2022年高中物理必修第一册2.2匀变速直线运动的位移与时间的关系 教案

匀变速直线运动的位移与时间的关系教材分析本节内容属于《普通高中物理课程标准》中共同必修模块物理Ⅰ的内容。学生在学习本节内容之前，已经学习了匀变速直线运动的定义及加速度概念，学习了匀变速直线运动瞬时速度和时间的关系，本节内容是对匀变速直线运动的进一步认识。位移公式是这节课的知识目标。根据课程目标，更重要的是以位移公式为载体，让学生经历匀变速直线运动规律的探索过程，体会实验在发现自然规律中的应用，增强学生探究自然现象的能力，提高学生的科学素养。通常推导匀变速直线位移公式介绍了两种方法，一是利用V–t图象结合极限的思想求位移，二是利用发(V。+Vt)来推导位移公式。前一种方法涉及极限思想中学生不容易接受，后一种方法用到平均速度是(V。+Vt)推导位移公式，但平均速度为什么是始末速度和的一半，没有给出充分的理由，学生的思维有障碍。本人利用匀速直线运动V–t图象中“面积”代表“位移”，想到匀变速直线V–t图象中“面积”是否也代表“位移”，再用实验验证，学生易于接受，也培养了学生探究能力。教学重点１．使学生经历“匀变速直线运动位移与时间的关系”的探究过程，学习科学探究的方法；２．位移公式的理解及应用。教学难点１．导出匀变速直线运动位移公式的整体思路。２．如何使学生经历“匀变速直线运动位移与时间的关系”的探究过程３．验证匀变速直线运动速度时间图象中“面积”大小代表位移大小的实验方案。教学目标一、知识目标：１．掌握匀变速直线运动的位移公式，理解公式中各符号的物理意义及正负号的含义。２．能用位移公式解决运动中的简单计算问题。二、过程与方法：１．经历探究匀变速直线运动位移和时间规律的过程，感悟科学探究的方法与要素，体会实验在研究物理问题中的作用。 ２．培养学生利用数学工具解决物理问题的能力。三、情感目标：激发对科学探究的热情，体验探究成功后的喜悦之情。教学过程一、复习旧知，引出新课１．老师边演示边讲述边板书：我们在前面学习了匀速直线运动（图１），知道：（1）匀速直线运动的速度Ｖ是个恒定值，其速度—时间图象如图２所示；（2）做匀速直线运动的物体，其位移Ｓ与时间ｔ的关系是Ｓ＝Ｖｔ；（3）在速度—时间图象中，匀速直线运动的速度图线与坐标轴所围的面积大小等于位移大小，如图３所示。２．老师继续边演示边讲述边板书：我们还学习了匀变速直线运动的速度公式（图４）。知道：（1）匀变速直线运动的速度Ｖ随时间ｔ而变化的，其速度—时间图象如图５所示； （2）那么，在匀变速直线运动中，物体的位移Ｓ与时间ｔ是什么关系呢？这正是我们这一节课要研究的问题。二、根据对比，提出猜想既然，在速度—时间图象中，匀速直线运动的速度图线与坐标轴所围的面积大小等于位移大小。那么猜想：在速度—时间图象中，匀变速直线运动的速度图线与坐标轴所围的面积大小是否也等于位移大小呢？（图６）如果是，那该多好啊！因为在速度—时间图象中，匀变速直线运动的速度图线与坐标轴所围的图形是梯形；而梯形面积是可以根据数学方法求解的。也既是说，如果猜想成立，那么位移Ｓ＝面积Ｓ＝（Ｖ0＋Ｖt）ｔ，就可以由此去推导位移Ｓ与时间ｔ的关系。三、设计方案、实验验证１．设计方案教师：根据上述的对比分析和猜想，请各小组设计实验，怎样验证上述猜想。学生活动：各小组展开设计和讨论，教师参与讨论，进行指导。………教师提问：甲小组，你们在设计实验方案的过程中，主要的困难是什么？第甲小组：不知道怎样测量瞬时速度。教师发言：谁能帮助他们解决这个问题？（由其他小组对这个问题进行解答，如果所有的学生都回答不出来，则由教师进行解答。） 学生活动：由其他学习小组发言，帮助甲小组解决他们的障碍。教师提问：乙小组，你们在设计实验方案的过程中，又有什么困难？你们是怎样解决的？如果你们解决不了，哪个小组能够帮助他们解决这个问题；如果再解决不了，由教师提供帮助。学生活动：………经过讨论，最后得到一个比较完整的实验方案，运动物体的位移、初速度、末速度以及运动时间等各个物理量都可以进行测量。其中瞬时速度的测量和运动时间的测量都是借助于光电门和数字计时器，由多媒体课件（图７）进行辅助教学，讲述物体在极短时间内的平均速度近似等于瞬时速度，即，Ｌ为挡光片的宽度，t２是挡光时间，可由计时器上读出。教师：介绍气垫导轨、光电门、挡光片、计时器；滑块在气垫导轨上做匀加速直线运动，两个光电门之间的距离，等于小车位位移大小，运动时间可由计时器上直接读出。教师：经过刚才的讨论，我们已经有了比较完整的实验方案，在实验过程中我们还要记录实验数据，请各个小组设计一个记录实验数据的表格，并进行交流。学生活动：讨论并设计记录实验数据的表格。２．实验验证教师：借助于气垫导轨、光电门、数字计时器等器材进行实验。 学生：观察实验过程，对实验数据进行记录，验证Ｓ位移＝是否成立。实验事实证明，猜想成立。———匀变速直线运动的位移公式  四、反思研究过程教师：在刚才的研究过程中，你在哪些方面感受最深？今天的研究过程在哪些方面对于今后解决类似的问题有借鉴作用？学生：进行讨论，发表各自的感受。五、巩固应用、深化理解１．下列表格是某汽车的部分性能参数表：汽车从静止启动开始做匀加速直线运动，试根据上表的参数计算汽车加速到１００ｋｍ／ｈ时通过的路程。发动机位置前置气缸数６排量（ｍＬ）3000最大功率（ｋｗ）150／5800０～１００Ｋｍ／ｈ加速时间（ｓ）7.2引申：同学们在１００米短跑时，启动以后的前２０米可以近似看作初速度为零的匀加速直线运动，你怎样测量自己在这段距离内的加速度大小呢？２．汽车在高速公路上以３０ｍ／ｓ的速度行驶，突然前方发生紧急交通事故而急刹车，刹车加速度大小是６ｍ／ｓ２，经过４ｓ钟汽车行驶多远？２０ｓ钟汽车行驶多远？ 解：指导学生分析结果：Ｓ２＝－６００ｍ的合理性。布置作业，结束教学。点评匀变速直线运动的位移公式是高中物理教学中的难点之一，教师在教学设计中分析了以往两种处理方法（既“先分割，再极限求和”以及“根据平均速度求位移”）的不足，根据学生实际提出了自己的教学思路。其突出的特点有以下几方面：１．新课程倡导探究，并将科学探究与科学知识并列为课程的学习内容。猜想与假设是科学探究的要素之一，但不是没有依据的胡猜乱想。本节课从复习旧知识引出新问题之后，由匀速直线运动速度图象中“面积”的物理意义，迁移到在匀变速直线运动速度图象中的“面积”是否也具有同样的物理意义，提出猜想有根有据、合情合理，符合高一新学生的认知水平。２．教学过程中，教师要求学生设计实验去验证“猜想”，这个实验设计对于高一学生有一定的难度，但是不同的学生有不同的思维“堵塞”点，教师要求各小组提出各自的困难与障碍，由其他同学帮助该组解决问题，最后达成共识。实现了对症下药，对于困难，鼓励学生敢于挑战，落实了“情感”目标，也体现了面向全体学生的课程理念。之后，教师要求学生设计记录实验数据的表格，这既是实验前的准备工作，也促进了学生对实验的设计进行整理，使学生在思维上再经历了一次过程，培养了学生设计实验的能力。当学生根据实验数据验证了猜想，推导出位移公式，水到渠成，知识目标、过程目标和情感目标教学目标也得到实现。３．当推导出匀变速直线运动的位移公式之后，教师没有急于进行巩固训练，而是要求学生以上述研究过程为载体进行反思，感悟科学探究的方法和过程。总之，本节课较好地实现知识与技能、过程与方法、情感态度价值观三维教学目标，是一节很实在的课。