人教版 (2019)必修 第一册4 速度变化快慢的描述——加速度教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第一册4 速度变化快慢的描述——加速度教学设计，共4页。

1、通过抽象概括的过程，理解加速度的概念，知道加速度的定义式、方式和单位
2、理解加速度的矢量性，会根据速度变化的方向判断加速度的方向并结合速度的方向判断运动性质
3、学会并体会用物理量之比定义新物理量的方法
教学重难点
建立和理解加速度的概念
教学过程
1、新课导入
展示问题1：战斗机与赛车谁更快？
生1：战斗机的速度快
师：F-16战斗机最大速度可达到2300km/h，F-1赛车可以达到320km/h。它两比赛谁会赢？
播放“F1超跑、喷气式飞机F-16战机 400米直线竞速”视频
观看视频过程中教师提示学生注意视频解说词中的“启动速度”和“绝对速度”的区别。
师：谁最先超过终点线？
生1：赛车更快，它更早到达400米线。
师：这是否与前面我们所讲到的战斗机更快相矛盾？如果不矛盾，我们就将比赛的过程分的详细一点，开始加速阶段情况如何？冲刺阶段达到最大速度时情况如何？
展示问题2：起跑加速阶段飞机快还是赛车快？冲刺阶段飞机快还是赛车快？
生2：起跑阶段赛车“启动速度”快，冲刺阶段战斗机的“绝对速度”快。
师：这里的“启动速度”意指的是物体速度变化的快慢，而“绝对速度”指的是物体最大的速度。从现在的情况看，飞机的最大速度虽然远远大于赛车，但在启动阶段赛车可以用很短的时间速度从零增加到最大速度，所以在短距离内赛车有优势，长距离飞机有优势。
展示问题3：不同物体在做变速运动时，速度变化的快慢不同，我们需要将物体速度变化的快慢精确的描述出来，我们需要什么？
生3：需要有一个物理量来描述物体速度变化的快慢。
师：对于这种运动特征我们在研究运动学时需要把它准确地描述出来。这就是“加速度”。加速度是一个用来描述物体速度变化快慢的物理量。
展示问题4：我们用什么办法来比较速度变化的快慢呢？或者用来定义“加速度”呢？
师：我们看看系统集成P15 核心要点1 观察分析提供的例子
甲：万吨货轮启航，10s内速度增加到0.2m/s
乙：火箭发射时，10s内速度增加到100m/s
丙：客运列车起步后约500s内速度达到100km/h
丁：小轿车起步后约20s内速度达到100km/h
师：甲与乙谁加速的快？丙与丁谁加速的快？
生3:甲与乙在相同时间内乙的速度增加的更大，所以乙加速的快；丙和丁速度增加量大小相同，丁所用的时间更短，所以丁加速的快。
师：乙与丁谁加速的快呢？它们加速所用的时间和速度的增加量大小都不同，怎样进行比较？
生1：可以借用前面定义速度的方法，用单位时间内速度变化量的大小来比较速度变化的快慢。用速度的变化量除以变化所用的时间。
师：我们可以用 来定义速度变化的快慢（加速度）。
2、加速度
师：让我们来正式介绍“加速度”这个物理量
（1）物理意义：描述物体运动速度改变快慢和方向的物理量。
（2）定义：速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。或者说等于单位时间内速度的改变。
（3）公式：
师：这种定义的方式称之为“比值法”，是一种常见的定义物理量的方法。
（4）单位：m/s2
师：看一下最后的加速度的单位怎么读？“米每秒的平方对吗？”应该怎么读？
生1：米每二次方秒
师：接下来，请大家思考一个问题：加速度的计算公式，加速度是否与Δv正比，与Δt成反比？
生2：不是，这个式子是定义式。加速度大小与Δv，与Δt无关。
（5）方向：加速度是矢量，方向与速度的变化方向相同，即与Δv相同。与v末、v初方向无必然关系，可能与v末、v初方向相同，也可能不同，亦可能成某一夹角。
师：对于加速度方向的问题，我们放在后面来讲。
（6）平均加速度和瞬时加速度：
师：运动物体在一段时间内（或一段位移内）的速度变化量与这段时间的比值叫这一段时间（或这一段位移）内的平均加速度。这反应了物体在一段时间内速度平均变化的快慢，类似于平均速度。
物体在某一时刻或某一位置的加速度称为瞬时加速度。这反应了物体在一个瞬间速度变化的快慢类似于瞬时速度。
一般情况下，平均加速度和瞬时加速度的大小不相同，但在后面讲的匀变速直线运动中，速度变化的快慢一直不变，平均加速度和瞬时加速度大小相等。
好，接下来我们再来看一下这个加速度的方向问题。
3、加速度的方向
首先我们来看一下这个“速度变化量”
我们先来计算一下这个速度变化量：以向右为正方向：我们求出甲车的速度变化量是+2m/s2，而乙车的速度变化量是-2 m/s2。这个正负表示的是方向，那就说明速度变化量也是一个矢量，也有方向。而且我们可以通过图像将其表示出来。之前我们说过，位移可以用从起点指向终点的有向线段来表示。那么这个速度也是一样，图中我们已经将初速度末速度表示了出来。那同理，这个速度变化量就是可以以从初矢量的箭头为起点，指向末矢量的箭头这样一个有向线段来表示。那我们也可以看出甲图的为正，乙图的为负。
说完了速度变化量，我们来看一下加速度，它是一个怎样的量呢？
2.加速度的方向
从他的定义式我们可以看出，时间是标量，速度变化量是矢量，二者相除结果也应该是个矢量。而且，我们从这个式子中可以看出：加速度的方向应该和速度变化量的方向是一致的。
那我们还是刚刚的例子我们将加速度都求出来：
【师】结合这个图像，甲车是加速，加速度就为正；乙图是减速，加速度就为负对吗？
【生】不对，要结合正方向来看。
【师】很好，比如这里我们取得是向右为正，所以甲加速度就为正，乙的加速度为负；如果我们取向左为正呢？求出的甲的加速度就是负值，乙的就是正值。所以这句话对吗？那么物体做加速还是减速到底跟什么有关系呢？
【师】我们再仔细观察：实际上，当加速度方向与初速度方向一致的时候，物体加速；相反的时候物体是减速。这个大家可以从力的角度去理解：我们刚刚说过产生加速度的原因是“力”。所以加速度的方向是与力的方向一致的：如果我想使这个向前运动的物体速度更快，我是不是需要给它一个向前的力？反之，我想使它速度减缓呢？我就需要给它一个向后的力。由此，我知道，力的方向与初速度方向相同时，物体加速；相反时物体减速。那也就是加速度的方向与初速度方向相同时，物体加速；相反时物体减速。
做练习
系统集成P16例题1
关于速度、速度的变化量、加速度，下列说法正确的是（ ）
A.物体运动的速度的变化量很大，它的加速度一定很大
B.速度很大的物体，其加速度可以很大，可能为零
C.某时刻物体的速度为零，其加速度一定为零
D.加速度很大时，运动物体的速度一定很大
【生】答案选B
例题2：
中国选手接住对手打来的速度为30m/s的乒乓球，并将球以45m/s的速度反杀回去，从接住到扣杀历时0.15s，则乒乓球在扣杀时的平均加速度大小为多少？
师：如何计算加速度的大小？谁来上黑板展示一下。
学生1展示
师：正确吗？
生2：错误，初速度和末速度的方向不同，应该正负也不同。
师：应该怎样做？
生2：
师：加速度的计算时，我们必须考虑速度和加速度的方向问题，一般以初速度的方向为正方向，沿着正方向时速度和加速度取正值，沿着反方向时速度和加速度取负值。同理计算结果的正负也表示方向而非大小。故结果为加速度大小为500m/s2，方向沿与初速度相反的方向。
在计算题中我们要注意计算题的解答步骤：
1、先规定正方向（一般取初速度的方向为正方向）
2、明确初速度、末速度的大小正负
3、列出公式，代入数值进行计算得出结果
4、对加速度或速度的大小和方向进行说明