高中物理第二章匀变速直线运动的研究22匀变速直线运动的速度与时间的关系教案2新人教版必修1.docx
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高中物理第二章匀变速直线运动的研究22匀变速直线运动的速度与时间的关系教案2新人教版必修1.docx
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高中物理第二章匀变速直线运动的研究22匀变速直线运动的速度与时间的关系教案2新人教版必修1
2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系
教材分析:
匀变速直线运动的速度公式是本章的重点内容之一,为了使学生对速度公式获得具体的认识,也便于巩固所学知识,教材从上节探究小车运动的速度随时间的变化得到v-t图象入手,分析v-t图象是一条直线,表明运动小车的加速度不变,由此定义了匀变速直线运动。
为了扩展学生的认识,在“说一说”栏目中列举了一个加速度变化的直线运动的例子。
速度公式的推导是本节课的重点,利用匀变速运动的概念、加速度的概念,猜想速度公式,之后再从公式变形的角度推出.教材最后通过两个例题加深对速度公式的理解.本节教学过程中,可采用探究式、讨论式教学方法突破重点及难点。
学习起点分析:
通过前面的已经探究了速度和时间的关系的学习,学生已经对速度和时间关系等有了一定的了解。
而且在初中阶段的学习过程中,也对速度和时间的关系有了初步感性的认识和一定的理论基础。
教学目标:
(一)知识与技能
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.掌握匀变速直线运动的速度与时间关系的公式,能进行有关的计算。
(二)过程与方法
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)情感态度与价值观
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.匀变速直线运动v-t图象的理解及应用。
2.匀变速直线运动的速度—时间公式的理解及计算。
教法与学法:
讲授法、演示法、图像法
教学建议:
本节课内容虽仅涉及一个公式:
v=vo+at,但对于此公式的推导相当重要,因为这种推导所采用的方法,渗透着学科思想,对今后探索很多物理规律有很大的借鉴意义,建议把公式推导出来,利用图象、教学归纳、公式变形。
这样可培养学生的创新思维,用多种方法解决同一问题的能力。
教学环节设计:
结合教材知识内容和教学目标,本课的教学环节及时间分配如下:
匀变速直线运动(5分钟)
故事情境和跳伞表演视频
(5分钟)
速度与时间的关系式(5分钟)
感性体验分类研究
新课引入思维拓展
速度—时间关系的应用
(8分钟)
归纳升华
对速度—时间图象的理解(5分钟)
实验探究
及课堂练习(6分钟)
例题剖析(6分钟)
深化研究
教学过程:
教学环节
教学内容
师生活动
教学意图
一、新课引入
(约5分钟)
故事情境:
2007年2月,在泰安市青年路上,一位女士推着一辆电动车在斑马线上,正准备穿过马路。
突然,一辆小轿车自西向东冲了过来,站在斑马线上的女士还没来得及反应就被撞飞了出去.由于小轿车以超过了每小时60千米的速度行驶,推车的女士一下子被撞飞了两米多高,然后重重地摔在了肇事车辆的挡风玻璃上,接着又掉在了路中心,当场不省人事。
可见,速度过大会带来严重危害。
但若司机紧急刹车的话,就有可能避免这场灾难。
情景导入:
播放图片资料(跳伞表演)。
当飞机离地面某一高度静止于空中时,运动员离开飞机自由下落,运动一段时间后打开降落伞,直到落到地面。
运动员在打开伞前做什么样的运动?
在打开降落伞之后又做了什么样的运动呢?
(假设空气阻力恒定)运动员的速度发生了怎样的变化?
打开降落伞的时间是运动员任意选取的吗?
复习导入:
1.速度—时间图象的意义:
描述速度随时间的变化关系,即质点在不同时刻的速度。
2.速度—时间图象的绘制:
描点作图法;计算机绘制v-t图像(如Excel)
课件展示:
以上两图为两个质点运动过程中的v-t图象。
图表示质点在任意时刻速度均不变化,它描述的是匀速直线运动。
图是一条倾斜的直线,与上节实验中,小车在重物牵引下运动的v-t图象相同。
它表示质点在做什么样的运动?
老师提问,学生回答,若司机刹车之后,小轿车会做什么样的运动?
需要用多长时间刹车才能避免灾难。
观看跳伞表演图片。
体会速度与时间关系在生活应用,感受生活中的物理之美
二、新课教学
例题分析
总结例题
例题拓展
例题分析及应用举例
课堂练习
课时小结
课后作业
板书设计
教学反思
一、匀变速直线运动
在现实生活中,不同物体的运动快慢程度往往不同。
就是同一物体的运动,在不同的过程中,运动情况也不一定相同。
比如:
火车出站时速度由零逐渐增大,速度达到一定值后匀速运动,进站时速度逐渐减小至零。
整个过程中,运动情况不同。
教师设疑:
火车在不同阶段速度如何变化?
加速度发生变化吗?
交流讨论:
火车出站时速度增加,其v-t图象如同上节小车在重物牵引下运动的v-t图象;
在平直轨道上行驶时速度不变,v-t图象是平行于t轴的直线;
进站时速度逐渐减小,三个阶段v-t图象分别如图甲、乙、丙所示:
1.在以上三个v-t图象中,取相同时间Δt看速度的变化量Δv如何变化。
发现图甲Δv>0,且数值相同,图乙Δv=0,图丙Δv<0且数值也相同。
2.取相同时间间隔Δt′<Δt,观察Δv的变化,结论与上述相同。
3.取相同时间间隔Δt″<Δt′,观察Δv的变化,仍得到上述结论。
结论:
在任意相等的时间内:
图甲、图丙Δv不变。
由a=知:
加速度不变,图乙Δv=0,说明做匀速直线运动。
归纳:
如果一个运动物体的v-t图象是直线,则无论Δt取何值,对应的速度变化量Δv与Δt的比值都是相同的,由加速度的定义a=可知,该物体做加速度恒定的运动。
课件展示:
1.匀变速直线运动的定义:
沿着一条直线,且加速度不变的运动。
2.特点:
(1)相等时间Δv相等,速度均匀变化;
(2)=a恒定,保持不变;
(3)v-t图象是一条倾斜直线。
3.分类
匀加速直线运动:
a与v0同向,v越来越大。
匀减速直线运动:
a与v0反向,v越来越小。
例1,火车原以10.0m/s的速度匀速行驶,后来开始做匀加速直线运动,加速度是0.2m/s2,从火车加速起第1s末、第2s末、第3s末……第t秒末的速度分别是多少?
解析:
火车匀加速运动时,速度是均匀增大的.加速度是0.2m/s2,说明火车每1s速度增大0.2m/s。
v1=10.0m/s+0.2m/s=10.2m/s
v2=10.2m/s+0.2m/s=10.4m/s=10.0m/s+0.2m/s+0.2m/s
v3=10.4m/s+0.2m/s=10.6m/s=10.0m/s+0.2m/s+0.2m/s+0.2m/s。
由以上可类推:
第t秒末的速度应等于初速度加上t秒内速度的增加,即为:
vt=v0+at。
(设计方案二)利用加速度的定义式推导
a===,解出v=v0+at,答案:
v=v0+at。
这就是匀变速直线运动的速度与时间的关系式。
小结:
通过两个方案推导出速度时间关系,领悟多种途径可解决同一问题,培养学生的发散思维、创新思维,提高学生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。
1.速度公式反映了匀变速直线运动的瞬时速度随时间变化的规律,式中v0是开始计时时的瞬时速度,vt是经过时间t后的瞬时速度。
2.速度公式中v0、vt、a都是矢量,在直线运动中,规定正方向后(常以v0的方向为正方向),都可用带正、负号的代数量表示,因此,对计算出的结果中的正、负,需根据正方向的规定加以说明.若经计算后vt>0,说明末速度与初速度同向;若a<0,表示加速度与v0反向。
3.若初速度v0=0,则vt=at,瞬时速度与时间成正比。
4.若初速度v0的方向规定为正方向,减速运动的速度公式vt=v0-at.当vt=0时,可求出运动时间t=v0/a。
5.利用v=v0+at计算未知量时,若物体做减速运动,且加速度a已知,则代入公式计算时a应取负数,如v0=10m/s,以2m/s2做减速运动,则2s后的瞬时速度vt=10m/s-2×2m/s=(10-4)m/s=6m/s。
二、速度与时间的关系式
对于匀变速直线运动,其加速度是恒定的,由加速度的定义式a=可得Δv=aΔt,从运动开始(t=0)到时刻t,时间的变化量Δt=t,速度变化量Δv=v-v0,故v-v0=at,得v=v0+at.
例2,小明驾驶汽车以v=20m/s的速度匀速行驶,突然前面有紧急情况,如图所示,小明紧急刹车,加速度大小为4m/s2。
求汽车6s末的速度。
解析:
在式子v=v0+at中有四个物理量,题目中出现了其中的三个,即v0=20m/s,a=-4m/s2,t=6s代入公式中,解得:
v=v0+at=20+(-4)×6m/s=-4m/s
意思是车正以4m/s的速度后退,这显然与实际现象违背。
根据题意知,刹车一段时间(t=s=5s)后,汽车速度减为零,以后就会静止,不会后退,故所求速度v=0。
答案:
0。
交流讨论:
1.在实际生活中,汽车刹车停止后,不会做反向加速运动,而是保持静止。
2.题目给出的时间比刹车时间长还是短?
若比刹车时间长,汽车速度为零。
若比刹车时间短,可利用公式v=v0+at直接计算,因此解题前先求出刹车时间t0。
3.刹车时间t0的求法。
由v=v0+at,令v=0,求出t0便为刹车时间,即t0=。
4.比较t与t0,
三、对速度—时间图象的理解
速度—时间图象描述物体的速度随时间的变化关系,从“v-t”图象中我们可获得如下信息:
1.某时刻的瞬时速度。
2.某段时间内速度变化量。
3.加速度大小。
4.位移的大小。
为了加深对“v-t”图象的理解,说出如图示图线所代表的意义.
1.若图象过原点,说明物体做初速度为零的匀加速直线运动,如图①。
2.图象不过原点,若与纵轴有截距,表示运动物体初速度为v0,如图②;若与横轴有截距,表示物体经过一段时间后从t0开始运动,如图③。
3.两图线交点说明两物体在该时刻具有相同的速度。
4.图线是直线说明物体做匀变速直线运动;图线是曲线则表示物体做变加速运动,如图④。
5.图线⑤表示物体的速度逐渐减小,做匀减速运动.
6.图线⑥在t轴下方表示物体运动的速度方向反向(与正方向相反)。
7.图线与横轴t所围成的面积在数值上等于该物体在该段时间内的位移。
8.图线的倾斜程度(即斜率),反映了速度改变的快慢,倾斜程度越大,表示速度改变得越快;倾斜程度越小,表示速度改变得越慢,如图线②比图线③速度改变得慢。
师生讨论:
当若图线⑤跨过t轴时,那图像表示什么?
表示在交点时刻速度减为零,之后做反向加速运动。
图线是否为表示物体的运动轨迹?
四、速度—时间关系的应用
运动学问题往往有多种解法。
解题时可灵活处理,以开拓思路,提高能力。
本节课学习了速度—时间关系,利用此关系,我们来探究一道题目的解法。
例3,火车沿平直铁轨匀加速前进,通过某一路标时的速度为10.8km/h,1min后变成54km/h,又需经多少时间,火车的速度才能达到64.8km/h?
分析:
题中给出了火车在三个不同时刻的瞬时速度,分别设为v1、v2、v3,火车的运动的示意图如图所示。
由v1、v2和时间t1可以算出火车的加速度a,再用速度公式就可算出t2.还可以画出v-t图,如图所示。
解法一:
三个不同时刻的速度分别为
v
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