高中物理 勻變速直線運動的規(guī)律教案 新人教版必修1

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1、二、教學(xué)案例 《勻變速直線運動的規(guī)律》 Ⅰ、教材分析 一、設(shè)計思想： 勻變速直線運動規(guī)律是高中物理課程中運動學(xué)的重要組成部分，是學(xué)生在高中階段學(xué)習(xí)運動學(xué)的基礎(chǔ)。除了課程標(biāo)準(zhǔn)中的知識內(nèi)容和能力要求外，本節(jié)課教學(xué)過程還應(yīng)重視引導(dǎo)學(xué)生能夠通過數(shù)據(jù)分析來認(rèn)識勻變直線運動的特點，用數(shù)學(xué)方法探究并描述勻變速直線運動規(guī)律，體會數(shù)學(xué)在研究物理問題中的重要性，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。 二、教學(xué)目標(biāo)： 1.通過對觀測數(shù)據(jù)的分析，知道勻變速直線運動的物體在相等的時間內(nèi)速度的變化相等（即加速度保持不變）。 2.能根據(jù)加速度的概念，推導(dǎo)出勻變速直線運動的速度公式。 3.從數(shù)值運算中的算

2、術(shù)平均值運算條件出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生初步理解勻變速直線運動的平均速度公式。 4.能根據(jù)平均速度的概念，推導(dǎo)出勻變速直線運動的位移公式。 5.會運用公式和圖象等方法研究勻變速直線運動，了解微積分的思想。 6.會運用勻變速直線運動規(guī)律解決簡單的實際問題。 7.領(lǐng)略運動的藝術(shù)美，保持對運動世界的好奇心和探究欲。 三、重點與難點： 1.重點：探究勻變速直線運動速度與位移的變化規(guī)律； 2.難點：用勻變速直線運動的v-t圖象求一段時間內(nèi)的位移。 Ⅱ、教學(xué)過程 第一課時 第1環(huán)節(jié)：讓學(xué)生初步知道研究物體運動的基本方法 提出問題（實例）：一輛小汽車以20m/s的速度行駛，前方50米處正好有一個

3、行人以1.5m/s的速度橫穿道路，設(shè)路寬6m，問行人會不會有危險？ 學(xué)生分析結(jié)果：汽車到達(dá)行人位置處只需2.5s，而行人穿越道路需4 s時間，存在相遇的危險。 [師生對話] 教師：為了安全，汽車司機應(yīng)采取什么措施？ 學(xué)生：讓汽車減速。 教師：對，讓汽車做減速運動，汽車減速后對行人是否還構(gòu)成危險，我們能否做出預(yù)測？我們?nèi)绾晤A(yù)測？ 學(xué)生：必需知道物體作減速運動的公式。 教師：在生產(chǎn)、生活中的物體運動較多的是作變速（加速、減速）運動，物體的速度變化存在規(guī)律嗎？怎樣探索運動的規(guī)律？這就是我們要探究的問題。為了降低研究的難度，我們先從變速運動中最簡單的勻變速直線運動開始研究。 [教師講述

4、] （1）歷史回顧：從亞里士多德到伽利略； （2）研究方法：實驗觀測、數(shù)據(jù)分析、描述規(guī)律（數(shù)學(xué)語言）。 第2環(huán)節(jié)：觀察或觀測實驗數(shù)據(jù)，直觀地得出物體勻加速直線運動過程中速度和位移隨時間的變化情況 [學(xué)生活動] 引導(dǎo)學(xué)生觀察P31圖3-3、表3-1中的實驗數(shù)據(jù)，直觀地得出小車沿直線作勻加速行駛過程中速度和位移隨時間的變化情況。 學(xué)生交流觀察結(jié)果（主要有以下幾種）： （1）小車的速度隨時間增大，在相等的時間內(nèi)速度的變化相等，每秒中速度增加2m/s。（2）小車的位移隨時間增大，后1秒內(nèi)的位移比前1秒內(nèi)的的位移大，說明汽車速度越來越大。 （注意：在這個環(huán)節(jié)中教師要還可提醒學(xué)生“相等的時

5、間”可取每1秒為時間單位，也可以取每2秒、每3秒或每4秒等為時間單位，也可以取更短的時間為時間單位，得出的結(jié)論也是勻變速直線運動在相等的時間內(nèi)速度的變化相等。） 結(jié)論1：小車的勻加速行駛的過程中，速度不斷增加，在相等時間內(nèi)速度增加（變化）相等。 （引導(dǎo)學(xué)生用a=(vt-v0)/t公式任取表3-1數(shù)據(jù)計算出加速度。） 結(jié)論2：勻變速直線運動加速度大小保持不變。 第3環(huán)節(jié)：用公式和圖象描述勻變速直線運動的速度變化規(guī)律 [學(xué)生活動] 引導(dǎo)學(xué)生用公式和圖象描述勻變速直線運動的速度變化規(guī)律： （1）公式推導(dǎo)：由a=(vt-vo)/t得到勻變速直線運動的速度公式：vt=v0+at （2）圖

6、象描述：p32圖3-4小車作勻加速直線運動時的速度隨時間的變化關(guān)系，p33圖3-5小車作勻加速直線運動時的加速度隨時間的變化關(guān)系。 （簡要介紹用描點的方法作圖） [隨堂練習(xí)] 根據(jù)P32圖3-4速度-時間圖象求出4秒末的速度。（提示：從t坐標(biāo)4秒處用虛線畫一條垂直于t軸的直線交于v-t圖線，再從直線與v-t圖線交點處開始沿平行t軸畫一條虛線，在直線與v軸交點即可得到4秒末的速度）。 第4環(huán)節(jié)：探究用v-t圖象判斷加速度的大小 [分組討論] p33《討論與交流》中第（1）題。 學(xué)生交流： 1.可從圖線與t軸的夾角的大?。ɑ蛐甭剩┡袛?輛小車加速度的大小。 2.用v-t圖象計算加

7、速度的大小，學(xué)生交流中有如下幾種方法： （1）任取圖線上的一點，取得數(shù)據(jù)（如t=4s,v=8m/s）,由a=(vt-vo)/t=vt/t求出加速度。 （2）任取圖線上的兩點數(shù)據(jù)計算：第1點取原點（v0=0, t0=0），第2點任意（如vt=12m/s, t=6s）, 由a=(vt-vo)/t求出加速度。 （3）任取圖線上的兩點數(shù)據(jù)計算：第1點和第2點數(shù)據(jù)都任意（如v0=2m/s, t0=1s; v1=10m/s,t1=5s）, 由a=(vt-vo)/t求出加速度。 （4）另外還發(fā)現(xiàn)有部分學(xué)生第2點的數(shù)據(jù)選取選線段的末端點。 （教師應(yīng)提醒學(xué)生注意：用v-t圖線計算勻變速運動的加速度一般

8、情況下都應(yīng)取兩點的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，第一種方法只適合在初速度為0的情況下。另外，為使計算方便，速度和時間兩個量中的一個量的數(shù)據(jù)采集盡可能要取整數(shù)。） （教師參與學(xué)生討論過程中，發(fā)現(xiàn)了部分學(xué)生采用第一種方法：任取圖線上的一點，由a=vt/t求出加速度，為了讓學(xué)生能感悟到第一種算法的局限性，讓學(xué)生再計算P33的圖3-7(a)、(b)的加速度，然后再進(jìn)行點評。） 第5環(huán)節(jié)：通過實例分析，得出物體做勻加速直線運動與勻減速直線運動的條件 [分組討論] P33的《討論與交流》第（2）個問題。 學(xué)生交流： （1）（a）圖線表示速度隨時間增大，是加速度運動； （b）圖線表示速度隨時間減少，是減速運動。

9、 （2）根據(jù)（a）圖象計算出的加速度約0.6m/s2，根據(jù)（b）圖象計算出的加速度約-1.5m/s2。 [師生討論] （1）加速度是矢量，加速度為負(fù)表示加速度與初速度方向相反，物體做減速運動。 （2）勻加速直線運動與勻減速直線運動的條件：當(dāng)加速度與初速度同向時，物體做勻加速度直線運動；當(dāng)加速度與初速度反向時，物體做勻減速直線運動。 （3）勻變速直線運動加速度方向保持不變。 結(jié)論：勻變速直線運動加速度大小、方向保持不變（恒量）。 第6個環(huán)節(jié)： 回到課前引入的問題，請同學(xué)們?yōu)樾∑嚨臏p速運動假設(shè)一個作的加速度，計算出小汽車的速度從20m/ s到速度減為零的時間。 學(xué)生交流： （

10、1）加速度取2m/s2，汽車停止經(jīng)歷時間為10s； （2）加速度取-5m/s2，小汽車停下時間歷時4s； （3）加速度取-20m/s2，小汽車停下時間歷時1s； 結(jié)論：汽車加速度越大，汽車運動時間越短，對行人就越安全。一般情況下，汽車剎車時加速度最大，所以緊急情況下，汽車一般都要緊急剎車。（但剎車的加速度也不可能太大，這些數(shù)值同學(xué)可課后通過各種途徑進(jìn)行了解）。 教師：考慮汽車及行人的安全問題只有時間這個因素嗎？其他因素就不重要了嗎？ 學(xué)生：應(yīng)該再考慮位移這個因素。 教師：勻變速直線運動的位移變化規(guī)律我們將在下一節(jié)課進(jìn)行探討。 小結(jié)：勻變速度直線運動的速度隨時間的變化規(guī)律。 作業(yè)

11、：（略） 第二課時 [復(fù)習(xí)引入] （1）勻變速度直線運動的速度隨時間的變化規(guī)律； （2）研究方法：實驗觀測+數(shù)學(xué)方法。 第7環(huán)節(jié)：探究用算術(shù)平均值求勻變速直線運動的平均速度 [師生互動] 如何求得勻變速直線運動的平均速度v平均？如已知v0與vt如何求v平均？ 在這個環(huán)節(jié)中，教師可用類比的方法，引導(dǎo)學(xué)生運用算術(shù)平均値的運算規(guī)律來初步理解勻變速運動的平均速度公式，并且要讓學(xué)生明白，只有勻變速直線運動（速度隨時間均勻變化）才能用算術(shù)平均的方法來計算平均速度。 結(jié)論：勻變速直線運動平均速度v平均=(v0+vt)/2。 第8環(huán)節(jié)：探究勻變速直線運動位移隨時間的變化關(guān)系 問題：勻變速

12、直線運動位移隨時間的變化存在什么關(guān)系？ （1）由平均速度公式v平均=s/t可得s=v平均t，我們可從s=v平均t.出發(fā)來研究勻變速直線運動位移的變化。 （2）通過勻變速直線運動平均速度公式：v平均=(v0+vt)/2，可推導(dǎo)出勻變速直線運動的位移公式： s=v0t+ at2/2。 第9環(huán)節(jié)：探究勻變速直線運動的位移隨時間變化規(guī)律的圖象描述 問題：用s-t圖象描述勻變速度直線運動。 引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識P35圖3-9位移-時間圖象，并與位移公式：s=v0t+ at2/2作定性對比（v0=0，s= at2/2）。 第10環(huán)節(jié)：探究用v-t圖象求解勻變速直線運動位移 [師生互動] 討論用v

13、-t圖象求解勻變速直線運動位移。 教師：請同學(xué)們根據(jù)p33圖3-7（a）中的數(shù)據(jù)計算5秒內(nèi)物體的位移。 學(xué)生：s=v0t+ at2/2=（1*5+1/2*0.6*52）m=12.5m。 教師：接下來請同學(xué)們觀察圖3-7（a）中v-t圖線，從中可發(fā)現(xiàn)12.5m的位移可能與圖象中的什么因素有關(guān)？（板書作圖提示） 學(xué)生1：發(fā)現(xiàn)物體的位移與v-t圖線和坐標(biāo)包圍面積與位移有關(guān)，圖象中的梯形面積正好等于位移的大小。 學(xué)生2：也可將梯形面積分成矩形與三角形，矩形的面積剛等于v0t，三角形的面積等于（vt-v0）t/2=at2/2。 （說明：上課后與6個同學(xué)交談了解到，能直接感覺到v-t圖象包圍面

14、積正好等于位移的只有1個同學(xué)，另有3個同學(xué)是通過教輔材料閱讀而知道的，還有2個同學(xué)則是在討論之后才知道的。） 教師：這是偶然的巧合還是確實可用v-t圖線包圍面積來求位移？ [師生互動] 與學(xué)生一起討論p36《拓展一步》的內(nèi)容：通過v-t圖推導(dǎo)位移公式。 第11環(huán)節(jié) 教師：回到本節(jié)課的引入問題，請同學(xué)們計算小車剎車過程的位移。 學(xué)生計算結(jié)果：a取-2m/s2, 位移100m； a取-5m/s2，位移50m。 說明加速度越大，汽車的安全性就越高。 教師：剛才多數(shù)同學(xué)是先根據(jù)vt=v0+at，求出汽車的停下時間，再根據(jù)s=v0t+at2/2求出汽車的位移，能否不先通過求時間而直接求出位移？ 學(xué)生：可用將vt=v0+at代入s=v0t+at2/2得出：vt2-v02=2as求解。 小結(jié):勻變速直線運動位移隨時間變化規(guī)律。 指導(dǎo)閱讀：P34《信息窗》 作業(yè)：（略）