高中物理必修第一册人教版2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系 教案

2019-2020年高中物理2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系教学设计新人教版必修1(I)【学习者分析】本阶段的学生学习掌握了加速度，在前一阶的实验中又认识了V-t图像。但是学生通过已有的知识创造出新的概念、理论的能力较弱。【教材分析】《匀变速直线运动运动的速度与时间的关系》这节主要介绍了匀变速直线运动的定义，并在此基础上推导出匀变速直线运动速度与时间的关系。本节是在前一节探究小车速度随时间变化的实验基础上进行的，并对第一章所学的加速度进行深化和加强，也为后续章节匀变速直线运动位移与时间的关系、位移与速度的关系的研究提供基础。因此本节课在整个章节中起着承上启下的作用，是研究匀变速直线运动规律的重要开端。【教学目标】1.知识与技能：（1）掌握匀变速直线运动的概念；（2）知道匀变速直线运动的运动规律及图象的特点，知道直线倾斜程度反映匀变速直线运动的加速度，会根据图象分析解决问题；（3）掌握匀变速直线运动的速度与时间的关系式，会推导，能进行有关计算。2.过程与方法：（1）引导学生通过研究匀变速直线运动图象的特点及运动规律的过程，总结匀变速直线运动的速度与时间的关系的方法。3.情感态度与价值观：（1）激发学生探索自然规律的兴趣；（2）体验同一物理规律的不同描述方法，培养科学价值观；（3）将所学知识与实际生活相联系，增加学生学习的动力和欲望。【重点难点】重点：（1）理解匀变速直线运动的图象的物理意义；(2)匀变速直线运动的速度与时间的关系式的应用。难点：(1)学会用图象分析和解决实际问题；（2）掌握匀变速直线运动的速度与时间的关系式的推导过程并会运用解决简单的实际问题。【设计思想】通过本节教学，不但要使学生掌握匀变速直线运动的规律，而且要通过对问题的研究，使学生了解和体会物理学研究问题的方法，运用图象、公式处理实验数据的方法，这一点可能对学生更为重要。讲解问题从实际出发，尽量用上一节的实验测量数据。运用图象这种数学工具，相对强调了图象的作用和要求。在本节教材最后，通过图象提出了一般变速运动（非匀变速运动）的问题，这是对问题自然的扩展和引伸，目的是开阔学生思路，并不是要深入讲解非匀变速运动。教学中 对基础较好的学生要求掌握，以利因材施教，使学生各得其所。【教学环节】教学环节教师活动学生活动设计意图（一）新课导入上一节课，我们用实验探究了小车的速度随时间的变化规律，并描绘小车运动的图象。那么，小车在重物的牵引下运动的图象表面小车在做什么样的运动呢？与之间又存在什么关系呢？当课我们学了本节内容后，同学们就清楚了，下面我们就从图象入手，一起来学习2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系。回顾上节课作出的小车运动的图象引起学生的注意（二）匀变速直线运动的概念提问1：请同学们观察下面的v-t图象（课件逐个展示），它们分别表示物体在做什么运动？①②③提问2：现在，请同学们仔细观察图生1：①中物体运动的图象是一条平行于时间轴的直线，速度的大小和方向都不随时间变化，说明物体在做匀速直线运动。生2：②中物体的速度随时间不断增大，说明物体在做加速运动。生3：③中物体的速度随时间的不断增加在不断的减小，说明物体在做减速运动。培养学生通过图象分析、解决问题的能力 ②，也就相当于上节课我们作出的小车运动的图象。那么，小车速度的增加有什么特点或规律呢？我们要研究速度随时间变化有什么规律，那么，我们就取几段相等的时间间隔，看速度是怎样变化的。下面，就请同学们自己画出图来试一试。用课件投影，进一步加以阐述。解释:从图象上可以看出，物体运动的图线是一条倾斜的直线。对于同一条直线，倾斜程度是相同的，我们设为。我们取之间的时间间隔为，之间的时间间隔也为。那么，时间内对应的直线的斜率为，时间内对应的直线的斜率为。则有，所以。也就是：每过一个相等的时间间隔，速度的增加量是相等的。所以无论选在什么区间，对应的速度的变化量与时间的变化量之比都是相同的。而在第一章第五节我们已经学过就表示物体运动的加速度。因此，为一恒定的值就表示物体的加速度保持不变。投影出示匀变速直线运动的定义:沿着一条直线运动时间为0时速度为，并且速度是随时间的增加在增大的。学生自己画图，动手操作。理解定义的含义，并记好笔记。培养学生的实际动手能力。培养学生分析、解决问题的能力 ，且加速度保持不变的运动，叫做匀变速直线运动.在匀变速直线运动中，如果物体的速度随时间均匀增加，这个运动叫做匀加速直线运动。提问3：那大家现在能说出上图中③是什么运动吗？很好，经过前面的学习，同学们已经能够区分匀加速直线运动和匀减速直线运动了。所以，我们就说：如果物体的速度随时间均匀减小，这个运动就叫做匀减速直线运动。提问4：请同学们再思考一下，下图中三条直线的交点表示什么？我知道了，刚才图③的速度随时间均匀减小，表示的就是物体在做匀减速直线运动。生1：是相遇！生2：不是相遇，应该表示在同一时刻，三者的速度相等。延伸知识，启发学生思考。培养学生动口、动脑的能力。 现在我们先不给图中的交点表示什么下结论，我们一起来对图象进行分析。在图象中，我们可以看出，三条直线的交点所对应的时间和速度都是相同的。我们就说在这一时刻，物体运动的速度是相同的。所以，图线的交点仅表示物体的速度相等，并不表示相遇，同学们不要把图象与图象相混淆。请同学们打开教材，思考第35页的“说一说”。提问5：这条曲线表示物体的速度怎样变化？在相等的时间间隔内，速度的变化量总是相等的吗？物体在做匀加速或匀减速直线运动吗?没错。在相同的时间间隔内，物体的加速度不同，也就是说曲线上每一点的加速度是不相同的，曲线上每一点的加速度我们将它叫做瞬时加速度。那我们怎么找某一点的瞬时加速度呢？非常好。我们可以做曲线上某点的切线，这一点的切线的斜率就表示物体在这一时刻的瞬时加速度。速度增加，但在相等的时间间隔内，速度的变化量越来越小，说明逐渐减小，即加速度减小，加速度不是恒量，所以，物体的运动就不是匀加速直线运动，也不是匀减速直线运动。讨论并回答：是做切线吗？培养学生结合图象和理论知识来分析、处理问题问题及语言表达的能力。 （三）匀变速直线运动速度与时间的关系表达式前面我们使用图象来表示物体的速度与时间的关系的。那么，除了图象外，我们是否可以用公式表示物体运动的速度与时间的关系呢？从运动开始（这时）到时刻，时间的变化量,速度的变化量,因为加速度是一个恒量，所以解出速度,得到这就是匀变速直线运动的速度与时间的关系式。该公式中、是矢量，是标量，因此也是矢量，该式为一个矢量式，应用时应选正方向。对匀加速直线运动成立，对匀减速直线运动也同样成立。只是在匀加速直线运动中与同方向，在匀减速直线运动中与反方向。提问6：想一想，在中，表示什么，在数值上又等于什么？提问7：能否直接结合图象和有关数学知识得到速度与时间的关系式?跟随老师的思路一起完成匀变速直线运动的速度与时间关系式的数学表达式的推导，同时做好笔记。在数值上等于单位时间内速度的变化量，再乘以t，就表示物体在0—t时间内速度的变化量。再加上就是t时刻的速度了。学生对图象进行分析：锻炼学生的逻辑思维能力，培养良好的学习习惯。正确理解的物理意义。 分析：因为匀变速直线运动的图象是一条倾斜的直线，所以与是线性关系。或者说是的一次函数，应符合的形式：其中k是图线的斜率，在数值上等于匀变速直线运动的加速度。b是纵轴上的截距，表示时对应的速度，在数值上等于匀变速直线运动的初速度，所以让学生从多方位去理解同一个问题，以加强学生的思维能力，并达到举一反三的效果。（四）匀变速直线运动的速度与时间的关系式的应用。例题1：汽车以40km/h的速度行驶，现以0.6m/s2的加速度加速，10s后速度能达到多少？教师引导学生明确已知量待求量，确定研究对象和研究过程要求学生画出草图并进行自主解题师：投影出示规范步骤解：初速度，加速度，时间t=10s，10s后的速度为例题2：某汽车在紧急刹车时加速度的大小是6，如果必须在2内停下来，汽车的行驶速度最高不能超过多少？让学生分析出题目中的已知量和待求量确定研究对象和研究过程，并以此画出示意图，并在示意图上标明各物理量。结合示意图和公式进行解答。教师整体讲解： 我们来看题目，研究的是汽车从开始刹车到停止运动这个过程。在这个过程中汽车加速度的大小是6，所以，汽车在做匀减速直线运动，加速度的方向与速度的方向是相反的。沿汽车运动的方向建立坐标轴，则汽车的加速度取负号（）。在这个过程中，汽车持续行驶时间为，汽车最后是停止的，因此，末速度为0，初速度题目中没给出，也正是我们要求的最高允许速度。解：时间加速度末速度根据，则有例题3（投影）汽车以36km/h的速度匀速行驶，若汽车以0.6m/s2的加速度刹车，则10s和20s后的速度减为多少？教师指导学生用速度公式建立方程解题，代入数据，计算结果。教师巡视查看学生自己做的情况，并做一定的指导。发现有的同学把代入公式，求出师：这种做对吗？生：汽车在刹车，是减速运动，所以加速度应代负值，即。有的同学把代入公式，求出。师：这样做对吗？生：对，我也是这样做的师：中负号表示什么？生：负号表示运动方向与正方向相反。师：请同学们联系实际想一想，汽车刹车后会再朝反方向运动吗？生：哦，汽车刹车后经过一段时间就会停下来。师：那这道题到底该怎么做呢？生：先计算出汽车经过多长时间停下来。教师出示规范解题的样例。解：设初速度，加速度，末速度。时间，由速度公式，可知刹车至停止所需时间。 故刹车10s后的速度刹车20s时汽车早已停止运动，故师：通过这道题，我们大家知道了汽车遇到紧急情况时，虽然踩了刹车，但汽车不会马上停下来，还会向前行驶一段距离。因此，汽车在运行时，要被限定最大速度，超过这一速度，就可能发生交通事故。请同学们结合实际想一想：当发生交通事故时，交警是如何判断司机是否超速行驶的？生：汽车刹车时会留下痕迹，交警可以通过测量痕迹的长度，计算出司机刹车时的速度。以此来判断司机是否超速行驶。师：很好，看来同学们对这节的内容掌握的很好。六、小结下面，我们一起来总结一下本节主要学了哪些内容：1.重点从图象和公式两个方面研究了匀变速直线运动，理解时注意以下几点：（1）在匀变速直线运动中，质点的加速度大小和方向不变。（2）不能说与成正比、与成反比，的大小决定于△v和△t的比值。（3）公式中、、都是矢量。因此，该公式是一个矢量式，必须注意其方向。2.从以上的例题中我们可以粗略的总结出解题的步骤：（1）认真审题，找出已知量和待求量，弄清研究对象和过程；（2）弄清题意，画出示意图，并在图中标明各物理量；（3）用公式建立方程，代入数据（注意单位换算），计算出结果；（4）对计算的结果和结论进行验算和讨论。四、作业P36第1、3题【板书设计】2.2匀速直线运动的速度和时间的关系一、图象1、匀速直线运动速度不变，加速度为零2、匀变速直线运动匀加速直线运动：a、v同向沿一条直线，加速度不变。匀减速直线运动：a、v反向v-t图线的斜率表示加速度。大小：a=tan方向：上斜a为正，下斜a为负二、公式1、速度与时间关系式：V=V0+at（物理意义） 2、例题：匀减速刹车问题：先规定正方向【教学反思】本节课内容抽象,应多留时间给学生思考,体验知识的获取过程.加强对图象的理解,避免对公式的死记硬背。思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木.