《物理學(xué)：研究物質(zhì)及其運(yùn)動規(guī)律的科學(xué)》教案一、教學(xué)目標(biāo)物理觀念：結(jié)合實(shí)例，概括了解物理學(xué)的研究領(lǐng)域和科技應(yīng)用?？茖W(xué)思維：通過實(shí)例，感受物理學(xué)精確的定量實(shí)驗(yàn)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嫹治鱿嘟Y(jié)合的研究方法和特點(diǎn)。科學(xué)探究：通過實(shí)例，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)家們探究的過程科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過物理學(xué)史，讓學(xué)生們感受物理之美，感受科學(xué)家們研究中蘊(yùn)含的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评恚约皠?wù)實(shí)求真的科學(xué)精神，感受物理學(xué)在生活中的應(yīng)用，感受物理學(xué)對科技發(fā)展的促進(jìn)作用，從而激勵學(xué)生熱愛物理，學(xué)好物理，貢獻(xiàn)社會。教學(xué)內(nèi)容及模塊整體分析序言課是高中的第一堂物理課,對學(xué)生開始物理學(xué)習(xí)有著承前啟后的重要作用。通過序言課的學(xué)習(xí),學(xué)生應(yīng)該概括地了解物理學(xué)廣泛的研究領(lǐng)域、特有的研究方法、蘊(yùn)含的科學(xué)精神、豐富的科技應(yīng)用和充滿挑戰(zhàn)的未來發(fā)展,初步了解初、高中物理學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法上的變化和發(fā)展,為學(xué)生進(jìn)一步展開物理內(nèi)容的學(xué)習(xí),提升物理學(xué)科核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)學(xué)情分析學(xué)生在初中階段對物理學(xué)已有了初步的了解，學(xué)習(xí)了一些有趣的物理知識和思考問題的方法。教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：了解物理學(xué)的發(fā)展歷程，知道物理學(xué)在生產(chǎn)、生活和科技中的應(yīng)用及其對社會發(fā)展所起到的作用。教學(xué)難點(diǎn)：知道物理學(xué)在生產(chǎn)、生活和科技中的應(yīng)用及其對社會發(fā)展所起到的作用。教學(xué)過程環(huán)節(jié)情境與問題教與學(xué)活動設(shè)計(jì)意圖學(xué)生發(fā)展一、新課導(dǎo)入播放有趣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和生活現(xiàn)象觀看視頻激發(fā)學(xué)生的對物理學(xué)習(xí)的興趣二、洞天察地，萬物之理——物理學(xué)概述什么是物理學(xué)（二）物理學(xué)研究的時空尺度（三）物理學(xué)的發(fā)展歷程物理學(xué)的定義時間差異跨越了43～44個數(shù)量級空間尺度上的差異達(dá)到42～43個數(shù)量級經(jīng)典力學(xué)的建立經(jīng)典熱學(xué)的建立經(jīng)典電磁學(xué)的建立經(jīng)典大廈上的兩朵烏云讓學(xué)生了解物理學(xué)的定義，知道物理學(xué)研究的兩個尺度讓學(xué)生了解經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典熱學(xué)、經(jīng)典電磁學(xué)、現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展歷程了解物理學(xué)的內(nèi)涵，初步培養(yǎng)學(xué)生的物質(zhì)觀。初步了解物理學(xué)的結(jié)構(gòu)和體系，進(jìn)而對物理學(xué)產(chǎn)生更深入的認(rèn)識。三、觀察現(xiàn)象，揭示本質(zhì)——物理學(xué)研究的特點(diǎn)（一）從蘋果落地到萬有引力定律（二）從發(fā)現(xiàn)電子到認(rèn)識原子的結(jié)構(gòu)（三）從小磁針轉(zhuǎn)動到電磁感應(yīng)定律介紹蘋果落地的故事，幫助學(xué)生了解牛頓由此發(fā)現(xiàn)偉大的萬有引力定律的故事介紹科學(xué)家通過觀察的物理現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)電子從而逐步認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的過程介紹法拉第受到電生磁的啟發(fā)，發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)定律的過程讓學(xué)生通過故事體會物理學(xué)研究的特點(diǎn)體驗(yàn)科學(xué)家從觀察現(xiàn)象到揭示物理規(guī)律的歷程，從而初步領(lǐng)悟物理學(xué)研究的特點(diǎn)。體會科學(xué)家在研究過程中嚴(yán)謹(jǐn)、邏輯的科學(xué)思維和勇于探索的科學(xué)精神。四、學(xué)以致知，客觀理性——物理學(xué)背后的科學(xué)精神（一）學(xué)以致知的探索精神（二）實(shí)事求是的客觀精神（三）理性分析的精神介紹伽利略等物理學(xué)家勇于探索的科學(xué)故事介紹后人修正牛頓經(jīng)典力學(xué)的故事；介紹愛因斯坦被拒稿的故事介紹第谷潛心觀測的故事。介紹筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星——海王星。讓學(xué)生了解科學(xué)家的探索精神讓學(xué)生體會科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性以及科學(xué)家堅(jiān)持不懈、精益求精的精神讓學(xué)生通過海王星發(fā)現(xiàn)的過程了解物理學(xué)所需要的理性精神初步培養(yǎng)科學(xué)探究的意識和習(xí)慣。初步培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)精神培養(yǎng)科學(xué)思維的意識和嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。五、揭示自然，造福人類——物理學(xué)的應(yīng)用（一）物理學(xué)與自然（二）物理學(xué)與生活（三）物理學(xué)有科技介紹自然界中的物理現(xiàn)象介紹力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、核物理等在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用介紹物理學(xué)在最新科技中的應(yīng)用讓學(xué)生知道自然現(xiàn)象中蘊(yùn)含物理原理讓學(xué)生知道物理學(xué)的應(yīng)用對日常生活和人類文明的作用和意義讓學(xué)生體會到物理學(xué)引領(lǐng)時代發(fā)展了解自然，熱愛生活；初步養(yǎng)成觀察的意識和習(xí)慣。了解物理學(xué)的各分支在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用；體會物理學(xué)在推動社會發(fā)展和人類文明進(jìn)步中所起到的巨大作用，從而產(chǎn)生對物理學(xué)的興趣和學(xué)習(xí)的激情。六、前景廣闊，充滿挑戰(zhàn)——物理學(xué)的未來困擾物理學(xué)的難題介紹物理學(xué)在物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論、技術(shù)發(fā)展需求等領(lǐng)域中存在的問題讓學(xué)生知道在物理學(xué)研究中目前尚存的問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的熱情培養(yǎng)學(xué)生的探究欲，激發(fā)他們發(fā)現(xiàn)自然、尋求真理的學(xué)習(xí)熱情；初步培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任感。七、高中物理的學(xué)習(xí)高中物理學(xué)習(xí)方法介紹高中物理特點(diǎn)和學(xué)習(xí)方法讓學(xué)生初步了解高中物理與初中物理的區(qū)別讓學(xué)生對高中物理的學(xué)習(xí)充滿信心和興趣板書設(shè)計(jì)綜合檢測卷一、選擇題(本題共10小題,每小題4分。在每小題給出的四個選項(xiàng)中,第1~7題只有一項(xiàng)符合題目要求,第8~10題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對的得4分,選對但不全的得2分,有選錯的得0分)1.(四川眉山高一期末)關(guān)于運(yùn)-20在機(jī)場滑行至停止的過程,下列說法正確的是()A.以地面為參考系,運(yùn)-20是運(yùn)動的B.運(yùn)-20受到地面的摩擦力方向與飛機(jī)的運(yùn)動方向相同C.地面受到運(yùn)-20的壓力,是地面發(fā)生形變造成的D.運(yùn)-20速度越大越不容易停下,是因?yàn)樗俣仍酱髴T性越大解析以地面為參考系,運(yùn)-20是運(yùn)動的,選項(xiàng)A正確;運(yùn)-20受到地面的摩擦力方向與飛機(jī)的運(yùn)動方向相反,選項(xiàng)B錯誤;地面受到運(yùn)-20的壓力,是運(yùn)-20輪胎發(fā)生形變造成的,選項(xiàng)C錯誤;慣性只與質(zhì)量有關(guān),與速度無關(guān),選項(xiàng)D錯誤。答案A2.如圖所示,一小孩沿著長為l的斜坡自坡底A爬上坡頂B,不小心又滑到坡底A,則小孩往返過程中的路程和位移大小分別為()A.2l2l B.00 C.2l0 D.02l解析路程是小孩運(yùn)動的路徑的長度,為2l;小孩的初位置與末位置相同,所以位移為0,選項(xiàng)C正確。答案C3.(廣東東莞高一月考)據(jù)報道,身體僅6mm長的沫蟬(一種昆蟲)跳躍高度可達(dá)70cm,其跳躍能力超過了人們普遍認(rèn)為的跳高冠軍跳蚤。已知沫蟬豎直起跳時,加速度可達(dá)4000m/s2,重力加速度g取10m/s2,則沫蟬豎直起跳時對地面的壓力與其體重的比值為()A.41∶1 B.401∶1C.400∶1 D.4001∶1解析設(shè)沫蟬的質(zhì)量為m,由牛頓第二定律可得FN-mg=ma,解得FN=401mg,根據(jù)牛頓第三定律可得,沫蟬對地面的壓力FN'=FN=401mg,所以沫蟬豎直起跳時對地面的壓力與其體重的比值為FN'mg=答案B4.(浙江高一月考)一鐵架臺放于水平地面上,其上有一輕質(zhì)細(xì)線懸掛一小球,開始時細(xì)線豎直,現(xiàn)將水平力F作用于小球上,使其緩慢地由實(shí)線位置運(yùn)動到虛線位置,鐵架臺始終保持靜止,則在這一過程中()A.細(xì)線拉力逐漸增大,鐵架臺所受地面的摩擦力逐漸增大B.鐵架臺對地面的壓力逐漸增大C.鐵架臺對地面的壓力逐漸減小D.水平力F先變大后變小解析對小球受力分析,其受重力、線的拉力F拉及水平方向的拉力F,如圖甲所示,因?yàn)榫徛\(yùn)動,所以小球處于動態(tài)平衡狀態(tài),解得F=mgtanθ,F拉=mgcosθ,因?yàn)棣仍龃?則F、F拉都變大;將小球、線和鐵架臺看成一個整體,對其受力分析,如圖乙所示,易得Ff=F,FN=(M+m)g,當(dāng)F增大時,Ff增大,FN不變。故選項(xiàng)B、C、D錯誤答案A5.機(jī)器人從護(hù)士站到病區(qū)為患者運(yùn)送生活物品,如圖甲所示。某次運(yùn)送物品過程,機(jī)器人沿直線運(yùn)動的v-t圖像如圖乙所示,則()A.t=20s時機(jī)器人開始返回B.護(hù)士站與接收點(diǎn)之間的距離為120mC.全過程機(jī)器人平均速度為2m/sD.運(yùn)送過程中物品在10~20s內(nèi)受到的摩擦力最大解析在0~30s內(nèi),機(jī)器人的運(yùn)動方向沒有改變,故A錯誤;由圖像可知,t=30s時,機(jī)器人到達(dá)接收點(diǎn),圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積即為護(hù)士站與接收點(diǎn)之間的距離,x=12×(10+30)×6m=120m,故B正確;全過程機(jī)器人平均速度為v=xt=12030m/s=4m/s,故C錯誤;運(yùn)送過程中,在10~20s內(nèi)機(jī)器人做勻速運(yùn)動,則物品也做勻速直線運(yùn)動,故物品在10~20s答案B6.(遼寧營口高一期末)某筆記本電腦放在散熱底座上,如圖甲所示,為了獲得更好的舒適度,由原卡位1調(diào)至卡位4(如圖乙所示),電腦始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。則()A.電腦受到的支持力變小B.電腦受到的支持力不變C.電腦受到的合力變小D.散熱底座對電腦的支持力與電腦對散熱底座的壓力是一對作用力和反作用力解析對電腦受力分析有FN=mgcosα,當(dāng)角度減小時,電腦受到的支持力變大,A、B錯誤;電腦處于靜止?fàn)顟B(tài),所受合力為零,因此合力不變,C錯誤;散熱底座對電腦的支持力與電腦對散熱底座的壓力是一對作用力和反作用力,D正確。答案D7.(江蘇南京高一期末)機(jī)動車禮讓行人已經(jīng)成為一種普遍的自覺行為。某汽車正以10m/s的速度在公路上勻速直線行駛,駕駛員突然發(fā)現(xiàn)正前方15m處斑馬線上有行人,于是剎車禮讓,設(shè)汽車與駕駛員的總質(zhì)量為2t,駕駛員的反應(yīng)時間為0.5s,且汽車做勻減速運(yùn)動恰好停止在斑馬線前。下列說法不正確的是()A.汽車在駕駛員反應(yīng)時間內(nèi)的位移大小為5mB.汽車在減速過程中第2s內(nèi)位移大小為10mC.從駕駛員發(fā)現(xiàn)斑馬線上有行人到停下來共需2.5sD.汽車在減速過程中受到的阻力大小為1.0×104N解析汽車在駕駛員反應(yīng)時間內(nèi)的位移大小x1=v0·Δt=10×0.5m=5m,A正確;汽車在減速過程中,根據(jù)v02=2ax2,x1+x2=15m,解得a=5m/s2,減速的時間t1=v0a=2s,因此從駕駛員發(fā)現(xiàn)斑馬線上有行人到停下來共需時間t=Δt+t1=2.5s,C正確;可以將減速過程倒過來看成勻加速運(yùn)動,減速過程中第2s內(nèi)位移大小相當(dāng)于做勻加速運(yùn)動第1s的位移,x=12at2=12×5×12m=2.5m,B錯誤;根據(jù)牛頓第二定律Ff=ma,可得汽車在減速過程中受到的阻力Ff=2×103×5N=1.0答案B8.(山東濰坊高一期中)如圖所示,小球位于豎直空心管的最上端h處,管的內(nèi)徑大于小球直徑。小球由靜止釋放,下落Δt后(此時小球未到管的最上端)由靜止釋放空心管,小球穿過管的時間為t,下列說法正確的是()A.減小Δt,t變小B.減小Δt,t變大C.Δt不變,增大h,t變大D.Δt不變,增大h,t不變解析在Δt時間內(nèi)小球的末速度和位移分別為v球1=gΔt,x球1=12g(Δt)2,由于此時小球未到管的最上端,設(shè)經(jīng)過t0小球到達(dá)管的最上端,有h-12g(Δt)2=gΔtt0+12gt02?12gt02,解得t0=?-12g(Δt)2gΔt,則此時管的速度和小球的速度分別為v管=?-12g(Δt)2Δt,v球2=gΔt+?-12g(Δt2)Δt答案BD9.(山東濟(jì)寧第二中學(xué)高一月考)如圖所示,在水平天花板的A點(diǎn)固定一根豎直輕桿,桿的下端固定一滑輪O。一細(xì)線跨過滑輪,上端固定在天花板的B點(diǎn),下端系一個重為G的物體,BO段細(xì)線與天花板的夾角為θ=30°。系統(tǒng)保持靜止,不計(jì)一切摩擦。下列說法正確的是()A.細(xì)線對滑輪的作用力大小是GB.細(xì)線對滑輪的作用力大小是3C.細(xì)線BO對天花板的拉力大小是GD.細(xì)線BO對天花板的拉力大小是G解析對重物受力分析,受到重力和拉力FT,根據(jù)平衡條件,有FT=mg,同一根細(xì)線拉力處處相等,故細(xì)線對天花板的拉力也等于G,故C正確,D錯誤;對滑輪受力分析,受到細(xì)線的壓力(等于兩邊細(xì)線拉力的合力),以及桿的彈力(向右上方的支持力),如圖所示,根據(jù)平衡條件,結(jié)合幾何關(guān)系,有F=FT=G,故A正確,B錯誤。答案AC10.(廣西欽州浦北縣月考)如圖所示,水平傳送帶以恒定速度v向右運(yùn)動,現(xiàn)將一小物體輕輕放在水平傳送帶的左端A處,物體先勻加速后勻速到達(dá)右端B處,且加速和勻速所用時間相等,已知A、B間距離為L,則()A.物體勻加速所用時間為LB.物體勻加速所用時間為2C.物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為vD.物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為3解析設(shè)物體做勻加速直線運(yùn)動的時間為t,由題意可知,物體做勻速直線運(yùn)動的時間也是t,物體從A到B的過程有L=v2t+vt,解得t=2L3v,故A錯誤,B正確;物體做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,設(shè)加速度大小為a,則a=vt=v2L3v=3v22L,對物體答案BD二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共18分)11.(10分)(江蘇南京高一月考)用電磁打點(diǎn)計(jì)時器研究勻變速直線運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中,打點(diǎn)計(jì)時器的工作頻率為50Hz,某次記錄小車運(yùn)動情況的紙帶如圖所示,圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn),相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個點(diǎn)未畫出。(1)根據(jù)運(yùn)動學(xué)有關(guān)公式可求得vB=16.50cm/s,vC=cm/s,vD=26.30cm/s;

(2)利用求得的數(shù)值在如圖所示的坐標(biāo)系中做出小車的v-t圖線(以打A點(diǎn)時開始計(jì)時),并根據(jù)圖線求出小車運(yùn)動的加速度a=m/s2;(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(3)圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是cm/s,此速度的物理意義是。

解析(1)電磁打點(diǎn)計(jì)時器頻率是50Hz,則每隔0.02s打一次點(diǎn),每相鄰兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個點(diǎn)沒有畫出,因此計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時間間隔為T=5×0.02s=0.1s。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動中時間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度,有vC=xBDtBD=1.90+2.38(2)在坐標(biāo)系中描出相應(yīng)各點(diǎn),用平滑曲線連接,如圖所示速度圖像中斜率即加速度,所以a=k=ΔvΔt=0.363-0.165(3)圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)是11.60cm/s,此速度的物理意義是開始計(jì)時時小車的速度,即小車在A點(diǎn)的瞬時速度。答案(1)21.40(2)見解析圖0.50(3)11.60開始計(jì)時時小車的速度(或小車在A點(diǎn)的瞬時速度)12.(8分)(福建三明高一期中)甲、乙兩同學(xué)分別做探究彈力和彈簧伸長量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)了如圖(a)所示的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)乙同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時,先把彈簧平放在桌面上用刻度尺測量彈簧原長,測彈簧長度時沒有從零刻度開始,如圖(b)所示,此時這個彈簧的長度L0是cm,再把彈簧豎直懸掛起來,掛上砝碼后測出彈簧伸長后的長度L,把L-L0作為彈簧的伸長量x,這樣操作,由于彈簧自身重力的影響,最后畫出的F-x圖線可能是下圖所示圖像的。

(2)甲同學(xué)在彈簧下端依次掛1、2、3、4、5個鉤碼,待靜止時,測出彈簧相應(yīng)的總長度l,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表:(彈力始終未超過彈性限度)彈簧總長度l/cm5.005.506.006.507.007.50彈力大小F/N00.20.40.60.81.0(c)甲根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在給定的如圖(c)所示的坐標(biāo)紙上,作出了彈簧彈力大小與彈簧長度的關(guān)系圖像;根據(jù)圖像得該彈簧的勁度系數(shù)k為N/m;該彈簧的原長為cm。

解析(1)彈簧的長度為L0=41.0-25.0cm=16.0cm,實(shí)驗(yàn)中用橫軸表示彈簧的伸長量x,縱軸表示彈簧的拉力F(即所掛重物的重力大小),當(dāng)彈簧豎直懸掛時,由于自身重力的影響,彈簧會有一段伸長量,但此時所掛重物的重力為0(即F=0);因?yàn)樵趶椈傻膹椥韵薅葍?nèi),彈簧的伸長量與其所受的拉力成線性關(guān)系,故選C。(2)設(shè)彈簧的原長為l0,勁度系數(shù)為k,根據(jù)胡克定律可得F=k(l-l0)=kl-kl0,圖線的斜率表示彈簧的勁度系數(shù),則有k=ΔFΔx=40.0N/m,圖線跟橫軸交點(diǎn)的橫坐標(biāo)表示彈力為零時彈簧的長度,即為彈簧的原長,由圖可知,原長為5答案(1)16.0C(2)40.05三、計(jì)算題(本題共3小題,共42分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)13.(12分)(山東青島高一期中)在某次跳水比賽中,一位運(yùn)動員以v0=3m/s的速度從離水面10m高的平臺向上躍起,起跳過程舉起雙臂直體離開臺面,其重心位于從手到腳全長的中點(diǎn),落水時身體豎直,手先入水(在此過程中運(yùn)動員水平方向的運(yùn)動忽略不計(jì)),重力加速度g取10m/s2,計(jì)算時可以把運(yùn)動員看成全部質(zhì)量集中在重心的一個質(zhì)點(diǎn)。求:(1)運(yùn)動員從起跳到最高點(diǎn)上升的高度h;(2)運(yùn)動員從起跳到手接觸水面過程所用時間t。(結(jié)果可以用根號表示)解析(1)上升階段有0-v02=-代入數(shù)據(jù)解得h=0.45m。(2)上升階段有0=v0-gt1代入數(shù)據(jù)解得t1=0.3s從最高點(diǎn)自由落體運(yùn)動過程有H=1其中H=10m+0.45m=10.45m解得t2=2.09所以總時間為t=t1+t2=(0.3+2.09答案(1)0.45m(2)(0.3+2.14.(14分)(廣東東莞高一月考)用三根細(xì)線a、b、c將質(zhì)量為m的小球1和質(zhì)量為2m的小球2連接,并懸掛如圖所示。兩個小球處于靜止?fàn)顟B(tài),細(xì)線a與豎直方向的夾