人教版2022年高中物理必修第一册1.3位置变化快慢的描述——速度 教案

2019-2020年高中物理1.3运动快慢的描述-速度教案新人教版必修1(I)★教学重点、难点：☆教学重点速度、瞬时速度、平均速度三个概念，及三个概念之间的联系．☆教学难点对瞬时速度的理解．[新课教学]一、坐标与坐标的变化量※[讨论与交流]以百米赛跑为例，你参加赛跑的跑道是笔直的，你能说明“坐标”与“坐标的变化量”有何不同，又有何联系?学生讨论后回答生：坐标用来表示位置，坐标的变化量表示位移，比如，我在起点的位置、我在终点的位置或我在全程中点的位置(50m处)等，都可以在建立坐标系后用坐标上的点来表示，而在我从起点跑到终点的这段过程中，我的位移可以用起点和终点间的坐标变化量来表示．如图所示，让学生观察，用数轴表示坐标与坐标的变化量，能否用数轴表示时间的变化量?[思考与讨论]1．图中汽车(质点)在向哪个方向运动?2．如果汽车沿轴向另外一个方向运动，位移Δx是正值还是负值?学生在教师的指导下，自主探究，积极思考，然后每四人一组展开讨论，每组选出代表，发表见解，提出问题． ※汽车在沿x轴正方向运动，图示汽车从坐标x1＝10m，在经过一段时间之后，到达坐标x2＝30m处，则Δx＝x2－x1＝30m一10m＝20m，位移Δx>0，表示位移的方向沿x轴正方向．※我们的这种数学表述是与实际的物理情景相一致的，比如，汽车沿笔直的公路向东行驶，我们可以规定向东作为x轴的正方向，来讨论汽车的位置和位移．[课堂训练]绿妹在遥控一玩具小汽车，她让小汽车沿一条东西方向的笔直路线运动，开始时在某一标记点东2m处，第1s末到达该标记点西3m处，第2s末又处在该标记点西1m处．分别求出第1s内和第2s内小车位移的大小和方向．(对应的时刻怎样表示)答案：小车在第1s内的位移为5m，方向向西；第2s内的位移为一2m，方向向东．解析：根据题意可建立一维直线坐标系，以题中所述标记点为参考坐标原点，向西方向为x轴正方向．则质点的初始位置坐标为x0＝一2m，第ls末的位置坐标为x1＝3m，第2s末的位置坐标为x2＝1m．这样可以根据位置坐标的变化量表示一段时间内的位移．小车在第1s内的位移Δx1＝x1－x0＝3m一(一2m)＝5m，在第2s内的位移Δx2＝x2－x1＝1m一3m=－2m，如图所示．(对应的时刻怎样表示Δt＝t2－t1)二、速度※：那么请问我们怎样比较哪位运动员跑得快呢?有几种方法呢?试举例说明．1、同样的位移，比较所用时间的长短，时间短的，运动得快．例如刘翔在110米栏比赛中所用的时间最短，跑得最快，所以他夺得了金牌．2、也可以用相同的时间，比较通过的位移，位移大的，运动得快．假如用相同的时间，刘翔将跑得更远，说明刘翔跑得更快．？请同学们再多想一些比较快慢的例子，哪些是用相同位移比时间，哪些是用相同时间比位移的?[讨论与交流] 师：以下有四个物体，请同学们来比较一下它们运动的快慢程度．初始位置(m)经过时间(s)末了位置(m)A．自行车沿平直道路行驶020100B．公共汽车沿平直道路行驶010100C火车沿平直轨道行驶500301250D．飞机在天空直线飞行500102500师：如何比较A和B、B和D、B和C的运动快慢?1、比较A和B：它们经过的位移相同(都是100m)，A用的时间长(20s)，B用的时间短(10s)．在位移相等的情况下，时间短的运动得快，即汽车比自行车快．2、比较B和D：它们所用的时间相同(都是10s)，B行驶了100m，D飞行了2000m，B行驶的位移比D短，在时间相等的情况下，位移大的运动得快，即飞机比汽车快．3、比较B和C；它们的位移不同，所用的时间也不同，要比较它们的运动快慢，只有计算它们平均每秒钟位移的大小量．单位时间内位移大的运动得快，由上列表可算出以上四个物体每秒钟位移大小分别为5m、10m、25m、200m，这说明飞机行驶得最快．我们为了比较物体的运动快慢，可以用位移跟发生这个位移所用时间的比值，表示物体运动的快慢，这就是速度．速度公式v=Δx/Δt单位：国际单位m/s或m·s-1速度是矢量，速度的方向就是物体运动的方向．速度的大小在竖直上等于单位时间物体位移的大小；速度的方向就是物体运动的方向三、平均速度和瞬时速度平均速度：用位移和发生这段位移的时间来描述物体的运动，平均速度是指运动物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值．平均速度是矢量，它的方向由位移的方向决定，它的大小表示这段时间内运动的快慢． 师：平均速度是在描述变速直线运动的情况下，能粗略描述物体运动快慢的物理量．[讨论与交流]美国田径运动员刘易斯，在1991年的世界田径锦标赛上创下了9．86s的百米跑世界纪录，下表中给出了当时的实测记录．请算出每个10m内的平均速度，并填人表中．位移s／m0102030405060708090100时间t／s01．882．963．884．715．616．467．308．319．009．86通过每10m的时间△t／s1．881．080．920．830.900．850．840．830．870．86每10m内的平均速度v／(m·s-1)5.329.2610.8712.0511.1111.7611.912.0511.4911.63在每个10m内的平均速度不同，那么我们在求平均速度的时候应该注意什么？（变速运动在不同时间内的平均速度一般不同，所以我认为提及平均速度，必须要指明是哪段时间内的平均速度．）[课堂训练]一辆汽车沿平直的公路行驶，第1s内通过5m的距离，第2s内和第3s内各通过20m的距离，第4s内又通过了15m的距离．求汽车在最初2s内的平均速度和这4s内的平均速度各是多少?答案，汽车在最初2s内的平均速度为12．5m／s，这4s内的平均速度为15m／s．解析：所求问题是不同时间内的平均速度，要紧扣平均速度的定义，用位移除以发生这段位移所需的时间，并且必须注意时间和位移的对应关系．最初2s内的时间为2s，位移为(5+20)m=25m：前4s的时间间隔为4s，位移为(5+20+xx)m=60m根据平均速度的定义公式v=x/t得，最初2s内的平均速度v1=(x1+x2)/(t1+t2)m／s=12.5m／s4s内的平均速度是v2=(x1+x2+x3+x4)/(t1+t2+t3+t4)m／s=15m／s [讨论与交流]问题：在上面我们讨论的美国田径运动员刘易斯的百米赛跑记录中，我们要想知道他在前10m内的平均速度已经可以求出来了，我们还可以求出他在前9m内的平均速度．前8m内的平均速度……前2m内的平均速度，最初1m内的平均速度，等等．在这些求出的速度中，哪一个能更准确地描述刘易斯在起跑时的速度?（取得的位移越接近最初起跑，越能准确描述他的运动快慢．）在质点从t到t+△t时间内的平均速度△x/t△中，△t取值非常非常小时,这个值就可以认为是质点在时刻，的瞬时速度．瞬时速度，运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度．准确地讲，瞬时速度是物体在某时刻前后无穷短时间内的平均速度．是矢量，大小反映了物体此时刻的运动快慢，它的方向就是物体此时刻的运动方向，即物体运动轨迹在该点的切线方向．瞬时速度的大小叫做瞬时速率．[课堂训练]下列关于瞬时速度的说法中正确的是…………………………………()A.瞬时速度可以精确地描述物体做变速运动的快慢，但不能反映物体运动的方向B.瞬时速度就是运动的物体在一段非常非常短的时间内的平均速度C.瞬时速度的方向与位移的方向相同D．某物体在某段时间里的瞬时速度都为零，则读物体在这段时间内静止答案：BD解析：瞬时速度是为了精确描述物体运动的快慢和方向而引入的物理量，所以A选项错．平均速度在描述物体运动的快慢时较粗略，但当平均速度中所对应的时间△t越小，越能更精确地描述物体在那一时刻附近的运动快慢，所以选项B对．平均速度的方向与物体的位移方向相同，而瞬时速度是与时刻相对应的物理量，不能说明它与一段时间内的位移方向相同．四、速度和速率速度既有大小，又有方向，是矢量，速度的大小叫速率，教师引导学生看教材第18页图1．3— 2．观察汽车的速度计，讨论后说出你从表盘上获取的有用信息。（汽车的速率．指针指在相应数字的瞬间，就表示汽车在那一瞬时的速率是那个值．生：还可以从表盘上直接读出公里里程．）日常生活中的“速度”有时指速度，也有时指速率，要看实际的物理情景。[讨论与交流]甲、乙两位同学用不同的时间围绕操场跑了一圈，都回到了出发点，他们的平均速度相同吗?怎样比较他们运动的快慢?学生讨论，体验平均速度的缺陷，引入平均速率。生1：位移都是零，平均速度等于位移跟发生这段位移所用时间的比值，所以他们的平均速度都是零。生2：即使一位同学站在原地不跑，他的平均速度也是零啊，可我们运动会上不是这样比快慢的，如果这样，那多不公平啊?师：平均速度v=Δx/Δt，甲、乙的位移都为零，所以他们的平均速度也都等于零．在这里平均速度无法显示他们运动快慢的不同，要用到另一物理量：平均速率．平均速率等于物体运动通过的路程跟所用时间的比值．他们两人通过的路程相同且都不为零，但所用时间不同．显然用时短的运动得快，也就是平均速率大．生：这不是我们初中学过的速度吗?师：对![本节小结]::本节主要学习了速度的概念及其物理意义，平均速度和瞬时速度的概念及物理意义．知道了平均速度只能粗糙描述质点运动的快慢，而瞬时速度能更准确地描述质点运动的快慢．速度是矢量，方向就是物体运动的方向．平均速度中，速度方向也与位移方向相同。瞬时速度的方向就是质点在那一时刻的运动方向。速率是标量，是指速度的大小．平均速度与平均速率是不同的，前者跟位移相关，后者跟路程相关．作业：[布置作业]教材第20页问题与练习板书设计:§1.3运动快慢的描述——速度 坐标与坐标的变化量速度物理意义：表示物体运动的快慢定义：位移跟发生这个位移所用时间的比值．公式：v=Δx/Δt平均速度1．定义：运动物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用的时间的比值．2．公式：v=Δx/Δt3．物理意义：表示物体运动的平均快慢程度4．矢量性：方向与位移△x方向相同，就是物体的运动方向瞬时速度1．定义：运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度．准确地讲，瞬时度是物体在某时刻前后无穷短时间内的平均速度．2．公式：v=Δx/Δt（Δt→0）3．物理意义：描述物体在某一时刻或某一位置的运动快慢4．矢量性：与物体此时刻的运动方向相同，即物体运动轨迹在该点的切线方向速度速度和速率速率：速度的大小。速度既有大小，又有方向，是矢量