高中物理鲁科版必修1第1节 匀变速直线运动的规律优质教学设计

第一节匀变速直线运动的规律（1）

设计思想

通过本节教学,不但要使学生认识掌握匀变速直线运动的规律,而且要通过对这问题的研究,使学生了解和体会物理学研究问题的一个方法,图象、公式、以及处理实验数据的方法等。这一点可能对学生更为重要,要通过学习过程使学生有所体会。本节在内容的安排顺序上,既注意了科学系统,又注意学生的认识规律。讲解问题从实际出发,尽量用上一节的实验测量数据。运用图象这种数学工具,相对强调了图象的作用和要求。这是与以前教材不同的。在现代生产、生活中,图象的运用随处可见,无论学生将来从事何种工作,掌握最基本的应用图象的知识,都是必须的。学生在初学时往往将数学和物理分割开来,不习惯或不会将已学过的数学工具用于物理当中。在教学中应多在这方面引导学生。本节就是一个较好的机会,将图象及其物理意义联系起来。 

在本节教材最后,通过图象提出了一般变速运动(非匀变速运动)的问题,这是对问题自然的扩展和引伸,目的是开阔学生思路,并不是要深入讲解非匀变速运动。教学中对基础较好的学生要求掌握,以利因材施教,使学生各得其所。 

教学目标

1、知识与技能 

(1)掌握匀变速直线运动的概念、运动规律及特点。 

(2)掌握匀变速直线运动的速度与时间的关系式,会推导,能进行有关计算。

(3)知道v-t图象的意义,会根据图象分析解决问题。 

2、过程与方法 

引导学生通过研究v-t图象,寻找规律,发现匀变速直线运动的速度与时间的关系。 

3、情感态度与价值观 

(1)激发学生探索规律的兴趣。 

(2)体验同一物理规律的不同描述方法,培养科学价值观。 

(3)将所学知识与实际生活相联系,增加学生学习的动力和欲望。 

教学重点

1、 理解匀变速直线运动的v-t图象的物理意义。 

2、 匀变速直线运动的速度与时间的关系式及应用。

教学难点

1、 学会用v-t图象分析和解决实际问题。 

2、 掌握匀变速直线运动的速度与时间的关系式并会运用。

教学过程

新课导入

师:上一节课,我们学习了如何描绘运动物体的v-t图象,本节课我们就从v-t图象入手,探究匀变速直线运动的运动规律。 

新课内容

一、匀变速直线运动 师:请同学们观察下面的v-t图象(课件逐个展示),它们分别表示物体在做什么运动? 

生1:①中物体的速度的大小和方向都不随时间变化,说明物体在做匀速直线运动。

生2:②中物体的速度随时间不断增大,说明物体在做加速直线运动。 师:仔细观察②中物体速度增加的有规律吗? 

生:是均匀增加。如果取相等的时间间隔,速度的变化量是相同的。

师:很好。请同学们自己画图操作,试一试。 学生自己画图,动手操作 

教师用课件投影,进一步加以阐述。

师:我们发现每过一个相等的时间间隔,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与时间的变化量△t 之比△v /△t都是一样的,即物体的加速度保持不变。 

投影出示匀变速直线运动的定义 沿着一条直线运动 ,且加速度保持不变的运动,叫做匀变速直线运动。 

匀变速直直线运动的速度时间图象是一条倾斜的直线,直线的斜率表示加速度。 

在匀变速直线运动中,如果物体的速度随时间均匀增加,这个运动叫做匀加速直线运动。 

师:那大家现在能说出上图中③是什么运动吗? 

生:我知道了,在刚才图中③的速度随时间均匀减小,表示的就是物体在做匀减速直线运动。 

师:你所的对!如果物体的速度随时间均匀减小,这个运动就叫做匀减速直线运动。请同学们再思考一下,下图中三条直线的交点表示什么? 

生1:是相遇! 

生2:不是相遇,应该表示在同一时刻,三者的速度相等。 

师:是的,在v-t图象中,交点仅表示他们的速度相等,并不表示相遇,同学们不要把v-t图象与x-t图象相混淆。 

教师接着引导学生思考教材“说一说” 

这条图线表示物体的速度怎样变化?在相等的时间间隔内,速度的变化量总是相等的吗?物体在做匀加速直线运动吗? 

生:速度增加,但在相等的时间间隔内,速度的变化量越来越小,说明△v /△t逐渐减小,即加速度减小,加速度不是恒量,那物体的运动就不是匀加速直线运动了。 

师:没错。在不同的瞬时,物体的加速度不同,那我们怎么找某一点的瞬时加速度呢? 学生纷纷讨论。 生:是做切线吗? 

师:非常好。我们可以做曲线上某点的切线,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。 

二、速度与时间的关系 

师:除了图像外,我们还可以用公式表示物体运动的速度与时间的关系。 

从运动开始(这时t=0)到时刻t,时间的变化量△t=t-0,速度的变化量△v=v-v0,因为加速度a=△v /△t是一个恒量,所以a=△v /△t=v-v0/t-0 

解出速度v, 得到  v=v0+at 

这就是匀变速直线运动的速度与时间的关系式。 师:想一想,at在数值上等于什么? 生:a在数值上等于单位时间内速度的变化量,再乘以t就是0—t时间内速度的变化量。 生:at再加上vo就是t时刻的速度了。 

师:我们还可以从图象上进一步加深对公式的理解。 

师:能否直接从图线结合数学知识得到速度与时间的关系式? 

生: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加速度。b是纵轴上的截距,在数值上等于匀变速直线运动的初速度v0,所以v=v0+at  

例题1 

(投影)汽车以40km/h的速度行驶,现以0.6m/s2的加速度加速,10s后速度能达到多少? 

教师引导学生明确已知量、待求量,确定研究对象和研究过程 学生自主解题 

师:投影出示规范步骤 

解:初速度vo=40km/h=11m/s,加速度a=0.6m/s2,时间t=10s,10s后的速度为      

      v=v0+at  =11m/s+0.6m/s2×10s =17m/s =61km/h 

例题2 

(投影)汽车以36km/h的速度匀速行驶,若汽车以0.6m/s2的加速度刹车,则10s和20s后的速度减为多少? 

教师指导学生用速度公式建立方程解题,代入数据,计算结果。 教师巡视查看学生自己做的情况,投影出示典型的样例并加以点评。 有的同学把a=0.6m/s2代入公式v=vo+at,求出v10=16m/s   v20=22 m/s 

师:这种做对吗? 

生:汽车在刹车,使减速运动,所以加速度应代负值,即a=﹣0.6 m/s2。 有的同学把a=﹣0.6m/s2代入公式v=vo+at,求出v10=4m/s   v20=﹣2m/s

师:这样做对吗? 

生:对,我也是这样做的 

师:v20=—2m/s中负号表示什么? 生:负号表示运动方向与正方向相反。 

师:请同学们联系实际想一想,汽车刹车后会再朝反方向运动吗? 

生:哦,汽车刹车后经过一段时间就会停下来。 

师:那这道题到底该怎么做呢? 

生:先计算出汽车经多长时间停下来。 

教师出示规范解题的样例。 

解:设初速度v0=36km/h=10m/s,加速度a=﹣0.6m/s2,时间t=10s,由速度公式v=vo+at, 

可知刹车至停止所需时间t=v﹣v0/a=0﹣10/﹣0.6=16.7s。 

故刹车10s后的速度v10=v0+at=10m/s﹣0.6×10m/s=4m/s 刹车20s时汽车早已停止运动,故v20=0 

师:通过这道题,我们大家知道了汽车遇到紧急情况时,虽然踩了刹车,但汽车不会马上停下来,还会向前滑行一段距离。因此,汽车在运行时,要被限定最大速度,超过这一速度,就可能发生交通事故。请同学们结合实际想一想:当发生交通事故时,交警是如何判断司机是否超速行驶的? 

生:汽车刹车时会留下痕迹,交警可以通过测量痕迹的长度,计算出司机刹车时的速度。以此来判断司机是否超速行驶。 

师:好极了。 

小结

本节重点从图象和公式两个方面研究了匀变速直线运动,理解时注意以下几点: 

1、在匀变速直线运动中,质点的加速度大小和方向不变,但不能说a与△v成正比、与△t成反比,决定于△v和△t的比值。 

2、公式中v、v0、a都是矢量,必须注意其方向

作业布置

课后习题