2022年人教版高中物理必修1 第2章第2节匀变速直线运动的速度与时间的关系 （教案）

2022年人教版高中物理必修1 第2章第2节匀变速直线运动的速度与时间的关系 （教案）物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。教学分析人教版高中物理教材，采取的是由生活到物理的编写思路。通过本节教学，不但要使学生认识掌握匀变速直线运动的规律，而且要通过对这问题的研究，使学生了解和体会物理学研究问题的一个方法，图像、公式、以及处理实验数据的方法等。这一点可能对学生更为重要，要通过学习过程使学生有所体会。本节在内容的安排顺序上，既注意了科学系统，又注意学生的认识规律。讲解问题从实际出发，尽量用上一节的实验测量数据。运用图像这种数学工具，相对强调了图像的作用和要求。这是与以前教材不同的。在现代生产、生活中，图像的运用随处可见，无论学生将来从事何种工作，掌握最基本的应用图像的知识，都是必须的。学生在初学时往往将数学和物理分割开来，不习惯或不会将已学过的数学工具用于物理当中。在教学中应多在这方面引导学生。本节就是一个较好的机会，将图像及其物理意义联系起来。在本节教材最后，通过图像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。教学目标：（一）物理观念1.知道匀变速直线运动的v-t图象特点，理解图象的物理意义。2.掌握匀变速直线运动的概念，知道匀变速直线运动的图象的特点。3.理解匀变速直线运动 v-t图象的物理意义，会根据图象分析解决问题。4.体会数学在研究物理问题中的重要性。（二）科学思维、科学探究1.培养学生识别、分析图象和用物理语言表达相关过程的能力。2.引导学生研究图象、寻找规律得出匀变速直线运动的概念。3.引 导学生用数学公式表达物理规律并给出各符号的具体含义。（三）科学态度与责任1.培养学生用物理语言表达物理规律的意识，激发探索和创新的欲望。2.培养学生透过现象看本质、用不同方法表达同一规律的科学意识。教学重点：1.理解匀变速直线运动v-t图象的物理意义。2.掌握匀变速直线运动中速度与时间的关系公式及应用。教学难点：1.学会用 图象分析和解决实际问题。2.对匀变速直线运动的速度与时间关系的公式的理解及应用。教学方法与学习策略建议教师对学生的启发是比较重要的，教师清晰的思路能正确的引导学生掌握本节课的重难点并学习到新的方法，因此教学过程中以讲授法为主。教学过程：一、引入新课匀变速直线运动是一种理想化的运动模型生活中的许多运动由于受到多种因素的影响，运动规律往往比较复杂，但我们忽略某些次要因素后，有时也可以把它们看成匀变速直线运动例如：在平直的高速公路上行驶的汽车，在超车时，可以认为它做匀加速直线运动，刹车时则做匀减速直线运动，直到停止深受同学们喜爱的滑板车运动中，运动员站在板上从坡顶笔直滑下时做匀加速直线运动，笔直滑上斜坡时做匀减速直线运动我们通过实验探究的方式描绘出了小车的vt图象，它能否表示小车做什么样的运动呢？小车的速度随时间怎样变化？我们能否用数学方法得出速度随时间变化的关系式呢？二、新课教学(一)匀变速直线运动匀速直线运动1、这是什么图象?图线中的一点表示什么含义？图像反映出什么物理量间的关系？2、图象具有什么特点？从图象可判断物体做什么运动？3、物体的加速度是多少？1、从图可判断物体速度如何变化？2、物体的加速度如何表示？又如何变化呢?3、物体做什么运动？4、a0一定是加速运动，a0一定是减速运动吗？纵轴截距表示初速度。斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向。匀变速直线运动1定义：沿着一条直线且加速度不变的运动，叫匀变速直线运动。2性质(1)任意相等的时间内，速度的变化量相等。(2)a相等，保持不变。3分类(1)匀加速直线运动：物体的速度随时间均匀增加的变速直线运动。(2)匀减速直线运动：物体的速度随时间均匀减小的变速直线运动。匀变速直线运动的速度时间图象匀变速直线运动的vt图象是一条倾斜的直线，如下图所示，直线a反映了速度随时间是的，即是匀加速直线运动的图象；直线b反映了速度随时间是的，即是匀减速直线运动的图象。(二)匀变速直线运动的速度与时间的关系式1速度公式：vv0at。2对公式的理解：做匀变速直线运动的物体，在t时刻的速度v等于物体在开始时刻的速度v0加上在整个过程中速度的变化量at。1公式vv0at的物理意义：对做匀变速直线运动的物体，描述其速度随时间的变化规律。2公式中各符号的含义(1)v0、v分别表示物体的初、末速度。(2)a为物体的加速度，且a为恒量。3公式的矢量性(1)公式中的v0、v、a为矢量，应用公式解题时，一般取v0的方向为正方向，a、v与v0的方向相同时取正值，与v0的方向相反时取负值。(2)a与v0同向时物体做匀加速运动，a与v0方向相反时，物体做匀减速直线运动。4公式的适用条件：公式vv0at只适用于匀变速直线运动。5公式vv0at的特殊形式(1)当a0时，vv0(匀速直线运动)(2)当v00时，vat(由静止开始的匀加速直线运动)【典型例题】【例题1】在某品牌汽车4S店，一顾客正在测试汽车的加速、减速性能某段时间内汽车以36km/h的速度匀速行驶若汽车以0.6m/s2的加速度加速，则10s后速度能达到多少？若汽车以0.6m/s2的加速度刹车，则10s后和20s后速度各减为多少？审题指导：(1)速度公式vv0at是矢量式(2)对匀减速直线运动，加速度a应代入负值运算，即a、v反向思路图解：【答案】16m/s4m/s0特别提醒对匀减速直线运动，要注意减速为零后停止，加速度变为零的实际情况如刹车问题，若题目给定的时间大于“刹车”时间，则“刹车”时间以后的时间内车是静止的【针对训练】汽车以40km/h的速度匀速行驶，(1)若汽车以0.6m/s2的加速度加速运动，则10s后速度能达到多少？(2)若汽车刹车以0.6m/s2的加速度减速，则10s后速度减为多少？ (3)若汽车刹车以3m/s2的加速度减速，则10s后速度为多少？【答案】(1)17 m/s(2)5 m/s(3)0(三)速度图象（vt）图象的理解及应用1匀速直线运动的vt图象如图甲所示，由于匀速直线运动的速度不随时间改变，因而vt图象是一条平行于时间轴的直线从图象中可以直接读出速度的大小和方向2匀变速直线运动的vt图象(1)如图乙所示，匀变速直线运动的vt图象是一条倾斜的直线，直线a反映速度随时间是均匀增大的，为匀加速直线运动的图象；直线b反映速度随时间是均匀减小的，为匀减速直线运动的图象(2)若物体做匀减速直线运动，加速度为a，当速度减为零之后，又会反向做匀加速直线运动，如果加速度不变，则整个运动过程也是匀变速直线运动，如图乙中的c所示3对vt图象的几点说明(1)纵截距：表示物体的初速度(2)横截距：表示物体在开始计时后过一段时间才开始运动，或物体经过一定时间速度变为零(3)与横轴的交点：表示速度方向改变的时刻，如图乙中直线c的t1时刻和图丙中的t2时刻(4)图线拐点：表示加速度方向改变的时刻，如图丙中的t1时刻(5)两图线的交点：表示两物体具有相同的速度(6)直线的斜率：大小等于加速度的大小；斜率的正负表示加速度的方向【典型例题】【例题2】（多选）甲、乙两物体从同一位置出发沿同一直线运动，两物体运动的vt图象如图所示，下列判断正确的是()A甲做匀速直线运动，乙做匀变速直线运动B两物体两次速度相同的时刻分别在1s末和4s末C乙在前2s内做匀加速直线运动，2s后做匀减速直线运动D2s后，甲、乙两物体的速度方向相反【答案】BC特别提醒(1)由图象可直接求出各时刻的速度(2)图线的交点表示速度相同(3)图线的斜率表示加速度分析v-t图象时的两点注意(1)加速度是否变化看有无折点：在折点位置，图线的斜率改变，表示此时刻物体的加速度改变v-t图象为曲线，可认为曲线上处处是折点，加速度时刻在改变(2)速度方向是否改变看与时间轴有无交点：在与时间轴的交点位置，纵坐标的符号改变，表示物体的速度方向改变【针对训练】A、B是做匀变速直线运动的两个物体的vt图象，如图所示(1)A、B各做什么运动？求其加速度(2)两图线的交点的意义是什么？(3)求1s末A、B的速度(4)求6s末A、B的速度【典型例题】【例题3】一物体从静止开始以2 m/s2的加速度做匀加速直线运动，经5 s后做匀速直线运动，最后2 s的时间内物体做匀减速直线运动直至静止求：(1)物体做匀速直线运动的速度是多大？(2)物体做匀减速直线运动时的加速度是多大？【思路点拨】(1)物体匀加速5 s的末速度即为匀速运动的速度(2)物体匀速运动的速度即为物体匀减速运动过程的初速度【答案】(1)10 m/s(2)5 m/s2方向与速度方向相反【解析】解题关键是画出如下的示意图：设图中AB为匀加速直线运动，BC为匀速直线运动，CD为匀减速直线运动，匀速运动段的速度为AB段的末速度，也为CD段的初速度(1)由速度、时间的关系式得vBa1t125 m/s10 m/s，即做匀速直线运动的速度为10 m/svCvB10 m/s.(2)由vv0a2t2得a2 m/s25 m/s2.负号表示加速度方向与vB方向相反特别提醒(1)画出物体运动的草图(vt图象或轨迹)，弄清每一过程的运动规律，确定各过程的已知量和未知量；(2)列出每个过程的已知量与未知量之间的关系式，注意前后两过程的衔接点【针对训练】滑雪运动员不借助雪杖，由静止从山坡以加速度a1匀加速滑下，测得20s的速度为20m/s，50s到达坡底，又沿水平面以加速度a2减速20s停止，求：(1)a1和a2；(2)到达坡底后6 s末的速度【答案】(1)1 m/s22.5 m/s2(2)35 m/s三、课堂小结本节重点学习了对匀变速直线运动的理解和对公式vv0at的掌握四、板书设计 2.2 匀变速直线运动的速度与时间的关系1 匀速直线运动图像：2 匀变速直线运动图像： 匀变速直线运动：概念：速度随时间均匀地改变，即加速度不变的运动。图像：倾斜的直线，斜率表示加速度。非匀变速直线运动：速度不是均匀改变的直线运动。速度与时间关系：速度与时间关系式五、布置作业