像加速度时间图像---特点特点•水平线匀速运动•水平线匀加速运动•斜线匀加速运动•零线匀速运动•斜率表示加速度•曲线下面积表示速度变化特点•曲线下面积表示位移•直线匀速运动•抛物线匀加速运动•斜率表示速度典型例题讲解题目汽车加速过程分析一辆质量为1000kg的汽车，从静止开始在水平直线公路上运动，受到2000N的恒定牵引力，同时受到400N的阻力求

1.汽车的加速度

2.汽车达到20m/s的速度需要多长时间

3.达到该速度时汽车移动的距离解题步骤₀

3.计算时间（应用v=v+at）

1.受力分析t=v/a=20m/s÷

1.6m/s²=

12.5s合力F=牵引力-阻力=2000N-400N=1600N

4.计算位移（应用s=½at²）

2.应用牛顿第二定律s=½×

1.6m/s²×

12.5s²=125ma=F/m=1600N/1000kg=

1.6m/s²机械运动中的能量概念初探动能势能定义物体由于运动而具有的能量定义物体由于位置或状态而具有的能量公式Ek=½mv²重力势能公式Ep=mgh特点特点•与质量和速度平方有关•与物体的高度有关•速度越大，动能增长越快•需要选择参考点•动能总是正值•可以为负值例如行驶的汽车、飞行的飞机、流动的水等都具有动能例如高处的水、拉伸的弹簧、抬起的重物等都具有势能课后实验推荐纸带计时器实验小车斜面运动实验力的测量实验目的测量物体的瞬时速度和加速度目的验证加速度与斜面角度的关系目的学习使用弹簧测力计测量力所需材料纸带计时器、纸带、小车、斜面、米尺所需材料可调节斜面、小车、计时器、角度测量仪所需材料弹簧测力计、砝码、支架实验要点确保打点频率稳定，纸带无干扰拉动实验要点减小摩擦力影响，多次测量取平均值实验要点注意零点校准，读数时视线要垂直于刻度课堂互动环节讨论生活中的力与运动小组实验设计物理现象观察分享小组讨论并列举5个日常生活中的物理现利用教室内可获得的简单材料，设计一个验每位同学观察并记录一个有趣的物理现象，象，解释其中的力学原理证牛顿第二定律的实验在课堂上分享并解释例如要求评分标准•自行车转弯时为什么要倾斜？•说明实验原理和步骤•现象的新颖性•高速公路弯道为什么要设计成倾斜的？•分析可能的误差来源•解释的科学性•宇航员在太空中为什么会失重？•提出改进方法•表达的清晰性复习与巩固1重点知识点回顾2典型题型总结3常见错误解析•运动学基本概念位移、速度、加速•匀变速直线运动的图像分析题•混淆标量与矢量（如路程与位移）度•受力分析与牛顿定律应用题•忽略力的作用点、方向•匀变速直线运动三个基本公式及应用•多物体连接系统的运动分析•受力分析不全面或重复计算•牛顿三大定律的内容及应用条件•斜面运动问题•单位换算错误•力的分解与合成方法•能量转换与守恒问题•符号使用不规范（如正负号）•动能与势能的概念及计算章节小结1牛顿三大定律2匀变速直线运动3速度与加速度4时间与位移5质点与参考系本单元我们系统学习了运动学和动力学的基础知识，从运动的描述到力与运动的关系，建立了完整的力学基本框架运动的描述部分，我们学习了如何用数学语言精确描述物体的运动状态，掌握了位移、速度、加速度等基本概念及其计算方法力与运动关系部分，我们通过牛顿三大定律，了解了力是如何影响物体运动的，建立了力、质量、加速度之间的定量关系，为解决力学问题奠定了基础拓展阅读与学习资源推荐教材与参考书优质网络课程与视物理竞赛与兴趣小组频•《高中物理奥赛辅•全国中学生物理竞赛导》•中国大学MOOC物理•物理实验创新大赛课程•《趣味物理学》•科技创新大赛•哔哩哔哩李永乐老•《大学物理学》（浙•校内物理兴趣小组师频道大版）•科学博物馆志愿者活•学科网物理资源库•《费曼物理学讲义》动•国家中小学网络云平•《时间简史》（霍金）台•科学松鼠会科普文章期中考试模拟题123选择题示例填空题示例计算题示例

1.关于速度和加速度的说法正确的是

2.物体在光滑斜面上下滑，若斜面倾角为30°，

3.一个质量为2kg的物体，在水平面上受到4N重力加速度为10m/s²，则物体的加速度大小为的水平拉力作用，若物体与平面之间的动摩擦A.速度大小不变，加速度一定为零________m/s²因数为

0.1，重力加速度取10m/s²，求B.加速度为零，速度一定不变答案5（解析a=g•sinθ=10×sin30°=1物体所受摩擦力大小C.速度为零，加速度一定为零10×

0.5=5m/s²）2物体的加速度D.加速度不为零，速度一定变化3物体从静止开始，移动5m所需时间答案A（解析当物体做匀速圆周运动时，速度大小不变但方向变化，存在向心加速度）答题技巧•选择题排除法和比较法相结合，先排除明显错误选项•填空题注意单位换算和有效数字，规范书写物理学习方法指导如何理解抽象概念公式记忆与应用技巧•联系生活实例，建立形象认识•理解公式的物理意义•利用类比和模型简化复杂概念•掌握公式的适用条件和局限性•通过实验亲身体验物理规律•通过推导加深印象•尝试用自己的话解释概念•建立公式间的联系，形成知识网络•与同学讨论，相互启发•多做习题，灵活应用实验数据处理能力培养•认真记录原始数据•学会估计和分析误差•掌握图像绘制与分析方法•培养数据的批判性思维•注重实验报告的规范性教师寄语勤学苦练，注重理解物理学习不是简单的记忆和套用公式，而是需要真正理解物理概念和规律只有通过勤学苦练，不断思考和实践，才能掌握物理的精髓理论联系实际，培养科学思维物理学源于实践又指导实践希望同学们能够关注身边的物理现象，用所学知识解释日常生活中的科学问题，培养科学的思维方式物理学习的乐趣与挑战物理学既充满挑战也充满乐趣当你克服困难、解决问题的那一刻，你会体会到探索自然奥秘的无穷乐趣希望同学们能够保持好奇心和探索精神，享受物理学习的过程结束语物理世界的探索永无止境物理学是探索自然规律的基础学科，从微观粒子到宏观宇宙，物理学帮助我们理解世界的运行机制高中物理是我们接触系统物理知识的开始，也是培养科学思维的重要阶段希望通过本课程的学习，同学们不仅掌握了基本的物理概念和规律，更培养了分析问题、解决问题的能力，以及对自然科学的热爱和探索精神未来的科学家从这里启航！也许今天课堂上的一个小实验，会激发你对物理世界的无限好奇；也许一道看似简单的习题，会引导你走向科学研究的道路。