暑期高一物理 5 匀变速直线运动教师.docx

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暑期高一物理5匀变速直线运动教师

第一章E变匀速直线运动

执教：

上海市晋元高级中学郑百易

一、教学任务分析

本节内容是继匀速直线运动规律后，对直线运动规律的进一步学习，本节内容还为牛顿运动定律的应用以及一些更复杂运动的研究奠定了基础。

本节内容与人们的日常生活紧密联系，有着广泛的现实意义。

学习本节内容需要以位移、瞬时速度、加速度、位移图像、速度图像等概念为基础。

从“重物竖直下落”入手，通过对学生实验结果的讨论，发现初速为零的匀加速直线运动的位移与时间的平方成正比。

通过对“小车沿斜面下滑”过程的DIS实验研究，得到v—t图像。

然后通过对v—t图像的分析、讨论，建立匀变速运动的概念，认识匀加速直线运动速度变化的特点。

结合加速度的概念，通过演绎推理得到初速为零的匀加速直线运动的速度公式。

类比利用速度图像的“面积”表示匀速直线运动位移，利用flash课件交互，演示“无限逼近”的情景，然后经过演绎推理，得出初速为零的匀加速直线运动的位移公式。

最后，通过实际问题的应用，使学生知道公式的应用思路。

本节课的学习强调学生的主动参与，使学生在获得知识的同时，感受科学探究的过程与方法，发展抽象思维能力，学会应用DIS实验研究实际问题，促使学生形成乐于探究的情感。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）理解匀加速直线运动的概念和特征。

（2）理解匀加速直线运动的速度公式和位移公式。

（3）初步学会利用图像分析、归纳匀加速直线运动的特点及推导速度公式与位移公式。

2、过程与方法

（1）通过处理实验数据、研究初速为零的匀加速直线运动的过程，认识猜测假设、分析验证的科学探究方法。

（2）通过用图像推导匀加速直线运动位移公式的过程，感受转化、无限逼近的思想方法。

3、情感、态度与价值观

（1）在实验探究中，体验严谨认真的科学态度和团队协作的精神。

（2）在通过探索发现匀加速直线运动的特征和规律的过程中，感悟求真务实的科学精。

三、教学重点与难点

重点：

匀加速直线运动的概念和特征，初速为零的匀加速直线运动的位移与速度公式。

难点：

由速度图像探究初速为零的匀加速直线运动的位移公式。

四、教学资源

1、探究模板：

学生探究学习工作单。

2、信息平台：

基于校园网的教学平台，基于视频投影仪的交流平台。

3、DIS实验：

力学小车、导轨、位移传感器、数据采集器、计算机等。

五、教学思路

本设计包括匀变速运动的概念和初速为零的匀加速直线运动的规律两部分内容。

本设计的基本思路是：

以真实的运动过程，驱动学生的实验探究，在初步发现的基础上，以新的问题，将研究引向深入。

通过应用DIS研究小车沿斜面的下滑运动，测出速度图像，然后从图像上归纳出匀加速直线运动的特点，推导出初速为零的匀加速直线运动的速度公式和位移公式。

本设计要突出的重点是：

匀加速直线运动速度变化的特点，初速为零的匀加速直线运动的速度公式和位移公式。

方法是：

以DIS实验及由实验得到的v-t图像为基础，运用类比、猜测假设、分析归纳、演绎推理、无限逼近等科学方法，通过对v-t图像认识的讨论、交流，理解匀加速直线运动速度变化的特点，归纳出初速为零的匀加速直线运动的速度公式和位移公式。

本设计要突破的难点是：

由速度图像探究初速为零的匀加速直线运动的位移公式。

方法是：

类比利用速度图像的“面积”表示匀速直线运动位移，利用flash课件演示“无限逼近”的情景，通过分析、讨论，得出可用速度图像“面积”表示位移的结论，然后经过演绎推理，得出初速为零的匀加速直线运动的位移公式。

本设计强调学生的主动参与，重视概念的形成过程以及伴随这一过程的多种方法的教育。

完成本设计的内容约需2课时。

六、教学流程

1、教学流程图

2、流程图说明

活动Ⅰ交流讨论

对课外用打点计时器研究物体由静止开始下落结果的交流，重点交流由实验数据画出的位移时间图像，及对位移变化规律的猜想。

活动Ⅱ问题讨论

讨论如何确定物体下落运动位移跟时间之间具体函数关系的“化曲为直”的研究方法。

活动Ⅲ化曲为直

学生对S-t图像进行“化曲为直”的猜想进行具体验证，得出物体由静止下落位移与时间之间S=At2的实验结论。

问题I设问1

重物下落速度究竟怎样随时间变化？

规律如何？

关系式S=At2中的A所代表的物理意义是什么？

活动IVDIS实验

用位移传感器和数据采集器，采集小车由静止开始沿斜面加速向下运动的位移、时间数据，由计算机画出小车的S-t图像，老师应启发学生根据斜率求速度的思路，再由计算机画出小车的v-t图像。

活动V分析推导

学生分析小车沿斜面下滑的v-t图像，归纳得出匀加速直线运动速度变化的特征，然后根据图像推导出匀加速直线运动的速度公式。

问题I设问2。

能从v-t图像上找出从t=0s开始，经过任意长时间t小车通过的位移的公式吗？

活动VI课件交互

应用flash课件对匀加速直线速度图像进行匀速跳变分割和无限逼近的交互与讲解，得出匀加速直线运动速度图像面积也可以表示位移的结论。

活动ⅥI公式推导

学生应用匀加速直线运动速度图像面积表示位移的结论，推导得出位移公式。

活动VIII实际应用

应用匀加速直线运动的速度公式和位移公式，解决生活中简单的匀加速直线运动问题，让学生感受应用规律解决实际问题的思路。

3、教学的主要环节本节课的教学主要有如下四个环节：

第一环节，通过对课外用打点计时器研究重物下落过程中，得到的位移随时间变化规律的图像进行交流讨论，感受应用图像进行科学探究的方法，为本节课研究匀加速直线运动规律奠定方法论基础。

第二环节，通过用DIS实验研究小车沿斜面下滑的运动，由实验得出的速度时间图像，引导学生分析归纳匀加速直线运动速度变化的特征、建立匀加速直线运动的概念，并从图像上推导速度公式。

第三环节，通过教师进行结合课件交互，“点拔”讲解，使学生理解速度图像面积表示位移，在此基础上，再引导学生推导得出匀加速直线运动的位移公式。

第四环节，通过匀加速直线运动的速度和位移公式的实际应用，让学生感受应用规律解决实际问题的思路，巩固所学知识，反馈教学的效果。

七、教案示例

（一）实验回顾，交流讨论

上节课，大家利用打点计时器进行实验，得到了记录重物由静止开始下落运动的纸带，课后，大家通过测量纸带和处理实验数据，探究了重物下落位移和速度随时间变化的规律。

那么，探究的情况如何呢？

我们请几组同学来作一交流，全班参与讨论。

交流讨论请围绕以下话题进行：

1、你们是怎样挑选计数点的？

计时单位是多少？

测了哪些数据？

2、你们是如何处理数据的？

得到怎样的结果？

3、由数据处理结果，能确定重物位移随时间变化的规律和速度是如何随时间变化的吗？

（对速度只追问变化趋势，对位移追问函数关系。

）

4、探索研究中碰到或产生了什么问题？

（二）交流讨论，猜想验证

1、学生围绕⑴—⑷话题，进行交流讨论。

2、教师追问引导，进行猜想验证：

（1）从S-t图像上能看出重物下落速度是如何随时间变化的吗？

为什么？

（2）那么，S-t之间究竟是什么样的函数关系呢？

能猜猜吗？

怎样验证？

3、学生画S-t2图像，验证关于S-t函数关系的猜测或假设是否正确并交流结果。

4、提出新的问题：

（1）重物下落速度究竟怎样随时间变化？

规律如何？

（2）S=At2，式中A代表什么？

（三）实验演示，讨论探索

1、教师对实验演示先作“点拔”指导

[课件演示]要探索重物下落速度随时间变化的规律，由前面所学知识，可作S-t图像上

各点的切线，求各个时刻切线的斜率，即瞬时速度，然后以v为纵轴，t为横轴，将各个时刻和速度描点画v-t图像，即可找到重物下落速度随时间的变化规律。

人工进行这项工作比较困难，我们交由计算机来完成。

2、用DIS实验研究小车沿斜面的加速直线运动

（1）教师指导：

[课件演示]简介DIS系统测S、t并画S-t图像的原理和过程。

（2）实验演示：

应用DIS进行实验，得到小车运动的S-t图像，再由计算机求斜率绘v-t图像。

（3）教师指导：

v-t图像不过原点，说明开始计时t=0s时，小车已有了速度（称为初速度）。

虽然小车是从静止开始运动的，但我们是在小车运动起来后才启动DIS采集数据绘图。

所以v-t图上t=0s时小车速度不为零。

这样，由实验得到的v-t图像代表的是一个初速度不为零的变速直线运动。

3、学生分组讨论，由v-t图探究变速直线运动的特征和规律

（1）v-t图像是直线，代表速度随时间的变化有何特点？

（2）加速度表示速度变化快慢，v-t图像为直线，表明小车运动的加速度有何特点？

（3）请从v-t图像导出小车从t=0s开始，经任意长时间t后速度vt的公式？

（4）能从v-t图像上找从t=0s开始，经过任意长时间t小车通过的位移吗？

请说明你们的理由或依据，并导出位移公式。

4、交流讨论，“点拔”指导，归纳总结

（1）强调：

①[课件演示]v-t图像是直线，代表速度均匀增加，称匀加速直线运动。

②匀加速直线运动加速度不随时间而变，在运动过程中恒定。

③将公式vt=at、S=

at2与匀速直线运动v=恒量、S=vt对比发现，匀加速直线运动比匀速运动复杂，但应该是变速运动中最简单的（内容决定形式，内容与形式统一）。

（2）讨论：

为什么v-t图像是倾斜直线，面积仍表示位移？

是怎么想的？

[课件演示]以匀速直线运动为基础，引导学生用替代转化、无限逼近方法论证变速直线运动的v-t图像与横轴包围的面积表示位移。

（3）拓展：

匀加速直线运动的速度随位移又如何变化呢?

只要联列速度时间公式和位移

时间公式，消去时间即可得出vt2=2aS。

（四）实际应用，巩固理解

1、请写出由静止开始的匀加速直线运动的速度时间公式、位移时间公式和速度位移公式？

并说明在打点计时器实验S=At2中，A表示什么？

2、应用匀加速直线运动的公式解决实际问题：

教材P34-示例。

（1）突出公式和图像两种方法。

（2）强调过程分析。

3、作业布置：

（1）课外探究：

完成教材P35自主活动所要求的探究任务。

（2）巩固应用：

略。

八、板书设计

一、基本规律

1．定义：

在相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫做匀变速直线运动．

2．特点：

a=恒量（大小和方向均不变）．

知识要点

1．基本规律：

公式条件

速度公式

位移公式

（

）

（

）

速度—位移关系

平均速度公式

2．中间时刻数度和中间位置速度：

说明：

（1）

（2）在匀变速直线运动中恒有

3.应用匀变速直线运动的公式解题时应注意的问题

（1）首先必须对物体的运动性质和运动过程进行分析和判断，看物体的运动是否为或可视为匀变速直线运动．

（2）速度公式和位移公式都是矢量式，公式中涉及到的vo、v、a、x、t五个量中，除时间t外均为矢量，所以应用时要特别注意方向，要通过规定正方向赋予各量正负号，将各量连同正负号代入公式计算．通常选取初速度方向为正方向，即υ0＞0此时加速度的方向将反映出匀速直线运动的不同类型：

①若a＞0，指的是匀加速直线运动；

②若a=0，指的是匀速直线运动；

③若a＜0，指的是匀减速直线运动。

（3）公式s=vot+

at2是位移公式，利用该公式求得是位移，不是路程．对于往返型的匀变速直线运动，该公式对全程的各个时刻也都是适用的．

（4）分析物体的运动问题，要养成画物体运动草图的习惯，并在图中标注出有关各量。

这样将加深对物体运动过程的理解，有助于发现已知量和未知量之间的相互关系，迅速找到解题的突破口．

（5）如果一个物体的运动包含几个阶段，就要分段分析，弄清物体在每段上的运动情况及遵循的规律．应特别注意各段交接处的速度往往是解题的关键．

（6）末速度为零的匀减速直线运动可看成初速度为零、加速度相等的反向匀加速直线运动．

4．运用匀变速直线运动的规律来解题步骤：

（1）根据题意，确定研究对象．

（2）明确物体作什么运动，并且画出草图．

（3）分析运动过程的特点，并选用反映其特点的公式．

（4）建立一维坐标系，确定正方向，列出方程求解．

（5）进行验算和讨论．

例题讲授

【例1】质点作匀加速直线运动，初速度是5m／s，加速度是1m／s2，那么在第4秒末的瞬时速度是______m／s，第4秒内的位移是______m.

答案:

9,8.5

【例2】汽车由静止出发做匀加速直线运动，用10s时间通过一座长140m的桥，过桥后速度是16m/s，求：

（1）它刚开上桥头时速度有多大？

（2）桥头与出发点相距多远？

答案：

（1）12m/s，

（2）180m

同步练习

一、选择题

1.甲、乙两辆汽车速度相等，在同时制动后，均做匀减速运动，甲经3s停止，共前进了36m，乙经1.5s停止，乙车前进的距离为（）

（A）9m（B）18m（C）36m（D）27m

2.质量都是m的物体在水平面上运动，则在下图所示的运动图像中表明物体做匀速直线运动的图像的是（）

3．物体的位移随时间变化的函数关系是S=4t+2t2（m）,则它运动的初速度和加速度分别是（）

（A）0、4m/s2（B）4m/s、2m/s2

（C）4m/s、1m/s2（D）4m/s、4m/s2

4．以v=36km/h的速度沿平直公路行驶的汽车，遇障碍刹车后获得大小为a=4米/秒2的加速度。

刹车后3秒钟内，汽车走过的路程为（）

（A）12米（B）12.5米（C）90米（D）126米

5.下图是作直线运动物体的速度-时间图像，其中表示物体作匀变速直线运动的是图（）.

答案:

BCD

6.由静止开始作匀加速直线运动的火车，在第10s末的速度为2m／s，下列叙述中正确的是（）.【1】

（A）头10s内通过的路程为10m（B）每秒速度变化0.2m／s

（C）10s内平均速度为1m／s（D）第10s内通过2m

答案:

ABC

7.物体沿一直线运动，在t时间通过的路程为s，在中间位置

处的速度为v1，在中间时刻

时的速度为v2，则v1和v2的关系为（）.

（A）当物体作匀加速直线运动时，v1>v2（B）当物体作匀减速直线运动时，v1>v2

（C）当物体作匀加速直线运动时，v1

答案:

AB

8.火车的速度为8m／s，关闭发动机后前进70m时速度减为6m／s.若再经过50s，火车又前进的距离为（）.

（A）50m（B）90m（C）120m（D）160m

答案:

B

9．一个作匀加速直线运动的物体，通过A点的瞬时速度是v1，通过B点的瞬时速度是v2，那么它通过A、B中点的瞬时速度是　　　（）

答案：

D

二、填空

10．一个初速为零的匀加速直线运动的质点，在第1s内的位移是1m，则它在1s末的速度是______，在1s内的平均速度是______．

答案：

2m/s：

1m/s．

11．一辆以54km/h行驶的汽车，刹车后获得5m/s2的加速度，则在刹车后5s内汽车的位移为______．

答案：

22.5m

12．作匀加速直线运动的物体，速度从v增加到2v时经过的位移是s．则从2v增加到4v时经过的位移是______．

答案：

4s

13．骑自行车的人以4m/s速度行驶到一个长100m斜坡，下完坡后，速度增至6m/s，则骑车人在斜坡上的加速度为______；下坡所用时间为______．

答案：

0.1m/s2，20s

14．钢球初速度为2m/s．从斜槽顶上滚下，到斜槽底部时速度为4m/s．则小球在斜槽中点时的瞬时速度为______．

答案：

15．一物体在光滑水平面上沿着x轴作直线运动，其位移与时间的关系是x＝0.16t－0.02t2，式中x以m为单位，t以s为单位。

从开始运动到5s末物体的位移为m,从开始运动到5s末物体所经过的路程为m。

答案：

解：

须注意：

本题第一问要求的是路程；第二问求路程，要用到的是位移。

将x＝0.16t－0.02t2和

对照，可知该物体的初速度v0=0.16m/s，加速度大小a=0.04m/s2，方向跟速度方向相反。

由v0=at可知在4s末物体速度减小到零，然后反向做匀加速运动，末速度大小v5=0.04m/s。

前4s内位移大小

，第5s内位移大小

，因此从开始运动到5s末物体所经过的路程为0.34m，而位移大小为0.30m。

三、计算标题

16．火车的速度为8m／s，关闭发动机后匀减速前进70m时速度减为6m／s，试求：

（1）火车匀减速前进的加速度是多少？

（2）若再经过50s，火车又前进的距离是多少？

答案：

（1）（0.2m/s2）

（2）（90m）

17．由于刹车，汽车以１０m/s的速度开始匀减速运动，若第１s内的平均速度为9m/s。

（1）汽车在第0.5秒末的速度是多大？

（2）汽车在第1s内的位移是多大？

（3）汽车的加速度是多少？

（4）汽车前6s的位移是多少？

答案：

（1）9m/s

（2）9m（3）2m/s2（4）25m

18．沿平直公路作匀变速直线运动的汽车，通过连续A、B、C三根电线杆之间间隔所用的时间分别是3s和2s，已知相邻两电线杆间距为45m，求汽车的加速度和通过中间电线杆时的速度.

答案:

a=3m/s2,vB=19.5m/s