1. 天体运动特级教师教学实录

第一章

运动的描述

课时1.1 质点

参考系

空间

时间

学情分析：

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教学目标：1．知道机械运动的概念．

2．理解质点的概念，并掌握什么情况下物体可以视为质点．

3．理解参考系的选取在物理学中的作用，会根据实际情况选定参考系．

4．知道时间和时刻，并能在时间轴上表示时间与时刻．

教学重点：参考系和质点概念的理解，时间和时刻概念的理解．

教学难点什么情况下可以把物体看做质点，具体问题中如何选取参考系及区别时间与时刻．

1．机械运动：物体的运动形式多样，其中最简单的一种是一个物体相对于另一个物体①位置的改变，这种运动称为机械运动．

2．质点：在研究一个物体的运动时，如果被研究物体的大小和形状在所讨论的问题中可以忽略，就可以把整个物体简化为一个有②质量的点，称为质点．质点是从实际物体中抽象出来的③理想化模型．

3．参考系：要确定一个物体的位置并描述它位置的变化情况，就要选定其他的物体做参考，这个被选做参考的物体叫做参考系，也称为参照物．选做参考系的物体，我们把它看做是④静止的(或不动的)．

参考系的选取是任意的，应以简洁、方便为原则．在中学阶段，若不作特殊说明，一般取⑤地面(或相对地面静止的物体)为参考系．

4．时间和时刻：在物理学中，常用时间轴上的⑥一个点表示时刻，对应的是状态量．用时间轴上的⑦一段距离表示时间，对应的是过程量．

主题1：质点

情景：“神舟七号”飞船用长征二号F型火箭发射升空后，显示在指挥中心荧光屏上的仅是一个小小的光点．进入轨道后指挥中心对飞船发出指令进行姿态调整，此时在荧光屏上显示的是飞船模拟画面．

问题：(1)在上述运动实例中，研究飞船的位置、离开地面的高度、运动的快慢、运动轨迹等问题时，需要考虑它本身的大小和形状吗？此时“神舟七号”飞船可以看作质点吗？

(2)在观测飞船通过助推火箭调整姿态时，还能忽略飞船的大小和形状吗？此时“神舟七号”飞船可以看作质点吗？

(3)什么情况下物体可以视为质点？你认为物体用质点来代替后有什么好处？

主题2：参考系(重点探究) 情景：甲、乙两同学一起乘车出游，甲看见车外的树木说：“树木后退的好快哟！”乙马上反驳说：“车外的树木没动，是我们和汽车在飞快的前进．”为此两人互相争论起来．

问题：(1)甲和乙谁对谁错？为什么？

(2)为了分析物体的运动我们应该怎样选择参考系？

主题3：时间轴

问题：阅读教材中“空间、时间和时刻”的相关内容，借助时间轴回答：什么是时间？什么是时刻？生活中所指的“时间”都是时间吗？举例说明．如图甲所示，时间轴的起点0叫做零时刻，时间间隔的单位为1 s．请在时间轴上标出第5 s末、第6 s初、前2

s内、第4 s内

课后反思：

课时1.2 位置变化的描述--------位移

学情分析：

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教学目标：1．知道确定物体位置的方法．

2．理解位移的概念，能正确计算位移，能用位移分析物体的位置变化．

3．理解位移的物理意义，能明确区分路程和位移．

4．认识物理量中的矢量和标量，知道二者的区别.

教学重点：位移的概念和表示方法，位移与路程的区别．

教学难点：位移与路径、路程的区别．

1．确定位置的方法：为了定量地描述物体(质点)的位置及位置变化，需要在①参考系上建立适当的坐标系．

2．位移：物理学中把一段时间内物体②位置的变化叫做位移，用从物体运动的起点指向运动的终点的一条有向线段表示．物体做直线运动时，若物体在t1时刻的位置坐标为x1，在t2时刻的位置坐标为x2，则我们就用③x2－x1表示物体的位移，即Δx＝x2－x1，Δx的大小表示位置变化的④大小，Δx的正负表示位置变化的⑤方向．

3．标量和矢量：在物理学中只有大小没有方向的物理量称为标量．既有⑥大小又有⑦方向的物理量叫做矢量．矢量和标量遵守不同的运算法则，标量加减遵循⑧算术法则；矢量加减遵循平行四边形定则(第二章将学习到)．

主题1：确定位置的方法

情景：

2009年9月6日，菲律宾

“超级客轮9号”在茫茫大海中出现了故障，船上上

千人的生命受到威胁，工作人员立刻发出求救信号，就在轮船将要沉没的时候，救援人员及时赶到，保证了乘客的生命安全．救援人员要在茫茫大海中快速地对船上的乘客和工作人员实施救援，必须先确定下列问题．

问题：(1)怎样确定客轮(质点)的位置和位置变化？

(2)对沿直线运动的物体，怎样选取坐标轴、坐标轴正方向、坐标原点和标度？

(3)怎样建立坐标系来描述高速公路上行驶的汽车、茫茫大海中行驶的客轮和在蓝天上翱翔的飞机？

主题2：位移(重点探究) 情景：如图所示，一人从北京去重庆，可以选择不同的交通方式．既可以乘火车，也可以乘飞机，还可以先乘火车到武汉，然后乘轮船沿长江而上．

问题：(1)此人在上述几种情况下通过的路线不同，所经过的路程是否相同？

(2)在不同情况下起始位置(北京)和终点位置(重庆)相同，即位置的变化相同，怎样描述位置变化？

主题3：矢量和标量

问题：在阅读教材中“矢量和标量”相关内容的基础上分析回答．

(1)观察学校的标准操场(400米的跑道)．

①运动员进行100米赛跑时，比较运动员的位移与路程．

②运动员进行200米赛跑时，比较运动员的位移与路程．

③一名运动员沿操场标准跑道跑一圈，位移是多少米？

(2)根据上面知识的学习，比较路程和位移有何区别与联系，完成下表．

课后反思：

课时1.3 运动快慢与方向的描述——速度

学情分析：

教学目标：

1．了解物体运动的速度、平均速度和瞬时速度．

2．掌握使用打点计时器在纸带上打点记录时间和位移的技能，并运用这一技能测定平均速度．

3．知道速度和速率以及它们的区别，能区别质点的平均速度和瞬时速度等概念．

4．能根据实验数据描绘v－t图象，并能根据画出的图象说明物体运动的快慢．

教学重点：速度、瞬时速度、平均速度的概念及区别，打点计时器的使用方法．

教学难点：理解并画出v－t图象，根据图象分析物体的运动情况．

错误！未找到引用源。

1．速度

速度是描述物体①运动快慢的物理量．物理学中将位移与发生这段位移所用时间的②比值定义为速度，速度的定义式为③v＝x，其国际单位是④m/s(填符号)，常用单位还有：km/h、cm/s.速度是矢量，速度的方向就是t物体⑤运动的方向.

2．平均速度、瞬时速度和速率

(1)平均速度是与某段时间(或某一段位移)对应的速度，只能⑥粗略地描述物体运动的快慢．

(2)瞬时速度是物体在某一时刻(或某一位置)的速度，它能⑦精确地描述物体运动的快慢程度．瞬时速度大小表示物体在某一时刻(或某一位置)运动的快慢，它的方向就是物体在某一时刻(或某一位置)运动的方向．

(3)瞬时速度的大小称为瞬时速率，简称为速率，速率是⑧标(填“矢”或“标”)量．

3．打点计时器

打点计时器是一种记录物体做直线运动的位置和时间的仪器，电火花打点计时器使用⑨交流电源，当电源的频率是50 Hz时，它每隔⑩0.02__s打一个点．它利用火花放电在纸带上打出点迹，可以分析或直接测量的物理量有：⑪位移和⑫时间．

4．速度—时间图象

在以⑬速度为纵轴、⑭时间为横轴的直角坐标系中画出物体的速度随时间变化的关系，这种描述速度随时间变化关系的图象叫做速度—时间图象，简称速度图象．匀速直线运动的速度图象是⑮与横轴平行的直线．

主题1：运动快慢的描述——速度

情景：2004年雅典奥林匹克运动会上，跨栏运动员刘翔以12秒91的成绩刷新了由英国名将科林·约翰逊1993年8月20日在德国斯图加特创造的世界纪录，改写了奥运会纪录．

问题：我们怎样比较运动员跑得快还是慢呢？你可以想到的方法有几种？

主题2：平均速度

问题：在许多情况下，物体运动的快慢会发生改变．如在校运动会上一参加100 m赛跑的运动员，前4 s位移为30 m，后8 s位移为70 m．那么该运动员在100

m位移内做何种运动？如何描述在百米位移内运动员运动的快慢？

主题3：瞬时速度

情景：美国田径运动员刘易斯，在1991年的世界田径锦标赛上以9.86 s的成绩创下了当时的百米跑世界纪录．下表中给出了当时实测并记录下的部分数据.

问题：根据刘易斯百米赛跑的详细记录数据，我们可以求出他在最后10 m内的平均速度，我们还可以求出他在最后9 m 内的平均速度，最后8 m内的平均速度……最后2 m内的平均速度，最后1 m内的平均速度等等．在这些求出的平均速度中，哪一个能更准确地描述刘易斯在到达终点时的速度？

课后反思：

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课时1.4 速度变化快慢的描述——加速度

学情分析：

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教学目标：

1．理解加速度的含义及物理意义，知道加速度的定义、符号、公式和单位．

2．会用速度—时间图象求加速度大小和判断加速度方向．

3．知道加速度是矢量，了解加速度的方向．会区分加速度与速度、速度的变化、速度的变化率之间的关系．

教学重点：对加速度的概念、物理意义和矢量性的理解与应用．

教学难点：区分速度、速度的变化量以及速度的变化率(即加速度)．

错误！未找到引用源。

1．加速度

(1)定义：在物理学中，用速度的改变量Δv与发生这一改变所用时间Δt的比值定量的描述物体①速度变化的快慢，并将这个比值定义为加速度．

Δvvt－v0(2)公式：

a＝②＝③．

ΔtΔt(3)单位：在国际单位制中，加速度的单位是④m/s2，读作⑤米每二次方秒．

2．加速度方向

(1)加速度是⑥矢量，既有大小又有方向，其方向与⑦Δv的方向相同．

(2)在变速直线运动中，加速度的正负表示加速度的⑧方向．

(3)物理意义：表示速度⑨变化快慢的物理量．加速度越大，速度变化得越快．

错误！未找到引用源。

主题1：加速度

情景：认真仔细观察教材的图1－4－1(万吨货轮起航，10 s内速度增到0.2 m/s)至1－4－4(以8 m/s的速度行驶的汽车，急刹车时能在2.5 s内停下来)，货轮、火箭、蜻蜓、汽车都做直线运动，其运动速度都在发生变化，但速度变化的快慢不同．对比分析后完成以下问题．

问题：(1)四幅图有什么特点和规律，如何比较图1－4－1(万吨货轮起航，10 s内速度增到0.2 m/s)与图1－4－2(火箭发射时，10 s内速度能增到约102 m/s)及图1－4－3(以8 m/s的速度飞行的蜻蜓，能在0.7 s内停下来)与图1－4－4(以8 m/s的速度行驶的汽车，急刹车时能在2.5 s内停下来)中速度变化的快慢？

(2)如何比较图1－4－2(火箭发射时，

10 s内速度能增到约102

m/s)与图1－4－3(以8 m/s的速度飞行的蜻蜓，能在0.7 s内停下来)中速度变化的快慢？

主题2：加速度的计算

情景：某竞赛用的跑车启动时，

3.87 s内速度达到100 km/h；和谐号动车组以

250 km/h的速度行驶，进站时经265 s的时间停在站台；自行车9 s内速度达到15 m/s，而百米赛跑运动员起跑时，

0.2 s内速度达到12 m/s.(取初速度方向为正方向)

问题：(1)试根据上述数据，推算出上述各运动过程中物体的速度增加量、1 s内速度的增加量和物体的加速度，并填入下列表格：

(2)在上述情景和教材的例题中，求出的启动物体

速度增加量(m/s)

加速度(m/s2) 加速度有正有负，怎样比较不同运动的加速竞赛用跑车

度大小？

高速列车

自行车

运动员

主题3：从v－t图象看加速度(重点探究) 情景：某同学用打点计时器研究甲、乙、丙三个物体的运动，并根据纸带记录的数据描出了它们的速度—时间图象，如图所示．

问题：(1)每个物体的速度变化有什么特点？每个物体的加速度有什么特点？

(2)有没有求物体加速度的简洁方法？哪一个物体的加速度大？

课后反思：

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课时1.5 匀变速直线运动速度与时间的关系

学情分析：

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教学目标：1．知道什么是匀变速直线运动．

2．知道匀变速直线运动的v－t图象特点，理解图象的物理意义，会根据图象分析解决问题．

3．掌握匀变速直线运动的速度与时间的关系公式，能进行有关的计算．

教学重点：

理解匀变速直线运动v－t图象的物理意义；掌握匀变速直线运动中速度与时间的公式及应用

教学难点：匀变速直线运动v－t图象的理解及应用；匀变速直线运动的速度—时间公式的理解及计算．

错误！未找到引用源。

1．匀变速直线运动的速度与时间关系

(1)定义：在物理学中，速度随时间①均匀变化，即加速度恒定的运动称为匀变速直线运动．

(2)速度与时间的关系式：

vt＝②v0＋at，式中at表示整个过程中的③速度变化，

v0表示物体的初速度．

(3)当v0＝0时，

vt＝④at．

2．匀变速运动的分类和v－t图象

(1)分类：在匀变速运动中，如加速度a与初速度v0⑤向，物体速度随时间增大，做加速运动；如加速度a与初速度v0⑥向，物体速度随时间减小，做减速运动．

(2)vt是t的一次函数，对应的v－t图象是一条⑦倾斜的直线，其斜率同反Δv的数值表示⑧加Δt速度大小，斜率的⑨正负表示加速度的方向．

(3)如图所示，甲表示物体做⑩匀加速运动，乙表示物体做⑪匀减速运动．

错误！未找到引用源。

主题1：匀变速直线运动(重点探究) 情景：一小球在桌面上运动，先用频闪照相机在同一底片上多次曝光，记录下每次曝光时小球的位置，并将小球位置编号．如图所示，位置1恰为小球刚开始运动的瞬间，速度为零．频闪的时间间隔均为0.5 s，则小球从1位置到6位置运动过程中各位置的速度如下表所示．

问题：(1)取与某位置相邻的两个位置间的平均速度为该位置的瞬时速度，计算位置3、5的瞬时速度填入表中．根据表格中的数据作出小球的速度—时间图象，并分析小球速度变化的特点，求出其加速度．

(2)结合实际，举例说明日常生活中哪些运动是匀变速直线运动．

(3)分析如图甲、乙所示的速度—时间图象，说出：

①图甲、乙中物体的初速度各是多少？加速度各是多少？

②每个物体的加速度方向和速度方向是否相同？分别属于什么运动？

主题2：匀变速运动的速度与时间的关系式

问题：阅读教材中“速度与时间的关系”的相关内容，回答下列问题．

(1)匀变速直线运动速度公式vt＝v0＋at，式中v0是计时开始时刻的速度，vt是经过t时间的速度，at是在t时间内速度的变化．请在如图甲所示的坐标系中写出相应的物理量．

甲

(2)在第(1)的问图象中，图线的斜率表示的意义是什么？

(3)公式中各物理量是矢量还是标量？各物理量的正负表示什么意义？

课后反思：

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课时1.6 匀变速直线运动位移与时间的关系

学情分析：

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教学目标：1．了解极限思想，能用匀变速运动v－t图象结合速度公式推导匀变速直线运动位移公式．

2．能正确运用位移公式进行定量计算.

3．了解匀速直线运动和匀变速直线运动的位移—时间图象的特点．

教学重点：匀变速直线运动的位移公式的应用，直线运动的位移—时间图象的特点．

教学难点：微元法推导位移时间关系式。

错误！未找到引用源。

1．利用速度—时间图象求位移的大小

采用①微元的思想，我们可推导出匀变速直线运动的v－t图线与时间轴所围的面积表示②位移．

2．匀变速直线运动的位移

(1)匀变速直线运动的位移公式是x＝③v0t＋12at2，其中是矢量的物理量有④x、v0、a，是标量的物理量有⑤t．

1(2)当v0＝0时，公式简化为x＝⑥at2．

2(3)平均速度公式：v＝⑦vt＝2v0＋vt．

23．位移—时间图象

匀速直线运动的位移x是时间t的一次函数，其x－t图象是一条⑧倾斜的直线．

错误！未找到引用源。

主题1：v－t图象中图线与坐标轴所围成的面积与位移的关系(重点探究) 问题：(1)图甲为某物体以3m/s的速度做匀速直线运动的速度—时间图象，根据匀速运动的位移公式求出前2 s内物体的位移．前2 s内图象与时间轴围成图中阴影所示的矩形，求出矩形的面积．比较运算结果，两者之间有什么联系？你能从中得出什么结论？

(2)图乙为匀变速直线运动的速度—时间图象，在第(1)问中得到的结论对匀变速直线运动是否成立？如成立，推导出t时间内匀变速直线运动的位移公式．

甲

乙

问题：(1)能否由上述关系得出物体的平均速度与该时间段中间时刻瞬时速度的关系？

(2)能否由位移时间关系结合匀变速直线运动的速度公式同样推出该结论？

主题3：位移—时间图象

情景：根据初中学过的一次函数或二次函数知识，可以画出匀速直线运动和匀变速直线运动的x－t图象，如图甲、乙所示

问题：物体的x－t图象是物体的运动轨迹吗？根据物体的位移—时间图象，我们可以得到哪些运动描述量？

课后反思：

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课时1.7 对自由落体运动的研究

学情分析：

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教学目标：1．认识自由落体运动．

2．知道地球上自由落体加速度的大小和方向．

3．能从匀变速运动的规律推出自由落体运动规律，并能够运用其解决实际问题．

4．了解伽利略研究自由落体运动的方法，领悟伽利略的科学思想．

教学重点：了解抽象思维、数学推理和科学实验相结合的科学方法，自由落体运动的概念，自由落体运动规律．

教学难点：实验过程中使用猜想、推理和合理外推等科学思维方法。

错误！未找到引用源。

1．自由落体运动

物体只在①重力作用下从②静止开始下落的运动叫做自由落体运动．(空气阻力忽略不计) 2．伽利略对自由落体运动的研究

(1)伽利略的假说与实验验证

伽利略猜想落体运动是一个速度③逐渐增大的过程，其速度与时间成④正比，然后巧妙地导出了物体下落的距离与时间的二次方成⑤正比，最后通过实验间接验证与合理外推得出落体运动规律．

(2)伽利略的科学研究方法的基本要素：发现问题→对现象的观察→提出⑥假设→运用⑦数学和逻辑方法得出结论→⑧实验验证→合理外推→得出结论．

3．自由落体运动的加速度

(1)定义：物体⑨自由下落的加速度叫做自由落体加速度，也叫⑩重力加速度．

(2)方向：⑪竖直向下．

(3)在同一地点，一切物体的重力加速度都相同．计算中一般取g＝⑫229.8__m/s，近似计算时取g＝10m/s. 4．自由落体运动规律：在应用自由落体运动的规律解题时，通常选取⑬竖直向下1的方向为正方向．速度公式：

vt＝⑭gt；位移公式：

h＝⑮gt2．

2错误！未找到引用源。

主题1：自由落体运动

问题：(1)相同环境下大小相同的乒乓球和实心铁球自由下落，哪个受到的空气阻力大？

(2)现实生活中什么情况下物体下落可近似认为是自由落体运动？

主题2：伽利略对落体运动规律的研究

问题：阅读教材中“伽利略对落体运动规律的探究”内容后，思考一下伽利略是如何研究自由落体运动的性质的？研究自由落体运动的价值体现在哪里？

主题3：自由落体运动的加速度(重点探究)

情景：频闪摄影是研究变速直线运动的常用实验手段．在暗室中照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定的时间发出一次强烈的闪光，照亮运动物体，于是在胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置．图示为研究小球自由下落时的频闪照片，频闪仪每隔0.04 s闪光一次．(照片中的数字是小球距起始落点O的距离，单位为

cm) 问题：(1)计算完成下表中的①、②.

(2)如何判断小球是否做匀变速运动？实验误差的主要来源是什么？

(3)如果上述实验分别在赤道、广州、北京等地完成，测量结果相同吗？有什么规律？

课后反思：

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