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2019-2020年高中物理《速度和加速度》教案3 魯科版必修1 一、教學內(nèi)容分析 1.內(nèi)容和地位 在《普通高中物理課程標準》共同必修模塊“物理1”的內(nèi)容標準中涉及本節(jié)的內(nèi)容有：“經(jīng)歷勻變速直線運動實驗研究的過程，理解位移、速度和加速度，體會在實驗中發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的作用”。 本節(jié)速度、加速度是描述運動的重要物理量，理解速度和加速度概念，是學習勻變速直線運動規(guī)律的基礎。物體的運動是日常生活中最為常見的現(xiàn)象，學生對勻速物體的運動已有自己的認識，可作為教學的起點，通過探究實驗和科學的辨析，真正理解描述變速運動規(guī)律的重要物理量：速度、加速度。本節(jié)研究平均速度所應用的等效替代思想和定義加速度所應用的比值法、研究瞬時速度所應用的極限法等都是物理學中常用的研究方法，在教學中教師引導學生主動學習這幾種方法，為以后應用類似方法來解決物理問題，領悟形異質(zhì)同的物理模型打下基礎。教學過程中還應讓學生感受實驗探究的過程，使學生從中理解和領會研究物理問題的途徑打下良好的基礎。 2.教學目標 (1)經(jīng)歷實驗探究變速直線運動的平均速度、瞬時速度的過程，理解速度、加速度的概念，知道速度和速率以及它們的區(qū)別。 (2)體會物理問題研究中科學思維方法的應用，學會用比值法、等效替代來研究物理問題，體會數(shù)學在研究物理問題中的重要性。 (3)善于發(fā)表自己的見解，感受合作學習的快樂；勇于克服困難，保持探究的熱情。 3.教學重點、難點 (1)理解平均速度、瞬時速度、加速度的概念，知道速度和速率以及它們的區(qū)別。 (2)加速度的概念及物理意義。 (3)利用極限法由平均速度推導瞬時速度；怎樣由瞬時速度的變化導出加速度的概念。 二、案例設計 (一)導入新課 (1)復習勻速直線運動的特點和運動快慢的描述方法——速度的定義。 (2)教師舉例：物體有著各式各樣的運動，不僅不同的物體運動的快慢程度不一樣，而且同一物體在不同段的快慢程度也可以不同，請同學們舉出日常生活中這種類型物體運動的實例。 (如蝸牛的爬行運動、飛機的起飛、物體沿斜面下滑火車出站和進站的運動等。) (3)引導學生思考：那么如何比較變速直線運動的物體的運動快慢呢? (二)新課教學 1.平均速度 教師設問：（1）在運動會的100m短跑上，運動員在整個過程中跑得快慢一樣嗎?(2)你如何判斷哪位運動員跑得快，用什么方法?請同學們以小組為單位討論并選派代表發(fā)言。 預測 學生對物體運動快慢認識可能有下面幾種： (1)同樣長短的位移，看誰用的時間少； (2)如果運動的時間相等，可比較誰通過的位移大。 …… 教師： 同學們提出的這些比較方法都是正確的。 教師進一步提問：如果運動的時間不相等，通過的位移也不相等，又如何比較快慢呢? 有一小部分學生會回答：用單位時間內(nèi)的位移來比較，就找到了統(tǒng)一標準。 目的 引導學生用比值法來探究變速直線運動物體的運動快慢，人們在長期對運動的研究的過程中為了能描述變速直線運動的快慢，逐步建立了平均速度的概念。用平均速度來表示物體在某段位移的平均快慢程度。 探究性實驗：利用打點計時器、斜面、小車、紙帶等儀器來研究變速直線運動的快慢。 (以4人為一小組做實驗，教師先介紹打點計時器的原理，兩點之間的時間間隔是多少?而后由學生動手做。) 請同學們觀察一個實驗，即小車沿斜面滑下做變速直線運動的例子：讓小車后固定一小紙帶，小車運動時會拖著小紙帶一起運動，小紙帶穿過一個打點計時器，通過打點計時器把小車在連續(xù)相等的各個位置(小紙帶的點)記錄下來。 教師：指導同學們對紙帶打的不同時刻的點進行分析，重點指導如何采集數(shù)據(jù)進行分析，指導學生采集OA、AB、BC、CD、DE、EF各段的位移，而后研究如何比較各小段運動的快慢，通過師生討論方式進行。 預測 (各學生代表的分析) (1)粗略地研究變速直線運動中某一段運動的快慢，可用相等時間的位移比較； (2)粗略地研究變速直線運動中某一段運動的快慢，可以用這段的位移s跟發(fā)生這段位移所用時間t的比值來比較。 …… 在師生討論的基礎上，總結(jié)得出平均速度?？捎醚芯縿蛩僦本€運動的速度的方法來求變速直線運動的平均速度——等效替代方法：研究任何一個變速直線運動的快慢，都可以找到一個與它等效的勻速直線運動來粗略地描述它。 平均速度就是粗略地表示做變速運動的質(zhì)點運動快慢的物理量，采用描述勻速直線運動速度的方法，平均速度等于位移s跟發(fā)生這段位移所用時間t的比值，用表示。 由速度的定義式中可看出，v的單位由位移和時間共同決定，國際單位制中是米每秒，符號為m／s或ms－1，常用單位還有km／h、cm／s等，而且平均速度是既具有大小，又有方向的物理量，即矢量。 針對學生上面計算紙帶OA、AB、BC、CD、DE、EF的各小段小車運動的快慢，繼續(xù)討論對平均速度還有什么新的認識? 預測 (1)通過分別計算出OA、AB、BC的平均速度，三段的值都不相同，說明不同段計算出的平均速度是不一樣的。 (2)百米運動員10 s時間里跑完100 m，那么他1 s平均跑10 m，即平均速度是10m／s。 (3)百米運動員平均速度雖是10 m／s，并不是他每1 s都跑10 m，誰也說不來他在哪1s跑了10m，有的1s跑10m多，有的1s跑不到10 m。 …… 教師在學生充分討論的基礎上總結(jié)歸納：百米運動員平均速度雖是10m／s，它等效于運動員自始至終用10m／s的速度勻速跑完全程，所以就用這平均速度來粗略表示其快慢程度。但這個10m／s只代表這100m內(nèi)(或10s內(nèi))的平均速度，平均速度的大小與計算的是哪一段時間 (或位移)密切相關，不同段計算出的平均速度一般是不同的。 2.瞬時速度 通過師生對話方式進行探討： 教師：平均速度只能粗略表示運動的快慢程度，那么，如果要精確地描述變速直線運動的快慢，應怎樣描述呢? 學生：那就必須知道某一時刻(或經(jīng)過某一位置)時物體運動的快慢。 教師：對，這就是瞬時速度。 瞬時速度：運動的物體在(經(jīng)過)某一時刻(或某一位置)的速度。 師生合作的探究性實驗： 利用光電開關裝置來研究一小段位移內(nèi)的平均速度的變化，運用極限方法來理解瞬時速度的物理意義。 (1)由教師介紹光電開關裝置的作用及小車(車上插有不同寬度的遮光板)沿斜面下滑的情形。 (2)由各小組推選三位同學在教師的指導下做探究性的實驗： ①保持光電開關與小車的距離和斜面的傾角不變，改變插在車上遮光板的寬度，由來求小車經(jīng)光電開關位置后運動了遮光板得寬度這一小段時間內(nèi)的平均速度，探究當小車經(jīng)過同一位置時，遮光板的寬度逐漸變小時，平均速度的值的變化有什么規(guī)律?(各小組利用采集的數(shù)據(jù)進行計算、討論。) ②保持光電開關與小車的距離及車上遮光板的寬度不變，增大斜面的傾角，探究當小車經(jīng)過相同位置運動時，小車經(jīng)遮光板的寬度這一小段時間內(nèi)的平均速度的變化，有什么規(guī)律?(各小組利用采集的數(shù)據(jù)進行計算、討論。)可以讓學生根據(jù)收集的數(shù)據(jù)分析，發(fā)表自己的見解。若需要可通過教師設問、學生討論來研究。 教師可提出： (1)小車沿相同傾角的斜面滑下經(jīng)過某一段距離時的位移越短，平均速度的變化是越大還是越小? (2)小車沿斜面滑下經(jīng)過某一相同距離時時間越短，平均速度的變化是越大還是越小? 預測 學生回答： (1)當小車沿斜面滑下過程中，在研究某一段運動時，若位移非常小，平均速度的變化已經(jīng)非常不明顯了； (2)當小車沿斜面滑下過程中，在研究某一段運動時，若時間非常短，平均速度的變化已經(jīng)非常不明顯了； (3)以上兩種情形下平均速度的變化已經(jīng)看不出來了。 教師提出問題：既然平均速度的變化已經(jīng)看不出來了，是否可以把這段運動看成是勻速直線運動呢。?能否用這一小段運動的平均速度來表示這小段運動中任何位置的瞬時速度呢? 學生通過推理討論得出： 既然平均速度的變化已經(jīng)看不出來了，就可以把這段運動看成是勻速直線運動，利用這一小段運動的平均速度表示這小段運動中任何位置的瞬時速度。 教師總結(jié)：這就是瞬時速度的物理意義，即當位移足夠小時(或時間足夠短時)，可以認為物體的運動已經(jīng)是勻速直線運動，所求的平均速度就可以代表這一小段運動中任何時刻的瞬時速度。在直線運動中，瞬時速度的方向即物體在這一位置的運動方向，所以瞬時速度是矢量。通常我們只強調(diào)其大小，把瞬時速度的大小叫瞬時速率，簡稱為速率，是標量。 請思考： 為什么可以用這種方法來求得小車運動通過某位置的瞬時速度？ 小實驗 教師：同學們是否觀察過摩托車或汽車運動時駕駛位置前的速度計?它顯示的速度就是摩托車或汽車這一時刻的瞬時速度。 速度計的原理就是一個小型發(fā)電機與電流計連接，而摩托車或汽車運動的瞬時速度與發(fā)電機轉(zhuǎn)動的快慢成正比，電流計得到的電流的大小又與發(fā)電機轉(zhuǎn)動的快慢成正比，這樣電流計得到的電流就被換成速度示數(shù)。 為每一小組同學準備一個小型發(fā)電機、電流計及細線(用于繞在發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上)，用手拉細線，觀察：當手拉的瞬時速度越大，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速怎樣變化?電流計的示數(shù)又怎樣變化? 3.加速度 教師：表2—1提供了幾種物體運動的情況，同學們以小組為單位根據(jù)表格的信息，針對運動速度的變化情況進行討論。 (1)各物體運動時速度的變化情況如何? (2)能否用分析物體運動快慢的比值方法來分析速度變化的快慢呢?(必須在第1思考題回答后才能提出第2個思考題) (類比遷移方法)。 預測 學生可能從以下幾種情況思考： (1)每個運動物體速度的變化各是多少? (2)比較每個運動物體速度變化的值和所用的時間之間的關系。 (3)比較每個運動物體速度變化與所用時間的比值的大小關系。 教師總結(jié)：同學們分析得都很好，幾位同學分析的角度有所不同。有的同學分析的是誰速度變化得多；有的同學分析的是單位時間內(nèi)誰速度變化得多，即誰速度變化得更快。怎樣來表示這種不同? 若要比較速度變化的多少，只要知道末速度和初速度的差值；若要比較速度變化快慢，不僅要知道速度變化的多少。(末速度和初速度的差值)，還要知道完成這一速度變化所用的時間，比較時要看單位時間內(nèi)的速度變化的平均快慢。 教師對學生的各種思考與計算給予充分的肯定。設運動物體的初速度為vo，末速度為vt，在t時間內(nèi)物體速度的變化為vt—vo。引導學生用類比遷移方法由來表示速度變化的快慢。 為了比較物體運動的速度變化的快慢，我們用加速度來表示：物體速度變化跟發(fā)生這一變化所用的時間的比，叫物體運動的加速度。設運動物體的初速度為vo，末速度為vt，在t時間內(nèi)物體速度的變化為vt—v0。，則加速度用a表示為 教師引導學生同樣運用類比遷移方法，歸納得出：加速度不僅有大小，而且有方向，加速度是矢量，在直線運動中，加速度的方向有與速度的方向同向與反向兩種情形：當加速度的方向與速度同向時，物體運動速度越來越大，做加速運動；當加速度的方向與速度反向時，物體運動速度越來越小，做減速運動。加速度的單位由速度的單位和時間的單位決定，速度的單位是m／s(米／秒)，時間的單位是s(秒)，加速度的單位就是m／s2(米／秒2)，讀作“米每二次方秒”。 課堂練習 [例題1] 獵豹由靜止開始起跑，經(jīng)2s的時間，速度達到70km／h，獵豹的加速度是多大?是正值還是負值，是加速還是減速運動? [例題2] 列車以30m／s的速度行駛，司機發(fā)現(xiàn)前方路段給出低速行駛的信號后，采取自動措施，在10 s內(nèi)使列車的速度減少到10 m／s。求列車的加速度。列車是加速還是減速運動? 課堂內(nèi)容小結(jié) (1)平均速度的概念及物理意義。 (2)瞬時速度的概念及物理意義；速度的大小(速率)的物理意義 (3)加速度的物理意義和加速度的簡單應用 三、案例評析 本節(jié)課教學設計注重學生知識的形成過程。教師注重創(chuàng)設問題情境，留給學生獨立的觀察思考和實驗的空間，激發(fā)學生探究的熱情。學生在已有的認知條件下，即根據(jù)學生已掌握的勻速直線運動的速度知識，以小組為單位，讓學生親身經(jīng)歷實驗和理論探究的過程，學生在小組討論中充分展示自己的觀點，激發(fā)學生的問題意識和創(chuàng)新意識，較好地理解平均速度、瞬時速度、加速度的物理意義。學習過程中注重體會推理、演繹、歸納等科學思維方法，培養(yǎng)學生運用數(shù)學工具解決物理問題的能力。 gkxx