高中物理新課標版人教必修一優(yōu)秀教案速度變化快慢的描述——加速度.doc

5 速度變化快慢的描述加速度整體設計 加速度是力學教學的重要概念，也是高一年級物理課中較難懂的概念.在學生的經(jīng)驗中，與加速度有關的現(xiàn)象不多，這就給學習加速度概念帶來困難.教材先列舉轎車和旅客列車的加速過程，讓學生討論它們速度的快慢以增強學生的感性認識.教材還展示飛機的起飛過程，要求學生從具體問題中了解“速度快”“速度變化大”“速度變化快”的含義不同，并且又在旁批中指出“物體運動的快慢”與“運動速度變化的快慢”不同.在此基礎上，通過飛機起飛和炮彈射出過程的具體數(shù)字運算引出平均加速度，進而說明瞬時加速度.同時指出了加速運動和減速運動中加速度與速度方向的關系.通過瞬時加速度得出直線運動的這一物理運動模型.在學習加速度概念后，又通過上節(jié)課學習的速度時間圖象進一步說明怎樣在圖象中找到加速度，讓學生通過速度時間圖象加深對加速度概念的認識和對圖象的理解，是對圖象認識的深化和提高.變化率是生活中的常用概念，教材在“科學漫步”欄目中深入、細致地介紹了一般情況下的變化率，有助于學生理解速度是位置的變化率，加速度是速度的變化率. 要想正確理解加速度的物理意義，掌握加速度的定義公式，學生必須具有較高的抽象思維能力.可是，學生首次碰到加速度概念時是剛剛考入高中不久，不少學生抽象思維能力不高，難以理解加速度的意義和定義公式.為了降低難度，現(xiàn)行教材均把勻變速直線運動和加速度合為一節(jié)，只限于討論勻變速直線運動中的加速度，只研究勻變速直線運動的加速度定義、公式、意義、單位、方向.沒有研究加速度的測量方法，沒有討論加速度的合成與分解，沒有涉及加速度的成因，只在以后各章節(jié)中才把加速度的概念逐步擴充到一般變速運動中的瞬時加速度.因此，在確定加速度教學目標時，應該注意教材處理的這一實際情況，逐步到位，不能一步到位.否則，教學目標制定過高，學習難度太大，不僅不能達到預期的教學目標，影響教學效率的提高，而且易于在學生中產(chǎn)生物理難學的心里障礙，對今后的物理學習也會產(chǎn)生負面影響.當然，也不能把教學目標制定得太低，這是不利于物理課堂教學效率提高的.教學重點 1.加速度概念的建立和加速度與勻變速直線運動的關系. 2.加速度是速度的變化率，它描述速度變化的快慢和方向.教學難點 1.理解加速度的概念，樹立變化率的思想. 2.區(qū)分速度、速度的變化量及速度的變化率. 3.利用圖象分析加速度的相關問題.時間安排 2課時三維目標 知識與技能 1.知道加速度的物理意義. 2.掌握其定義公式和單位. 3.知道加速度的方向與速度變化量方向一致. 4.區(qū)別加速度、速度、速度變化量. 過程與方法 1.通過比值定義法，進一步了解加速度的物理意義. 2.通過對速度變化快慢描述的探索過程，體會一個量的變化與變化快慢的區(qū)別. 情感態(tài)度與價值觀 1.本節(jié)在物體運動快慢的基礎上進一步提出速度變化快慢的問題. 2.通過探索用比值定義法得出加速度的概念，感悟到探索問題解決問題的興趣和學無止境的觀點. 3.激發(fā)探索科學的興趣和毅力.課前準備 1.多媒體課件. 2.帶滑輪的長木板、小車及砝碼等. 3.課前讓學生觀察生活中的一些速度變化的例子.教學過程導入新課 復習導入 教師通過課件展示圖1-5-1兩幅vt圖象，供同學們交流討論，并設疑對比思考.指導學生對兩個勻變速直線運動的v-t圖象認真觀察，找出速度隨時間的變化規(guī)律.圖1-5-1 學生歸納總結(jié)出：甲圖中，物體的速度每秒變化5 m/s. 乙圖中，物體的速度每5 s變化5 m/s. 引導學生體會速度的變化有快有慢，我們今天學習的加速度這一概念就是用來描述速度變化快慢的物理量，很自然地引出本節(jié)學習的內(nèi)容. 問題導入 普通的小汽車和高檔跑車的速度都能達到200 km/h,但它們從靜止到具有這一速度所經(jīng)歷的時間不同，高檔跑車經(jīng)歷的時間要遠小于普通的小汽車.哪個速度的變化快呢？速度變化的快慢是衡量汽車檔次的一個重要標準.這節(jié)課我們就來學習描述速度變化快慢的物理量加速度. 影片導入 利用課件視頻資源，依次大屏幕播放下列影片片斷： 萬噸貨輪起航，10 s內(nèi)速度增加到0.2 m/s 火箭發(fā)射時,10 s 內(nèi)速度能增到約102 m/s以8 m/s的速度行駛的汽車在急剎車時2.5 s內(nèi)能停下來以8 m/s的速度飛行的蜻蜓能在0.7 s內(nèi)停下來圖1-5-2 在以上片斷中，各物體的速度都發(fā)生了變化，你怎樣才能比較速度隨時間變化的快慢呢？推進新課 一、加速度 利用多媒體投影播放賽車、高速列車、自行車、運動員等錄像，提出問題，讓學生思考討論.誰的速度“增加”得快？如何來表示增加的快慢？ 課件展示：依次展示三個速度表格，分析比較速度改變的快慢. 表一：時刻/s051015甲v/（ms-1）20253035乙v/（ms-1）10305070丙v/（ms-1）35302520丁v/（ms-1）5035205 交流討論：若物體在所用時間一樣的情況下，速度改變大的物體速度改變得快. 點評：讓學生從最簡單的例子入手，先比較相同時間內(nèi)的速度改變量，為不同時間不同改變量作知識鋪墊.從簡單到復雜，從特殊到一般，正是物理學探究規(guī)律的順序. 表二：初速度（km/h）末速度（km/h）所用時間（s）轎車啟動205075噸貨車啟動20503810噸貨車啟動205050 學生認知觀察表中數(shù)據(jù)并交流討論，若在速度改變相同的情況下，可以比較時間的長短，所用時間越短，速度改變得越快. 教師繼續(xù)引導學生分析數(shù)據(jù)，提高學生根據(jù)數(shù)據(jù)表來概括總結(jié)規(guī)律的分析能力. 教師設疑：若如下表所示，既無法用第一種方法，又無法用第三種方法比較，怎樣比較它們速度變化的快慢？認真觀察表三，通過計算說明這四個物體哪個速度改變得快. 表三：初速度（m/s）末速度（m/s）所用時間（s）A自行車下坡2114B公共汽車出站063C火車出站020100D飛機在空中飛行30030010 很明顯，這幾個運動物體速度的改變量不同，速度改變的快慢也不同，且速度增加大的不一定就增加得快.為了描述物體運動中速度變化的快慢，人們引入了加速度的概念加速度是用來描述速度變化快慢的物理量. 教師指導學生回憶怎樣描述物體運動位置的變化.例如在勻速直線運動中，物體從A點運動到B點，可以用A、B兩點坐標的變化除以所用時間即速度的大小來描述位置變化的情況. 點評：利用速度的表達式類比，力求使學生猜想到可以用速度的改變量除以所用時間來描述速度變化的快慢. 教師設疑：在表三中，A物體在4 s內(nèi)速度從2 m/s增加到11 m/s，怎樣描述物體運動的速度增加的快慢呢？ 交流討論并總結(jié)：用物體速度的增加量除以所用的時間來描述這段過程中物體速度增加的快慢. 如果用符號a表示物體速度增加的快慢，v表示物體的速度的變化量，t表示物體的速度變化所用的時間，應如何用公式表達A物體的速度變化快慢呢？ 結(jié)論：a= m/s2=2.25 m/s2 教師指導學生依次完成表三中B、C、D的計算： 對B：a= m/s2=2 m/s2 對C：a= m/s2=0.2 m/s2 對D：a= m/s2=0 上述方法就是變速直線運動中，描述物體運動速度變化快慢的基本思路和基本方法.其中的a=式是變速直線運動的加速度的基本定義式.在國際單位中，加速度的單位是m/s2，讀作米每二次方秒. 明確：1.定義：加速度等于速度的改變跟發(fā)生這一改變所用的時間的比值. 2.表達式：a= 3.單位及符號 米/秒2 m/s2(國際單位制) 厘米/秒2 cm/s2 閱讀體會：課件展示閱讀材料，讓學生認真閱讀并體會計算加速度. 材料一：高級跑車 克萊斯勒 ME412 0100 km/h加速時間2.9 s 發(fā)動機：V12雙頂凸輪軸48氣門4Turbo 排量：6.000c.c. 最大馬力：850/bhp/5,750rpm 峰值扭力：117.3 kgm/2,5004,500rpm車重：1,310 kg 急速：400 km/h以上 汽車性能知識參考網(wǎng)址： /mantan.htm http:/ 材料二：死亡加速度 西方交通管理部門為了交通安全，特制定了死亡加速度500g（取g=10 m/s2）這一數(shù)值，以醒世人.意思是如果行車加速度超過此值,將有生命危險.那么大的加速度，一般情況下車輛是達不到的.但如果發(fā)生交通事故時，將會達到這一數(shù)值.因為，一般車輛碰撞的時間短，大多為毫秒級.例如，兩輛摩托車時速20 km相向而行發(fā)生碰撞，碰撞時間為毫秒級，能產(chǎn)生多大加速度？ 教師引導學生類比加速度與位移，有什么共同的地方.引導學生歸納出加速度既有大小又有方向，是矢量. 說明：當物體加速時，則v=v2-v10,時間t是標量，加速度a的計算值為正值,如果以初速度的方向為正方向（即初速度v0取正值），a為正值則可表示a的方向與初速度的方向相同，或反過來說，若加速度a與初速度同向時，則這個直線運動為加速運動. 當物體是減速時，則v=v2-v10,時間t是標量，加速度a的計算值為負值，如果仍以初速度的方向為正方向（即初速度v0取正值），a為負值則可表示a的方向與初速度的方向相反，或反過來說，若加速度a與初速度反向時，則這個直線運動為減速運動. 在未學到“牛頓第二定律”之前，也可以用兩輛汽車以相同的速度變化率做勻加速運動和勻減速運動，雖然速度變化快慢相同，但速度的變化情況不同，前者速度越來越大，后者則反之.啟發(fā)學生思考，只憑速度變化快慢（速度變化率的大?。┎荒芡耆从乘俣茸兓囊?guī)律，從而引出加速度不僅有大小，而且有方向，是矢量. 雖然不必讓學生從速度變化的方向去判斷加速度的方向，但是應該讓學生知道：物體做勻加速運動時，加速度的方向跟速度的方向相同；做勻減速運動時，加速度的方向跟速度的方向相反.這是直線運動中（無往復運動）的普遍性結(jié)論.至于加速度的正、負問題，只是在特定的條件下（v0取正值） 判斷物體做勻加速還是勻減速運動的一種方法，這不是實質(zhì)性的結(jié)論，所以教學中不必強化.也可類比v=中速度v的方向與位移x的方向相同，理解a=中速度a的方向與速度變化量v的方向相同. 實驗與探究 通過實驗讓學生體會1 m/s2加速度有多大. 實驗器材：高度約為斜面長度的十分之一的斜面（越光滑越好）. 體驗方法：把斜面的高度調(diào)節(jié)為斜面長度的十分之一（向?qū)W生說明），讓小球在斜面上滾下（注意觀察速度變化的快慢程度），小球在這個斜面上運動的加速度便大約是1 m/s2.它的含義是說物體每秒鐘速度的改變量是1 m/s. 問題探究 問題1：“上海磁懸浮列車的最高速度可達430 km/h,它的加速度一定很大”.這一說法對嗎？為什么？ 問題2：運載火箭在點火后的短時間內(nèi)，速度的變化很小，它的加速度一定很小嗎？ 歸納總結(jié)：1.不對，當勻速運動時，盡管速度很大，加速度可以為零. 2.不對，由公式a=可知，加速度等于速度的變化量和時間的比值，因而加速度是速度對時間的變化率.所謂某一個量對時間的變化率，是指單位時間內(nèi)該量變化的數(shù)值.變化率表示變化的快慢，不表示變化的大小. 加速度和速度的區(qū)別： 1.速度大，加速度不一定大；加速度大，速度不一定大. 2.速度變化量大，加速度不一定大. 3.加速度為零，速度可以不為零；速度為零，加速度可以不為零. 例1做勻加速運動的火車，在40 s內(nèi)速度從10 m/s增加到20 m/s，求火車加速度的大小.汽車緊急剎車時做勻減速運動，在2 s內(nèi)速度從10 m/s減小到零,求汽車的加速度大小. 學生活動并解答. 解析：這是利用公式a=式求解a的題目.火車的初速度、末速度、加速度和加速運動的時間分別用v0、v下標t、a和t表示.汽車的初速度、末速度、加速度和剎車的時間分別用v0、vt、a、t來表示. 由于v0=10 m/s,vt=20 m/s,t=40 s,所以火車的加速度a= m/s2=0.25 m/s2. 由于v0=10 m/s,vt=0,t=2 s,所以汽車的加速度 a= m/s2=-5 m/s2. 答案：0.25 m/s2 -5 m/s2 問題互動 判斷下列說法是否正確. 1.做勻變速直線運動的物體，它的加速度方向和速度方向總是相同. 錯.只有做勻加速直線運動的物體，它的加速度方向和速度方向相同. 2.做勻變速直線運動的物體，它的速度變化越大，加速度越大. 錯.速度變化大，但不知所用時間的多少. 3.做勻變速直線運動的物體，它的速度變化越快，加速度越大. 對. 師生探究：教師指導學生對下列問題分組探究. 探究1：某同學騎著自行車和學校百米冠軍賽跑.觀察并思考，起跑時誰的加速度比較大些？將觀察結(jié)果與同學交流一下，得出較一致的結(jié)論. 參考：創(chuàng)造條件，親自觀察，培養(yǎng)有目的的觀察能力；加強交流，善于交流，增強協(xié)作精神.比較方法：相同時間內(nèi)，誰的速度變化得快，誰的加速度就大. 探究2：小球沿斜面的運動可近似看成是勻加速直線運動.猜想一下，加速度的大小與哪些因素有關？（比較加速度的大小時，可通過觀察小球滾動時速度改變的快慢來進行） 要求：（1）將猜想的結(jié)果互相討論，最后得出共同的猜想.若有條件，可以用實驗檢驗一下你的猜想. （2）實驗探究時要注意加強交流與合作，檢驗猜想時要注意控制變量. 參考：（1）幾種可能猜想：小球的質(zhì)量、斜面的粗糙程度、斜面的傾角、斜面的長短等（還有什么可能，你自己去猜想，這里給出的只是參考，并不一定是標準答案，要善于通過討論和交流最后得出正確的答案）. （2）探究時，一定要先設計好實驗方案，注意體會控制變量法.可保持其他量不變，研究小球質(zhì)量與加速度的關系；或研究粗糙程度與加速度的關系;研究傾角與加速度的關系；研究長度與加速度的關系等. 探究3：宇航員要從地球進入空間站，可以由航天飛機來完成這一任務.航天飛機在發(fā)射的過程中，會產(chǎn)生相當大的加速度，最大加速度可以達到8g（取g=9.8 m/s2），高重力加速度對人的身體會產(chǎn)生不良作用，甚至可能會產(chǎn)生危險.譬如，引起身體某些部位充血或缺血，如果大腦缺血，便會失去視覺和知覺.類似實驗表明，人體的姿勢與所能承受的加速度有關：當人的身體與加速度的方向垂直時，人可以經(jīng)受15g的加速度達幾分鐘之久，而當人的身體順著加速度方向時，最多只能經(jīng)受6g的加速度. 根據(jù)上述信息，回答下列問題： 我國航天英雄楊利偉乘“神舟”五號升入太空和返回地面的過程，采取什么姿勢（站、坐、躺）較好？身體與加速度方向什么關系？ 答案：躺倒 垂直 二、從v-t圖象看加速度 教師指導學生認真觀察課本中的v-t圖象，并思考：速度時間圖象描述了什么問題？怎樣建立速度時間圖象？ 教師引導，學生討論后回答.學生在沒有學習斜率概念前，可以用陡度的“平緩”或“陡”來表述. 學生總結(jié)歸納：a直線的傾斜程度更厲害，也就是更陡些，而b相對較平緩.所以，a的速度變化快，即a的加速度大，b的速度變化慢，加速度小 . 知識小結(jié)：速度時間圖象是描述速度隨時間變化關系的圖象，它以時間軸為橫軸，以縱軸為速度軸，在坐標系中將不同時刻的速度以坐標的形式描點，然后連線，就畫出了速度時間圖象. 我們可以從直線上任意選擇間隔較大的兩點來找到這兩個點間的速度變化量v，時間間隔t. 這樣就可以定量求加速度了，用加速度的定義式a=就行了.課堂訓練 如圖1-5-3是某質(zhì)點做直線運動的vt圖象，從圖上求出各段的速度變化及加速度.圖1-5-3 解析：速度的變化量等于變化后的速度減變化前的速度，即v=v-v0.速度的變化量也是矢量，正值表示速度增加，負值表示速度減小或反向.由圖可知：v0=0,va=4 m/s,vb=4 m/s,vc=0. 所以OA段的速度變化量為vAO=va-vO=4 m/s 加速度為a下標AO= m/s2=2 m/s2 AB段的速度變化量為vBA=vb-va=0 加速度為aBA=0 BC段的速度變化量為vCB=vc-vb=-4 m/s 加速度為aCB= m/s2=-4 m/s2. 答案：OA段的速度變化為4 m/s，加速度為2 m/s2；AB段的速度變化為0,加速度也為0；BC段的速度變化為-4 m/s,加速度為-4 m/s2.課堂小結(jié) 本節(jié)課重點學習了加速度的概念及其特性，注意加速度是矢量及這里的“加”并不是“增加”的意思，它反映的是速度變化快慢的程度. 加速度是速度的變化與發(fā)生這一變化所用時間的比值.也就是速度對時間的變化率，在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)速度的變化.它描述的是速度變化的快慢和變化的方向.加速度的大小由速度變化的大小和發(fā)生這一變化所用時間的多少共同決定，與速度本身的大小以及速度變化的大小無必然聯(lián)系.加速度大表示速度變化快，并不表示速度大，也不表示速度變化大.加速度是矢量，它的方向就是速度變化量v的方向，與速度方向無必然聯(lián)系.加速度是狀態(tài)量，與時刻（或位置）相對應. 可以從速度時間圖象中傾斜直線的陡緩定性看出加速度的大小，也可以從圖象中定量求出加速度的大小.布置作業(yè) 1.教材第29頁“問題與練習”第2、3題. 2.閱讀教材“科學漫步”關于變化率的知識，加深加速度概念的理解.板書設計5 速度變化快慢的描述加速度速度表示運動的快慢v速度與改變表示速度的變化v=vt-v0加速度表示速度變化的快慢定義速度的變化量跟發(fā)生這一改變所用時間的比值公式a=單位m/s2矢量性方向與速度變化的方向相同勻變速直線運動的特點加速度恒定速度圖象速度隨時間變化的關系從傾斜直線的斜率可以求出加速度活動與探究 課題：從日常生活中搜集必要的材料，做一個加速度計.步驟學生活動教師指導目的1上網(wǎng)或到圖書館查閱相關資料，收集材料，設計實驗方案介紹相關資料和參考材料1.讓學生從制作過程中體驗加速度在生活中的應用 2.培養(yǎng)學生的動手能力和獨立思考能力2根據(jù)實驗方案，進行實驗操作解答學生提出的具體問題3相互交流活動的感受，寫出實驗報告對優(yōu)秀成果進行點評、展覽 參考資料 如圖1-5-4所示，取一根細線，在其一端拴一泡沫塑料塊（或小木塊），另一端則固定在大可樂瓶的瓶蓋上，在瓶中灌滿