2022-2023學(xué)年高中物理 第2章 2.2 勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度和時(shí)間的關(guān)系教案 新人教版必修1

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1、2022-2023學(xué)年高中物理 第2章 2.2 勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度和時(shí)間的關(guān)系教案 新人教版必修1 教 學(xué) 目 標(biāo) 知識(shí)與技能 1．知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v—t圖象特點(diǎn)，理解圖象的物理意義． 2．掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的概念，知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的特點(diǎn)． 3．理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的物理意義，會(huì)根據(jù)圖象分析解決問(wèn)題， 4．掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系的公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算． 過(guò)程與方法 1．培養(yǎng)學(xué)生識(shí)別、分析圖象和用物理語(yǔ)言表達(dá)相關(guān)過(guò)程的能力． 2．引導(dǎo)學(xué)生研究圖象、尋找規(guī)律得出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的概念． 3．引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)公式表達(dá)物理規(guī)律并給出各符號(hào)

2、的具體含義． 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．培養(yǎng)學(xué)生用物理語(yǔ)言表達(dá)物理規(guī)律的意識(shí)，激發(fā)探索與創(chuàng)新欲望． 2．培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)、甩不同方法表達(dá)同一規(guī)律的科學(xué)意識(shí)． 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 1．理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的物理意義 2．掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)中速度與時(shí)間的關(guān)系公式及應(yīng)用． 教學(xué)難點(diǎn) 1．勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的理解及應(yīng)用． 2．勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間公式的理解及計(jì)算． 教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí) 教 學(xué) 手 段 教具準(zhǔn)備 多媒體課件 教 學(xué) 活 動(dòng) [新課導(dǎo)入] 師：勻變速直線運(yùn)動(dòng)是一種理想

3、化的運(yùn)動(dòng)模型．生活中的許多運(yùn)動(dòng)由于受到多種因素的影響，運(yùn)動(dòng)規(guī)律往往比較復(fù)雜，但我們忽略某些次要因素后，有時(shí)也可以把它們看成是勻變速直線運(yùn)動(dòng)．例如：在乎直的高速公路上行駛的汽車，在超車的一段時(shí)間內(nèi)，可以認(rèn)為它做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，剎車時(shí)則做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，直到停止．深受同學(xué)們喜愛(ài)的滑板車運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員站在板上從坡頂筆直滑下時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，筆直滑上斜坡時(shí)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)． 我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的方式描繪出了小車的v—t圖象，它表示小車做什么樣的運(yùn)動(dòng)呢?小車的速度隨時(shí)間怎樣變化?我們能否用數(shù)學(xué)方法得出速度隨時(shí)間變化的關(guān)系式呢? [新課教學(xué)] 一、勻變速直線運(yùn)動(dòng) [討論與交流] 師：請(qǐng)同學(xué)們思考

4、速度一時(shí)間圖象的物理意義． 生：速度一時(shí)間圖象是以坐標(biāo)的形式將各個(gè)不同時(shí)刻的速度用點(diǎn)在坐標(biāo)系中表現(xiàn)出來(lái)．它以圖象的形式描述了質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)不同時(shí)刻的速度． (課件展示)勻速直線運(yùn)動(dòng)的v—t圖象，如圖2—2—1所示． 師：請(qǐng)同學(xué)們思考討論課件展示的兩個(gè)速度一時(shí)間圖象．在v—t圖象中能看出哪些信息呢?思考討論圖象的特點(diǎn)，嘗試描述這種直線運(yùn)動(dòng)． 學(xué)生思考討論后回答． 師：請(qǐng)大家先考慮左圖． 生1：我們能從速度一時(shí)間圖象中得出質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)不同時(shí)刻的速度，包括大小和方向． 生2：我從左圖中能看出這個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的速度不隨時(shí)間變化，在不同的時(shí)刻，速度值都等于零時(shí)刻的速度值．不隨時(shí)間變化的速度是恒定

5、的，說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)在做勻速直線運(yùn)動(dòng)．速度大小為10m／s，方向與規(guī)定的正方向相同． 師：勻速直線運(yùn)動(dòng)是速度保持不變的直線運(yùn)動(dòng)，它的加速度呢? 生(眾生)：零． 師：大家觀察右圖，與左圖有什么不同和相似的地方? 生3：在這個(gè)圖中的速度值大小也是10m／s，但它卻是負(fù)值，與規(guī)定的正方向相反，因?yàn)樗俣戎狄脖３植蛔?，所以它也是勻速直線運(yùn)動(dòng)． 生4：勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間圖象是一條平行于時(shí)間軸的直線． 師：你能斷定這兩個(gè)圖象中所表示的運(yùn)動(dòng)方向相反嗎? 生5：是的，它們肯定相反，因?yàn)橐粋€(gè)是正值，與規(guī)定的正方向相同，一個(gè)是負(fù)值，與規(guī)定的正方向相反． 老師及時(shí)引導(dǎo)，提示． 師：它們是在同一個(gè)坐標(biāo)

6、系中嗎?這樣的信息對(duì)你確定它們的方向有沒(méi)有幫助? 生6：顯然不是啊，這有什么用啊? 生7：有了，有了，兩個(gè)坐標(biāo)系中規(guī)定的正方向一定是相同的嗎?對(duì)了，不一定相同，所以不能斷定它們的方向一定相反． 師：是的，在兩個(gè)不同的坐標(biāo)系中不能確定它們的方向關(guān)系． (課件展示)上節(jié)課我們自己實(shí)測(cè)得到的小車運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間圖象，如圖2—2—2所示． 師：請(qǐng)大家嘗試描述它的運(yùn)動(dòng)情況． 生：圖象是一條過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線，它是初速度為零的加速直線運(yùn)動(dòng)． 師：大家嘗試取相等的時(shí)間間隔，看它們的速度變化量． 學(xué)生自己畫(huà)圖操作后回答． 生：在相等的時(shí)間間隔內(nèi)速度的增加量

7、是相同的． 老師課件投影圖2—2—3，進(jìn)一步加以闡述． 師：我們發(fā)現(xiàn)每過(guò)一個(gè)相等的時(shí)間間隔，速度的增加量是相等的．所以無(wú)論Δt(選在什么區(qū)間，對(duì)應(yīng)的速度v的變化量△v與時(shí)間t變化量△t之比Δx/Δt是一樣的，即這是一種加速度不隨時(shí)間(時(shí)間間隔)改變的直線運(yùn)動(dòng)． 師：質(zhì)點(diǎn)沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，且加速度不變的運(yùn)動(dòng)，叫做勻變速直線運(yùn)動(dòng)．它的速度一時(shí)間圖象是一條傾斜的直線． 在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，如果物體的加速度隨著時(shí)間均勻增大，這個(gè)運(yùn)動(dòng)就是勻加速直線運(yùn)動(dòng)；如果物體的速度隨著時(shí)間均勻減小，這個(gè)運(yùn)動(dòng)就是勻減速直線運(yùn)動(dòng)． (課件展示)展示各種不同的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間圖象，

8、讓學(xué)生說(shuō)出運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，以及速度方向、加速度方向．如圖2—2—4至圖2—2—8所示． 生1：圖2—2—4是初速度為v0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)． 生2：圖2—2—5是初速度為v0的勻減速直線運(yùn)動(dòng)．速度方向?yàn)檎铀俣确较蚺c規(guī)定的正方向相反，是負(fù)的． 生3：圖2—2—6是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，但速度方向與規(guī)定的速度方向相反． 生4：圖2—2—?是初速度為v0的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，速度為零后又做反向(負(fù)向)勻加速運(yùn)動(dòng)。 生5：圖2—2—8是初速度為v0的負(fù)向勻減速直線運(yùn)動(dòng)，速度為零后又做反向(正向)勻加速運(yùn)動(dòng)。 教師及時(shí)總結(jié)和補(bǔ)充學(xué)生回答中出現(xiàn)的問(wèn)題． 師：下面，大家討論后系

9、統(tǒng)總結(jié)我們能從速度一時(shí)間圖象中得出哪些信息? 生：質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度及任一速度所對(duì)應(yīng)的時(shí)刻． 生：比較速度的變化快慢． 生：加速度的大小和方向． [討論與探究] 下面提供一組課堂討論題，供參考選擇． 1．如圖2—2—9中的速度一時(shí)間圖象中各圖線①②③表示的運(yùn)動(dòng)情況怎樣?圖象中圖線的交點(diǎn)有什么意義? 答案：①表示物體做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)； ②表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)； ③表示物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)； ④交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示在t2時(shí)刻物體具有相等的速度，但不相遇； 2.如圖2—2—10所示是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度圖象，試敘述它的運(yùn)動(dòng)情況． 答案

10、：表示質(zhì)點(diǎn)做能返回的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，第1 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，沿正方向運(yùn)動(dòng)，速度均勻增大到4m／s。第1s末到第2s末，質(zhì)點(diǎn)以4m／s的初速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，仍沿正方向運(yùn)動(dòng)，直至速度減小為零；從第2s末，質(zhì)點(diǎn)沿反方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，速度均勻增大直至速度達(dá)到4 m／s;從第3s末起，質(zhì)點(diǎn)仍沿反方向運(yùn)動(dòng)，以4m／s為初速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，至第4s末速度減為零，在2 s末，質(zhì)點(diǎn)離出發(fā)點(diǎn)4 m；在第2 s末到第4s末這段時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)沿反方向做直線運(yùn)動(dòng)，直到第4s末回到出發(fā)點(diǎn)． (說(shuō)一說(shuō)) 如圖2—2—13所示是一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖象．它的速度怎樣變化?請(qǐng)你找出在相等的時(shí)間

11、間隔內(nèi)，速度的變化量，看看它們是不是總是相等?物體所做的運(yùn)動(dòng)是勻加速運(yùn)動(dòng)嗎? 學(xué)生具體操作教師巡回指導(dǎo)，然后由學(xué)生討論后回答． 生：速度是增大的，隨著時(shí)間的延續(xù)速度增大． 生：取相等時(shí)間間隔△t，它們的速度變化量△v明顯不相等．我們發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的延續(xù)，速度的變化量△v越來(lái)越大． 生：根據(jù)加速度的定義式a＝△v/△t，可以得出物體的加速度越來(lái)越大． 師：加速度增大，那意味著什么呢? 生：首先說(shuō)明物體做的不是勻變速運(yùn)動(dòng)，由于加速度是描述速度變化快慢的物理量，加速度越來(lái)越大，說(shuō)明速度增大得越來(lái)越快，所以物體是做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)． 師：我們知道在勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間

12、關(guān)系圖象中，傾斜直線的斜率表示物體運(yùn)動(dòng)的加速度．它能反映物體速度變化的快慢．這里物體在各個(gè)不同的瞬時(shí)，加速度是不同的．我們?cè)鯓诱壹铀俣饶? 生：我們可以做曲線上某一點(diǎn)的切線，這一點(diǎn)的切線的斜率就表示物體在這一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度． 師：對(duì)，請(qǐng)大家做幾個(gè)點(diǎn)的切線，觀察有什么變化規(guī)律． 學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐操作、討論后回答． 生：隨著時(shí)間的延續(xù)，這些切線越來(lái)越陡，斜率越來(lái)越大． [交流與討論] 1．為什么v-t圖象只能反映直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律? 參考答案：因?yàn)樗俣仁鞘噶?，既有大小又有方向．物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，只可能有兩個(gè)速度方向．規(guī)定了一個(gè)為正方向時(shí)，另一個(gè)便為負(fù)值，所以可用正、負(fù)號(hào)描述全部運(yùn)動(dòng)方向．當(dāng)

13、物體做一般曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向各不相同，不可能僅用正、負(fù)號(hào)表示所有的方向，所以不能畫(huà)出v-t圖象．所以只有直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律才能用v-t圖象描述．任何v-t圖象反映的也一定是直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律． 2．速度圖象的兩個(gè)應(yīng)用 (1)圖2—2—14中給出了A、B、C三輛小車的v-t圖象，不用計(jì)算，請(qǐng)你判斷小車的加速度誰(shuí)大誰(shuí)小?然后再分別計(jì)算三輛小車的加速度，看看結(jié)果與判斷是否一致． (2)利用速度圖象說(shuō)出物體的運(yùn)動(dòng)特征． 分析圖2—2—15中的(a)和(b)分別表示的是什么運(yùn)動(dòng)，初速度是否為零，是加速還是減速? 二、速度與時(shí)間的關(guān)系式 師：數(shù)學(xué)知識(shí)在物理中的應(yīng)用很多，除了我們上面采用圖象法來(lái)研究外，

14、還有公式法也能表達(dá)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系． 從運(yùn)動(dòng)開(kāi)始(取時(shí)刻t＝0)到時(shí)刻t，時(shí)間的變化量就是t，所以△t＝t一0． 請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出速度的變化量． 讓一位學(xué)生到黑板上寫(xiě)，其他同學(xué)在練習(xí)本上做． 學(xué)生的黑板板書(shū)：△v＝v一v0． 因?yàn)閍＝△v/△t不變，又△t＝t一0 所以a＝△v/△t =（v-v0）/△t ，于是解得：v＝v0 +at 教師及時(shí)評(píng)價(jià)學(xué)生的作答情況，并投影部分在練習(xí)本上做的典型情況． 課件投影老師的規(guī)范作答． 教師強(qiáng)調(diào)本節(jié)的重點(diǎn)，說(shuō)明勻變速直線運(yùn)動(dòng)中速度與時(shí)間的關(guān)系式． 師：在公式v=v0+at中，我們討論一下并說(shuō)明各物理量的意義，以及應(yīng)

15、該注意的問(wèn)題． 生：公式中有起始時(shí)刻的初速度，有t時(shí)刻末的速度，有勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度，有時(shí)間間隔t師：注意這里哪些是矢量，討論一下應(yīng)該注意哪些問(wèn)題． 生：公式中有三個(gè)矢量，除時(shí)間t外，都是矢量． 師：物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，矢量的方向性可以在選定正方向后，用正、負(fù)來(lái)體現(xiàn)．方向與規(guī)定的正方向相同時(shí)，矢量取正值，方向與規(guī)定的正方向相反時(shí)，矢量取負(fù)值．一般我們都取物體的運(yùn)動(dòng)方向或是初速度的方向?yàn)檎? 教師課件投影圖2—2—16． 師：我給大家在圖上形象地標(biāo)出了初速度，速度的變化量．請(qǐng)大家從圖象上來(lái)進(jìn)一步加深對(duì)公式的理解． 生：at是0～t時(shí)間內(nèi)的速度變化量△v，加上基礎(chǔ)速度值——初速度vo

16、，就是t時(shí)刻的速度v，即v＝vo+at． 師：類似的，請(qǐng)大家自己畫(huà)出一個(gè)初速度為v0的勻減速直線運(yùn)動(dòng)的速度圖象，從中體會(huì)：在零時(shí)刻的速度詢的基礎(chǔ)上，減去速度的減少量at，就可得到t時(shí)刻的速度v。 學(xué)生自己在練習(xí)本上畫(huà)圖體會(huì)． [例題剖析] 例題1:汽車以40km／h的速度勻速行駛，現(xiàn)以0.6m／s2的加速度加速，10s后速度能達(dá)到多少?加速多長(zhǎng)時(shí)間后可以達(dá)到80km/h? 例題2:某汽車在某路面緊急剎車時(shí)，加速度的大小是6 m／s2，如果必須在2s內(nèi)停下來(lái)，汽車的行駛速度最高不能超過(guò)多少? 例題3:一質(zhì)點(diǎn)從靜止開(kāi)始以l m／s2的加速度勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)5 s后做勻速運(yùn)動(dòng)，最后2 s的

17、時(shí)間質(zhì)點(diǎn)做勻減速運(yùn)動(dòng)直至靜止，則質(zhì)點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度是多大?減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度是多大? [小結(jié)] 本節(jié)重點(diǎn)學(xué)習(xí)了對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的理解和對(duì)公式v＝vo+at的掌握．對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的理解強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)： 1．任意相等的時(shí)間內(nèi)速度的增量相同，這里包括大小方向，而不是速度相等． 2．從速度一時(shí)間圖象上來(lái)理解速度與時(shí)間的關(guān)系式：v＝vo+at，t時(shí)刻的末速度v是在初速度v0的基礎(chǔ)上，加上速度變化量△v＝at得到． 3．對(duì)這個(gè)運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的加速度大小方向不變，但不能說(shuō)a與△v成正比、與△t成反比，a決定于△v 和△t 的比值． 4．a(chǎn)＝△v/△t 而不是a＝v/t , a＝△v/△t =（

18、vt-v0）/△t即v＝vo+at，要明確各狀態(tài)的速度，不能混淆． 5．公式中v、vo、a都是矢量，必須注意其方向． 數(shù)學(xué)公式能簡(jiǎn)潔地描述自然規(guī)律，圖象則能直觀地描述自然規(guī)律．利用數(shù)學(xué)公式或圖象，可以用已知量求出未知量．例如，利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式或v-t圖象，可以求出速度，時(shí)間或加速度等． 用數(shù)學(xué)公式或圖象描述物理規(guī)律通常有一定的適用范圍，只能在一定條件下合理外推，不能任意外推．例如，討論加速度d＝2 m／s2的小車運(yùn)動(dòng)時(shí)，若將時(shí)間t推至2 h，即7 200s，這從數(shù)學(xué)上看沒(méi)有問(wèn)題，但是從物理上看，則會(huì)得出荒唐的結(jié)果，即小車速度達(dá)到了14 400m／s，這顯然是不合情理的． 學(xué) 生 活 動(dòng) 作 業(yè) [布置作業(yè)] 教材第39頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”． 板 書(shū) 設(shè) 計(jì) §2.2勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度和時(shí)間的關(guān)系 1.勻變速直線運(yùn)動(dòng) 沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，且加速度不變的運(yùn)動(dòng) 2.速度一時(shí)間圖象是一條傾斜的直線 3.速度與時(shí)間的關(guān)系式 v＝vo+at 4.初速度vo再加上速度的變化量at就得到t時(shí)刻物體的末速度 教 學(xué) 后 記