高三物理教案

第一讲：运动的描述第一节质点参考系和坐标系一、物体和质点１．只有质量，没有形状和大小的点叫做质点。２．质点是一种科学抽象，一种理想化的模型，这种忽略次要因素、突出主要因素（质量）的处理方法是一种非常重要的科学研究方法。３．一个物体能否看成质点，取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。４．一个物体能否被看成质点，取决于所研究的问题的性质，同一个物体在不同的问题中，有的能被看作质点，有的却不能被看成质点。二、参考系１．参考系是参照物的科学名称，是假定不动的物体。２．运动和静止都是相对的。３．参考系的选择是任意的，一般选择地面或相对地面静止的物体。三、坐标系１．为了定量描述物体的位置随时间的变化规律，我们可以在参考系上建立适当的坐标系，这个坐标系应该包含原点、正方向和单位长度。２．对于质点的直线运动，一般选取质点的运动轨迹为坐标轴，质点运动的方向为坐标轴的正方向，选取计时起点为坐标轴的原点。单位长度的选定要根据具体情况。３．位置的表示方法，例：x=5m。小结：可以建立一个直角坐标系，此时可以用（x，y）表示物体的位置。第二节时间和位移一、时间和时间间隔如果建立一个表示时间的一维直线系，则在这个坐标系中，时刻用点表示，时间间隔是两个时刻之差，用线段表示。二、路程和位移１．路程是物体运动轨迹的长度２．位移是描述物体位置变化的物理量，用从初位置到末位置的有向线段表示，即物体位移的大小由初末位置决定，方向由初位置指向末位置。问题：物体的位移大小有没有等于路程的情况？答：在单向直线运动中位移的大小等于路程。三、矢量和标量象位移这样既有大小又有方向的物理量叫做矢量，象路程这样只有大小，没有方向的物理量叫做标量。问题：温度、时间、质量、密度、速度，说明它们哪些是标量？哪些是矢量。总结：１．当两个矢量共线时，可以用算术运算，但首先要设定正方向。２．当两个矢量不共线时，合矢量和分矢量必将构成一个三角形，它们分别是三角形的三条边。３．不共线矢量的运算法则叫做平行四边形定则，又叫三角形定则。四、直线运动的位置和位移在直线坐标系中，位置用点来描述，记为x=?；位移是位置的变化，记为Δx，Δx=x2-x1。小结：物理中矢量的正负不表示大小，只表示方向，当规定了正方向后，正值表示与正方向同向，负值表示与正方向反向。反之亦然。第三节速度和加速度一．速度1．定义：位移跟发生这段位移所用时间的比值，用v表示．2．物理意义：速度是表示运动快慢的物理量，2．定义式：．3．单位：国际单位：m／s（或m·s-1）常用单位：km／h（或km·h-1）、cm／s（或cm·s-1）．4．方向：与物体运动方向相同．说明：速度有大小和方向，是矢量二．平均速度和瞬时速度1．平均速度1）定义：在变速直线运动中，运动物体的位移和所用时间的比值，叫做这段时间（或这段位移）的平均速度，用表示．2）说明：a.平均速度只能粗略表示其快慢程度。表示的是物体在t时间内的平均快慢程度。这实际上是把变速直线运动粗略地看成是匀速运动来处理．b．这是物理学中的重要研究方法——等效方法，即用已知运动研究未知运动，用简单运动研究复杂运动的一种研究方法．c．平均速度只是对运动物体在某一段时间内（或某一段位移内）而言的，对同一运动物体，在不同的过程，它的平均速度可能是不同的，因此，平均速度必须指明“哪段时间”或“哪段位移”的．d.平均速度只能粗略地描述一段时间（或一段位移）内的总体快慢，这就是“平均速度”与匀速直线运动“速度”的根本区别．e.平均速度不是各段运动速度的平均值，必须根据平均速度的定义来求解。2．瞬时速度（1）定义：运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，叫做此时刻（或此位置）的瞬时速度．（2）意义：反映物体在某一时刻（或经某一位置）时运动的快慢，它能精确地描述变速运动的快慢。平均速度只能粗略地描述变速运动．（3）对瞬时速度的理解：瞬时速度是在运动时间时的平均速度，即平均速度在时的极限就是某一时刻（或某一位置）的瞬时速度。（4）瞬时速度的方向：瞬时速度是矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同，（若是曲线运动，瞬时速度的方向是轨迹上物体所在点的切线方向（与轨迹在该点的延伸方向一致））三．速率：瞬时速率1）定义：瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。2）瞬时速率的测量：技术上通常用速度计来测量瞬时速率。2．平均速率：瞬时速度的大小是瞬时速率，那平均速度的大小是否也可以叫平均速率呢？（NO）其实我们初中所学的速度也不是没有意义的，我们给了他一个新的名字平均速率。1）定义：路程与发生这段路程所用时间的比值。2）速率是标量。3）注意：平均速率不是平均速度的大小。四．加速度（或速度的变化率、速度的变化快慢）定义：物体速度的变化（）与完成这一变化所用时间t的比值，叫做加速度。符号：a定义式：（a与、、t无关）国际单位：米/秒2（m/s2）物理意义：反映物体运动速度变化的快慢情况。a越大，则V变化得越快。矢标性：矢量讨论：当选取初速度的方向为正方向以后若>，则a与的方向相同，即物体做加速运动。若<，则a与的方向相反，即物体做减速运动。注意：速度的变化量是指；速度的变化率或变化快慢是指★匀变速直线运动：指a恒定不变的直线运动☆匀加速直线运动：指a恒定不变且V越来越大的直线运动（a与V同向）☆匀减速直线运动：指a恒定不变且V越来越小的直线运动（a与V反向）五．直线运动的图象运动种类位移—时间图象（S—t图象）速度—时间图象（V—t图象匀速直线运动ttStVtV匀变速直线运动VVt1、从S—t图象中可求：⑴、任一时刻物体运动的位移⑵、物体运动速度的大小（直线或切线的斜率大小）图线向上倾斜表示物体沿正向作直线运动，图线向下倾斜表示物体沿反向作直线运动。两图线相交表示两物体在这一时刻相遇比较两物体运动速度大小的关系（看两物体S—t图象中直线或切线的斜率大小）2、从V—t图象中可求：⑴、任一时刻物体运动的速度⑵、物体运动的加速度（a>0表示加速，a<0表示减速）图线纵坐标的截距表示t=0时刻的速度（即初速度）图线与横坐标所围的面积表示相应时间内的位移。在t轴上方的位移为正，在t轴下方的位移为负。某段时间内的总位移等于各段时间位移的代数和。两图线相交表示两物体在这一时刻速度相同比较两物体运动加速度大小的关系第四节速度与加速度的关系1、速度与加速度没有必然的关系，即：⑴速度大，加速度不一定也大；⑵加速度大，速度不一定也大；⑶速度为零，加速度不一定也为零；⑷加速度为零，速度不一定也为零。2、当加速度a与速度V方向的关系确定时，则有：⑴若a与V方向相同时，不管a如何变化，V都增大。⑵若a与V方向相反时，不管a如何变化，V都减小。第四节打点计时器初速度为0的匀加速直线运动第二讲：匀变速直线运动的研究一、匀变速直线运动1.定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫做匀变速直线运动。1.匀加速直线运动2.分类：2.匀减速直线运动二、匀变速直线运动的基本规律1、两个基本公式：位移公式：速度公式：2、两个推论：匀变速度运动的判别式：速度与位移关系式：3、两个特性可以证明，无论匀加速还是匀减速，都有4、做匀变速直线运动的物体，如果初速度为零，或者末速度为零，那么公式都可简化为：，，，以上各式都是单项式，因此可以方便地找到各物理量间的比例关系5、两组比例式：对于初速度为零的匀加速直线运动：（1）按照连续相等时间间隔分有1s末、2s末、3s末……即时速度之比为：前1s、前2s、前3s……内的位移之比为第1s、第2s、第3s……内的位移之比为（2）按照连续相等的位移分有1X末、2X末、3X末……速度之比为：前1m、前2m、前3m……所用的时间之比为第1m、第2m、第3m……所用的时间之比为三、自由落体运动和竖直上抛运动1、自由落体运动：（1）定义：自由落体运动：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。（2）性质：它是v0=0，a=g的匀加速直线运动。（3）规律：基本规律：初速度为0的匀加速直线运动的一切规律对于自由落体运动都适用。2、竖直上抛运动（1）定义：有一个竖直向上的初速度υ0；运动过程中只受重力作用，加速度为竖直向下的重力加速度g。（2）性质：是坚直向上的，加速度为重力加速度g的匀减速直线运动。（3）竖直上抛运动的规律：竖直上抛运动是加速度恒定的匀变速直线运动，若以抛出点为坐标原点，竖直向上为坐标轴正方向建立坐标系，其位移与速度公式分别为（4）最大高度、上升时间第三讲牛顿运动定律

★1.牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止.

（1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持.

（2）定律说明了任何物体都有惯性.

（3）不受力的物体是不存在的.牛顿第一定律不能用实验直接验证.但是建立在大量实验现象的基础之上，通过思维的逻辑推理而发现的.它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法:通过观察大量的实验现象，利用人的逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律.

（4）牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系.

2.惯性:物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.

（1）惯性是物体的固有属性，即一切物体都有惯性，与物体的受力情况及运动状态无关.因此说，人们只能“利用”惯性而不能“克服”惯性.（2）质量是物体惯性大小的量度.

★★★★3.牛顿第二定律:物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，表达式F合=ma

（1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律，分析出物体的运动规律;反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况，为设计运动，控制运动提供了理论基础.

（2）对牛顿第二定律的数学表达式F合=ma，F合是力，ma是力的作用效果，特别要注意不能把ma看作是力.

（3）牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果.即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬间效果是加速度而不是速度.

（4）牛顿第二定律F合=ma，F合是矢量，ma也是矢量，且ma与F合的方向总是一致的.F合可以进行合成与分解，ma也可以进行合成与分解.

4.★牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上.

（1）牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的，因而力总是成对出现的，它们总是同时产生，同时消失.（2）作用力和反作用力总是同种性质的力.

（3）作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可叠加.

5.牛顿运动定律的适用范围:宏观低速的物体和在惯性系中.6.超重和失重

（1）超重:物体有向上的加速度称物体处于超重.处于超重的物体对支持面的压力FN（或对悬挂物的拉力）大于物体的重力mg，即FN=mg+ma.（2）失重:物体有向下的加速度称物体处于失重.处于失重的物体对支持面的压力FN（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力mg.即FN=mg-ma.当a=g时FN=0，物体处于完全失重.（3）对超重和失重的理解应当注意的问题

①不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力.②超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重.

③在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.6、处理连接题问题----通常是用整体法求加速度，用隔离法求力。

第四讲、曲线运动1.曲线运动

（1）物体作曲线运动的条件:运动质点所受的合外力（或加速度）的方向跟它的速度方向不在同一直线（2）曲线运动的特点:质点在某一点的速度方向，就是通过该点的曲线的切线方向.质点的速度方向时刻在改变，所以曲线运动一定是变速运动.

（3）曲线运动的轨迹:做曲线运动的物体，其轨迹向合外力所指一方弯曲，若已知物体的运动轨迹，可判断出物体所受合外力的大致方向，如平抛运动的轨迹向下弯曲，圆周运动的轨迹总向圆心弯曲等.

2.运动的合成与分解

（1）合运动与分运动的关系:①等时性;②独立性;③等效性.

（2）运动的合成与分解的法则:平行四边形定则.

（3）分解原则:根据运动的实际效果分解，物体的实际运动为合运动.

3.★★★平抛运动

（1）特点:①具有水平方向的初速度;②只受重力作用，是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动.

（2）运动规律:平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.

①建立直角坐标系（一般以抛出点为坐标原点O，以初速度vo方向为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向）;

②由两个分运动规律来处理（如右图）.

4.圆周运动

（1）描述圆周运动的物理量

①线速度:描述质点做圆周运动的快慢，大小v=s/t（s是t时间内通过弧长），方向为质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的切线方向

②角速度:描述质点绕圆心转动的快慢，大小ω=φ/t（单位rad/s），φ是连接质点和圆心的半径在t时间内转过的角度.其方向在中学阶段不研究.

③周期T，频率f---------做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期.

做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数叫做频率.

⑥向心力:总是指向圆心，产生向心加速度，向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小.大小［注意］向心力是根据力的效果命名的.在分析做圆周运动的质点受力情况时，千万不可在物体受力之外再添加一个向心力.

（2）匀速圆周运动:线速度的大小恒定，角速度、周期和频率都是恒定不变的，向心加速度和向心力的大小也都是恒定不变的，是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动.

（3）变速圆周运动:速度大小方向都发生变化，不仅存在着向心加速度（改变速度的方向），而且还存在着切向加速度（方向沿着轨道的切线方向，用来改变速度的大小）.一般而言，合加速度方向不指向圆心，合力不一定等于向心力.合外力在指向圆心方向的分力充当向心力，产生向心加速度;合外力在切线方向的分力产生切向加速度.①如右上图情景中，小球恰能过最高点的条件是v≥v临v临由重力提供向心力得v临②如右下图情景中，小球恰能过最高点的条件是v≥0。第五讲万有引力

（1）万有引力定律：宇宙间的一切物体都是互相吸引的.两个物体间的引力的大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比.

公式:

（2）★★★应用万有引力定律分析天体的运动

①基本方法:把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供.即F引=F向得：

应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算.②天体质量M、密度ρ的估算:

（3）三种宇宙速度

①第一宇宙速度:v1=7.9km/s，它是卫星的最小发射速度，也是地球卫星的最大环绕速度.

②第二宇宙速度（脱离速度）:v2=11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.

③第三宇宙速度（逃逸速度）:v3=16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.

（4）地球同步卫星

所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的，这种卫星位于赤道上方某一高度的稳定轨道上，且绕地球运动的周期等于地球的自转周期，即T=24h=86400s，离地面高度

同步卫星的轨道一定在赤道