2019-2020年高中物理 第一章 运动的描述全章精品教案 新人教版必修1.doc

2019-2020年高中物理 第一章 运动的描述全章精品教案 新人教版必修1【三维目标】知识与技能认识建立质点模型的意义和方法能根据具体情况将物体简化为质点，知道它是一种科学的抽象，知道科学抽象是一种普遍的研究方法。理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。认识一维直线坐标系，掌握坐标系的简单应用。过程与方法体会物理模型在探索自然规律中的作用，初步掌握科学抽象理想化模型的方法。通过参考系的学习，知道从不同角度研究问题的方法。体会用坐标方法描述物体位置的优越性。情感态度与价值观认识运动是宇宙中的普遍现象，运动和静止的相对性，培养学生热爱自然、勇于探索的精神。渗透抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想。渗透具体问题具体分析的辩证唯物主义思想。教学重点理解质点概念以及初步建立质点要点所采用的抽象思维方法。在研究具体问题时，如何选取参考系。如何用数学上的坐标轴与实际的物理情景结合起来建立坐标系。教学难点在什么情况下可以把物体看作质点。课时安排课时教学过程导入我们知道宇宙中的一切物体都在不停地运动着，机械运动是最基本、最普遍的运动形式，那么什么是机械运动呢？请列举几个运动物体的例子。机械运动简称运动，指物体与物体间或物体的一部分和另一部分间相对位置随时间发生改变的过程。新课教学一、物体和质点问题：选择以上一个较复杂的运动（例如鸟的飞行），我们如何描述它？引导学生分析：描述起来有什么困难？我们能不能把它当作一个点来处理？在什么条件下可以把物体当作质点来处理？小结只有质量，没有形状和大小的点叫做质点。 质点是一种科学抽象，一一种理想化的模型，这种忽略次要因素、突出主要因素（质量）的处理方法是一种非常重要的科学研究方法。一个物体能否看成质点，取决于它的形状和大小在所研究问题中是否可以忽略不计，而跟自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。一个物体能否被看成质点，取决于所研究的问题的性质，同一个物体在不同的问题中，有的能被看作质点，有的却不能被看成质点。学生讨论：。是不是只有很小的物体才能看作质点？地球的自转和转动的车轮能否被看作质点？物理中的“质点”和几何中的点有什么相同和不同之处？二、参考系导入坐在教室里的同学看到其他同学都是静止的，却不知道他们都在绕着太阳在高速运动着，这里面蕴含了什么问题呢？学生活动让学生观察图1.1-3和1.1-4，阅读图右文字，回答以下问题得出什么结论？就图1.1-4能否提出一些问题？（例如为什么跳伞者总是在飞机的正下方）目的是为了培养学生的观察能力和提取有用知识的能力。小结参考系是参照物的科学名称，是假定不动的物体。运动和静止都是相对的。参考系的选择是任意的，一般选择地面或相对地面静止的物体。学生讨论：。小小竹排江中游，巍巍青山两岸走月亮在莲花般的云朵里穿行坐地日行八万里，巡天遥看一千河在上述三例中，各个物体的运动分别是以什么物体为参考系的。三、坐标系创设实例：从一中到冶浦桥的公交车或刘翔的110m栏。提出问题：怎样定量（准确）地描述车或刘翔所在的位置。教师提示：你的描述必须能反映物体（或人）的运动特点（直线）、运动方向、各点之间的距离等因素学生讨论教师总结为了定量描述物体的位置随时间的变化规律，我们可以在参考系上建立适当的坐标系，这个坐标系应该包含原点、正方向和单位长度。对于质点的直线运动，一般选取质点的运动轨迹为坐标轴，质点运动的方向为坐标轴的正方向，选取计时起点为坐标轴的原点。单位长度的选定要根据具体情况。位置的表示方法，例：x=5m。学生讨论：如果物体在平面上运动（例如滑冰运动员），我们应如何建立坐标系？小结可以建立一个直角坐标系，此时可以用（x，y）表示物体的位置。巩固练习1下列物体能看做质点的是 （ ）A沿着斜面下滑的木块 B。研究斜面上的木块是下滑还是翻滚C。电扇的叶片 D。自转中的地球2下列关于质点的说法中，正确的是（ ）A地球很大，一定不能看做质点 B。原子核很小，一定能看做质点 C。同一物体在不同的情况中，有时可看做质点，有时则不可看做质点 D。质点是一种理想化模型，无实际意义下列说法中正确的是（）。研究物体的运动，首先必须选定参考系。参考系必须选择地面。研究同一物体的运动时，选取地面或相对地面静止的物体为参考系，所得出的关于物体运动的结论是相同的。选取不同的参考系，所得出的关于物体运动的结论可能是不同的诗句“满眼风波多闪灼，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”中，“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别为（）。船和山。山和船。地面和山。河岸和流水布置作业教材第13页问题与练习三维目标知识与技能知道时间和时刻的区别和联系理解位移的概念，了解路程与位移的区别。知道标量和矢量，知道位移是矢量，时间、时刻和路程是标量。能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移。知道时刻与位置、时间与位移的对应关系。初步了解矢量与标量不同的运算法则。过程与方法通过具体问题引出时间、时刻、位移、路程等概念，要使学生学会将抽象问题形象化化的处理方法。会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向。会用矢量表示和计算质点的位移，用标量表示路程。情感态度与价值观通过时间位移的学习，要让学生了解生活与物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实。养成良好的思考表述习惯和科学的价值观。教学重点时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系。位移的概念以及它与路程的区别。教学难点帮助学生正确认识生活中的时间与时刻。理解位移的概念，会用有向线段表示位移。课时安排课时教学过程引入提问一个走读生，上学的时候是什么时间离开家的？在路上用了多长时间？怎么走的？什么时间到校的？根据学生的回答提出，要想清楚地描述物体运动情况，仅仅用上节课所学的内容是不够的，我们需要学习更多的物理量。新课教学一、时间和时间间隔在一开始学生的回答中，学生离家和到校所对应的是时刻概念，在路上所用的时间就是时间间隔，它等于两个时刻之差。如果建立一个表示时间的一维直线系，则在这个坐标系中，时刻用点表示，时间间隔是两个时刻之差，用线段表示。学生讨论如图所示，物体沿直线从O点开始运动，如果各点之间的时间间隔都是一秒，则下列各说法中分别表示哪一点或线段。OABCDE前3s内：第2s内：（第）2s末：第3s初：第二个2s内：二、路程和位移重新讨论提问学生的问题，问学生为什么不从另外一条路走？学生会很快回答另外一条路远，那么从不同的路径走就没有相同之处吗？当然有，那就是初始位置和末位置是相同的，所以为了准确描述这两种运动，就需要引入两个不同的概念。小结路程是物体运动轨迹的长度位移是描述物体位置变化的物理量，用从初位置到末位置的有向线段表示，即物体位移的大小由初末位置决定，方向由初位置指向末位置。问题：物体的位移大小有没有等于路程的情况？答：在单向直线运动中位移的大小等于路程。课堂训练下列关于位移和路程关系的正确说法是（ ）A. 物体沿直线向某一方向运动，通过的路程就是位移B. 物体沿直线运动，通过的路程等于位移的大小C. 物体通过的路程不等，位移可能相同D. 物体通过一段路程，位移不可能为零三、矢量和标量象位移这样既有大小又有方向的物理量叫做矢量，象路程这样只有大小，没有方向的物理量叫做标量。问题：回忆初中所学过的物理量，说明它们是标量还是矢量。答：温度、时间、质量、密度等是标量，速度是知量。问题：我们知道，如果一个口袋中原来有20kg大米，再放入10kg大米，口袋里共有30kg大米。那么如果一个物体第一次的位移大小为20m，第二次的位移大小为10m，则物体的总位移是不是30m呢？ 问题：阅读教材的思考与讨论，能否得出分位移和合位移的关系？并由此得出知量运算的一般法则（实验班）。教师总结当两个矢量共线时，可以用算术运算，但首先要设定正方向。当两个矢量不共线时，合矢量和分矢量必将构成一个三角形，它们分别是三角形的三条边。不共线矢量的运算法则叫做平行四边形定则，又叫三角形定则。四、直线运动的位置和位移问题：要想准确描述物体的位置变化怎么办？答：对于做直线运动的物体，可以用直线坐标系来描述。在直线坐标系中，位置用点来描述，记为x=?；位移是位置的变化，记为x，x=x2-x1。分析讨论：一个物体从点沿直线运动到点，已知点的坐标为，点的坐标为，求物体的位移？负号的含义？能否在直线坐标系中表示出来？小结：物理中矢量的正负不表示大小，只表示方向，当规定了正方向后，正值表示与正方向同向，负值表示与正方向反向。反之亦然。巩固练习1下列关于位移和路程的说法中，正确的是（ ）A. 位移的大小和路程总是相等，但位移是矢量，路程是标量B. 位移描述直线运动，路程描述曲线运动C. 位移取决于始末位置，路程取决于实际运动路线D. 运动物体的路程总大于位移一个质点在x轴上运动，各个时刻的位置如下表（质点在每一秒内都做单向直线运动）时刻01234位置坐标m05-4-1-7（）几秒内位移最大。1s内。2s内。3s内。4s内（）第几秒内位移最大（）。第1s内。第2s内。第3s内。第4s内（）几秒内的路程最大（）。1s内。2s内。3s内。4s内（）第几秒内的路程最大（）。第1s内。第2s内。第3s内。第4s内某人沿着半径为R的水平圆形跑道跑了1.75圈时，他的（）。路程和位移的大小均为3.5R。路程和位移的大小均为R。路程为3.5R、位移的大小为。路为0.5R、位移的大小为布置作业教材第页问题与练习。第三节 运动快慢的描述速度三维目标【知识目标】1理解速度的概念，知道速度是表示物体运动快慢的物理量，知道速度的定义2知道速度是矢量，知道速度的单位、符号和读法了解生活实际中的某些直线运动的速度大小数据3理解平均速度的概念，知道平均速度的定义式，会用平均速度的公式解答有关的问题4知道瞬时速度的概念及意义，知道瞬时速度与平均速度的区别和联系5知道速度和速率以及它们的区别【能力目标】1运用平均速度的定义，把变速直线运动等效成匀速直线运动处理，从而渗透物理学的重要研究方法等效的方法2培养迁移类推能力【情意目标】1通过解决一些问题，而向复杂问题过渡，使学生养成一种良好的学习方法2通过师生平等的情感交流，培养学生的审美情感【教学方法】1通过例题和实例引导学生分析如何辨别快慢2通过讨论来加深对概念的理解【教学重点】速度，平均速度，瞬时速度的概念及区别【教学难点】1.怎样由速度引出平均速度及怎样由平均速度引出瞬时速度2.瞬时速度与平均速度之间有什么区别和联系及在运动中瞬时速度是怎样确定的采用物理学中的重要研究方法 等效方法（即用已知运动来研究未知运动，用简单运动来研究复杂运动的一种研究方法）来理解平均速度和瞬时速度【师生互动活动设计】1教师通过举例，让学生自己归纳比较快慢的两种形式2通过实例的计算，得出规律性的结论，即单位时间内的位移大小3教师讲解平均速度和瞬时速度的意义【教学过程】初始位置/m经过时间/s末了位置/mA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问题1：比较A和B谁运动的快，为什么？问题2：比较B和D谁运动的快，为什么？结论：比较物体运动的快慢，可以有两种方法：1）一种是在位移相同的情况下，比较所用时间的长短，时间短的物体运动快，时间长的物体运动慢；2）另一种是在时间相同的情况下，比较位移的大小，位移大的物体运动得快，位移小的物体运动得慢；问题3：比较B和C谁运动的快，为什么？一速度1定义：位移跟发生这段位移所用时间的比值，用v表示2物理意义：速度是表示运动快慢的物理量，2定义式：3单位：国际单位：ms（或ms-1）常用单位：kmh（或kmh-1）、cms（或cms-1）4方向：与物体运动方向相同 说明：速度有大小和方向，是矢量二平均速度和瞬时速度如果物体做变速直线运动，在相等的时间里位移是否都相等？那速度还是否是恒定的？那又如何描述物体运动的快慢呢？问题：百米运动员，10s时间里跑完100m，那么他1s平均跑多少呢？回答：每秒平均跑10m。百米运动员是否是在每秒内都跑10m呢？ 答：否。说明：对于百米运动员，谁也说不来他在哪1秒破了10米，有的1秒钟跑10米多，有的1秒钟跑不到10米，但当我们只需要粗略了解运动员在100m内的总体快慢，而不关心其在各时刻运动快慢时，就可以把它等效于运动员自始至终用10m/s的速度匀速跑完全程。此时的速度就称为平均速度。所以在变速运动中就用这平均速度来粗略表示其快慢程度。1平均速度1）定义：在变速直线运动中，运动物体的位移和所用时间的比值，叫做这段时间（或这段位移）的平均速度，用表示 2）说明：a.平均速度只能粗略表示其快慢程度。表示的是物体在t时间内的平均快慢程度。这实际上是把变速直线运动粗略地看成是匀速运动来处理b这是物理学中的重要研究方法等效方法，即用已知运动研究未知运动，用简单运动研究复杂运动的一种研究方法问题8：百米赛跑运动员的这个=10m/s代表这100米内（或10秒内）的平均速度，是否是说明他在前50米的平均速度或后50米内或其他某段的平均速度也一定是10m/s？c平均速度只是对运动物体在某一段时间内（或某一段位移内）而言的，对同一运动物体，在不同的过程，它的平均速度可能是不同的，因此，平均速度必须指明“哪段时间”或“哪段位移”的d.平均速度只能粗略地描述一段时间（或一段位移）内的总体快慢，这就是“平均速度”与匀速直线运动“速度”的根本区别e.平均速度不是各段运动速度的平均值，必须根据平均速度的定义来求解。2瞬时速度（1）定义：运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，叫做此时刻（或此位置）的瞬时速度（2）意义：反映物体在某一时刻（或经某一位置）时运动的快慢，它能精确地描述变速运动的快慢。平均速度只能粗略地描述变速运动（3）对瞬时速度的理解：瞬时速度是在运动时间时的平均速度，即平均速度在时的极限就是某一时刻（或某一位置）的瞬时速度。（4）瞬时速度的方向：瞬时速度是矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同，（若是曲线运动，瞬时速度的方向是轨迹上物体所在点的切线方向（与轨迹在该点的延伸方向一致）三速率：1 瞬时速率1）定义：瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。2） 瞬时速率的测量：技术上通常用速度计来测量瞬时速率。2平均速率： 瞬时速度的大小是瞬时速率，那平均速度的大小是否也可以叫平均速率呢？（NO）其实我们初中所学的速度也不是没有意义的，我们给了他一个新的名字平均速率。 1）定义：路程与发生这段路程所用时间的比值。 2）速率是标量。3）注意：平均速率不是平均速度的大小。【例题1】一个做直线运动的物体，某时刻速度是10m/s，那么这个物体 ( )A. 在这一时刻之前0.1s内位移一定是1mB. 在这一时刻之后1s内位移一定是10mC. 在这一时刻起10s内位移可能是50mD. 如果从这一时刻起开始匀速运动，那么它继续通过1000m路程所需时间一定是100s【解析】某时刻速度是10m/s指的是该时刻的瞬时速度，不能说物体从此时起以后运动的快慢情况，以后做直线运动或匀变速直线运动，或非匀变速直线运动均可能。所以选项A、B均错。如果从某时刻（速度为10m/s）起质点做非匀变速直线运动，从这一时刻起以后的10s内位移可能为50m，所以选项C正确，如果从这一时刻起物体做匀速直线运动，那么经过1000m路程所需时间t=100s。正确选项是C、D。【例2】一物体沿直线运动，先以3m/s的速度运动60m，又以2m/s的速度继续向前运动60m，物体在整个运动过程中平均速度是多少？【解析】根据平均速度的定义公式，s为总位移，t为总时间，等于前一段位移与后一段位移所用时间之和。 全过程的位移s=120m 物体在前一段位移用的时间为 后段位移用的时间为整个过程的用的总时间为t=t1+t2=50s整个过程的平均速度m/s=2.4m/s*注意：全过程的平均速度只能由全过程的总位移与通过全路程所用的总时间的比值得出。如果用求速度的平均值去做=2.5m/s这样得出的结果是错误的。可见，平均速度概念与速度的平均值概念是不完全相同的。【巩固练习】第四节实验:用打点计时器测速度三维目标知识与技能1. 了解打点计时器的计时原理,理解纸带中包含的物体运动的信息(时间和位移)2. 会安装并使用打点计时器,理解利用纸带测量速度的原理并会测量瞬时速度3. 明确速度-时间图象的物理意义,描点法画图象的方法,并画出该实验的速度-时间图象过程与方法1. 通过学生自己看打点计时器的说明书,培养学生独立学习的能力2. 通过实验得出物体的运动信息,用数学的方法表述出来.培养学生获取信息处理信息的能力,体会处理问题的方法,领悟如何间接测量一些不能直接测量的物理量的方法3. 通过画速度-时间图象培养学生用图象法处理数据的能力,体验数学工具在物理发展中的作用4. 体验实验中理性思维的重要,即要动手,又要动脑5. 经历科学探究过程认识科学探究的意义,尝试应用科学探究的方法研究物体的运动情感态度价值观1. 感受打点计时器的巧妙设计思路,体会物理原理在解决实际问题中的指导作用,增强将物理知识应用于实际生活的意识2. 经历实验过程,体验科学实验过程的艰辛与喜悦,并乐于探索自然界的奥秘3. 体验用图象方法描述物理现象的乐趣,培养学生用数学方法处理物理问题的意识4. 培养学生的交流与合作精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,并养成尊重他人的习惯教学重点1. 学会使用打点计时器2. 能根据纸带计算物体运动的瞬时速度3. 会用描点法描绘物体的速度-时间图象,并从中获取物理信息教学难点处理纸带的方法,用描点法画图象的能力教具准备打点计时器, 学生电源, 导线, 纸带, 刻度尺, 小车细线及钩码, 坐标纸课时安排2课时教学设计新课导入测定物体的运动速度并不是一件容易的事,特别是物体的速度在不断变化时.为了简化我们今天只研究物体的直线运动.当物体沿直线运动时,其位移在不断变化,要研究物体的运动,我们首先要准确记录物体的运动信息.怎样记录呢?课堂活动请同桌的两位同学合作用彩笔和纸带模拟打点计时器.思考1. 彩笔打出的点能不能准确记录纸带的位置?2. 在打点时间间隔大致相同的情况下,纸带拉动的快慢对纸带上点的间隔有无影响?学生讨论:师总结:彩笔打出的点可以记录纸带的位置.但在打点时间间隔大致相同的情况下,纸带拉动的快慢对纸带上点的间隔有影响(拉的越慢纸带上点越密,反之就会越稀疏)考虑到用手打点的时间间隔不能准确相等,所以无法准确测定物体的运动速度.原因在哪?生:原因出在用手打点时的时间间隔不能严格相等,要是有一台打点时间间隔严格相等的仪器问题就可以解决了.新课教学师:我们今天要介绍的打点计时器就是可以精确记录时间间隔和位移的仪器.一 电磁打点计时器布置学生阅读打点计时器的说明书:明确打点计时器的结构,个部分的名称,工作原理及使用方法.师总结:电磁打点计时器是一种使用交流电的计时仪器.工作电压为46V.当电源频率为50Hz时, 打点计时器每隔0.02s打一个点.通电前把纸带穿过限位孔并压在复写纸的下面.通电时,线圈产生的交变磁场使振动片磁化,振动片的一端位于永久磁铁的磁场中,由于振动片的磁极随着电流方向的改变而不断变化,在永久磁铁的作用下,振动片将上下振动.其振动周期与线圈中交流电的周期一致,即为0.02s.如果纸带运动振动片一端的振针就会在纸带上打出一系列的点.思考:电磁打点计时器用低压交流电源工作,能不能用直流电源呢,为什么?师总结:电磁打点计时器的工作原理是靠交流电的方向改变来改变电磁铁的磁极方向,从而使振动片上下振动的,且振动片的频率与交流电的频率一致.若使用50Hz的交流电打点周期正好是频率的倒数为0.02s.若使用直流电振动片将无法振动, 打点计时器将打不出点!二 电火花打点计时器布置学生阅读打点计时器的说明书:明确打点计时器的结构,个部分的名称,工作原理及使用方法.师总结:电火花打点计时器可以代替电磁打点计时器使用.与电磁打点计时器不同的是:电火花打点计时器的工作电压是220V的交流电.使用时将电源插头直接插在交流220V插座内就可以了.点火花打点计时器用墨粉和电火花打点.墨粉盘夹在两条纸带之间,当按下脉冲输出开关时会产生高温电火花,高温电火花可以使墨粉汽化在纸带上.当输入交流电的频率是50Hz时,电火花打点计时器也每隔0.02s打一个点.实验是纸带的两面可以重复使用,注意降低实验成本.思考1:从原理上讲两种打点计时器哪中误差更小,为什么?学生讨论:师总结:电磁打点计时器使用时阻力较大:阻力包括振针和纸带间的摩擦以及限位孔和纸带间的摩擦.而电火花打点计时器在使用过程中阻力极小,这极小的阻力来自纸带运动的本身而不是打点时产生的,因而系统误差较小.同时电火花打点计时器操作简易,安全可靠.思考2: 打点计时器能记录哪些信息?生:时间(时间间隔)和位移三 练习使用打点计时器学生自主阅读教材中的实验步骤提示:教师指导学生练习使用打点计时器并引导学生思考下列问题:问题1. 电磁打点计时器中怎样安放复写纸和纸带?师总结:将复写纸套在复写纸定位销上,推动调节片可以调节复写纸位置.将纸带从复写纸圆片下穿过即可.问题2. 振针打的点不清晰或打不出点可能有哪些情况?怎样调节?师总结: 1.可能是复写纸该换新的了2.可能是振动片的振动幅度太小了,可以调节振动片的位置3.可检查压纸框的位置是否升高而阻碍了振动片使振针打不到纸带上,可将压纸框向下调节到原来的位置 4.可能是振针的位置太高,调节振针直到能打出点为止 5.可能是选择的46V的电压太低,可适当调高电压,但不得超过10V问题3.为什么要先打开电源让打点计时器先工作12s再松手打纸带?可不可以先松手再打开打点计时器的电源?师总结: 打点计时器打开电源后要经过一个短暂的时间才能稳定工作,所以应先打开电源让打点计时器工作12s后才能松手打纸带.这样做可以减小误差问题4. 打点计时器打完点后要及时关闭电源,这样做有什么好处?师总结:因为打点计时器是按照间歇性工作设计的,长期工作会导致线圈发热而损坏问题5.处理纸带时从某个能看清楚的点开始,往后数出n个点,这些点之间的时间间隔应该怎样确定?师总结:每2个相邻的点之间的时间间隔是0.02s,n个点之间的时间间隔为(n-1)倍的0.02s问题6.怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?师总结:测出两个点的距离,数出两个点之间有n段时间间隔,则.在用公式即可计算出平均速度四 用打点计时器测量瞬时速度思想方法:用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时速度.所取的时间间隔越接近该点计算出的瞬时速度就越精确.DEFG如图:要计算E点的瞬时速度可以用D-E的平均速度来替代,也可以用EF的平均速度来替代,还可以用DF的平均速度来替代.这三种方法中DF包含E点切比较靠近E点,所以用DF的平均速度来替代E点的瞬时速度是最精确的!可以用同样的方法计算出图中各点的瞬时速度填入课本24页的表2中,从表中列出的点我们可以粗略的了解纸带的运动情况.五 用图象表示速度在表2中我们只能粗略得知纸带在有些间断的点的速度.要想知道纸带的速度变化规律我们还要借助于图象怎样用图象来表示物体的运动速度呢?学生讨论:师总结:在坐标纸上建立直角坐标系,用纵坐标表示物体的运动速度,用横坐标表示时间,根据表2中各个时刻的速度,将(v,t)作为一组坐标在图象中描点,将点连线后得出的图象称为速度-时间图象(v-t图象),简称速度图象.学生实际操作:思考:我们从根据实际测量数据所描出的点的走向可以大致看出纸带的速度变化规律.在把点连成线的时候我们是用折线来连还是用光滑的曲线来连呢?学生讨论:师总结:速度的变化应该是比较平滑的,所以,如果用一条平滑的曲线来”拟合”这些点应该更符合实际情况.小结电磁打点计时器和电火花打点计时器都是记录物体在一定时间间隔内位移的仪器.vt图象:表示做运动的物体的速度随时间变化的规律.板书设计4 用打点计时器测速度电磁打点计时器靠电磁感应带动振针振动通过复写纸打点电火花打点计时器靠产生的电火花放电蒸发墨粉打点打点计时器的使用注意使用方法和领悟注意事项测量瞬时速度用包含某点的一段时间的平均速度来粗略表示该点的瞬时速度速度时间图象以时间为横坐标,速度为纵坐标,描点连线作出的平滑图象布置作业课本第26-27页”问题与练习”补充练习1. 运动的物体带动纸带被打点计时器打上一系列的点,这些点的距离不一定相等,但这些点能说明 ( )A 运动物体在一段时间内的位移B 运动物体在一段时间内的运动快慢C 运动物体在某时刻的位置D 运动物体的运动性质2. 通过打点计时器得到的一条纸带上的点子不均匀,下列判断正确的是 ( )A 点子密集的地方物体的运动速度比较大B 点子密集的地方物体的运动速度比较小C 点子不均匀说明物体在做变速运动D 点子不均匀说明打点计时器有故障3.在你练习使用打点计时器时,小车拖动纸带并在上面打下一系列的小点,根据你所打出纸带,在判断纸带表示的运动是匀速直线运动还是变速直线运动时 ( )A 应通过测量纸带表示的运动的全程来判断B 必须通过计算任意两点间的平均速度来判断C 必须通过计算全程的平均速度来计算D可以通过测量每相邻两点间的距离,看其是否相同来判断参考答案1.ABCD 2.BC 3.D5 速度变化快慢的描述加速度整体设计 加速度是力学教学的重要概念，也是高一年级物理课中较难懂的概念.在学生的经验中，与加速度有关的现象不多，这就给学习加速度概念带来困难.教材先列举轿车和旅客列车的加速过程，让学生讨论它们速度的快慢以增强学生的感性认识.教材还展示飞机的起飞过程，要求学生从具体问题中了解“速度快”“速度变化大”“速度变化快”的含义不同，并且又在旁批中指出“物体运动的快慢”与“运动速度变化的快慢”不同.在此基础上，通过飞机起飞和炮弹射出过程的具体数字运算引出平均加速度，进而说明瞬时加速度.同时指出了加速运动和减速运动中加速度与速度方向的关系.通过瞬时加速度得出直线运动的这一物理运动模型.在学习加速度概念后，又通过上节课学习的速度时间图象进一步说明怎样在图象中找到加速度，让学生通过速度时间图象加深对加速度概念的认识和对图象的理解，是对图象认识的深化和提高.变化率是生活中的常用概念，教材在“科学漫步”栏目中深入、细致地介绍了一般情况下的变化率，有助于学生理解速度是位置的变化率，加速度是速度的变化率. 要想正确理解加速度的物理意义，掌握加速度的定义公式，学生必须具有较高的抽象思维能力.可是，学生首次碰到加速度概念时是刚刚考入高中不久，不少学生抽象思维能力不高，难以理解加速度的意义和定义公式.为了降低难度，现行教材均把匀变速直线运动和加速度合为一节，只限于讨论匀变速直线运动中的加速度，只研究匀变速直线运动的加速度定义、公式、意义、单位、方向.没有研究加速度的测量方法，没有讨论加速度的合成与分解，没有涉及加速度的成因，只在以后各章节中才把加速度的概念逐步扩充到一般变速运动中的瞬时加速度.因此，在确定加速度教学目标时，应该注意教材处理的这一实际情况，逐步到位，不能一步到位.否则，教学目标制定过高，学习难度太大，不仅不能达到预期的教学目标，影响教学效率的提高，而且易于在学生中产生物理难学的心里障碍，对今后的物理学习也会产生负面影响.当然，也不能把教学目标制定得太低，这是不利于物理课堂教学效率提高的.教学重点 1.加速度概念的建立和加速度与匀变速直线运动的关系. 2.加速度是速度的变化率，它描述速度变化的快慢和方向.教学难点 1.理解加速度的概念，树立变化率的思想. 2.区分速度、速度的变化量及速度的变化率. 3.利用图象分析加速度的相关问题.时间安排 2课时三维目标 知识与技能 1.知道加速度的物理意义. 2.掌握其定义公式和单位. 3.知道加速度的方向与速度变化量方向一致. 4.区别加速度、速度、速度变化量. 过程与方法 1.通过比值定义法，进一步了解加速度的物理意义. 2.通过对速度变化快慢描述的探索过程，体会一个量的变化与变化快慢的区别. 情感态度与价值观 1.本节在物体运动快慢的基础上进一步提出速度变化快慢的问题. 2.通过探索用比值定义法得出加速度的概念，感悟到探索问题解决问题的兴趣和学无止境的观点. 3.激发探索科学的兴趣和毅力.课前准备 1.多媒体课件. 2.带滑轮的长木板、小车及砝码等. 3.课前让学生观察生活中的一些速度变化的例子.教学过程导入新课 复习导入 教师通过课件展示图1-5-1两幅vt图象，供同学们交流讨论，并设疑对比思考.指导学生对两个匀变速直线运动的v-t图象认真观察，找出速度随时间的变化规律.图1-5-1 学生归纳总结出：甲图中，物体的速度每秒变化5 m/s. 乙图中，物体的速度每5 s变化5 m/s. 引导学生体会速度的变化有快有慢，我们今天学习的加速度这一概念就是用来描述速度变化快慢的物理量，很自然地引出本节学习的内容. 问题导入 普通的小汽车和高档跑车的速度都能达到200 km/h,但它们从静止到具有这一速度所经历的时间不同，高档跑车经历的时间要远小于普通的小汽车.哪个速度的变化快呢？速度变化的快慢是衡量汽车档次的一个重要标准.这节课我们就来学习描述速度变化快慢的物理量加速度. 影片导入 利用课件视频资源，依次大屏幕播放下列影片片断： 万吨货轮起航，10 s内速度增加到0.2 m/s 火箭发射时,10 s 内速度能增到约102 m/s以8 m/s的速度行驶的汽车在急刹车时2.5 s内能停下来以8 m/s的速度飞行的蜻蜓能在0.7 s内停下来图1-5-2 在以上片断中，各物体的速度都发生了变化，你怎样才能比较速度随时间变化的快慢呢？推进新课 一、加速度 利用多媒体投影播放赛车、高速列车、自行车、运动员等录像，提出问题，让学生思考讨论.谁的速度“增加”得快？如何来表示增加的快慢？ 课件展示：依次展示三个速度表格，分析比较速度改变的快慢. 表一：时刻/s051015甲v/（ms-1）20253035乙v/（ms-1）10305070丙v/（ms-1）35302520丁v/（ms-1）5035205 交流讨论：若物体在所用时间一样的情况下，速度改变大的物体速度改变得快. 点评：让学生从最简单的例子入手，先比较相同时间内的速度改变量，为不同时间不同改变量作知识铺垫.从简单到复杂，从特殊到一般，正是物理学探究规律的顺序. 表二：初速度（km/h）末速度（km/h）所用时间（s）轿车启动205075吨货车启动20503810吨货车启动205050 学生认知观察表中数据并交流讨论，若在速度改变相同的情况下，可以比较时间的长短，所用时间越短，速度改变得越快. 教师继续引导学生分析数据，提高学生根据数据表来概括总结规律的分析能力. 教师设疑：若如下表所示，既无法用第一种方法，又无法用第三种方法比较，怎样比较它们速度变化的快慢？认真观察表三，通过计算说明这四个物体哪个速度改变得快. 表三：初速度（m/s）末速度（m/s）所用时间（s）A自行车下坡2114B公共汽车出站063C火车出站020100D飞机在空中飞行30030010 很明显，这几个运动物体速度的改变量不同，速度改变的快慢也不同，且速度增加大的不一定就增加得快.为了描述物体运动中速度变化的快慢，人们引入了加速度的概念加速度是用来描述速度变化快慢的物理量. 教师指导学生回忆怎样描述物体运动位置的变化.例如在匀速直线运动中，物体从A点运动到B点，可以用A、B两点坐标的变化除以所用时间即速度的大小来描述位置变化的情况. 点评：利用速度的表达式类比，力求使学生猜想到可以用速度的改变量除以所用时间来描述速度变化的快慢. 教师设疑：在表三中，A物体在4 s内速度从2 m/s增加到11 m/s，怎样描述物体运动的速度增加的快慢呢？ 交流讨论并总结：用物体速度的增加量除以所用的时间来描述这段过程中物体速度增加的快慢. 如果用符号a表示物体速度增加的快慢，v表示物体的速度的变化量，t表示物体的速度变化所用的时间，应如何用公式表达A物体的速度变化快慢呢？ 结论：a= m/s2=2.25 m/s2 教师指导学生依次完成表三中B、C、D的计算： 对B：a= m/s2=2 m/s2 对C：a= m/s2=0.2 m/s2 对D：a= m/s2=0 上述方法就是变速直线运动中，描述物体运动速度变化快慢的基本思路和基本方法.其中的a=式是变速直线运动的加速度的基本定义式.在国际单位中，加速度的单位是m/s2，读作米每二次方秒. 明确：1.定义：加速度等于速度的改变跟发生这一改变所用的时间的比值. 2.表达式：a= 3.单位及符号 米/秒2 m/s2(国际单位制) 厘米/秒2 cm/s2 阅读体会：课件展示阅读材料，让学生认真阅读并体会计算加速度. 材料一：高级跑车 克莱斯勒 ME412 0100 km/h加速时间2.9 s 发动机：V12双顶凸轮轴48气门4Turbo 排量：6.000c.c. 最大马力：850/bhp/5,750rpm 峰值扭力：117.3 kgm/2,5004,500rpm车重：1,310 kg 急速：400 km/h以上 汽车性能知识参考网址： autoworld.cn/mantan.htm http:auto.sohu/ 材料二：死亡加速度 西方交通管理部门为了交通安全，特制定了死亡加速度500g（取g=10 m/s2）这一数值，以醒世人.意思是如果行车加速度超过此值,将有生命危险.那么大的加速度，一般情况下车辆是达不到的.但如果发生交通事故时，将会达到这一数值.因为，一般车辆碰撞的时间短，大多为毫秒级.例如，两辆摩托车时速20 km相向而行发生碰撞，碰撞时间为毫秒级，能产生多大加速度？ 教师引导学生类比加速度与位移，有什么共同的地方.引导学生归纳出加速度既有大小又有方向，是矢量. 说明：当物体加速时，则v=v2-v10,时间t是标量，加速度a的计算值为正值,如果以初速度的方向为正方向（即初速度v0取正值），a为正值则可表示a的方向与初速度的方向相同，或反过来说，若加速度a与初速度同向时，则这个直线运动为加速运动. 当物体是减速时，则v=v2-v10,时间t是标量，加速度a的计算值为负值，如果仍以初速度的方向为正方向（即初速度v0取正值），a为负值则可表示a的方向与初速度的方向相反，或反过来说，若加速度a与初速度反向时，则这个直线运动为减速运动. 在未学到“牛顿第二定律”之前，也可以用两辆汽车以相同的速度变化率做匀加速运动和匀减速运动，虽然速度变化快慢相同，但速度的变化情况不同，前者速度越来越大，后者则反之.启发学生思考，只凭速度变化快慢（速度变化率的大小）不能完全反映速度变化的规律，从而引出加速度不仅有大小，而且有方向，是矢量. 虽然不必让学生从速度变化的方向去判断加速度的方向，但是应该让学生知道：物体做匀加速运动时，加速度的方向跟速度的方向相同；做匀减速运动时，加速度的方向跟速度的方向相反.这是直线运动中（无往复运动）的普遍性结论.至于加速度的正、负问题，只是在特定的条件下（v0取正值） 判断物体做匀加速还是匀减速运动的一种方法，这不是实质性的结论，所以教学中不必强化.也可类比v=中速度v的方向与位移x的方向相同，理解a=中速度a的方向与速度变化量v的方向相同. 实验与探究 通过实验让学生体会1 m/s2加速度有多大. 实验器材：高度约为斜面长度的十分之一的斜面（越光滑越好）. 体验方法：把斜面的高度调节为斜面长度的十分之一（向学生说明），让小球在斜面上滚下（注意观察速度变化的快慢程度），小球在这个斜面上运动的加速度便大约是1 m/s2.它的含义是说物体每秒钟速度的改变量是1 m/s. 问题探究 问题1：“上海磁悬浮列车的最高速度可达430 km/h,它的加速度一定很大”.这一说法对吗？为什么？ 问题2：运载火箭在点火后的短时间内，速度的变化很小，它的加速度一定很小吗？ 归纳总结：1.不对，当匀速运动时，尽管速度很大，加速度可以为零. 2.不对，由公式a=可知，加速度等于速度的变化量和时间的比值，因而加速度是速度对时间的变化率.所谓某一个量对时间的变化率，是指单位时间内该量变化的数值.变化率表示变化的快慢，不表示变化的大小. 加速度和速度的区别： 1.速度大，加速度不一定大；加速度大，速度不一定大 2.速度变化量大，加速度不一定大. 3.加速度为零，速度可以不为零；速度为零，加速度可以不为零. 例1做匀加速运动的火车，在40 s内速度从10 m/s增加到20 m/s，求火车加速度的大小.汽车紧急刹车时做匀减速运动，在2 s内速度从10 m/s减小到零,求汽车的加速度大小. 学生活动并解答. 解析：这是利用公式a=式求解a的题目.火车的初速度、末速度、加速度和加速运动的时间分别用v0、v下标t、a和t表示.汽车的初速度、末速度、加速度和刹车的时间分别用v0、vt、a、t来表示. 由于v0=10 m/s,vt=20 m/s,t=40 s,所以火车的加速度a= m/s2=0.25 m/s2. 由于v0=10 m/s,vt=0,t=2 s,所以汽车的加速度 a= m/s2=-5 m/s2. 答案：0.25 m/s2 -5 m/s2 问题互动 判断下列说法是否正确. 1.做匀变速直线运动的物体，它的加速度方向和速度方向总是相同. 错.只有做匀加速直线运动的物体，它的加速度方向和速度方向相同. 2.做匀变速直线运动的物体，它的速度变化越大，加速度越大. 错.速度变化大，但不知所用时间的多少. 3.做匀变速直线运动的物体，它的速度变化越快，加速度越大. 对. 师生探究：教师指导学生对下列问题分组探究. 探究1：某同学骑着自行车和学校百米冠军赛跑.观察并思考，起跑时谁的加速度比较大些？将观察结果与同学交流一下，得出较一致的结论. 参考：创造条件，亲自观察，培养有目的的观察能力；加强交流，善于交流，增强协作精神.比较方法：相同时间内，谁的速度变化得快，谁的加速度就大. 探究2：小球沿斜面的运动可近似看成是匀加速直线运动.猜想一下，加速度的大小与哪些因素有关？（比较加速度的大小时，可通过观察小球滚动时速度改变的快慢来进行） 要求：（1）将猜想的结果互相讨论，最后得出共同的猜想.若有条件，可以用实验检验一下你的猜想. （2）实验探究时要注意加强交流与合作，检验猜想时要注意控制变量. 参考：（1）几种可能猜想：小球的质量、斜面的粗糙程度、斜面的倾角、斜面的长短等（还有什么可能，你自己去猜想，这里给出的只是参考，并不一定是标准答案，要善于通过讨论和交流最后得出正确的答案）. （2）探究时，一定要先设计好实验方案，注意体会控制变量法.可保持其他量不变，研究小球质量与加速度的关系；或研究粗糙程度与加速度的关系;研究倾角与加速度的关系；研究长度与加速度的关系等. 探究3：宇航员要从地球进入空间站，可以由航天飞机来完成这一任务.航天飞机在发射的过程中，会产生相当大的加速度，最大加速度可以达到8g（取g=9.8 m/s2），高重力加速度对人的身体会产生不良作用，甚至可能会产生危险.譬如，引起身体某些部位充血或缺血，如果大脑缺血，便会失去视觉和知觉.类似实验表明，人体的姿势与所能承受的加速度有关：当人的身体与加速度的方向垂直时，人可以经受15g的加速度达几分钟之久，而当人的身体顺着加速度方向时，最多只能经受6g的加速度. 根据上述信息，回答下列问题： 我国航天英雄杨利伟乘“神舟”五号升入太空和返回地面的过程，采取什么姿势（站、坐、躺）较好？身体与加速度方向什么关系？ 答案：躺倒 垂直 二、从v-t图象看加速度 教师指导学生认真观察课本中的v-t图象，并思考：速度时间图象描述了什么问题？怎样建立速度时间图象？ 教师引导，学生讨论后回答.学生在没有学习斜率概念前，可以用陡度的“平缓”或“陡”来表述. 学生总结归纳：a直线的倾斜程度更厉害，也就是更陡些，而b相对较平缓.所以，a的速度变化快，即a的加速度大，b的速度变化慢，加速度小 . 知识小结：速度时间图象是描述速度随时间变化关系的图象，它以时间轴为横轴，以纵轴为速度轴，在坐标系中将不同时刻的速度以坐标的形式描点，然后连线，就画出了速度时间图象. 我们可以从直线上任意选择间隔较大的两点来找到这两个点间的速度变化量v，时间间隔t. 这样就可以定量求加速度了，用加速度的定义式a=就行了.课堂训练 如图1-5-3是某质点做直线运动的vt图象，从图上求出各段的速度变化及加速度.图1-5-3 解析：速度的变化量等于变化后的速度减变化前的速度，即v=v-v0.速度的变化量也是矢量，正值表示速度增加，负值表示速度减小或反向.由图可知：v0=0,va=4 m/s,vb=4 m/s,vc=0. 所以OA段的速度变化量为vAO=va-vO=4 m/s 加速度为a下标AO= m/s2=2 m/s2 AB段的速度变化量为vBA=vb-va=0 加速度为aBA=0 BC段的速度变化量为vCB=vc-vb=-4 m/s 加速度为aCB= m/s2=-4 m/s2. 答案：OA段的速度变化为4 m/s，加速度为2 m/s2；AB段的速度变化为0,加速度也为0；BC段的速度变化为-4 m/s,加速度为-4 m/s2.课堂小结 本节课重点学习了加速度的概念及其特性，注意加速度是矢量及这里的“加”并不是“增加”的意思，它反映的是速度变化快慢的程度. 加速度是速度的变化与发生这一变化所用时间的比值.也就是速度对时间的变化率，在数值上等于单位时间内速度的变化.它描述的是速度变化的快慢和变化的方向.加速度的大小由速度变化的大小和发生这一变化所用时间的多少共同决定，与速度本身的大小以及速度变化的大小无必然联系.加速度大表示速度变化快，并不表示速度大，也不表示速度变化大.加速度是矢量，它的方向就是速度变化量v的方向，与速度方向无必然联系.加速度是状态量，与时刻（或位置）相对应. 可以从速度时间图象中倾斜直线的陡缓定性看出加速度的大小，也可以从图象中定量求出加速度的大小.布置作业 1.教材第29页“问题与练习”第2、3题. 2.阅读教材“科学漫步”关于变化率的知识，加深加速度概念的理解板书设计5 速度变化快慢的描述加速度速度表示运动的快慢v速度与改变表示速度的变化v=vt-v0加速度表示速度变化的快慢定义速度的变化量跟发生这一改变所用时间的比值公式a=单位m/s2矢量性方向与速度变化的方向相同匀变速直线运动的特点加速