高中2 匀变速直线运动的速度与时间的关系教学设计

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《2.2 匀变速直线运动的速度与时间的关系》教学设计三维目标 知识与技能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。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。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。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。过程和方法：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。引导学生研究图象、寻找规律得出匀变速直线运动的概念。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。情感态度和价值观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。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 理解匀变速直线运动v-t图象的物理意义。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 匀变速直线运动v-t 图象的理解及应用。匀变速直线运动的速度—时间公式的理解及计算。教具 课时安排 二课时教学过程 [引入]通过第一章的学习，我们初步了解了物体运动的v-t图象，用v-t图象来了解物体的运动情况，直观明了。那么大家先来回忆一下，速度—时间图象的物理意义是什么？观察下列两个物体的速度—时间图象，讨论一下物体的运动情况？提问：（1）两个物体分别在做什么运动，运动情况有什么不同？（两个物体都在做匀速直线运动，a物体是朝正方向运动的，而b物体的运动方向与规定的正方向相反，朝负方向运动） （2）两个物体的运动方向是相反的吗？为什么？（不一定，因为两条图线在不同的坐标系中，不能确定它们的方向关系） 大家在来看一下下面的这个图象所描述的运动情况是怎么样的， [分析]观察图象发现，每过相等的时间间隔物体速度的增加量是相等的，所以无论△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△t之比△v/△t都是一样的，即这是一种加速度不随时间改变的直线运动。这是我们今天要研究的匀变速直线运动。[板书]一、匀变速直线运动定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动。v-t图象：是一条倾斜的直线。[讲解]匀变速直线运动分两种，如果物体的速度随时间均匀增大，这个运动就是匀加速直线运动；如果物体的速度随着时间均匀减小，这个运动就是匀减速直线运动。（1）匀加速直线运动（2）匀减速直线运动[讲解]大家来看一看下面几个物体的v-t图象，判断物体在做什么运动以及它的速度方向和加速度的方向。物体做匀加速运动，初速度为v向正方向，加速度向正方向。物体做匀加速运动，初速度为0，加速度向负方向物体做匀减速运动，初速度为v向正方向，加速度向负方向。物体先做匀加速运动，方向向负方向；后做匀减速运动，方向向正方向；加速度向正方向物体做加速度逐渐增大的加速运动，速度方向向正方向，加速度也向正方向。物体先做匀减速运动，方向向正方向；后做匀加速运动，方向向负方向；加速度向负方向［学生练习］如图所示为一质点做直线运动的v-t 图象，试分析质点的运动情况，并求出其加速度。（１）第一秒内；（２）第１s末到第３s末；（３）第４s内。答案：（１）a1=4m/s2 (2)a2=-2m/s2 (3)a3=-2m/s2[板书]二、速度与时间的关系式[讲解]除了用图象法来研究物体运动速度和时间的关系之外，我们还可以用公式法来描述它。下面就来分析以下，如何用公式法来描述做匀变速直线运动的物体的速度和时间的关系。[提问]同学们观察图象，结合我们数学学过的知识，先猜想一下，做匀变速直线运动的物体，某时刻速度和时间的关系应该如何表达？（如果学生对一次函数掌握较好，则可通过函数结合图象推导出公式）[分析推导]我们来分析某一时刻t物体的速度v， 从运动开始（取时刻t=0）到时刻t，时间的变化量就是t，所以△t=t-0，速度的变化量就是△v=v-v0,因为物体做匀变速直线运动a=△v/△t不变，所以a=△v/△t= (v-v0)/( t-0)= (v-v0)/t,解得　　　　　　　　　　 v=v0+at 这就是表示匀变速直线运动的速度与时间关系的公式。　　　我们可以这样理解：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量，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。［强调］在使用公式的时候要注意：搞清楚各个物理量表示什么，v0是起始时刻的速度，a是物体的加速度，t是时间间隔，v则是t时刻末的速度（是瞬时速度）。公式中有三个矢量，除时间t 外都是矢量，所以，代入数值计算时要特别注意方向性。物体做直线运动时，矢量的方向性可以在选定正方向后，用正、负来体现，方向与规定正方向相同时，矢量取正值，方向与规定方向相反时，矢量取负值。一般我们都去物体的运动方向或初速度的方向为正。［分析］结合图象进行说明。[例题1]汽车以40km/h的速度匀速行驶，现以0.6m/s2的加速度加速，10s后速度能达到多少？[分析]首先我们必须明确，研究的对象是汽车，研究的过程是它加速后10s的运动情况，要求物体10s 后速度能达到多少，也就是知道初速度，加速度，时间，要求末速度，要注意的是，物体是加速的，也就是加速度方向与速度方向相同，那么，我们取初速度的方向为正方向的话，加速度也应该是正的。解：初速度v0=40km/h=11m/s, 加速度a=0.6m/s2,时间t=10s。 根据v=v0+at, 得，10s后的速度为v= v0+at=11m/s+0.6m/s2*10s=17m/s=62km/h[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？ [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6 m/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= -6 m/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”，过程持续的时间为t=2s。 解：根据v=v0+at，有v0=v-at=0-(-6m/s2) *2s=12m/s=43km/h 所以汽车的速度不能超过43km/h。[学生练习]课后P39 （2）[小结]这节课重点学习了对匀变速直线运动的理解和对公式v=v0+at的掌握，对于匀变速直线运动的理解强调以下几点：物体做匀变速直线运动，任意相等的时间内速度的增量相等，这里包括大小和方向，也即物体的加速度相等。要学会从速度——时间图象上去理解运动的情况， v-t图象的倾斜度表示物体的加速度，物体做匀变速直线运动的速度——时间图象是一条倾斜的直线，它的倾斜度（斜率）是不变的，也就是加速度不变。从速度——时间图象上来理解速度与时间的关系式：v=v0+at，t时刻的末速度v是在v0的基础上加上速度的变化量△v=at得到。公式中的v、v0、a都是矢量，必须注意其方向。[教学心得]