教育资料匀变速直线运动的研究单元设计学习专用Word文档格式.docx
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研究小车速度随时间变化的规律
一、打点计时器的认识和使用方法
1.打点计时器的构造，工作原理；
使用的是直流电还是交流电?
工作电压为多少?
2.我国交流电的频率为50Hz,使用这种电源时打出的相邻两个点之间的时间间隔是多少?
3.使用打点计时器时应注意那些问题？
二、实验：
探究小车速度随时间变化的规律
1．实验目的：
探究小车速度随变化的规律。
2．实验原理：
利用打出的纸带上记录的数据，以寻找小车速度随时间变化的规律。
3．实验器材：
打点计时器、电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、、细线、复写纸、。
4．实验步骤
（1）．按课本31页图2.1-1所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。
（2）．把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上合适的。
把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。
（3）．把小车停在靠近打点计时器处，接通后，放开，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，随后立即关闭电源。
换上新纸带，重复实验三次。
（4）．从三条纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。
为了测量方便和减少误差，通常每5个点选取一个计数点，则T=5T0=5×
0.02s=0.1s。
计数点分别标为A、B、C……，用刻度尺量出每两个相邻计数点间的距离x1、x2、x3……
（5）．求出各计数点的瞬时速度填入下表：
位置
A
B
C
D
E
F
G
时间（s）
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
v（m/s）
（6）．以速度v为轴，时间t为轴建立直角坐标系，根据表中的数据，在直角坐标系中描点。
（7）．通过观察思考，找出这些点的分布规律。
5．注意事项
（1）．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器。
（2）．先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源。
（3）．要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。
（4）．牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差别，从而使误差增大。
加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜。
（5）．要区别计时点和计数点。
一般在纸带上每5个计时点取一个计数点，间隔为0.1s。
6．数据处理：
根据表中的数据，在坐标纸上画出v―t图象
观察所画图象是，可以判断小车的运动是：
可利用v-t图象求加速度a是。
例、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。
测得：
s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm。
那么：
（1）在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：
v1=m/s，v2=
m/s，v3=m/s，v4=m/s，v5=m/s。
（2）在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。
（3）分析（说明）小车运动速度随时间变化的规律。
课时二匀变速直线运动的速度与时间的关系
1、匀变速直线运动
教师活动：
（1）导入上节小车在重物牵引下的运动图象，引导学生思考图象特点，激发学生的求知欲。
（2）利用多媒体展示小车v－t图象，组织学生讨论图象的特点：
图象形状、速度、加速度等。
学生活动：
学生观看，在教师指导下讨论图象特点。
（1）引导学生继续思考，培养学生的探究意识。
（2）组织学生总结图象特点，引导学生继续思考加速度与直线的倾斜程度的关系。
学生总结汇报，思考问题．
教师引导学生概括小车运动的特点，明确运动的性质。
学生在教师指导下得到匀变速直线运动的概念。
点评：
利用图象的方法引入匀速和匀变速直线运动，学生在对规律的把握上感觉比较直观，有利于学生迅速抓住运动特点，理解概念，培养学生空间想象能力。
利用多媒体展示变化了的图象（如图所示），组织学生讨论：
匀变速直线运动可分为哪两种类型？
“均匀变化”的含义是什么？
启发学生思考后得到结论．
学生观看图象，讨论图象的区别及共同点，得到匀变速直线运动的两种类型。
出示课堂练习（如图所示），引导学生思考和讨论：
速度、加速度如何变化？
是匀加速运动吗？
完成课堂练习。
让学生知道图象是研究物理问题的一种重要方法，优点是直观形象，通过图象变化，帮助学生进一步理解概念，培养学生思考的周密性；
在应用中加深对图象及概念的理解。
2、速度与时间的关系式
教师引导学生思考：
除了图象外，还可以用什么方法表达物理规律？
启发引导学生用数学公式来表达。
指导学生推导公式。
思考教师的问题，学习用物理语言表述过程，根据有关知识进行公式推导。
引导学生从物理角度理解公式，进一步思考：
式中各符号是矢量还是标量？
直线运动中正负各表示什么意思？
学生思考教师提出的问题，理解直线运动中矢量性的表示。
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。
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。
三、课堂总结、点评
本节重点学习了对匀变速直线运动的理解和对公式
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增量相同，这里包括大小方向，而不是速度相等。
2、对这个运动中，质点的加速度大小方向不变，但a不能说与
成正比，与
成反比，a决定于
和
的比值。
3、
而不是
，
即
，要明确各状态的速度，不能混淆。
4、公式中v、v0、a都是矢量，必须注意其方向。
课时三匀变速直线运动的位移于时间的关系
（教师活动）复习讨论引入新课：
问题：
在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中得到下面的一条纸带，我们应如何测出小车在D点时的瞬时速度？
（学生活动）讨论、回答：
（教师活动）小结：
1.在变速运动中，可以用平均速度来近似地代表瞬时速度。
2.如果时间间隔Δt取得越小，平均速度就越接近瞬时速度。
取得共识，引入讲述：
以上我们已经学习了匀变速直线运动的速度公式，下面我们用v－t图象来研究匀变速直线运动的位移规律。
板书：
一、用v－t图象研究匀变速直线运动的位移
（明确学习目标）
【探究】为了研究匀变速直线运动的位移规律，我们先来看看匀速直线运动的位移规律：
在匀速直线运动的v-t图象中，图象与时间轴所围的面积表示位移x=vt。
（教师活动）问题1：
对于匀变速直线运动，图象与时间轴所围的面积是否也可以表示相应的位移呢？
启发：
我们能否运用类似“用平均速度来近似地代表瞬时速度”的思想方法，把匀变速直线运动粗略地当成匀速直线运动来处理？
（学生活动）回答：
可以把整个匀变速直线运动的运动过程分成几个比较小的时间段，把每一小段时间内的匀变速运动粗略地看成是匀速直线运动。
为了简单处理，我们可以用时间间隔Δt内任意一个时刻的瞬时速度来代表该段时间内运动的平均速度，然后把运动物体在每一个时间间隔内的位移（即小矩形的面积）都表示出来，最后求和，就得到匀变速直线运动的总位移了。
（教师活动）问题2：
由于时间间隔Δt取得比较大，所以上面的做法比较粗糙。
为了得到更精确的结果，该如何改进？
讨论得出：
可以把时间间隔Δt取得很小。
课件演示：
时间间隔Δt取得越小，小矩形面积的总和就越准确地表示物体发生的位移：
（1）如果时间间隔Δt取得非常非常小，所有小矩形的面积之和就能非常准确地代表物体发生的位移。
（渗透“无限逼近”的思维方法）
（2）如果时间间隔Δt取得非常非常小，所有小矩形的面积之和刚好等于v-t图象下面的面积。
结论：
匀变速直线运动的v-t图象与时间轴所围的面积表示位移。
【拓展】：
所有的v-t图象与时间轴所围的面积都表示位移，其正负表示位移的正负。
问题3：
对于非匀变速直线运动，图象与时间轴所围的面积是否也可以表示相应的位移呢？
通过课件的演示，让学生发现“面积表示位移”。
（加深认识）
（渗透“化曲为直”的思维方法）
因为匀变速直线运动的v-t图象中“面积”表示位移，所以我们只要把“面积”表示出来即可得到匀变速直线运动位移的计算公式。
二、匀变速直线运动的位移公式
（学生活动）板演：
学生通过计算“面积”推导出位移公式：
1.把“面积”看作梯形或割补后的矩形，都得到：
。
2.把“面积”看作小矩形加上三角形，得到：
3.把“面积”看作大矩形减去三角形，得到：
（教师活动）讲述：
以上公式适用于匀变速直线运动；
若以初速度方向为正方向，则匀加速时a为正值，匀减速时a为负值。
对于所有的变速直线运动都有
，而对于匀变速直有，比较以上两道公式，你能发现什么？
匀变速直线运动的平均速度。
引入：
“实践是检验真理的唯一标准”，下面我们通过实验来验证以上得出的匀变速直线运动的位移公式。
三、位移公式的验证
1.问题：
是否需要三道公式都一一验证？
（学生活动）学生讨论与回答：
（教师活动）分析：
（不需要，因为由结合
，即可推导出其他两道位移公式）
（培养学生的发散思维能力，加深理解）
2.实验验证：
三道公式中验证哪一道位移公式比较方便？
（验证最方便，因为它不涉及加速度，容易测量）
3.如何利用桌面上的仪器来验证？
（学生活动）学生设计实验方案
用一条细线跨过定滑轮拉动轨道上的小车，让小车拖着纸带在轨道上作匀加速直线运动，利用打出的纸带就可以测出
v0、v、t和x，从而验证x是否等于
。
学生动手实验：
每组打一条纸带，利用这一条纸带进行两次测量。
数据处理,得出结果。
分析实验结果，证明上面推导出来的公式是正确的。
教案的格式（经历科学的探究过程，培养科学探究的能力和培养严谨的科学态度）
love87421|755EF1B1ED57422C练习：
某物体沿水平地面向东做直线运动，其v-t图象如右图所示，请你能尽量详细地说出该物体位移的变化情况。
教育调查报告小学（通过练习加深对知识的理解）
1.所有的v-t图象与时间轴所围的面积都表示位移。
“面积”的大小表示位移的大小：
第一象限内“面积”为正，表示位移为正。
第四象限内“面积”为负，表示位移为负。
（概括归纳，使本节知识系统化）
描写学习态度的成语2.匀变速直线运动常用的位移公式：
3.匀变速直线运动的平均速度公式：
。
课时四自由落体运功
1.自由落体运动的概念
（1）.概念引入
引问：
由于落体运动受到空气阻力影响，要想研究落体运动就必须排除空气阻力，那么，如果物体在下落过程中忽略空气阻力，物体的受力有什么特征。
学生以原有的力学基础可以很快答出：
忽略空气阻力，则物体只受重力作用。
（2）.自由落体运动
梦结束的地方阅读短文及答案物体仅在重力作用下，从静止（即初速度为零）开始竖直下落的运动，叫做自由落体运动。
学生思考，联想，答问。
概念认识强调自由落体运动实际上是一种理想条件下的运动，实际生活中物体受到空气阻力，但一般重力大于空气阻力。
2.学生自主实验探究自由落体
（1）.引问：
若要研究某种运动规律，我们可以采用怎样的方法和器材？
学会回顾前面学习匀变速直线运动的体验，可想到：
利用打点计时器采用示踪（轨迹记录）法研究。
（2）组织学生分组实验：
利用打点计时器记录重物的下落过程。
（提醒学生操作注意事项）
（3）引导学生思考、讨论如何合理利用纸带记录的信息作初步分析：
A.轨迹——直线
方向——竖直向下
B.变速——速度越来越大——比较相等时间内发生的位移。
小组实验、操作、记录、思考、交流讨论，
（可提醒学生课前复习打点计时器的工作原理，重点强调任意两个相邻点（无论匀速或变速）的等时性。
）
3.引导思考讨论
引导学生认识到研究运动规律的方法之一为寻找位移与时间的关系，故可以想到做s－t图象，分析推测自由落体运动规律。
基于本实验的特点，不容易确定起始点，故不方便准确测出s，从而给s－t图象的得出带来一定难度，这一点可在下一节课探究自由落体运动规律时解决。
5.解释亚里士多德的错误结论
4.课堂总结、点评
让学生概括总结本节的内容。
请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
课时五巩固练习
一、问题概述
师：
两物体在同一直线上运动，往往涉及追及、相遇或避免碰撞等问题，要解答此类问题，首先要理解何为追及、相遇或相碰。
在高中阶段，我们研究物体的运动时，一般都将物体看成一质点，若两质点在一条直线上同向运动，当它们处在同一位置时，两者是什么关系呢？
相遇还是相碰？
生：
不好说啊，应该是相遇也是相撞吧？
是相遇！
那什么是相碰呢？
很简单，当它们处于同一位置时，它们相遇，若此时后质点的速度大于前质点速度，则会发生相碰；
若相遇时它们速度相等，则恰好不相碰。
从时间和空间的角度来讲，相遇是指同一时刻到达同一位置。
可见，相遇的物体必然存在以下两个关系：
一是相遇位置与各物体的初始位置之间存在一定的位移关系。
若同地出发，相遇时位移相等为空间条件。
二是相遇物体的运动时间也存在一定的关系。
若物体同时出发，运动时间相等；
若甲比乙早出发△t，则运动时间关系为
要使物体相遇就必须同时满足位移关系和运动时间关系。
二、解决问题
在关于这类知识的讲解上，许多辅导资料都将各种情况一一归类，我学得，有时学物理，处处都是1、2、3……反而会让你们觉得物理太复杂，太难。
其实物体在逻辑上是很严谨的，关键在理解，只有真正理解了，才能深入脑海。
所以在讲这节内容时，我只需要同学们好好来理解、思考，因为这些现象都是生活中比较常见的，要结合实际情况，对照模型来学习。
例1、甲车以15m/s的速度在平直公路上匀速行驶，突然发现26m处乙车正以10m/s的速度做同方向的匀速直线运动。
甲车立即关闭油门并以大小为0.5m/s2的加速度做匀减速直线运动，则甲车能撞上自行车吗？
若不能相撞，两车最小距离是多少？
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