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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(xué)內(nèi)容分析 1.內(nèi)容和地位 在《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》共同必修模塊“物理1”的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中涉及本節(jié)的內(nèi)容有：“經(jīng)歷勻變速直線運(yùn)動實(shí)驗(yàn)研究的過程，理解位移、速度和加速度，體會在實(shí)驗(yàn)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(yùn)動的重要物理量，理解速度和加速度概念，是學(xué)習(xí)勻變速直線運(yùn)動規(guī)律的基礎(chǔ)。物體的運(yùn)動是日常生活中最為常見的現(xiàn)象，學(xué)生對勻速物體的運(yùn)動已有自己的認(rèn)識，可作為教學(xué)的起點(diǎn)，通過探究實(shí)驗(yàn)和科學(xué)的辨析，真正理解描述變速運(yùn)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(yīng)用的等效替代思想和定義加速度所應(yīng)用的比值法、研究瞬時(shí)速度所應(yīng)用的極限法等都是物理學(xué)中常用的研究方法，在教學(xué)中教師引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)這幾種方法，為以后應(yīng)用類似方法來解決物理問題，領(lǐng)悟形異質(zhì)同的物理模型打下基礎(chǔ)。教學(xué)過程中還應(yīng)讓學(xué)生感受實(shí)驗(yàn)探究的過程，使學(xué)生從中理解和領(lǐng)會研究物理問題的途徑打下良好的基礎(chǔ)。 2.教學(xué)目標(biāo) (1)經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究變速直線運(yùn)動的平均速度、瞬時(shí)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(xué)思維方法的應(yīng)用，學(xué)會用比值法、等效替代來研究物理問題，體會數(shù)學(xué)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(xué)習(xí)的快樂；勇于克服困難，保持探究的熱情。 3.教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) (1)理解平均速度、瞬時(shí)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(dǎo)瞬時(shí)速度；怎樣由瞬時(shí)速度的變化導(dǎo)出加速度的概念。 二、案例設(shè)計(jì) (一)導(dǎo)入新課 (1)復(fù)習(xí)勻速直線運(yùn)動的特點(diǎn)和運(yùn)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(yùn)動，不僅不同的物體運(yùn)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(xué)們舉出日常生活中這種類型物體運(yùn)動的實(shí)例。 (如蝸牛的爬行運(yùn)動、飛機(jī)的起飛、物體沿斜面下滑火車出站和進(jìn)站的運(yùn)動等。) (3)引導(dǎo)學(xué)生思考：那么如何比較變速直線運(yùn)動的物體的運(yùn)動快慢呢? (二)新課教學(xué) 1.平均速度 教師設(shè)問：（1）在運(yùn)動會的100m短跑上，運(yùn)動員在整個(gè)過程中跑得快慢一樣嗎?(2)你如何判斷哪位運(yùn)動員跑得快，用什么方法?請同學(xué)們以小組為單位討論并選派代表發(fā)言。 預(yù)測 學(xué)生對物體運(yùn)動快慢認(rèn)識可能有下面幾種： (1)同樣長短的位移，看誰用的時(shí)間少； (2)如果運(yùn)動的時(shí)間相等，可比較誰通過的位移大。 …… 教師： 同學(xué)們提出的這些比較方法都是正確的。 教師進(jìn)一步提問：如果運(yùn)動的時(shí)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(xué)生會回答：用單位時(shí)間內(nèi)的位移來比較，就找到了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 目的 引導(dǎo)學(xué)生用比值法來探究變速直線運(yùn)動物體的運(yùn)動快慢，人們在長期對運(yùn)動的研究的過程中為了能描述變速直線運(yùn)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(shí)驗(yàn)：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、斜面、小車、紙帶等儀器來研究變速直線運(yùn)動的快慢。 (以4人為一小組做實(shí)驗(yàn)，教師先介紹打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理，兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔是多少?而后由學(xué)生動手做。) 請同學(xué)們觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)，即小車沿斜面滑下做變速直線運(yùn)動的例子：讓小車后固定一小紙帶，小車運(yùn)動時(shí)會拖著小紙帶一起運(yùn)動，小紙帶穿過一個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器把小車在連續(xù)相等的各個(gè)位置(小紙帶的點(diǎn))記錄下來。 教師：指導(dǎo)同學(xué)們對紙帶打的不同時(shí)刻的點(diǎn)進(jìn)行分析，重點(diǎn)指導(dǎo)如何采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指導(dǎo)學(xué)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(yùn)動的快慢，通過師生討論方式進(jìn)行。 預(yù)測 (各學(xué)生代表的分析) (1)粗略地研究變速直線運(yùn)動中某一段運(yùn)動的快慢，可用相等時(shí)間的位移比較； (2)粗略地研究變速直線運(yùn)動中某一段運(yùn)動的快慢，可以用這段的位移s跟發(fā)生這段位移所用時(shí)間t的比值來比較。 …… 在師生討論的基礎(chǔ)上，總結(jié)得出平均速度?？捎醚芯縿蛩僦本€運(yùn)動的速度的方法來求變速直線運(yùn)動的平均速度——等效替代方法：研究任何一個(gè)變速直線運(yùn)動的快慢，都可以找到一個(gè)與它等效的勻速直線運(yùn)動來粗略地描述它。 平均速度就是粗略地表示做變速運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動快慢的物理量，采用描述勻速直線運(yùn)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(shí)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(shí)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(xué)生上面計(jì)算紙帶OA、AB、BC、CD、DE、EF的各小段小車運(yùn)動的快慢，繼續(xù)討論對平均速度還有什么新的認(rèn)識? 預(yù)測 (1)通過分別計(jì)算出OA、AB、BC的平均速度，三段的值都不相同，說明不同段計(jì)算出的平均速度是不一樣的。 (2)百米運(yùn)動員10 s時(shí)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(yùn)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(xué)生充分討論的基礎(chǔ)上總結(jié)歸納：百米運(yùn)動員平均速度雖是10m／s，它等效于運(yùn)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(gè)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(jì)算的是哪一段時(shí)間 (或位移)密切相關(guān)，不同段計(jì)算出的平均速度一般是不同的。 2.瞬時(shí)速度 通過師生對話方式進(jìn)行探討： 教師：平均速度只能粗略表示運(yùn)動的快慢程度，那么，如果要精確地描述變速直線運(yùn)動的快慢，應(yīng)怎樣描述呢? 學(xué)生：那就必須知道某一時(shí)刻(或經(jīng)過某一位置)時(shí)物體運(yùn)動的快慢。 教師：對，這就是瞬時(shí)速度。 瞬時(shí)速度：運(yùn)動的物體在(經(jīng)過)某一時(shí)刻(或某一位置)的速度。 師生合作的探究性實(shí)驗(yàn)： 利用光電開關(guān)裝置來研究一小段位移內(nèi)的平均速度的變化，運(yùn)用極限方法來理解瞬時(shí)速度的物理意義。 (1)由教師介紹光電開關(guān)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(xué)在教師的指導(dǎo)下做探究性的實(shí)驗(yàn)： ①保持光電開關(guān)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(guān)位置后運(yùn)動了遮光板得寬度這一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度，探究當(dāng)小車經(jīng)過同一位置時(shí)，遮光板的寬度逐漸變小時(shí)，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(jìn)行計(jì)算、討論。) ②保持光電開關(guān)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(dāng)小車經(jīng)過相同位置運(yùn)動時(shí)，小車經(jīng)遮光板的寬度這一小段時(shí)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(jìn)行計(jì)算、討論。)可以讓學(xué)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(shè)問、學(xué)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(shí)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(shí)時(shí)間越短，平均速度的變化是越大還是越小? 預(yù)測 學(xué)生回答： (1)當(dāng)小車沿斜面滑下過程中，在研究某一段運(yùn)動時(shí)，若位移非常小，平均速度的變化已經(jīng)非常不明顯了； (2)當(dāng)小車沿斜面滑下過程中，在研究某一段運(yùn)動時(shí)，若時(shí)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(yùn)動看成是勻速直線運(yùn)動呢。?能否用這一小段運(yùn)動的平均速度來表示這小段運(yùn)動中任何位置的瞬時(shí)速度呢? 學(xué)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(yùn)動看成是勻速直線運(yùn)動，利用這一小段運(yùn)動的平均速度表示這小段運(yùn)動中任何位置的瞬時(shí)速度。 教師總結(jié)：這就是瞬時(shí)速度的物理意義，即當(dāng)位移足夠小時(shí)(或時(shí)間足夠短時(shí))，可以認(rèn)為物體的運(yùn)動已經(jīng)是勻速直線運(yùn)動，所求的平均速度就可以代表這一小段運(yùn)動中任何時(shí)刻的瞬時(shí)速度。在直線運(yùn)動中，瞬時(shí)速度的方向即物體在這一位置的運(yùn)動方向，所以瞬時(shí)速度是矢量。通常我們只強(qiáng)調(diào)其大小，把瞬時(shí)速度的大小叫瞬時(shí)速率，簡稱為速率，是標(biāo)量。 請思考： 為什么可以用這種方法來求得小車運(yùn)動通過某位置的瞬時(shí)速度？ 小實(shí)驗(yàn) 教師：同學(xué)們是否觀察過摩托車或汽車運(yùn)動時(shí)駕駛位置前的速度計(jì)?它顯示的速度就是摩托車或汽車這一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。 速度計(jì)的原理就是一個(gè)小型發(fā)電機(jī)與電流計(jì)連接，而摩托車或汽車運(yùn)動的瞬時(shí)速度與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動的快慢成正比，電流計(jì)得到的電流的大小又與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動的快慢成正比，這樣電流計(jì)得到的電流就被換成速度示數(shù)。 為每一小組同學(xué)準(zhǔn)備一個(gè)小型發(fā)電機(jī)、電流計(jì)及細(xì)線(用于繞在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子上)，用手拉細(xì)線，觀察：當(dāng)手拉的瞬時(shí)速度越大，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速怎樣變化?電流計(jì)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(yùn)動的情況，同學(xué)們以小組為單位根據(jù)表格的信息，針對運(yùn)動速度的變化情況進(jìn)行討論。 (1)各物體運(yùn)動時(shí)速度的變化情況如何? (2)能否用分析物體運(yùn)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(gè)思考題) (類比遷移方法)。 預(yù)測 學(xué)生可能從以下幾種情況思考： (1)每個(gè)運(yùn)動物體速度的變化各是多少? (2)比較每個(gè)運(yùn)動物體速度變化的值和所用的時(shí)間之間的關(guān)系。 (3)比較每個(gè)運(yùn)動物體速度變化與所用時(shí)間的比值的大小關(guān)系。 教師總結(jié)：同學(xué)們分析得都很好，幾位同學(xué)分析的角度有所不同。有的同學(xué)分析的是誰速度變化得多；有的同學(xué)分析的是單位時(shí)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(shí)間，比較時(shí)要看單位時(shí)間內(nèi)的速度變化的平均快慢。 教師對學(xué)生的各種思考與計(jì)算給予充分的肯定。設(shè)運(yùn)動物體的初速度為vo，末速度為vt，在t時(shí)間內(nèi)物體速度的變化為vt—vo。引導(dǎo)學(xué)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(yùn)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(shí)間的比，叫物體運(yùn)動的加速度。設(shè)運(yùn)動物體的初速度為vo，末速度為vt，在t時(shí)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(dǎo)學(xué)生同樣運(yùn)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(yùn)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(dāng)加速度的方向與速度同向時(shí)，物體運(yùn)動速度越來越大，做加速運(yùn)動；當(dāng)加速度的方向與速度反向時(shí)，物體運(yùn)動速度越來越小，做減速運(yùn)動。加速度的單位由速度的單位和時(shí)間的單位決定，速度的單位是m／s(米／秒)，時(shí)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(xí) [例題1] 獵豹由靜止開始起跑，經(jīng)2s的時(shí)間，速度達(dá)到70km／h，獵豹的加速度是多大?是正值還是負(fù)值，是加速還是減速運(yùn)動? [例題2] 列車以30m／s的速度行駛，司機(jī)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(yùn)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(shí)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(yīng)用 三、案例評析 本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)注重學(xué)生知識的形成過程。教師注重創(chuàng)設(shè)問題情境，留給學(xué)生獨(dú)立的觀察思考和實(shí)驗(yàn)的空間，激發(fā)學(xué)生探究的熱情。學(xué)生在已有的認(rèn)知條件下，即根據(jù)學(xué)生已掌握的勻速直線運(yùn)動的速度知識，以小組為單位，讓學(xué)生親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)和理論探究的過程，學(xué)生在小組討論中充分展示自己的觀點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的問題意識和創(chuàng)新意識，較好地理解平均速度、瞬時(shí)速度、加速度的物理意義。學(xué)習(xí)過程中注重體會推理、演繹、歸納等科學(xué)思維方法，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力。 gkxx