人教版高中物理必修第一册1.2时间 位移 教案

1.2时间和位移教材分析本节是人教版高中物理必修一第1章第2节教学内容，主要学习两个重要的知识点：1知道什么是矢量和标量；2会区别位移和路程及时间和时刻。本节内容是对本章知识的提升，又是后面知识点学习的基础。学习目标:1.理解时间和时刻的含义以及它们的区别，知道在实验中测量时间的方法。2.理解位移的概念。掌握它是表示质点位置变化的物理量，并是矢量，可以用有向线段来表示。3.理解路程和位移的区别。学习重点:1.时间和时刻的概念和区别。2.位移的矢量性、概念。学习难点:位移和路程的区别、时间与时刻的分辨、矢量概念的理解。主要内容:一、时刻和时间间隔要研究物体的运动自然离开不了时间，我们的生活与时间这个词是紧紧联系在一起的，我们经常这样说“汽车的发车时间是12点50分”“汽车在某站停留的时间是10分钟”。那么这两句话中的“时间”是不是同一个意思呢？不是，第一句中的“时间”是某一时刻，某一瞬时；第二句中的“时间”是指一段时间。现在我们就一起来用物理学严谨的语言对时间定义。时刻：指某一瞬时，是事物运动发展变化所经历的各个状态先后顺序的标志。时间间隔：是两个时刻之间的间隔，时间间隔用来表示事物运动发展变化所经历的过程长短的量度我们可以用一个时间轴来表示1．时刻和时间间隔可以在时间轴上表示出来。时间轴上的每一点都表示一个不同的时刻，时间轴上一段线段表示的是一段时间间隔。时间间隔=末时刻-初时刻，即Δt=t末-t初2．首先时间轴的正方向是不能变的，因为时间不会倒流。那原点在何处呢？时间的起点？开天辟地？当然不是，是根据需要任意选择的。若我选此刻为原点（称为计时起始时刻），那下一秒就是坐标1秒，那上一秒呢？应该是负1秒，所以时刻可以是负的。如公元前200年。2．在学校实验室里常用停表，电磁打点计时器或频闪照相的方法测量时间。【例一】下列说法中指的是时间的有___________,指的是时刻的有_________。A．第5秒内B.第6秒初C.前2秒内D.3秒末（第3秒末）E.最后一秒内F.第三个2秒G.第五个1秒的时间中点。课堂训练：1．关于时间和时刻，下列说法正确的是（）A．物体在5s时就是指物体在5s末时，指的是时刻。B．物体在5s时就是指物体在5s初时，指的是时刻。C．物体在5s内就是指物体在4s末到5s末的这1s时间。D．物体在第5s内就是指物体在4s末到5s末的这1s的时间。 二、路程（path）和位移(displacement)运动表示物体相对位置的变化，前面我们已经学过了如何在数学坐标系中表示物体的位置，下面就来研究物体的位置发生了变化该如何表示。如图所示,两人分别从O点沿曲线1、2运动到A点，我们可以看到，它们的路程（实际运动轨迹的长度）不同，但在整个过程中它们的初末位置相同，也就是说整个过程它们的位置变化相同（开始在0，最后在A）我们该怎样来描述这样一个位置的变化呢？能用我们初中学过的路程来描述这们的位置变化吗？比如路1路程100米，路2路程200米。如果你告诉别人只要从O点出发走100米就能到A点，那别人能了解你的位置变化情况吗？能找到A点吗？不能。所以为了能够很好地表述出物体在运动过程中位置的变化，物理学中引入了一个新的物理量：位移。1．路程：质点实际运动轨迹的长度，它只有大小没有方向，是标量。2．位移：是表示质点位置变化的物理量，有大小和方向，是矢量。它是用一条自初始位置指向末位置的有向线段表示，位移的大小等于质点始末位置间的距离，位移的方向由初位置指向末位置，位移只取决于初末位置，与运动路径无关。即：位移=末位置坐标-初位置坐标。结果有正负之分，如果是正的就表示跟规定的正方向相同，如果是负就表示跟规定的正方向相反。3.位移和路程的区别：4．一般来说，位移的大小不等于路程。只有质点做方向不变的直线运动时大小才等于路程。【例二】学校标准运动场的跑道，100m比赛的位移和路程、400m比赛的位移和路程各是多少？三、矢量(vector)和标量(scalar)1.矢量：既有大小，又有方向的物理量2.标量：只有大小，没有方向的物理量举例：矢量：力、位移标量：长度、时间、质量、温度等四、直线运动的位置和位移1.直线运动：物体的运动轨迹是直线的运动。2.直线运动的位移和路程的关系。 【例三】一支队伍前进时，通信兵从队尾赶到队首又立即返回，当通信兵回到队尾时队伍已经前进了200m，求整个过程中通信兵的位移。五、一维坐标系中如何描述位移某质点A→B→C位移分别为SAB=4m，方向与正方向相同,SBC=2m，方向与正方向相反仔细观察发现：位移=末位置坐标-初位置坐标SAB=XB-XA=3-（-1）=4mSBC=XC-XB=1-3=-2m大家可以看到，算下来结果有正负之分如果是正的就表示跟正方向相同，如果是负就表示跟正方向相反。【例四】一质点沿东西方向做直线运动，先从A运动到B，位移大小为30m，方向向东；接着由B运动到C，位移为40m，方向向西，求从A到C过程中质点的位移和路程。解：小球的位移可以直接根据概念来看出发点和终点，也可以用矢量相加法则加。六、一维坐标中矢量加减的等效简便法：大家可能觉得矢量相加也未免太麻烦了吧！是不是我们以后解题都得这样画图啊？大家不必担心，我们高中阶段学习的大部分是直线运动，对于同一直线上的矢量相加减我们有一个等效简便的方法向东的5加向东的3等于向东的8，向西的5加向西的3等于向西的8，向东的5加向西的2等于向[5东的3，向西的5加向东的2等于向西的3发现规律：同向相加，和的大小为前两个矢量大小之和，方向不变；反向相加，和的大小为前两个矢量大小之差，方向与大小较大的那一个矢量方向相同。这样运算法则看起来是不是很熟悉？对，它就跟初中学过的带正负号的加减法法则类似（符号相同的相加，符号不变，大小为两加数绝对值之和；符号相反的相加，大小为两加数绝对值之差，符号与绝对值大的那个数的符号相同）同向vs同号？反向vs异号？灵感：如果用正负号来表示方向，同号表示同向，异号表示反向，那计算是不是简单多了。怎样实现刚才的想法呢？很简单：直线运动不是有两个方向吗？设其中一个为正方向，同向为正，异向为负，将复杂的矢量运算变成简单的带正负号的数学加减法。得到的结果如果为正，说明跟正方向同向，如果为负，说明跟正方向反向。于是上题的解法为：一、向东为正。则+5加+3等于+8，结果为正表示方向与正方向相同，向东。二、向东为正。则-5加-3等于-8，结果为负表示方向与正方向相反，向西。三、向东为正。则+5加-2等于+3，结果为正表示方向与正方向相同，向东。四、向东为正。则-5加+2等于-3，结果为负表示方向与正方向相反，向西。注意：正方向的选择是任意的。切记只适用于直线运动。【例五】再解上题！比较大小：（正东为正）思考：-6m与5m哪个位移大？今后的学习啊，自己一定要带好头，坚持每题先设正方向。课堂训练：1．以下说法中正确的是（）A．两个物体通过的路程相同，则它们的位移的大小也一定相同。B．两个物体通过的路程不相同，但位移的大小和方向可能相同。C．一个物体在某一运动中，位移大小可能大于所通过的路程。D．若物体做单一方向的直线运动，位移的大小就等于路程。 2．关于质点运动的位移和路程，下列说法正确的是（）A．质点的位移是从初位置指向末位置的有向线段，是矢量。B．路程就是质点运动时实际轨迹的长度，是标量。C．任何质点只要做直线运动，其位移的大小就和路程相等。D．位移是矢量，而路程是标量，因而位移不可能和路程相等。3．下列关于路程和位移的说法，正确的是（）A．位移就是路程。B．位移的大小永远不等于路程。C．若物体作单一方向的直线运动，位移的大小就等于路程。D．位移是矢量，有大小而无方向，路程是标量，既有大小，也有方向。4．关于质点的位移和路程，下列说法正确的是（）A．位移是矢量，位移的方向就是质点运动的方向。B．路程是标量，也是位移的大小。C．质点做直线运动时，路程等于其位移的大小。D．位移的数值一定不会比路程大。5．下列关于位移和路程的说法，正确的是（）A．位移和路程的大小总相等，但位移是矢量，路程是标量。B．位移描述的是直线运动，路程描述的是曲线运动。C．位移取决于始、末位置，路程取决于实际运动路径。D．运动物体的路程总大于位移。板书设计一、时间与时刻1、时间：2、时刻：3、时间轴4、关于时间的几种说法二、位移1、定义：2、位移与路程的比较三、标量与矢量四、一维坐标中如何描述位移五、一维坐标中矢量加减的简便法教学反思1、理论联系实际，激发学生的学习兴趣理论联系实际不仅使学生深刻的理解物理的规律；也是培养学习物理兴趣，使学生真正学好物理、培养学生能力最有效的途径。2、处理画出匀速直线运动s-t图象时要具体、细致。根据图象反映物理规律，是根据实验探索自然规律的重要的途径。为了尽量能够让学生体会到这一点，我设计了模拟实验来模拟刘其贤同学的运动情况，然后要求学生记录实验数据，列表，画出s-t图象。画出图象后，又让学生了解到图象是如何反映物体的运动规律的，从而说明图象的意义是反映位移随时间变化的规律。3、尽量做好铺垫，循序渐进本节课在教学设计时，结合学生基础比较薄弱的实际特点，认真铺设好“台阶”，从匀速到变速，从简单到复杂，图象的设计从直、折到曲这种上升的趋势。在教学过程中，学生很容易把图象看成是物体运动的轨迹，所以课堂中我强调了这两者是根本不同的。4、精心地设计一些问题问题的设计，要求教师要找准学生学习的难点、不足点、上当点，只有这样才能使教师和学生的思维产生共振。通过问题的导向，既可以使学生建立起比较清晰的知识结构，又能使学生在知识建构中培养能力阅读材料:我国古代关于运动的知识 我国在先秦的时候，对于运动就有热烈的争论，是战国时期百家争鸣的一个题目．《庄子》书上记载着，公孙龙曾提出一个奇怪的说法，叫做“飞鸟之影未尝动也．”按常识说，鸟在空中飞，投到地上的影当然跟着鸟的移动而移动．但公孙龙却说鸟影并没有动．无独有偶，当时还有人提出“镞矢之疾；有不行不止之时”，一支飞速而过的箭，哪能“不行不止”呢？既说“不行”，又怎能“不止”呢？乍看起来，这些说法实在是“无稽之谈”，也可以给它们戴一顶“诡辩”的帽子．但是事情并不这么简单．这个说法不但不是诡辩，而且还包含着辩证法的正确思想．恩格斯曾经指出，“运动本身就是矛盾，甚至简单的机械的位移之所以能够实现，也只是因为物体在同一瞬间既在一个地方又在另一个地方，既在同一个地方又不在同一个地方．这种矛盾的连续产生和同时解决正好就是运动．”因为运动体的位置随时间而变化，某一时刻在A点，在随之而来的另一时刻，就在相邻的B点，因此，也就有一个时刻，它既在A点又不在A点，既在B点又不在B点．在这时刻，物体岂不是“不行不止”吗？再者，在一定的时间Δt内，物体前进一段距离Δs，当这时间变小，Δs随之变小；当Δt趋近于零时，Δs也趋近于零．也就是说，在某一瞬间，即某一时刻，运动体可以看作是静止的，所以飞鸟之影确实有“未尝动”的时候，对于运动的这种观察和分析实在是十分深刻的．这同他们能够区分“时间”与“时刻”的观念很有关系．《墨经》对于“鸟影”问题又有他们自己的理解，说那原因在于“改为”．认为鸟在A点时，影在A′点，当鸟到了相邻的B点，影也到了相邻的B′点．此时A′上的影已经消失，而在B′处另成了一个影，并非A′上的影移动到B′上来，这也是言之有理的。机械运动只能在空间和时间中进行，运动体在单位时间内所经历的空间长度，就是速率．《墨经下》第65条之所述就包含着这方面的思想．《经说》云：“行，行者必先近而后远．远近，修也；先后，久也．民行修必以久也．”这里的文字是明明白白的，“修”指空间距离的长短．那意思是，物体运动在空间里必由近及远．其所经过的空间长度一定随时间而定．这里已有了路程随时间正变的朴素思想，也隐隐地包含着速率的观念了。东汉时期的著作《尚书纬〃考灵曜》中记载地球运动时说：“地恒动不止而人不知，譬如人在大舟中，闭牖（即窗户）而坐，舟行不觉也。”这是对机械运动相对性的十分生动和浅显的比喻．哥白尼①在叙述地球运动时也不谋而合地运用了十分类似的比喻。