【暑假预习班】2020年高中物理必修一1.2《速度与打点计时器，加速度》 教学设计
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第一课时：速度 课前评讲上节课课后练习； 牛顿的童年：牛顿出生于英格兰林肯郡乡下的一个小村落，牛顿出生前三个月，他同样名为艾萨克的父亲才刚去世。由于早产的缘故，新生的牛顿十分瘦小；当牛顿3岁时，他的母亲改嫁年幼的牛顿不喜欢他的继父，并因母亲改嫁的事而对母亲持有一些敌意，牛顿甚至曾经写下：“威胁我的继父与生母，要把他们连同房子一齐烧掉。” 少年时的牛顿并不是神童，他成绩一般，但他喜欢读书，喜欢看一些介绍各种简单机械模型制作方法的读物，并从中受到启发，自己动手制作些奇奇怪怪的小玩意，如风车、木钟、折叠式提灯等等。例如他制造了一个小水钟。每天早晨，小水钟会自动滴水到他的脸上，催他起床。他还喜欢绘画、雕刻，尤其喜欢刻日晷，家里墙角、窗台上到处安放着他刻画的日晷，用以验看日影的移动。
引入：汽车表盘，限速指示牌，同学跑步快这些都是描述速度的场景； 知识点1 速度 1定义：位移与时间的比值，单位时间内走过位移的多少 2物理意义：描述物体运动快慢 3定义式： 4单位： 其他常用的单位km/h、cm/s 5标矢性：速度是矢量（既有大小也有方向，与位移方向一致） 6平均速度（ ）：
定义：在变速运动中，运动质点的位移和所用时间的比值，叫做这段时间内的平均速度，平均速度只能 粗略 地描述运动的快慢和方向。 7瞬时速度： 定义：运动质点在某一时刻或某一 位置的速度叫做瞬时速度。 （小组讨论：平均速度与瞬时速度有什么区别？是不是两者一定相等或者不相等?） 图示：汽车表盘测的是瞬时速度，而监控区间测的是平均速度； 8匀速直线运动（平衡状态） 匀速直线运动是 瞬时速度保持不变 的运动。在匀速直线运动中平均速度与瞬时速度相等。 9速率与平均速率： 速率： 瞬时速度的大小叫做速率，只表示物体运动的快慢，不表示物体运动的方向，它是标量。 平均速率： 一段时间内的路程与时间的比值； （总结平均速度与瞬时速度，平均速率与平均速率的区别）
思考.如下图是一个物体运动的v-t图象，从以下三个方面说明它的速度是怎样变化的． (1)物体是从静止开始运动还是具有一定的初速度？ (2)运动的方向是否变化？ (3)速度的大小是否变化？怎样变化？ 【答案】（1）具有一定的初速度；（2）运动方向在t3时刻发生变化；（3）0~t1时间段内，速度均匀增大；t1~t2时间段内，速度不变；t2~t3时间段内，速度均匀减小；t3时刻后，速度反向均匀增加。
【例1多选】关于速度和速率，下列说法正确的是（ BD ）
【例2多选】下面关于瞬时速度和平均速度的说法正确的是（ BD ）
【例3多选】下列所说的速度中，哪些是指瞬时速度（ AC ） A.百米赛跑的运动员以9.5 m/s的速度冲过终点线 B.“十五”期间建成的京沪铁路的某些路段时速为330 km/h C.返回地面的太空舱以8 m/s的速度落入太平洋中 D.由于堵车，在隧道内的车速仅为1.2 m/s
【例4】一辆汽车在一条直线上单向行驶，第1 s内通过5 m，第2 s内通过20 m，第3 s内通过20 m，第4 s内通过5 m．则 (1)此汽车在最初2 s内的平均速度是多大？方向如何？ (2)此汽车在中间2 s内的平均速度是多大？全部时间内的平均速度是多大？
【例4】（1）12.5m/s，方向与单向运动方向相同；（2）20m/s 12.5m/s.
【例5】如图所示，一质点沿直线AB运动，先以速度v从A匀速运动到B，接着以速度2v沿原路返回到A，已知AB间距离为x，求整个过程的平均速度、平均速率． 【例5】0
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第二课时：用打点计时器测量小车速度 一、新课导入 测定物体的运动速度不是一件容易的事情，特别是当物体的速度在不断变化时。为了简化我们今天只研究物体的直线运动，当物体沿直线运动时，其位移在不断变化，要研究物体的运动，要准确记录物体的运动信息。 思考：同学们知道有哪些方法可以记录物体的运动信息吗？如果规定物体就沿直线运动，我们测速度的话需要时间和距离两个物理量，你们知道哪些测量方法吗？ 生：GPS定位轨迹，测量时间可以用秒表等，距离可以用测量尺，长距离卷尺呢。 总结：今天学习一种新的计时机器，打点计时器。可以更精确的测量一定间隔的时间。
知识点1电磁打点计时器
知识点2 电火花打点计时器 1.结构：电源开关、墨粉纸盘、纸盘轴、放电针 2.原理：电火花打点计时器的工作电压是220V的交流电。使用时将电源插头直接插在交流220V插座内就可以了。点火花打点计时器用墨粉和电火花打点墨粉盘夹在两条纸带之间。当按下脉冲输出开关时，会产生高温电火花高温电火花，可以使墨粉汽化在纸带上。当输入交流电的频率是50Hz时，电火花打点计时器也每隔0.02s打一个点。
思考（1）：从原理上来说，两种打点计时器哪个误差小，为什么？ 电磁打点计时器使用时阻力较大，阻力包括振针和纸带间的摩擦以及限位孔和纸带间的摩擦。而电火花打点计时器采用高压脉冲放电在使用过程中阻力极小，放电针与纸带不接触，这极小的阻力来自纸带运动的本身而不是打点时产生的。因而系统误差较小同时电火花打点计时器操作简易安全可靠。
思考（2）：做实验选用哪种打点计时器，为什么？ 答：电火花打点计时器；误差上已分析；从安全上说：虽然电磁打点计时器输入电压为4 6伏特交流电压，是比较安全的。电大花计时器外接电压为交流220伏持，且输出的高压脉冲瞬时值高达25-30千伏特，感觉很危险。但是，首先，整个装置是全封闭的，只要不要拆开外壳，避免接触计时器前端就安全。其次，电火花计时器每次输出高压脉冲只有几微秒，间隔20毫秒。每次放电能量约为0.01焦，这样小的能量即使通过人体也不会危及生命安全。 总结： 通过比较，认为电火花计时器各方面都优于电磁打点计时器，具有操作简单，准确性好，可性度高，使用安全等特点。
思考（3）：若出现振针打点不清晰或者打不出点，是哪些情况？怎么办？ 生：（1）复写纸问题，需要换新；（2）震动片的振动幅度太小，调节振动片的位置；（3）压纸框的位置是否过高而阻碍了振动片使振针打不到纸带上，可将压纸框向下调节到原来的位置；（4）振针的位置太高。调节振针直到能打出点为止；（5）可能是电压太低，可适当调高电压 问题（1）：怎样根据纸带上的点测量纸带的平均速度？ 学生：测量两个点的距离Δx，数出两个点之间有n段时间间隔，则Δt=0.1n。 再用公式，即可求出平均速度。（记录数据）
问题（2）：如何测每一个点的瞬时速度？ 学生：用某段时间内的平均速度来粗略的代替这段时间内的某点的瞬时速度所取的时间间隔越接近该点计算出的瞬时速度就越精确.
【例1】（多选）通过打点计时器得到的一条纸带上的点不均匀，下列判断正确的是( BC ) A.点密集的地方物体运动的速度比较大 B.点密集的地方物体运动的速度比较小 C.点不均匀说明物体在相等时间内发生的位移不相等 D.点不均匀说明打点计时器有故障 【例2】（多选）根据打点计时器打出的纸带( BC ) A.能准确地求出某点的瞬时速度 B.只能粗略地求出某点的瞬时速度 C.能准确地求出某段时间内的平均速度 D.可以任意地利用某段时间内的平均速度代表某点的瞬时速度 【例3】图8是某物体运动的v-t图象. 物体的初速度为___零___，在0～t1内物体做___加速___运动，t1～t2内做__匀速____运动，t2～t3内做___减速___运动，物体的速度方向___不变___(填“不变”或“变化”). 图8
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第三课时：加速度 引入新课教师活动：播放汽车与飞机的比赛视频，提出问题：为什么汽车能够跑赢飞机？ 教师设问：如果两个物体速度变化不同，所用时间也不同，怎样比较它们速度变化的快慢呢？ 比较火箭与货轮的速度变化，刘翔与蜻蜓的速度变化，得出结果：描述运动只靠速度是不足以准确描述的，需要引入一个物理量描述速度变化的快慢—————加速度； 知识点1加速度定义 1定义：速度的变化量与发生这一变化所用时间之比； 2物理意义：描述速度变化的快慢； 在学习速度时我们知道，位移表示的是位置的变化。要比较位置变化的快慢，可以用位移除以时间。同理，要比较速度变化的快慢，可以用速度的变化量除以时间。 教师活动：讲解加速度的定义。 物理学中把速度的变化量与发生这一变化所用时间之比，叫作加速度。通常用a 表示。若用Δv 表示速度在时间Δt内的变化量，则有
在国际单位制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号是m/s2或 m·s-2。加速度是矢量，既有大小，又有方向。
知识点2加速度的方向 1加速度：有大小有方向，是矢量； 汽车原来的速度是v1，经过一小段时间Δt之后，速度变为v2。Δv代表汽车速度的变化量。由加速度的定义知，汽车加速度的方向与汽车速度变化量的方向相同。 汽车在直线运动中，如果速度增加，即加速运动，加速度的方向与初速度的方向相同； 如果速度减小，即减速运动，加速度的方向与初速度的方向相反。 知识点3由v-t图看加速度 1加速度：v-t图像中的斜率即为加速度 教师活动：展示v-t图像，让学生回顾v-t图像所能表达的信息。 教师活动：展示汽车与火车加速的v-t图像。 教师设问：图像中表示的是汽车与火车加速的v-t图像，你能判断出哪个汽车加速的图像，哪个是火车加速的图像吗？ 学生活动：学生讨论老师所提问题。 教师活动：理答。 从甲乙图线加速到相同速度所用的时间来看，可以判断出图线甲是汽车的速度-时间图像，图线乙是火车加速的速度时间图线。 教师设问：比较两者图线的不同。 学生活动：学生思考老师所提问题。 速度时间图像中，图线越陡，即倾斜程度越大，加速度就越大。 教师活动：讲解v-t图像的斜率。 两条直线a、b分别是两个物体A和B运动的v-t 图像。E、F 两点所表示的时刻和速度分别为t1、t2和v1、v2。从图中可以看出，小三角形的一条直角边代表时间间隔Δt，另一条直角边代表速度的变化量Δv，Δv与Δt的比为加速度，其比值为该直线的斜率。因此，由v-t 图像中图线的倾斜程度可以判断加速度的大小。物体A的加速度比物体B的大。 例1 下列关于加速度的说法中正确的是( ) A. 速度越大，加速度一定越大 B. 速度为零，加速度一定为零 C. 速度变化越快，加速度一定越大 D. 速度变化越大，加速度一定越大 答案：C 解析：速度大，速度变化不一定快，则加速度不一定大，选项A错误。 速度为零时，物体的加速度不一定为零，如自由落体运动开始下落点的位置，选项B错误。 由加速度的定义式可知，速度变化越快，加速度一定越大，选项C正确；速度变化越大，如果时间很长，则加速度不一定越大，选项D错误。综上本题选C。 例2 （多选）关于速度、速度改变量、加速度，下列说法正确的是( ) A.物体运动的速度改变量很大，它的加速度一定很大 B.速度很大的物体，其加速度可以很小，甚至可能为零 C.加速度为正，运动物体的速度一定增加 D.物体做加速直线运动，但加速度可能减小 答案：BD 当加速度与速度方向相同时，物体的速度增加，当加速度与速度方向相反时，物体的速度减小，与加速度的正负无关，故C错误。 当加速度与速度方向相同时，物体的速度增加，但当速度的变化率在减小时，加速度在减小，故D正确。故选BD。 例3 如图的v-t图像，请说出A、B、C图像的加速度的大小和方向。 解：由加速度的定义可得，A、B、C图像的加速度分别为
于是可得A、B、C图像的加速度的加速度的大小分别为0.8 m/s2、0.4 m/s2、0.2 m/s2。 图线A、B加速度的符号为正，因此图线A、B加速度的方向与速度的方向相同。图线C的加速度的符号为负，因此图线C加速度的方向与速度的方向相反。
加速度思维导图：
A.瞬时速率是指瞬时速度的大小 B.平均速率就是平均速度的大小 C.匀速运动中任意一段时间内的平均速度都等于其任一时刻的瞬时速度 D.匀速直线运动中任何一段时间内的平均速度都相等 2. 下列说法正确的是( ) A．平均速率就是平均速度 B．生活中的平均速度常常是指平均速率 C．平均速率大于平均速度 D．平均速率是位移与时间的比值 3. 下面指平均速度的为( ) A．炮弹射出炮口的速度是800 m/s B．火车从甲站到乙站的速度是120 km/h C．汽车通过站牌时的速度是72 km/h D．钢珠第3 s末的速度是6 m/s 4. 一辆汽车沿平直公路行驶，开始以20 m/s的速度行驶了全程的1/4，接着以速度v行驶其余的3/4的路程，已知全程的平均速度为16 m/s，则v等于（ ） A.18 m/s B.36 m/s C.15 m/s D.17.1 m/s 5. 短跑运动员在100 m竞赛中，测得他5 s末的速度为10.4 m/s，10 s末到达终点的速度是10.2 m/s，则运动员在这100 m中的平均速度为（ ） A.10.4 m/s B.10.3 m/s C.10.2 m/s D.10 m/s 6. 一同学从家中出发，沿平直的马路以一定的速率走到邮局.寄信之后，沿原路以相同的速率返回.设出发时方向为正方向，则下图中能正确描述该同学运动情况的v-t图象是( ) 7. 甲做变速直线运动，前一半位移平均速度为v1，后一半位移平均速度为v2，全程的平均速度为多大？
8. 如图3所示是用打点计时器测瞬时速度实验时得到的一条纸带的一部分，从0点开始依照打点的先后依次标为0、1、2、3、4、5、6，现在量得0、1间的距离x1＝5.18cm,1、2间的距离x2＝4.40cm,2、3间的距离x3＝3.62cm,3、4间的距离x4＝2.78cm,4、5间的距离x5＝2.00cm,5、6间的距离x6＝1.22cm.(f＝50Hz) 图3 (1)根据上面数据，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度并填在下表中.
(2)根据(1)中表格，在图4中画出小车的速度－时间图象，并说明小车速度变化特点. 图4 1.ACD 2.B 3.B 4.C 5.D 6.B 7 . 8. 【解析】(1)由于电源频率f＝50Hz，所以打点计时器的打点时间间隔T＝0.02s，v1＝≈1.2m/s；v2＝≈1.0m/s；v3＝＝0.8m/s；v4＝≈0.6m/s；v5＝≈0.4m/s.
(2) 如图所示 作图过程注意：描的点要适当小一些，在连线过程中当有个别点不能落到同一条直线上时，可以尽量让它们分布在直线两侧.通过速度－时间图象可以看出小车的速度随时间在均匀减小.
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【板书设计】 一．速度 ①定义 ②物理意义 ③定义式 ④单位 ⑤矢量性 ⑥平均速度与瞬时速度 ⑦速率与瞬时速率 ⑧匀速直线运动 二．打点计时器 ①电磁打点计时器 ②电火花打点计时器 ③使用注意事项 三．加速度 ①定义 ②方向 ③加速度在v-t图中的表现 | |||||||||||||||||||||||||
