2021-2022高中物理第一章運動的描述第3節(jié)運動快慢的描述-速度2教案新人教版必修1202203152100

PAGEPAGE12物體運動快慢的描述－速度教學目標知識與技能1．理解物體運動的速度．知道速度的意義、公式、符號、單位、矢量性．2．理解平均速度的意義，會用公式計算物體運動的平均速度，認識各種儀表中的速度．3．理解瞬時速度的意義．4．能區(qū)別質點的平均速度和瞬時速度等概念．5．知道速度和速率以及它們的區(qū)別．過程與方法1．通過描述方法的探索，體會如何描述一個有特點的物理量，體會科學的方法，體驗用比值定義物理量的方法．2．同時通過實際體驗感知速度的意義和應用．3．讓學生在活動中加深對平均速度的理解．通過生活中的實例說明平均速度的局限性．4．讓學生在相互交流中逐漸領會瞬時速度與平均速度的關系，同時初步領略極限的思想并初步領會數(shù)學與物理相結合的方法，進而直接給出瞬時速度的定義．5．會通過儀表讀數(shù)，判斷不同速度或變速度．情感態(tài)度與價值觀1．通過介紹或學習各種工具的速度，去感知科學的價值和應用．2．了解從平均速度求瞬時速度的思想方法，體會數(shù)學與物理間的關系．3．培養(yǎng)學生認識事物的規(guī)律：由簡單到復雜．培養(yǎng)學生抽象思維能力．4．培養(yǎng)對科學的興趣，堅定學習思考探索的信念．教學重點、難點教學重點速度、瞬時速度、平均速度三個概念，及三個概念之間的聯(lián)系．教學難點對瞬時速度的理解．教學方法探究、講授、討論、練習教學手段教具準備：多媒體課件教學活動[新課導入]師：為了描述物體的運動，我們已經(jīng)進行了兩節(jié)課的學習，學習了描述運動的幾個概念，大家還記得是哪幾個概念?生：質點、參考系、坐標系；時間、時刻、位移和路程．師：當物體做直線運動時，我們是用什么方法描述物體位移的?生：用坐標系．在坐標系中，與某一時刻t1對應的點x1表示tl時刻物體的位置，與另一時刻t1對應的點x2表示時刻t2物體的位置，則△x＝x2一xl，就表示從t1到t2這段時間內的位移．師：我們已經(jīng)知道位移是描述物體位置變化的物理量，能不能說，物體的位移越大，物體運動得就越快?學生討論后回答，不能．因為物體的運動快慢與運動的時間有關．師：那么，如何來描述物體運動的快慢?教師指導學生快速閱讀教材中的黑體字標題，提出問題：要描述物體運動的快慢，本節(jié)課將會學到哪些概念(物理量)?學生通過閱讀、思考，對本節(jié)涉及的概念有個總體印象，知道這些概念都是為了描述物體運動的快慢而引入的，要研究物體運動的快慢還要學好這些基本概念．(板書)§1.3運動快慢的描述——速度[新課教學]一、坐標與坐標的變化量教師指導學生仔細閱讀“坐標與坐標的變化量”一部分．[討論與交流]以百米賽跑為例，你參加賽跑的跑道是筆直的，你能說明“坐標”與“坐標的變化量”有何不同，又有何聯(lián)系?學生討論后回答生：坐標用來表示位置，坐標的變化量表示位移，比如，我在起點的位置、我在終點的位置或我在全程中點的位置(50m處)等，都可以在建立坐標系后用坐標上的點來表示，而在我從起點跑到終點的這段過程中，我的位移可以用起點和終點間的坐標變化量來表示．課件投影圖1—3—l，讓學生觀察，用數(shù)軸表示坐標與坐標的變化量，能否用數(shù)軸表示時間的變化量?[思考與討論]1．圖1—3—l中汽車(質點)在向哪個方向運動?2．如果汽車沿。軸向另外一個方向運動，位移Δx是正值還是負值?學生在教師的指導下，自主探究，積極思考，然后每四人一組展開討論，每組選出代表，發(fā)表見解，提出問題．教師幫助總結并回答學生的提問．生：汽車在沿x軸正方向運動，圖示汽車從坐標x1＝10m，在經(jīng)過一段時間之后，到達坐標x2＝30m處，則Δx＝x2－x1＝30m一10m＝20m，位移Δx>0，表示位移的方向沿x軸正方向．師：我們的這種數(shù)學表述是與實際的物理情景相一致的，比如，汽車沿筆直的公路向東行駛，我們可以規(guī)定向東作為x軸的正方向，來討論汽車的位置和位移．[課堂訓練]教師用課件投影出示題目，并組織學生獨立思考后解答：綠妹在遙控一玩具小汽車，她讓小汽車沿一條東西方向的筆直路線運動，開始時在某一標記點東2m處，第1s末到達該標記點西3m處，第2s末又處在該標記點西1m處．分別求出第1s內和第2s內小車位移的大小和方向．(對應的時刻怎樣表示)答案：小車在第1s內的位移為5m，方向向西；第2s內的位移為一2m，方向向東．解析：根據(jù)題意可建立一維直線坐標系，以題中所述標記點為參考坐標原點，向西方向為x軸正方向．則質點的初始位置坐標為x0＝一2m，第ls末的位置坐標為x1＝3m，第2s末的位置坐標為x2＝1m．這樣可以根據(jù)位置坐標的變化量表示一段時間內的位移．小車在第1s內的位移Δx1＝x1－x0＝3m一(一2m)＝5m，在第2s內的位移Δx2＝x2－x1＝1m一3m=－2m，如圖1—3—2所示．(對應的時刻怎樣表示Δt＝t2－t1)二、速度展示問題(播放比賽片段)：北京時間8月28日凌晨2點40分，雅典奧林匹克體育場，這是一個值得所有中國人銘記的日子，21歲的上海小伙劉翔像閃電一樣，挾著狂風與雷鳴般的怒吼沖過終點，以明顯的不可撼動的優(yōu)勢獲得奧運會男子110米欄冠軍，12秒91的成績平了由英國名將科林·約翰遜1993年8月20日在德國斯圖加特創(chuàng)造的世界紀錄，改寫了奧運會紀錄．師：那么請問我們怎樣比較哪位運動員跑得快呢?有幾種方法呢?試舉例說明．學生討論、思考并回答．生1：同樣的位移，比較所用時間的長短，時間短的，運動得快．例如劉翔在110米欄比賽中所用的時間最短，跑得最快，所以他奪得了金牌．生2：也可以用相同的時間，比較通過的位移，位移大的，運動得快．假如用相同的時間，劉翔將跑得更遠，說明劉翔跑得更快．師：請同學們再多想一些比較快慢的例子，哪些是用相同位移比時間，哪些是用相同時間比位移的?生1：我們在校運動會上，百米賽跑就是相同位移比時間．生2：我親身經(jīng)歷了，在校運動會前，我們班主任在選拔百米跑運動員的時候，他沒有秒表，而是用目測的方法來估計哪位同學跑得最快．他讓我們同時起跑，看誰跑得最遠．我看這種方法就是相同時間比位移．師：由上分析可知，運動的快慢跟運動的時間及通過的位移都有關系．物理學中用速度來描述物體運動的快慢程度．[討論與交流]師：以下有四個物體，請同學們來比較一下它們運動的快慢程度．初始位置(m)經(jīng)過時間(s)末了位置(m)A．自行車沿平直道路行駛020100B．公共汽車沿平直道路行駛010100C火車沿平直軌道行駛500301250D．飛機在天空直線飛行500102500師：如何比較A和B、B和D、B和C的運動快慢?生1：比較A和B：它們經(jīng)過的位移相同(都是100m)，A用的時間長(20s)，B用的時間短(10s)．在位移相等的情況下，時間短的運動得快，即汽車比自行車快．生2：比較B和D：它們所用的時間相同(都是10s)，B行駛了100m，D飛行了2000m，B行駛的位移比D短，在時間相等的情況下，位移大的運動得快，即飛機比汽車快．生3：比較B和C；它們的位移不同，所用的時間也不同，要比較它們的運動快慢，只有計算它們平均每秒鐘位移的大小量．單位時間內位移大的運動得快，由上列表可算出以上四個物體每秒鐘位移大小分別為5m、10m、25m、200m，這說明飛機行駛得最快．師：我們?yōu)榱吮容^物體的運動快慢，可以用位移跟發(fā)生這個位移所用時間的比值，表示物體運動的快慢，這就是速度．師：速度公式v=Δx/Δt單位：國際單位m/s或m·s-1常用單位km/h或km·h-1,㎝/s或㎝·s-1生：我們在初中也學過速度，不過那時是路程跟時間的比值．它們一樣嗎?師：那時那樣講是限于當時同學們的接受能力，大家想一下，什么條件下路程等于位移的大小呢?生：在單方向的直線運動中。師：初中我們學的速度是路程跟時間的比值．在單向直線運動中，它與位移跟時間的比值是相等的．現(xiàn)在我們學習的速度概念更嚴謹．路程與所用時間的比值是另一個物理量，它與這里的速度是不同的．師：位移是矢量，既有大小又有方向．那速度呢?學生看書后回答．生：也是矢量，速度的方向就是物體運動的方向．速度是矢量速度的大小在豎直上等于單位時間物體位移的大??；速度的方向就是物體運動的方向三、平均速度和瞬時速度師：大自然中，物體的運動有快有慢。天空，日出日落；草原，駿馬奔馳；樹叢，蝸牛爬行．仔細觀察物體的運動，我們發(fā)現(xiàn)，在許多情況下，物體運動的快慢會發(fā)生改變：飛機的起飛，汽車的行駛，運動員的奔跑等．在自然界和人類生活中，物體的運動狀態(tài)各不相同且不斷變化．在長期對運動的思索、探究過程中，為了比較準確地描述運動，人們逐步建立了平均速度的概念，并均用平均速度來描述物體運動的快慢．如何定義平均速度呢?請大家討論并總結一下．生：平均速度：用位移和發(fā)生這段位移的時間來描述物體的運動，平均速度是指運動物體在某段時間內的位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值．師：平均速度是矢量，它的方向由位移的方向決定，它的大小表示這段時間內運動的快慢．師：平均速度是在描述變速直線運動的情況下，能粗略描述物體運動快慢的物理量．[討論與交流]美國田徑運動員劉易斯，在1991年的世界田徑錦標賽上創(chuàng)下了9．86s的百米跑世界紀錄，下表中給出了當時的實測記錄．請算出每個10m內的平均速度，并填人表中．位移s／m0102030405060708090100時間t／s01．882．963．884．715．616．467．308．319．009．86通過每10m的時間△t／s1．881．080．920．830.900．850．840．830．870．86每10m內的平均速度v／(m·s-1)5.329.2610.8712.0511.1111.7611.912.0511.4911.63教師引導學生總結．師：在每個10m內的平均速度不同，那么我們在求平均速度的時候應該注意什么，大家討論一下．生：變速運動在不同時間內的平均速度一般不同，所以我認為提及平均速度，必須要指明是哪段時間內的平均速度．[課堂訓練)一輛汽車沿平直的公路行駛，第1s內通過5m的距離，第2s內和第3s內各通過20m的距離，第4s內又通過了15m的距離．求汽車在最初2s內的平均速度和這4s內的平均速度各是多少?答案，汽車在最初2s內的平均速度為12．5m／s，這4s內的平均速度為15m／s．解析：所求問題是不同時間內的平均速度，要緊扣平均速度的定義，用位移除以發(fā)生這段位移所需的時間，并且必須注意時間和位移的對應關系．最初2s內的時間為2s，位移為(5+20)m=25m：前4s的時間間隔為4s，位移為(5+20+2015)m=60m根據(jù)平均速度的定義公式v=x/t得，最初2s內的平均速度v1=(x1+x2)/(t1+t2)m／s=12.5m／s4s內的平均速度是v2=(x1+x2+x3+x4)/(t1+t2+t3+t4)m／s=15m／s{課堂探究)某同學不小心掉了半塊餅干在地上，5min后發(fā)現(xiàn)餅干上聚集了許多螞蟻，那么5min蔭前這些螞蟻離餅干的最遠距離為多少?確定這個最遠距離的關鍵是測出螞蟻的爬行速度．某班學生以小組為單位進行估測螞蟻爬行速度的實驗探究活動，下表是各小組的實驗方案及結果．組別實驗方案平均速度v／(cm·s-1)1用面包吸引螞蟻，使它在兩直尺間運動1.22讓沾有墨水的螞蟻在紙槽內運動0.33讓直玻璃管內的螞蟻向另一墻運動1.044讓螞蚊在盛有粉筆灰的紙槽內運動0.455讓螞蚊在塑料吸管內爬行，同時點燃螞蚊身后的塑科吸管2.40(1)表中各小組最后測得的螞蟻的爬行速度各不相同，產生此現(xiàn)象的可能原因是什么?(2)5min前螞蟻寓餅干的最遠距離約為多少?參考答案，(1)由于各小組測螞蚊爬行速度的路況不同，其客觀條件也不相同．(2)當螞蟻傲直線運動，且不曼別的干擾的情況是符合題意的．故取v=1.2cm／s.由s=vt=1.2X5X60cm＝360Cm．[討論與交流]問題：在上面我們討論的美國田徑運動員劉易斯的百米賽跑記錄中，我們要想知道他在前10m內的平均速度已經(jīng)可以求出來了，我們還可以求出他在前9m內的平均速度．前8m內的平均速度……前2m內的平均速度，最初1m內的平均速度，等等．在這些求出的速度中，哪一個能更準確地描述劉易斯在起跑時的速度?生：取得的位移越接近最初起跑，越能準確描述他的運動快慢．師：美國田徑運動員劉易斯，平均連度只能粗略地描述運動的快慢．而當我們把時間間隔取位移間隔取得越短時，越能更準確地描述在這一小段時間內的運動快慢，這就是瞬時速度。師：在質點從t到t+△t時間內的平均速度△x/t△中，△t取值非常非常小時,這個值就可以認為是質點在時刻，的瞬時速度．師：瞬時速度，運動物體在某一時刻(或某一位置)的速度．準確地講，瞬時速度是物體在某時刻前后無窮短時間內的平均速度．是矢量，大小反映了物體此時刻的運動快慢，它的方向就是物體此時刻的運動方向，即物體運動軌跡在該點的切線方向．瞬時速度的大小叫做瞬時速率．[課堂訓練]下列關于瞬時速度的說法中正確的是…………………()A.瞬時速度可以精確地描述物體做變速運動的快慢，但不能反映物體運動的方向B.瞬時速度就是運動的物體在一段非常非常短的時間內的平均速度C.瞬時速度的方向與位移的方向相同D．某物體在某段時間里的瞬時速度都為零，則讀物體在這段時間內靜止答案：BD解析：瞬時速度是為了精確描述物體運動的快慢和方向而引入的物理量，所以A選項錯．平均速度在描述物體運動的快慢時較粗略，但當平均速度中所對應的時間△t越小，越能更精確地描述物體在那一時刻附近的運動快慢，所以選項B對．平均速度的方向與物體的位移方向相同，而瞬時速度是與時刻相對應的物理量，不能說明它與一段時間內的位移方向相同．[閱讀]教材第18頁中《常見物體的速度》．四、速度和速率學生閱讀教材第18頁相應部分的知識點，讓學生總結．生：速度既有大小，又有方向，是矢量，速度的大小叫速率，教師引導學生看教材第18頁圖1．3—2．觀察汽車的速度計，討論后說出你從表盤上獲取的有用信息。生：汽車的速率．指針指在相應數(shù)字的瞬間，就表示汽車在那一瞬時的速率是那個值．生：還可以從表盤上直接讀出公里里程．師：日常生活中的“速度”有時指速度，也有時指速率，要看實際的物理情景。[討論與交流]甲、乙兩位同學用不同的時間圍繞操場跑了一圈，都回到了出發(fā)點，他們的平均速度相同嗎?怎樣比較他們運動的快慢?學生討論，體驗平均速度的缺陷，引入平均速率。生1：位移都是零，平均速度等于位移跟發(fā)生這段位移所用時間的比值，所以他們的平均速度都是零。生2：即使一位同學站在原地不跑，他的平均速度也是零啊，可我們運動會上不是這樣比快慢的，如果這樣，那多不公平啊?師：平均速度v=