人教版2022年高中物理必修第一册2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系 教案

2019-2020年高中物理2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系教学设计新人教版必修1一、教材分析在上节实验的基础上，分析v-t图象是一条倾斜直线的意义----加速度不变，由此定义了匀变速直线运动。而后利用描述匀变速直线运动的v-t图象的倾斜直线，进一步分析匀变速直线运动的速度与时间的关系：无论时间间隔△t取得大些还是小些，△v/△t的值都是一定的，由此导出v=v0+at。最后通过两个例题加深对v=v0+at的理解。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例子，让学生进一步加深对物体做变速运动的认识。二、教学目标【知识与技能】(1)知道什么是匀变速直线运动(2)知道匀变速直线运动的v-t图像特点，知道直线的倾斜程度反映匀变速直线运动的加速度。(3)理解变速直线运动的速度与时间关系的公式v＝vo十at，并会应用它解简单的匀变速直线运动。【过程与方法】(1)让学生初步了解探究学习的方法。(2，培养学生的逻辑推理能力，数形结合的能力，应用数学知识解决物理问题的能力：【情感、态度与价值观】(1)培养学生基本的科学素养。(2)培养学生建立事物是相互联系的唯物主义观点。(3)培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。三、教学重点及其教学策略重点：(1)匀变速直线运动的v-t图像、概念和特点，(2)匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v＝vo十at，并会应用它进行计算。教学策略：通过思考讨论和实例分析来加深理解。四、教学难点及其教学策略难点：应用图像v-t推导出匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v＝vo十at。教学策略：让学生充分思考，通过理论推导或数形结合两种途径得出速度与时间的关系式，有利于培养学生的发散性思维。五、设计思路科学的探究总是从简单到复杂，研究运动是从匀速直线运动开始，由匀速直线运动的图象入手，先分析匀速直线运动的速度特点，再分析匀变速直线运动图像中斜率不变，得到加速度不变，得出匀变速直线运动的概念，并通过理沦推导或数形结合两种途径得出匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v＝vo十at。最后通过两道例题的教学巩固理解速度与时间的关系式。六、教学过程设计引人新课上节课，同学们通过实验探究了小车速度随时间变化的规律，并作出了小车运动的v-t图像 设问：小车运动的v-t图像是怎样的图线?(让学生画一下)并强调，纵坐标取速度，横坐标取时间。V-t图像是一条直线，速度和时间的这种关系称为线性关系设问：在小车运动的v-t图像上的一个点P(t1，v1)表示什么?学生回答：t1时刻，小车的速度为v1向学生展示一个匀速直线运动v-t图像：提问：这个v-t图像有什么特点?它表示物体运动的速度有什么特点?物体运动的加速度又有什么特点?学生回答：是一条平行于时间轴的直线。表示物体的速度不随时间变化，即物体作匀速直线运动。作匀速直线运动的物体,△v=0,△v/△t=0，所以加速度为零提问：在上节的实验中，小车在重物牵引下运动的v-t图像是一条倾斜的直线，物体的加速度有什么特点?直线的倾斜程度与加速度有什么关系?它表示小车在做什么样的运动?从图可以看出，由于v-t图像是一条倾斜的直线．速度随着时间逐渐变大，在时间轴上取两点t1，t2，则t1，t2间的距离表示时间间隔△t=t2-t1，t1时刻的速度v1，t2为时刻的速度v2，则v2-v1=△v，△v即为时间间隔△t内的速度的变化量提问：△v与△t是什么关系?由于v-t图像是一条直线，无论△t选在什么区间，对应的速度v的变化量△v与时间△t的变化量山之比△v/△t都是一样的，△v/△t表示速度的变化量与所用的时间t的比值，即加速度。所以v-t图像是一条倾斜的直线，这是加速度不变的运动1．匀变速直线运动：沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫做匀变速直线运动。(uniformvariablerectilinearmotion)。匀变速直线运动的v-t，图像是一条倾斜的直线提问：匀变速直线运动的v，图像的斜率表示什么?匀变速直线运动的v-t图像与纵坐标的交点表示什么?展示以下两个v-t图像，请同学们观察，并比较这两个v-t图像学生回答：因为匀变速直线运动的v-t图像是一条倾斜的直线，所以v与t是线性关系。或者说v是t的一次函数，应符合y＝kx+b的形式：其中k是图线的斜率，在数值上等于匀变速直线运动的分类：在匀变速直线运动中，如果物体的速度随着时间均匀增加，这个运动叫做匀加速直线运动；在匀变速直线运动中， 如果物体的速度随着时间均匀减小．这个运动叫做匀减速直线运动2．速度与时间的关系式提问：除用图像表示物体运动的速度与时间的关系外，是否还可以用公式表示物体运动的速度与时间的关系?教师引导：取t=0时为初状态，速度为v0,取t时刻为末状态，速度为v,从初态到末态，则时间的变化量为△t=t-0,速度的变化量为△v,△v=v-v0提问：能否直接从图线结合数学知识得到速度与时间的关系式?知识总结：匀变速直线运动中，速度与时间的关系式是v=v0+at匀变速直线运动的速度与时间关系的公式：v=v0+at可以这样理解：由于加速度a在数值上等于单位时间内速度的变化量，所以at就是整个运动过程中速度的变化，再加上运动开始时物体的速度v0，就得到t时刻物体的速度v说明：在匀变速直线运动的速度公式中，速度、加速度都是矢量，通常取初速度方向为正方向，当物体做匀加速直线运动时，加速度方向与初速度方向相同，即沿正方向，所以加速度为正值；当物体做匀减速直线运动时，加速度方向与初速度方向相反，即沿负方向，所以加速度为负值。在应用速度公式时，一定要注意各矢量的方向，代入公式时要将表示物理量方向的正、负号带入公式中。3．例题例题1汽车以40km／h的速度匀速行驶，以0.6m/s2的加速度加速，10s末速度能达到多少?加速后经过多长时间汽车的速度达到80Km/h?让同学汁算展示某同学的解题．让其他同学点评解:v0=40km/h=1lm/sa＝0.6m/S2t=10sv=v0+at=17m/s=62km/h由v＝vol-at得t=v-v0/a=18s 例题2某汽车在某路面紧急刹车时，加速度的大小是6m/s2．如果必须在2s内停下来．汽车的行驶速度最高不能超过多少?如果汽车以最高允许速度行驶，必须在1.5s内停下来，汽车刹车匀减速运动加速度至少多大?分析：我们研究的是汽车从开始刹车到停止运动这个过程。在这个过程中，汽车做匀减速运动，加速度的大小是6m/s2。由于是减速运动，加速度的方向与速度方向相反，如果设汽车运动的方向为正，则汽车的加速度方向为负，我们把它记为a=-6m/s2。这个过程的t时刻末速度v是0,初速度就是我们所求的最高允许速度，记为v0，它是这题所求的“最高速度”。过程的持续时间为t=2s注意同—方向上的矢量运算，要先规定正方向，然后确定各物理量的正负(凡与规定正方向的方向相同为正；凡与规定正方向的方向相反为负).然后代入v-t，的关系式运算注意速度单位的换算，运算过程中带单位运算解：根据v=v0+at，有v0=v-at=12m/s＝43.2km/h汽车的速度不能超过43.2km/h根据v=v0+at有a=v-v0/t=-9m/s2汽车刹车匀减速运动加速度至少9m/s2教师活动：通过例题1和例题2，加深对公式的理解，培养学生应用知识解决问题的能力。教师引导学生读题和审题，理解题意，画出运动草图，挖掘隐含条件，正确应用公式及公式变形解题。学生活动：学生读题，正确理解题意，画出运动草图，找出有关物理量，正确应用公式解题。点评：通过推导公式，培养学生用物理语言表达过程的能力和应用数学工具的能力；通过具体题目，培养学生读题、审题、画草图分析运动学问题的能力。直线运动中，物理量的矢量性通过正负号来表示，要指导学生在矢量运算中的符号如何确定。4.说一说：非匀变速直线运动的v-t图象特点如图所示是一个物体运动的v-t图象．它的速度怎样变化?请你找出在相等的时间间隔内，速度的变化量，看看它们是不是总是相等?物体所做的运动是匀加速运动吗?学生具体操作教师巡回指导，然后由学生讨论后回答．生：速度是增大的，随着时间的延续速度增大．生：取相等时间间隔△t，它们的速度变化量△v明显不相等．我们发现随着时间的延续，速度的变化量△v越来越大．生：根据加速度的定义式a＝△v/△t，可以得出物体的加速度越来越大．师：加速度增大，那意味着什么呢?生：首先说明物体做的不是匀变速运动，由于加速度是描述速度变化快慢的物理量，加速度越来越大，说明速度增大得越来越快，所以物体是做加速度增大的加速运动．师：我们知道在匀变速直线运动的速度一时间关系图象中，倾斜直线的斜率表示物体运动的加速度．它能反映物体速度变化的快慢．这里物体在各个不同的瞬时，加速度是不同的．我们怎样找加速度呢?生：我们可以做曲线上某一点的切线，这一点的切线的斜率就表示物体在这一时刻的瞬时加速度．师：对，请大家做几个点的切线，观察有什么变化规律．学生动手实践操作、讨论后回答．生：随着时间的延续，这些切线越来越陡，斜率越来越大．[交流与讨论]为什么v-t图象只能反映直线运动的规律? 参考答案：因为速度是矢量，既有大小又有方向．物体做直线运动时，只可能有两个速度方向．规定了一个为正方向时，另一个便为负值，所以可用正、负号描述全部运动方向．当物体做一般曲线运动时，速度方向各不相同，不可能仅用正、负号表示所有的方向，所以不能画出v-t图象．所以只有直线运动的规律才能用v-t图象描述．任何v-t图象反映的也一定是直线运动规律．5.本课小结本课是在上节课已经学过的v-t图像的基础上．利用图像得出匀速直线运动和匀变速直线运动的特点，并进一步利用v-t图像推导出匀变速直线运动的速度和时间的关系式，主要培养学生的逻辑推理能力．数形结合的能力，应用数学知识解决物理问题的能力本节重点学习了对匀变速直线运动的理解和对公式v＝vo+at的掌握．对于匀变速直线运动的理解强调以下几点：1．任意相等的时间内速度的变化量相同，这里包括大小方向，而不是速度相等．2．从速度一时间图象上来理解速度与时间的关系式：v＝vo+at，t时刻的末速度v是在初速度v0的基础上，加上速度变化量△v＝at得到．3．对这个运动中，质点的加速度大小方向不变，但不能说a与△v成正比、与△t成反比，a决定于△v和△t的比值．4．a＝△v/△t而不是a＝v/t,a＝△v/△t=（vt-v0）/△t即v＝vo+at，要明确各状态的速度，不能混淆．5．公式中v、vo、a都是矢量，必须注意其方向．数学公式能简洁地描述自然规律，图象则能直观地描述自然规律．利用数学公式或图象，可以用已知量求出未知量．例如，利用匀变速直线运动的速度公式或v-t图象，可以求出速度，时间或加速度等．用数学公式或图象描述物理规律通常有一定的适用范围，只能在一定条件下合理外推，不能任意外推．例如，讨论加速度a＝2m／s2的小车运动时，若将时间t推至2h，即7200s，这从数学上看没有问题，但是从物理上看，则会得出荒唐的结果，即小车速度达到了14400m／s，这显然是不合情理的．布置作业.