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

PAGEPAGE12物體運(yùn)動(dòng)快慢的描述－速度教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1．理解物體運(yùn)動(dòng)的速度．知道速度的意義、公式、符號(hào)、單位、矢量性．2．理解平均速度的意義，會(huì)用公式計(jì)算物體運(yùn)動(dòng)的平均速度，認(rèn)識(shí)各種儀表中的速度．3．理解瞬時(shí)速度的意義．4．能區(qū)別質(zhì)點(diǎn)的平均速度和瞬時(shí)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(huì)如何描述一個(gè)有特點(diǎn)的物理量，體會(huì)科學(xué)的方法，體驗(yàn)用比值定義物理量的方法．2．同時(shí)通過實(shí)際體驗(yàn)感知速度的意義和應(yīng)用．3．讓學(xué)生在活動(dòng)中加深對(duì)平均速度的理解．通過生活中的實(shí)例說明平均速度的局限性．4．讓學(xué)生在相互交流中逐漸領(lǐng)會(huì)瞬時(shí)速度與平均速度的關(guān)系，同時(shí)初步領(lǐng)略極限的思想并初步領(lǐng)會(huì)數(shù)學(xué)與物理相結(jié)合的方法，進(jìn)而直接給出瞬時(shí)速度的定義．5．會(huì)通過儀表讀數(shù)，判斷不同速度或變速度．情感態(tài)度與價(jià)值觀1．通過介紹或?qū)W習(xí)各種工具的速度，去感知科學(xué)的價(jià)值和應(yīng)用．2．了解從平均速度求瞬時(shí)速度的思想方法，體會(huì)數(shù)學(xué)與物理間的關(guān)系．3．培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識(shí)事物的規(guī)律：由簡(jiǎn)單到復(fù)雜．培養(yǎng)學(xué)生抽象思維能力．4．培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的興趣，堅(jiān)定學(xué)習(xí)思考探索的信念．教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)速度、瞬時(shí)速度、平均速度三個(gè)概念，及三個(gè)概念之間的聯(lián)系．教學(xué)難點(diǎn)對(duì)瞬時(shí)速度的理解．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：為了描述物體的運(yùn)動(dòng)，我們已經(jīng)進(jìn)行了兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)了描述運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)概念，大家還記得是哪幾個(gè)概念?生：質(zhì)點(diǎn)、參考系、坐標(biāo)系；時(shí)間、時(shí)刻、位移和路程．師：當(dāng)物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們是用什么方法描述物體位移的?生：用坐標(biāo)系．在坐標(biāo)系中，與某一時(shí)刻t1對(duì)應(yīng)的點(diǎn)x1表示tl時(shí)刻物體的位置，與另一時(shí)刻t1對(duì)應(yīng)的點(diǎn)x2表示時(shí)刻t2物體的位置，則△x＝x2一xl，就表示從t1到t2這段時(shí)間內(nèi)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(yùn)動(dòng)得就越快?學(xué)生討論后回答，不能．因?yàn)槲矬w的運(yùn)動(dòng)快慢與運(yùn)動(dòng)的時(shí)間有關(guān)．師：那么，如何來描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢?教師指導(dǎo)學(xué)生快速閱讀教材中的黑體字標(biāo)題，提出問題：要描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢，本節(jié)課將會(huì)學(xué)到哪些概念(物理量)?學(xué)生通過閱讀、思考，對(duì)本節(jié)涉及的概念有個(gè)總體印象，知道這些概念都是為了描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢而引入的，要研究物體運(yùn)動(dòng)的快慢還要學(xué)好這些基本概念．(板書)§1.3運(yùn)動(dòng)快慢的描述——速度[新課教學(xué)]一、坐標(biāo)與坐標(biāo)的變化量教師指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)閱讀“坐標(biāo)與坐標(biāo)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(biāo)”與“坐標(biāo)的變化量”有何不同，又有何聯(lián)系?學(xué)生討論后回答生：坐標(biāo)用來表示位置，坐標(biāo)的變化量表示位移，比如，我在起點(diǎn)的位置、我在終點(diǎn)的位置或我在全程中點(diǎn)的位置(50m處)等，都可以在建立坐標(biāo)系后用坐標(biāo)上的點(diǎn)來表示，而在我從起點(diǎn)跑到終點(diǎn)的這段過程中，我的位移可以用起點(diǎn)和終點(diǎn)間的坐標(biāo)變化量來表示．課件投影圖1—3—l，讓學(xué)生觀察，用數(shù)軸表示坐標(biāo)與坐標(biāo)的變化量，能否用數(shù)軸表示時(shí)間的變化量?[思考與討論]1．圖1—3—l中汽車(質(zhì)點(diǎn))在向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)?2．如果汽車沿。軸向另外一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，位移Δx是正值還是負(fù)值?學(xué)生在教師的指導(dǎo)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(jié)并回答學(xué)生的提問．生：汽車在沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，圖示汽車從坐標(biāo)x1＝10m，在經(jīng)過一段時(shí)間之后，到達(dá)坐標(biāo)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(xué)表述是與實(shí)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(xùn)練]教師用課件投影出示題目，并組織學(xué)生獨(dú)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(yùn)動(dòng)，開始時(shí)在某一標(biāo)記點(diǎn)東2m處，第1s末到達(dá)該標(biāo)記點(diǎn)西3m處，第2s末又處在該標(biāo)記點(diǎn)西1m處．分別求出第1s內(nèi)和第2s內(nèi)小車位移的大小和方向．(對(duì)應(yīng)的時(shí)刻怎樣表示)答案：小車在第1s內(nèi)的位移為5m，方向向西；第2s內(nèi)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(biāo)系，以題中所述標(biāo)記點(diǎn)為參考坐標(biāo)原點(diǎn)，向西方向?yàn)閤軸正方向．則質(zhì)點(diǎn)的初始位置坐標(biāo)為x0＝一2m，第ls末的位置坐標(biāo)為x1＝3m，第2s末的位置坐標(biāo)為x2＝1m．這樣可以根據(jù)位置坐標(biāo)的變化量表示一段時(shí)間內(nèi)的位移．小車在第1s內(nèi)的位移Δx1＝x1－x0＝3m一(一2m)＝5m，在第2s內(nèi)的位移Δx2＝x2－x1＝1m一3m=－2m，如圖1—3—2所示．(對(duì)應(yīng)的時(shí)刻怎樣表示Δt＝t2－t1)二、速度展示問題(播放比賽片段)：北京時(shí)間8月28日凌晨2點(diǎn)40分，雅典奧林匹克體育場(chǎng)，這是一個(gè)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(fēng)與雷鳴般的怒吼沖過終點(diǎn)，以明顯的不可撼動(dòng)的優(yōu)勢(shì)獲得奧運(yùn)會(huì)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(jì)錄，改寫了奧運(yùn)會(huì)紀(jì)錄．師：那么請(qǐng)問我們?cè)鯓颖容^哪位運(yùn)動(dòng)員跑得快呢?有幾種方法呢?試舉例說明．學(xué)生討論、思考并回答．生1：同樣的位移，比較所用時(shí)間的長短，時(shí)間短的，運(yùn)動(dòng)得快．例如劉翔在110米欄比賽中所用的時(shí)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(shí)間，比較通過的位移，位移大的，運(yùn)動(dòng)得快．假如用相同的時(shí)間，劉翔將跑得更遠(yuǎn)，說明劉翔跑得更快．師：請(qǐng)同學(xué)們?cè)俣嘞胍恍┍容^快慢的例子，哪些是用相同位移比時(shí)間，哪些是用相同時(shí)間比位移的?生1：我們?cè)谛＿\(yùn)動(dòng)會(huì)上，百米賽跑就是相同位移比時(shí)間．生2：我親身經(jīng)歷了，在校運(yùn)動(dòng)會(huì)前，我們班主任在選拔百米跑運(yùn)動(dòng)員的時(shí)候，他沒有秒表，而是用目測(cè)的方法來估計(jì)哪位同學(xué)跑得最快．他讓我們同時(shí)起跑，看誰跑得最遠(yuǎn)．我看這種方法就是相同時(shí)間比位移．師：由上分析可知，運(yùn)動(dòng)的快慢跟運(yùn)動(dòng)的時(shí)間及通過的位移都有關(guān)系．物理學(xué)中用速度來描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢程度．[討論與交流]師：以下有四個(gè)物體，請(qǐng)同學(xué)們來比較一下它們運(yùn)動(dòng)的快慢程度．初始位置(m)經(jīng)過時(shí)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(jī)在天空直線飛行500102500師：如何比較A和B、B和D、B和C的運(yùn)動(dòng)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(shí)間長(20s)，B用的時(shí)間短(10s)．在位移相等的情況下，時(shí)間短的運(yùn)動(dòng)得快，即汽車比自行車快．生2：比較B和D：它們所用的時(shí)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(shí)間相等的情況下，位移大的運(yùn)動(dòng)得快，即飛機(jī)比汽車快．生3：比較B和C；它們的位移不同，所用的時(shí)間也不同，要比較它們的運(yùn)動(dòng)快慢，只有計(jì)算它們平均每秒鐘位移的大小量．單位時(shí)間內(nèi)位移大的運(yùn)動(dòng)得快，由上列表可算出以上四個(gè)物體每秒鐘位移大小分別為5m、10m、25m、200m，這說明飛機(jī)行駛得最快．師：我們?yōu)榱吮容^物體的運(yùn)動(dòng)快慢，可以用位移跟發(fā)生這個(gè)位移所用時(shí)間的比值，表示物體運(yùn)動(dòng)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?cè)诔踔幸矊W(xué)過速度，不過那時(shí)是路程跟時(shí)間的比值．它們一樣嗎?師：那時(shí)那樣講是限于當(dāng)時(shí)同學(xué)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(yùn)動(dòng)中。師：初中我們學(xué)的速度是路程跟時(shí)間的比值．在單向直線運(yùn)動(dòng)中，它與位移跟時(shí)間的比值是相等的．現(xiàn)在我們學(xué)習(xí)的速度概念更嚴(yán)謹(jǐn)．路程與所用時(shí)間的比值是另一個(gè)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(xué)生看書后回答．生：也是矢量，速度的方向就是物體運(yùn)動(dòng)的方向．速度是矢量速度的大小在豎直上等于單位時(shí)間物體位移的大??；速度的方向就是物體運(yùn)動(dòng)的方向三、平均速度和瞬時(shí)速度師：大自然中，物體的運(yùn)動(dòng)有快有慢。天空，日出日落；草原，駿馬奔馳；樹叢，蝸牛爬行．仔細(xì)觀察物體的運(yùn)動(dòng)，我們發(fā)現(xiàn)，在許多情況下，物體運(yùn)動(dòng)的快慢會(huì)發(fā)生改變：飛機(jī)的起飛，汽車的行駛，運(yùn)動(dòng)員的奔跑等．在自然界和人類生活中，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)各不相同且不斷變化．在長期對(duì)運(yùn)動(dòng)的思索、探究過程中，為了比較準(zhǔn)確地描述運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)的快慢．如何定義平均速度呢?請(qǐng)大家討論并總結(jié)一下．生：平均速度：用位移和發(fā)生這段位移的時(shí)間來描述物體的運(yùn)動(dòng)，平均速度是指運(yùn)動(dòng)物體在某段時(shí)間內(nèi)的位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)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(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢．師：平均速度是在描述變速直線運(yùn)動(dòng)的情況下，能粗略描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量．[討論與交流]美國田徑運(yùn)動(dòng)員劉易斯，在1991年的世界田徑錦標(biāo)賽上創(chuàng)下了9．86s的百米跑世界紀(jì)錄，下表中給出了當(dāng)時(shí)的實(shí)測(cè)記錄．請(qǐng)算出每個(gè)10m內(nèi)的平均速度，并填人表中．位移s／m0102030405060708090100時(shí)間t／s01．882．963．884．715．616．467．308．319．009．86通過每10m的時(shí)間△t／s1．881．080．920．830.900．850．840．830．870．86每10m內(nèi)的平均速度v／(m·s-1)5.329.2610.8712.0511.1111.7611.912.0511.4911.63教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)．師：在每個(gè)10m內(nèi)的平均速度不同，那么我們?cè)谇笃骄俣鹊臅r(shí)候應(yīng)該注意什么，大家討論一下．生：變速運(yùn)動(dòng)在不同時(shí)間內(nèi)的平均速度一般不同，所以我認(rèn)為提及平均速度，必須要指明是哪段時(shí)間內(nèi)的平均速度．[課堂訓(xùn)練)一輛汽車沿平直的公路行駛，第1s內(nèi)通過5m的距離，第2s內(nèi)和第3s內(nèi)各通過20m的距離，第4s內(nèi)又通過了15m的距離．求汽車在最初2s內(nèi)的平均速度和這4s內(nèi)的平均速度各是多少?答案，汽車在最初2s內(nèi)的平均速度為12．5m／s，這4s內(nèi)的平均速度為15m／s．解析：所求問題是不同時(shí)間內(nèi)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(shí)間，并且必須注意時(shí)間和位移的對(duì)應(yīng)關(guān)系．最初2s內(nèi)的時(shí)間為2s，位移為(5+20)m=25m：前4s的時(shí)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(nèi)的平均速度v1=(x1+x2)/(t1+t2)m／s=12.5m／s4s內(nèi)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(xué)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(yuǎn)距離為多少?確定這個(gè)最遠(yuǎn)距離的關(guān)鍵是測(cè)出螞蟻的爬行速度．某班學(xué)生以小組為單位進(jìn)行估測(cè)螞蟻爬行速度的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，下表是各小組的實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果．組別實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)1.22讓沾有墨水的螞蟻在紙槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)0.33讓直玻璃管內(nèi)的螞蟻向另一墻運(yùn)動(dòng)1.044讓螞蚊在盛有粉筆灰的紙槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)0.455讓螞蚊在塑料吸管內(nèi)爬行，同時(shí)點(diǎn)燃螞蚊身后的塑科吸管2.40(1)表中各小組最后測(cè)得的螞蟻的爬行速度各不相同，產(chǎn)生此現(xiàn)象的可能原因是什么?(2)5min前螞蟻寓餅干的最遠(yuǎn)距離約為多少?參考答案，(1)由于各小組測(cè)螞蚊爬行速度的路況不同，其客觀條件也不相同．(2)當(dāng)螞蟻傲直線運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)員劉易斯的百米賽跑記錄中，我們要想知道他在前10m內(nèi)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(nèi)的平均速度．前8m內(nèi)的平均速度……前2m內(nèi)的平均速度，最初1m內(nèi)的平均速度，等等．在這些求出的速度中，哪一個(gè)能更準(zhǔn)確地描述劉易斯在起跑時(shí)的速度?生：取得的位移越接近最初起跑，越能準(zhǔn)確描述他的運(yùn)動(dòng)快慢．師：美國田徑運(yùn)動(dòng)員劉易斯，平均連度只能粗略地描述運(yùn)動(dòng)的快慢．而當(dāng)我們把時(shí)間間隔取位移間隔取得越短時(shí)，越能更準(zhǔn)確地描述在這一小段時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)快慢，這就是瞬時(shí)速度。師：在質(zhì)點(diǎn)從t到t+△t時(shí)間內(nèi)的平均速度△x/t△中，△t取值非常非常小時(shí),這個(gè)值就可以認(rèn)為是質(zhì)點(diǎn)在時(shí)刻，的瞬時(shí)速度．師：瞬時(shí)速度，運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度．準(zhǔn)確地講，瞬時(shí)速度是物體在某時(shí)刻前后無窮短時(shí)間內(nèi)的平均速度．是矢量，大小反映了物體此時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)快慢，它的方向就是物體此時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向，即物體運(yùn)動(dòng)軌跡在該點(diǎn)的切線方向．瞬時(shí)速度的大小叫做瞬時(shí)速率．[課堂訓(xùn)練]下列關(guān)于瞬時(shí)速度的說法中正確的是…………………()A.瞬時(shí)速度可以精確地描述物體做變速運(yùn)動(dòng)的快慢，但不能反映物體運(yùn)動(dòng)的方向B.瞬時(shí)速度就是運(yùn)動(dòng)的物體在一段非常非常短的時(shí)間內(nèi)的平均速度C.瞬時(shí)速度的方向與位移的方向相同D．某物體在某段時(shí)間里的瞬時(shí)速度都為零，則讀物體在這段時(shí)間內(nèi)靜止答案：BD解析：瞬時(shí)速度是為了精確描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向而引入的物理量，所以A選項(xiàng)錯(cuò)．平均速度在描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢時(shí)較粗略，但當(dāng)平均速度中所對(duì)應(yīng)的時(shí)間△t越小，越能更精確地描述物體在那一時(shí)刻附近的運(yùn)動(dòng)快慢，所以選項(xiàng)B對(duì)．平均速度的方向與物體的位移方向相同，而瞬時(shí)速度是與時(shí)刻相對(duì)應(yīng)的物理量，不能說明它與一段時(shí)間內(nèi)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(xué)生閱讀教材第18頁相應(yīng)部分的知識(shí)點(diǎn)，讓學(xué)生總結(jié)．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(dǎo)學(xué)生看教材第18頁圖1．3—2．觀察汽車的速度計(jì)，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(yīng)數(shù)字的瞬間，就表示汽車在那一瞬時(shí)的速率是那個(gè)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(shí)指速度，也有時(shí)指速率，要看實(shí)際的物理情景。[討論與交流]甲、乙兩位同學(xué)用不同的時(shí)間圍繞操場(chǎng)跑了一圈，都回到了出發(fā)點(diǎn)，他們的平均速度相同嗎?怎樣比較他們運(yùn)動(dòng)的快慢?學(xué)生討論，體驗(yàn)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(shí)間的比值，所以他們的平均速度都是零。生2：即使一位同學(xué)站在原地不跑，他的平均速度也是零啊，可我們運(yùn)動(dòng)會(huì)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=