高中物理必修1第二章匀变速直线运动的研究教案Word下载.docx

高中物理必修1第二章匀变速直线运动的研究教案Word下载.docx

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C．换上新的纸带，再重做两次

D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面

E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动

F．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码

G．断开电源，取出纸带

[解析]正确的实验步骤是：

把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木板的没有滑轮的一端，并连好电路，把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，另一端吊合适的钩码，把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面，使小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，再放开小车，让小车运动，打完一条纸带，断开电源，取下纸带，换上新纸带，再重做两次，即顺序为：

DBFAEGC.

［答案］DBFAEGC

[点评]对于实验的步骤，同学们应结合实际操作掌握．

[考题2]在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点的瞬时速度如下：

为了计算加速度，合理的方法是（ 

）．

A．根据任意两计数点的速度用公式a=△v/△t算出加速度

B．根据实验数据画出v-t图象，量出其倾角，由公式a=tan求出加速度

C．根据实验数据画出v-t图象，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a=△v/△t算出加速度

D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度

[解析]方法A偶然误差较大．方法D实际上也仅由始末两个速度决定，偶然误差也比较大．只有利用实验数据画出对应的v-t图象，才充分利用各次测量数据，减少偶然误差．由于在物理图象中，两坐标轴的分度大小往往是不相等的，根据同一组数据，可以画出倾角不同的许多图象，方法B是错误的．正确的方法是根据图象找出不同时刻所对应的速度值，然后利用公式a=△v/△t算出加速度，即方法C．

［答案］C

[考题3]在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图2-1-4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x1＝1.40cm,x2＝1.90cm，x3＝2.38cm，x4＝2.88cm，x5＝3.39cm，x6＝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＝ 

cm/s,v2＝ 

cm/s,v3＝ 

cm/s,v4＝ 

cm/s,v5＝ 

cm/s．

（2）在平面直角坐标系中作出v-t图象．

（3）分析小车运动速度随时间变化的规律．

[解析]

（1）显然，两相部的计数点之间的时间间隔为T=0.02×

5s=0.1s．对应各点的速度分别为：

（2）利用描点法作出v-t图象，如图2-1-5所示．

（3）小车运动的v-t图象是一条倾料的直线，说明速度随时间均匀增加，它们成“线性关系”．

［答案］

（1）16.50 

21.40 

26.30 

31.35 

36.30 

（2）如图2-1-4所示（3）v随t均匀增加．

[点评]对于各计数点速度的求解，可利用某段位移的中间时刻速度等于这段位移的平均速度．

[考题4]在“探究小车速度随时间变化规律”实验中，某同学改变钩码个数，得到两条点迹清晰的纸带，描点画出的v-t图象，如图2-1-6所示．试根据图象描述小车运动速度随时间变化的规律．

[解析]因为v-t图象是一条倾科的直线，说明小车的速度随时间均匀增加，即都做匀加速直线运动，A的初速度为零，B的初速度为v0．

[点评]v-t图象可以直观地反映物体的运动规律，在处理运动学问题时，是一个很好的辅助工具．

2.方法·

技巧平台

4．如何由实验数据得出v-t图象

正确地打出纸带，用毫米刻度尺准确测量出各计数的位置，计算出各计数点对应的瞬时速度，填入设计好的表格中，并且我们做三次实验，根据表格中的v、t数据，在直角坐标系中仔细描点．我们可以看到，对于每次实验，描出的几个点都大致落在一条直线．据此，我们大胆断言：

在很大程度上，如果是没有实验误差的理想情况，所描出的各点应全部落在某条直线上．这样，我们做一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点，应均匀分布在直线的两则，这条直线就是本次实验的v-t图象，它是一条倾抖的直线，如图2-1-1所示．

5．如何由实验得出的v-t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律

我们可以从两条途径进行：

一是通过直接分析图象（图2-1-2）的特点得到．小车运动的v-t图象是一条倾抖的直线，那么当时间增加相同的值△v．也就是得出结论：

小车的速度随时间均匀增加（或变化）．

二是通过得出函数关系式进一步得到，既然小车的v-t图象是一条倾斜的直线，那v随t变化的函数关系式为v=kt+b，显然v与t成“线性关系”，小车的速度随时间均匀增加（或变化）．

6．另一种处理纸带的方法

选择一条打点清晰的纸带，标上记数点，然后将纸带从相邻记数点处剪下，连续剪下4～5段，分别排列在预先贴有双面胶带的小黑板上，排列时要求底边对齐．如图2-1-3所示，纸带的排列即成“阶梯”状．

这样处理也能反映物体的运动规律：

因为每段纸带长度都对应物体在相等时间内的位移，所以纸带长度正比于运动速度，从纸带长度均匀增加也可判定物体的运动速度均匀增加．

教材课后习题解答

1.

（1）见下表

（2）略 

（3）略

3.

（1）略 

（2）有道理，因为相同时间内的位移（也就是纸条长度）与速度成正比.

第二节匀变速直线运动的速度与时间的关系

1.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。

2.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。

3.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。

4.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：

1.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。

2.引导学生研究图象、寻找规律得出匀变速直线运动的概念。

3.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

1.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。

2.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

1.理解匀变速直线运动v-t图象的物理意义。

2.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

1.匀变速直线运动v-t图象的理解及应用。

2.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

1、定义：

沿着一条直线，且加速度不变的运动。

2、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。

3、

（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。

[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：

（1）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）。

（2）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6m/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=-6m/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：

1）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。

2）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。

3）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。

4）公式中的v、v0、a都是矢量，必须注意其方向。

速直线运动的位移与时间的关系

一、教学目标

1、知识与技能

（1）知道匀速直线运动的位移s=vt对应着v-t图象中的矩形面积。

（2）掌握匀变速直线运动的位移与时间关系的公式s=v0+1/2at2,及其简单应用。

（3）掌握匀变速直线运动的位移与速度关系的公式v2-v02=2as，及其简单应用。

2、过程与方法

（1）让学生初步了解探究学习的方法。

（2）培养学生运用数学知识——函数图象的能力。

（3）培养学生运用已知结论正确类比推理的能力。

3、情感、态度与价值观

（1）培养学生认真严谨的科学分析问题的品质。

（2）从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养学生建立事物是相互联系的唯物主义观点。

（3）培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。

二、教学重点、难点

1、教学重点及其教学策略

重点：

（1）匀变速直线运动的位移与时间关系的公式s=v0t+1/2at2及其应用。

（2）匀变速直线运动的位移与速度关系的公式v2-v02=2as及其应用。

教学策略：

通过思考讨论和实例分析来加深理解。

2、教学难点及其教学策略

难点：

应用v-t图象推导出匀变速直线运动的位移公式s=v0t+1/2at2。

引导学生用极限思想循序渐进得出v-t图线下面梯形

的面积代表匀变速直线运动的位移。

三、设计思路

四、

教学资源

教学过程

（一）引入新课

上节课同学们研究了速度与时间的关系，下面请大家拿出笔和纸画出匀速直线运动和初速度不为零的匀加速直线运动的v-t图象。

学生活动：

画匀速直线运动和初速度不为零的匀加速直线运动的v-t图象：

（对于不能准确画出的同学进行适当的指导）

设问：

能否用匀速直线运动的v-t图象求物体在时间t内的位移？

（引导学生简要回答能求位移的依据）

学生回答：

能。

根据匀速直线运动的位移公式s=vt中v和t与v-t图象中的纵、横坐标有对应关系。

下面我们就用v-t图象来研究位移和时间的关系

（二）进行新课

1、匀速直线运动的位移

做匀速直线运动的物体在时间t内的位移与它的v-t图象有什么关系？

（提出问题的同时，用红色的粉笔在匀速直线运动v-t图象上标出矩形的形状，引导学生把位移与矩形的面积联系起来。

）

学生讨论得出结论：

对于匀速直线运动，物体的位移s对应着v-t图象中有图线与坐标轴围成的一块矩形的面积。

对于匀变速直线运动，它的位移与它的v-t图象是不是也有类似的对应关系呢？

我们在研究此问题之前，先请同学们阅读课本“思考与讨论”栏目，思考下列问题：

你对学生A的估算方法做一评价

若时间间隔△t=0.04s，位置0~5的位移s=？

与△t=0.1s求出的s相比较，误差会怎样？

若△t取得更小呢？

要提高估算的精确度，时间间隔小些还是大些好？

请同学们针对上述问题进行小组讨论，并请各小组派一名代表最后总结发言。

（针对学生回答的多种可能性加以评价和进一步指导）

从学生讨论的结果中归纳得出：

△t越小，对唯一的估算就越精确。

这种估算位移的思想怎样较为直观地描述出来呢？

答：

用v-t图象。

2、匀变速直线运动的位移

运用上述思想，我们通过v-t图象，研究匀变速直线运动的物体，在时间t内发生的位移s

以初速度为v0的匀加速直线运动为例：

利用学生画出的初速度为v0的匀加速直线运动的v-t图象求时间t内的位移s

提问1：

将时间t分成5小段（如书中图2.3-2乙所示），运用v-t图象求s。

引导学生回答：

统一每一小段起始时刻的瞬时速度乘以1/5t近似地当做各小段中物体位移，各小段位移又用一个又高又窄的小矩形面积代表。

5个小矩形的面积之和近似地代表物体在整个过程中的位移。

提问2：

将时间t分成16小段（如书中图2.3-2丙所示），运用v-t图象求s。

请学生回答：

15个小矩形的面积之和近似地代表物体在整个过程中的位移。

提问3：

将时间t分得非常细（如书中图2.3-2丁所示）情况又怎样？

很多很多小矩形的面积之和就能十分准确地代表物体的位移。

提问4：

根据上述的研究，匀加速直线运动的物体在时间t内的位移用v-t图象的什么面积来表示？

用图线和坐标轴所包围的梯形的面积来表示。

提问5：

对于匀减速直线运动的物体在时间t内的位移能否用v-t图象，中的梯形面积来表示呢？

也能用梯形面积来表示。

提问6：

请同学们根据上述的研究推导出位移s与时间t关系的公式。

（请两个同学到黑板上推导，其余同学在下面推导）

推导过程：

s=1/2（v0+vt）t=1/2（v0+v0+at）t=v0t+1/2at2

板书：

匀变速直线运动的位移与时间关系的公式：

s=v0t+1/2at2

当a=0时，公式为s=v0t；

当v0=0时，公式为s=1/2at2

可见，s=v0t+1/2at2是匀变速直线运动位移公式的一般表达式，只要知道运动物体的初速度和加速度，就可以计算出一段时间内的位移，从而确定任意时刻物体所在的位置。

例题1：

一辆汽车以1m/s2的加速度加速行驶了12s，驶过了180m，如图所示。

汽车开始加速时的速度是多少？

（学生看题后，画出示意图，学生分析解题并写出解答过程）

分析：

汽车从开始加速到驶过180m这个过程中，历时12s，即s=180m，t=12s，这是个速度越来越大的过程，加速度方向与速度方向相同，取正号，所以a=1m/s2加速度不变，可以应用匀变速直线运动的规律。

待求的量是这个过程的初速度v0。

请学生到黑板解答：

由s=v0t+1/2at2可以解出

v0=s/t-1/2at

将已知数据代入

v0=180m/12s-1/2×

1m/s2×

12s=9m/s

即汽车开始加速时的速度是9m/s。

3、匀变速直线运动的位移与速度的关系

下面请同学们回忆一下，匀变速直线运动的速度公式和位移公式，并分析两个公式的特点。

请学生到黑板上写出这两个公式：

（1）vt=v0+at——速度公式

（2）s=v0t+1/2at2——位移公式

请同学们分析这两个公式的特点。

评价并引导：

公式中共有五个物理量，一般来说，已知其中三个量就可以求出其余的一个或两个物理量。

有了上述两个公式，基本能解决匀变速直线运动的规律问题。

下面请看一个实例：

例题2：

射击时，火药在枪筒中燃烧，燃气膨胀，推动弹头加速运动。

我们把子弹在枪筒中的运动看做匀加速直线运动，假设子弹的加速度是a=5×

105m/s2，枪筒长s=0.64m，计算子弹射出枪口时的速度。

请同学们应用两个公式分析并解答。

学生看题分析，并画出子弹加速运动的示意图

请学生到黑板写出解答过程：

由题意v0=0，根据s=1/2at2先求出时间t再求出vt，

t=

vt=

评价学生的解答过程并加以肯定，然后进一步引导学生思考：

能否只用一关系式就能求得结果呢？

请你们推导这一关系式。

学生讨论并回答：

题中已知条件和所求的结果都不涉及时间t，将两个公式联立，消去时间t，就直接得到位移与速度的关系式了，

请到黑板上推倒这一过程：

由vt=v0+at得t=（vt-v0）/a代入位移公式，

s=v0t+1/2at2

即vt2-v02=2as

匀变速直线运动的位移与速度关系的公式：

vt2-v02=2as

讨论：

当v0=0时，公式为vt2=2as，这个关系式是匀变速直线运动规律的一个重要的推论，关系式中不含时间t，在一些不涉及到时间的问题中，应用这个关系式是较方便的。

请同学们再用此关系式解决上述例题：

即子弹射出枪口的速度是800m/s。

4、简单应用

例题3：

一架载满乘客的客机由于某种原因紧急着陆，着陆时的加速度大小为6.0m/s2，着陆前的速度为60m/s，问：

飞机着陆后12s内滑行的距离为多大？

通过v-t图象运用极限的思想这一科学思维方法来推导匀变速直线运动的位移公式；

通过实例探究出匀变速直线运动的一个重要推论——位移与速度的饿关系式

第五节自由落体运动

认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。

能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。

知道什么是自由落体运动的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。

掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并能够运用自由落体规律解决实际问题。

初步了解探索自然规律的科学方法，培养学生的观察、概括能力。

1.自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程。

2.掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题。

理解并应用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。

[引入]物体下落