必修1第二章教学设计.docx
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必修1第二章教学设计
第二章匀加速直线运动
物理名言：
物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验——普朗克（1858-1947）
德国物理学家，量子论的奠基人。
在黑体辐射中引入了能量量子，1918获得诺贝尔物理学奖。
2.1实验：
探究小车速度随时间变化的规律
教学目标
（1）了解打点计时器的构造、工作原理和使用方法；
（2）学会利用纸带研究物体的运动情况；
（3）掌握△S=aT2的物理含义，知道怎样判断一个直线运动是否为匀变速直线运动；
（4）利用匀变速运动的规律求某点的瞬时速度；
（5）利用逐差法、v--t图象求匀变速直线运动的加速度。
教学重点：
打点计时器的的使用；纸带数据的处理。
教学难点：
对纸带的处理。
教学过程：
第一节探究小车速度随时间变化的规律
1、打点计时器的使用
（1）实验原理
电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它的工作电压是4～6V，电源频率是50Hz，它每隔0.02s打一次点。
电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器，使用220V交流电压，当电源频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点。
运动物体带动纸带通过打点计时器，在纸带上打下的点就记录了物体运动的时间，纸带上的点子也相应地表示出了运动物体在不同时刻的位置，研究纸带上点子之间的间隔，就可以了解在不同时间里，物体发生的位移和速度的大小及其变化，从而了解物体运动的情况。
（2）注意事项
1.打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点。
2.使用计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器稳定后，再释放纸带。
3.释放物体前，应使物体停在靠近打点计时器的位置。
4.使用电火花计时器时，应注意把两条白纸带正确穿好，墨粉纸盘夹在两纸带之间，使用电磁打点计时器时，应让纸带通过限位孔，压在复写纸下面。
2、研究匀变速直线运动
（1）实验目的
1.进一步熟悉怎样使用打点计时器。
2.测定匀变速直线运动的加速度。
（2）实验原理
1.理解和推得：
△S=aT2
2.用逐差法求加速度：
设物体做匀变速直线运动，加速度是a，在各个连续相等时间内T的位移分别是S1、S2、S3……，则有S2-S1=S3-S2=…=Sn-Sn-1=△S=aT2，由上式可以得到：
S4-S1=S5-S2=S6-S3=3aT2，所以，测出各段位移sl、s2、s3……用逐差法求出a1=（S4-S1）/3T2，a2=（S5-S2）/3aT2，a3=（S6-S3）/3aT2。
再由al、a2、a3算出平均值a，就是所要测的加速度。
3.v--t图象法求加速度
（3）注意事项
第一、钩码的质量适当大一些，使绳对小车的拉力始终远大于小车所受的摩擦力，保证外力基本恒定。
第二、调整滑轮架的角度，使小车的拉绳与长木板板面平行。
第三、开始时，应将小车位置摆正，使纸带与拉绳的方向一致，且不与打点计时器的限位孔边相摩擦。
第四、先启动打点计时器，再释放小车，小车行至终点时切断电源或脉冲输出开关。
第五、要防止钩码落地和小车跟定滑轮相撞。
第六、选择一条理想的纸带，是指纸带上的点迹清晰，适当舍弃点子密集部分，适当选取计数点，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒。
（4）实验步骤（看教科书的图）
第一、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。
第二、把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器并把它的一端固定在小车的后面。
实验装置见图。
第三、把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。
换上新纸带，重复实验三次。
第四、从三条纸带中选择一条比较理想的纸带使用，舍掉开头的比较密集的点子，在后边便于测量的地方找一个开始点，我们把每打五次点的时间作为时间的单位，也就是T=0.02×5=0.1s，在选好的开始点下面标明0，在第六点下面标明1，在第十一点下面标明2，在第十六点下面标明3……标明的点O，1，2，3……叫做记数点，两个相邻记数点间的距离分别是S1，S2，S3……
第五、测出六段位移S1，S2，S3，……S6的长度，把测量结果填入表中。
第六、根据测量结果，利用前面的公式，计算出a1、a2、a3的值，注意T=0.02×5=0.ls。
第七、求出a1、a2、a3的平均值，它就是小车做匀变速直线运动的加速度。
例1：
用打点计时器研究匀变速直线运动的实验中，造成各连续相等的时间间隔内位移之差不是一个恒量的主要原因是（C）
A.长度测量不精确B.打点间隔不均匀C.运动中受摩擦力作用D.木板未调成水平
例2：
在测定匀变速直线运动的加速度的实验中，为了减小测量小车运动加速度的相对误差，下列列举的措施中，哪些是有益的（BCD）
A.使小车运动的加速度尽量小一些
B.适当增加挂在细绳下的钩码个数
C.在同样条件，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算
D.舍去纸带上密集的点，然后选取计数点，进行计算
例3:
如图是小车在斜面上滑动时，通过计时器所得的一条纸带，测得各段长度为OA=6.05厘米，0B=13.18厘米，0C=21.40厘米，OD=30.7厘米，0E=41.10厘米，OF=52.58厘米，根据这些数据，可判断小车做_________运动，判断依据是：
_________。
例4:
测定匀变速直线运动的加速度的实验中，打点计时器记录纸带运动的时间，计时器所用电源的频率为50赫兹。
如图为做匀变速直线运动的小车带动的纸带上记录的一些点，在每相邻的两点中间都有四个点未画出。
按时间顺序0、1、2、3、4、5六个点用尺量出1、2、3、4、5点到O点的距离分别是：
（单位：
厘米）8.7816.0821.8726.1628．94由此得出小车加速度的大小为_________米／秒2，方向__________。
课堂训练:
（1）电磁打点计时器是一种使用__________（交流?
直流?
）电源的________仪器，它的工作电压是__________伏特。
当电源频率是50赫兹时，它每隔________s打一次点。
（2）根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是（A）
A.时间间隔B.位移C.加速度D.平均速度。
（3）下列有关小车运动情况的说法中，哪些是正确的?
（B）
A.小车在任意两个连续相等的对间里的位移相等，小车的运动一定是匀加速运动；
B.若小车做匀加速直线运动，则它在任意两个连续相等时间里的位移之差，一定相等：
C.若小车做匀加速直线运动，则它在任意两个连续相等时间里的位移之差不断增大：
D.若小车通过任意两个连续相等的位移的时间之差相等，则小车做的是匀变速直线运动。
?
?
（4）某同学在用打点计时器测定匀变速直线运动的加速度时，得到了如图所示的纸带，他舍弃密集点后，从0点开始每隔两个点取一个计数点?
则每两个计数点的时间间隔____0.06_____s，测得OA=3.20厘米，DE=9.27厘米，则物体运动的加速度为________米／秒2。
课后作业：
（1）关于计数点的下列说法中，哪些是正确的?
（ABD）
A.用计数点进行测量计算，既方便，又可减小误差：
B.相邻计数点间的时间间隔都是相等的；
C.相邻计数点间的距离都是相等的；D.计数点是从计时器打出的实际点中选出来，相邻计数点间点痕的个数相等。
（2）本实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的有（AE）
A.每隔四个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.10秒；
B.每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔是O.08秒：
C.每隔五个点取一个计数点，则计数点问的时间间隔为0.08秒；
D.每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10秒：
E.每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08秒。
（3）接通电源让纸带（随物体）开始运动，这两个操作的时间关系应当是（A）
A.先接通电源，后释放纸带：
B.先释放纸带，后接通电源；
C.释放纸带的同时接通电源；D.先接通电源或先释放纸带都可以。
（4）当纸带与运动物体连接时，打点计时器在纸带上打出点痕，下列关于纸带上的点痕说法中，哪些是正确的（ABD）
A.点痕记录了物体运动的时间B.点痕记录了物体在不同时刻的位置和某段时间内的位移
C.点在纸带上的分布情况，反映了物体的质量和形状D.纸带上点痕的分布情况，反映物体的运动情况
（5）打点计时器振针打点的周期，决定于（B）
A.交流电压的高低；B.交流电的频率；C.永久磁铁的磁性强弱；D.振针与复写纸的距离。
（6）采取下列哪些措施，有利于减少纸带受到摩擦而产生的误差（CD）
A.改用直流6伏电源B.电源电压越低越好
C.用平整的纸带，不用皱折的纸带D.纸带理顺摊平，不让它卷曲、歪斜
（7）如图所示的四条纸带，是某同学练习使用打点计时器得到的纸带的，右端后通过打点计时器。
从点痕的分布情况可以断定：
纸带________是匀速通过打点计时器的，纸带______是越走越快的，纸带是先越走越快，后来又越走越慢。
（8）若所用电源频率是50赫，图中D纸带，从A点通过计时器到B点通过计时器，历时____s，位移为_______米，这段时间内纸带运动的平均速度是_____m／s。
BC段的平均速度是________m／s，而AD段的平均速度是_______m／s。
2.2匀变速直线运动的速度与时间的关系
教学目标
（1）知道匀变速直线运动的基本规律；
（2）掌握速度公式的推导，并能够应用速度与时间的关系式；
（3）能识别不同形式的匀变速直线运动的速度--时间图象。
教学重点
（1）推导和理解匀变速直线运动的速度公式。
（2）匀变速直线运动速度公式的运用。
教学难点:
对匀变速直线运动速度公式物理意义的理解。
教学过程:
第二节匀变速直线运动的速度与时间的关系
1、匀变速直线运动
沿着一条直线运动，且加速度不变的运动，叫做匀变速直线运动。
匀加速直线运动：
匀减速直线运动：
2、速度与时间的关系式
（1）公式：
（2）推导：
①由加速度定义式变形：
②也可以根据加速度的物理意义和矢量求和的方法推出：
加速度在数值上等于单位时间内速度的改变量，且时间t内速度的改变量△V=at，设物体的初速度为V0，则t秒末的速度为Vt=V0+△V=V0+at
（3）物理意义：
问题：
（1）速度公式中的a可能是负值吗?
（2）速度公式中的vt可能为负值吗?
（3）由数学知识可知，Vt是t的一次函数，它的函数图象是一条倾斜直线，直线斜率等于a，应用速度公式时，一般取V0方向为正方向，在匀加速直线运动中a＞0，在匀减速直线运动中a＜0。
例1：
汽车以36km/h的速度匀速行驶，现以0.6m/s2的加速度加速运动，问10s后汽车的速度能达到多少？
（16m/s）
例2：
一辆汽车做匀减速直线运动，初速度大小为15m/s，加速度大小为3m/s2，
求：
①汽车第3s末的瞬时速度大小?
（6m/s）
②汽车速度刚好为零时所经历的时间？
（5s）
例3：
一辆汽车做匀减速直线运动，初速度大小为15m/s，加速度大小为3m/s2，
求：
①汽车第6s末的瞬时速度大小？
（0）
②汽车末速度为零时所经历的时间？
（5s）
例4：
火车从A站驶往B站，由静止开始以0.2m／s2加速度作匀变速直线运动，经1分钟达到最大速度Vm后匀速行驶，途中经过一铁路桥，若火车过桥最高限速为18km／h，火车减速的最大加速度为0.4m／s2，则：
（1）火车的最高行驶速度为多少?
（12m/s）
（2）火车过桥时应提前多长时间开始减速?
（7.5s）
课堂训练：
（1）矿井里的升降机从静止开始作匀加速运动，经过3s，它的速度达到3m／s，然后作匀速运动，经过6s后，作匀减速运动，再经3s停止。
求升降机上升的高度，并画出它的速度图象。
（21m）
课后作业：
（1）物体作匀加速直线运动，加速度为2m／s2，就是说（AC）
A.它的瞬时速度每秒增大2m／sB.在任意ls内物体的末速度一定是初速度的2倍
C.在任意ls内物体的末速度比初速度增大2m/sD.每秒钟物体的位移增大2m
（2）物体沿一直线运动，在t时间内通过的路程为S，它在中间位置s／2处的速度为vl，在中间时刻t／2时的速度为v2，则Vl和v2的关系为（ABC）
A.当物体作匀加速直线运动时，v1>v2B.当物体作匀减速直线运动时，v1>v2
C.当物体作匀速直线运动时，v1=v2D.当物体作匀速直线运动时，v1（3）一物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度为O.5m/s2，则此物体在4s末的速度为2m／s；4s初的速度为1.5m／s。
（4）摩托车从静止开始，以al=1.6m/s2的加速度沿直线匀加速行驶了tl=4s后，又以a2=1.2m／s2的加速度沿直线匀加速行驶t2=3s，然后做匀速直线运动，摩托车做匀速直线运动的速度大小是10m/s。
（5）如图是某质点做直线运动的速度图像。
由图可知物体运动的初速度10m/s，加速度为1m/s2。
可以推算经过50s，物体的速度是60m/s，此时质点的位移为1750m。
阅读材料：
我们行动得有多快?
优秀的径赛运动员跑完1500米，大约需要3分35秒（1978年的世界纪录是3分32.2秒）。
如果想把这个速度跟普通步行速度一一每秒钟1.5米一一做一个比较，必须先做一个简单的计算。
计算的结果告诉我们，这位运动员跑的速度竟达到每秒钟7米之多。
当然，这两个速度实际上是不能够相比的，因为步行的人虽然每小时只能走5公里，却能连续走上凡小时，而运动员的速度虽然很高，却只能够持续很短一会儿。
步兵部队在急行军的时候，速度只有赛跑的人的三分之一；他们每秒钟走2米，或每小时走7公里多些，但是跟赛跑的人相比，他们的长处是能够走很远很远的路程。
假如我们把人的正常步行速度去跟行动缓慢的动物，象蜗牛或者乌龟的速度相比，那才有趣哩。
蜗牛这东西，确实可以算是最缓慢的动物：
它每秒钟一共只能够前进1.5米，也就是每小时5.4米一一恰好是人步行速度的1000分之一!
另外—种典型的行动缓慢的动物，就是乌龟，它只比蜗牛爬得稍快一点，它的普通速度是每小时70米。
人跟蜗牛、乌龟相比，虽然显得十分敏捷，但是．假如跟周围另外一些行动还不算太快的东西相比，那就又当别论了．是的，人可以毫不费力地追过太平原上河流的流水，也不至于落在中等速度的微风后面。
但是，如果想跟每秒钟飞行5米的苍蝇来较量，那人就只有用滑雪橇在雪地上滑溜的时候，才能够追得上。
至于想追过一头野兔或是猎狗的话，那么人即使骑上快马也办不到。
如果想跟老鹰比赛，那么人只有一个办法：
坐上飞机。
人类发明了机器，这就成了世界上行动最快的一种动物。
2.3匀变速直线运动的位移与时间的关系
（一）
教学目标
（1）掌握匀变速直线运动的基本规律；
（2）掌握位移公式及推导，会应用公式分析计算有关问题；
（3）掌握匀变速直线运动的平均速度公式，会应用公式分析计算有关问题；
（4）灵活运用速度公式和位移公式进行有关运动学问题的计算。
教学重点：
推导和理解匀变速直线运动的位移公式；匀变速直线运动速度公式和位移公式的运用。
学习难点:
对匀变速直线运动位移公式的物理意义的理解。
教学过程：
第三节匀变速直线运动的位移与时间的关系
（一）
1、匀变速直线运动的速度公式
2、匀变速直线运动的平均速度
（1）推导：
微分思想
（2）公式：
某段匀变速直线运动的平均速度等于该段运动的初速度和末速度的平均值。
即：
问题：
（1）匀变速直线运动的平均速度跟其加速度有关吗？
（有）
例1：
质点从静止开始做匀加速直线运动，已知加速度为2m／s2，下列说法正确的是（AB）（利用图象求解）
A.质点在第一秒内的平均速度为lm／sB.质点在第三个2秒内的平均速度等于5秒时的即时速度
C.质点在前3秒内的平均速度等于6m／sD.质点运动中后1秒的平均速度总比前1秒的平均速度大2m／s
3、匀变速直线运动的位移
（1）公式：
（2）推导：
根据速度--时间图象也可以推导出位移公式。
匀变速直线运动的速度时间--图象与时间轴所围成的面积在数值上等于位移的大小。
运用几何求面积的方法可推导出位移公式。
（3）物理意义：
描述物体空间位置的变化。
（4）由数学知识可知：
s是t的二次函数，它的函数图象是一条抛物线。
应用位移公式时，一般取V0方向为正方向，在匀加速直线运动中a＞0，在匀减速直线运动中a＜0。
例2：
一质点做匀变速运动，初速度为4m/s，加速度为2m/s2，第一秒内发生的位移是多少？
（5m）
例3：
一辆汽车以1m/s2的加速度加速行驶了12s，行程180m，汽车开始加速前的速度是多少？
（8.6m/s）
例4：
一架飞机着陆时的速度为60m/s，滑行20s停下，它滑行的距离是多少？
（600m）
例5：
一辆汽车的行驶速度为18m/s，紧急刹车时的加速度为6m/s2，4s内发生的位移时多少?
（27m）
例6：
一辆汽车以lOm/s的速度匀速前进，制动后，加速度为2.5m/s2，问：
3s后的位移、10s后的位移。
（18.25m,20m）
（5）注意：
目前已学过的矢量有v0、a、s、vt，对这些物理量的符号选取应遵循以下原则：
规定v0方向为正方向，若与v0方向相同取正值，相反取负值。
所求矢量为正表示与v0方向相同为负表示与v0方向相反。
课堂训练：
（1）在公式Vt=Vo+at和
中涉及五个物理量，除t是标量外，其它四个量Vt、Vo、a、s都是矢量。
在直线运动中这四个矢量的方向都在一条直线上，当取其中一个量的方向为正方向时，其它三个量的方向与此相同的取正值，与此相反的取负值。
若取初速度方向为正方向，以下说法正确的是（B）
A.匀加速直线运动中a取负值B.匀加速直线运动中a取正值
C.匀减速直线运动中a取正值D.无论匀加速还是匀减速a都正值
（2）一个物体做匀加速直线运动，在t秒内经过的位移是s，它的初速度为Vo，t秒末的速度为Vt则物体在这段时间内的平均速度为（AD）
A.
B.
C.
D.
（3）物体沿直线做匀变速直线运动，已知在第3s内的位移是4.5m，在第10s内的位移是11.5m，求物体运动的初速度和加速度。
（2m/s,1m/s2）（利用平均速度等于中间时刻的速度求解）
课后作业：
（1）匀变速直线运动中，加速度a、初速度VO、末速度Vt、时间t、位移x之间关系正确的是（AD）
A.
B.x=V0tC.
D.x=（V0+Vt）t/2
（2）汽车在平直的公路上以20m／s的速度行驶，当汽车以5m／s2的加速度刹车时，刹车2s内与刹车6S内的位移之比为（C）
A.1：
lB.3：
4C.3：
lD.4：
3
（3）一个作匀加速直线运动的物体，其位移和时间的关系是s=18t-6t2，则它的速度为零的时刻为（A）
A．1.5sB．3sC．6sD．18s
（4）初速度为零的匀变速直线运动，第一秒、第二秒、第三秒的位移之比为（C）
A.1：
2：
3B.1：
2：
4C.1：
3：
5D.1：
4：
9
（5）以下叙述正确的是（A）
A.匀加速直线运动中，加速度一定与速度同向B.匀减速直线运动中，加速度一定与速度反向
C.匀加速直线运动的加速度一定大于匀减速直线运动加速度D.-5m/s2一定大于+3m/s2
（6）由静止开始作匀变速直线运动的物体，笫4s内平均速度为14m/s，则它在第3s内的位移是___10___m，第4s末的速度是___16____m/s，它通过第三个2m所需时间为___0.32____s。
（7）某飞机的起飞速度是60m/s，在跑道上可能产生的最大加速度为4m/s2，该飞机从静止到起飞成功需要跑道的最小长度为450m。
（8）某市规定：
卡车在市区内行驶速度不得超过40km／h，一次一辆市区路面紧急刹车后，经1.5s停止，量得刹车痕迹S=9m，问这车是否违章行驶?
（有）
（9）一辆汽车，以36km／h的速度匀速行驶lOs，然后以lm／s2的加速度匀加速行驶10s，汽车在这20s内的位移是多大?
平均速度是多大?
汽车在加速的10s内平均速度是多大?
（10）做匀加速直线运动的物体，速度从v增加到2v时通过的距离是30m，则当速度从3v增加到4v时，求物体通过的距离是多大?
2.3匀变速直线运动的位移与时间关系
（二）
教学目标
（1）进一步理解匀变速直线运动的速度公式和位移公式；
（2）熟练地应用速度公式和位移公式求解有关问题；
（3）学会推导匀变速直线运动的位移和速度关系式，并会应用它进行计算；
（4）掌握匀变速直线运动的两个重要要推论；
（5）能灵活应用匀变速直线运动的规律进行分析和计算。
教学重点:
；推论1：
S2-S1=S3-S2=S4-S3=…=Sn-Sn-1=△S=aT2；推论2：
教学难点：
S2-S1=S3-S2=S4-S3=…=Sn-Sn-1=△S=aT2
教学过程:
第三节匀变速直线运动的位移与时间关系
（二）
1、匀变速直线运动的位移和速度关系
（1）公式：
（2）推导：
消去时间既可。
（3）物理意义：
直接描述速度与位移和加速度的关系。
例1：
发射枪弹时，枪弹在枪筒中的运动可以看做匀加速运动，如果枪弹的加速度大小是5×105m／s，枪筒长0.64米，枪弹射出枪口时的速度是多大?
（800m/s）
例2：
一光滑斜面坡长为l0m，有一小球以l0m／s的初速度从斜面底端向上运动，刚好能到达最高点，试求：
小球运动的加速度。
（-5m/s2）
2、匀变速直线运动的三公式的讨论
（1）
（2）
（3）
第一、三个方程中有两个是独立方程，其中任意两个公式可以推导出第三式。
第二、三式中共有五个物理量，已知任意三个可解出另外两个，称作“知三解二”。
第三、Vo、a在三式中都出现，而t、Vt、s两次出现。
第四、已知的三个量中有Vo、a时，另外两个量可以各用一个公式解出，无需联立方程。
第五、已知的三个量中有Vo、a中的一个时，两个未知量中有一个可以用一个公式解出，另一个可以根据解出的量用一个公式解出。
第六、已知的三个量中没有Vo、a时，可以任选两个公式联立求解Vo、a。
第七、不能死套公式，要具体问题具体分析（如刹车问题）。
例3：
一个滑雪的人，从85m长的山坡上匀变速滑下，初速度是1.8m／s，末速度是5.0m／s，他通过这段山坡需要多长时间？
（25s）
3、匀变速直线运动的两个推论
（1）匀变速直线运动的物体在连续相等的时间（T）内的位移之差为一恒量。
①公式：
S2-S1=S3-S2=S4-S3=…=Sn-Sn-1=△S=aT2
②推广：
Sm-Sn=（m-n）aT2
③推导：
略
（2）某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，即：
例4：
做匀变速直线运动的物体，在第一个4秒内的位移为24米，在第二个4秒内的位移是60米，求：
（1）此物体的加速度。
（1.5m/s2）
（2）物体在第四个4秒内的位移。
（96m）
例5：
一个从静止开始做匀加速直线运动的物体，第10s内的位移比第9s内的位移多l0m求：
它在第l0s内通过的位移（95），第10s末的速度大小（100m/s），前10s内通过的位移大小？
（500m）
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