《速度变化快慢的描述--加速度》教学设计

速度变化快慢的描述-加速度 教学设计 一、任务分析 本节是人教版高中物理必修 1 第一章第五节的内容。加速度是力学中的重 要概念之一，也是联系动力学和运动学的桥梁。在我们的生活经验中与加速度 有关的现象不多，所以加速度的概念对于刚进入高中学习的学生来说比较难懂 和抽象。因此对加速度的概念及物理意义的理解，是本节课的重点。学生对 “速度的大小与加速度的大小没有直接的关系，速度变化大，加速度不一定大” 的理解有一定的困难，这是本节课的难点，加速度用比值定义法来定义，用比 值定义物理量是物理学中经常采用的方法，需要学生逐步理解，要让学生体会 比值定义的重要性。正确理解变化率的概念，对此类定义的物理量的理解具有 帮助。 在学习本节之前，学生对矢量和标量、位移、速度的概念以及用图象法描述物 理量有了基本的感性认识。 本校学生多来自宁夏南部山区，有很强的求知欲，学习较为刻苦。但是比 较胆小，缺乏主观能动性，喜欢被动接受知识。而且学生才刚刚建立成一个集 体，对彼此还不太熟悉，团队合作意识不强。要完成本节的教学目标，可以利 用真实有趣的视频资料让学生感悟到生活中物理现象；设置有效的问题加强学 生对物理概念的理解。加速度的方向是学生较难理解和掌握的，本节只是开始， 随着以后的学习逐步深入，学生的理解会逐步加深，对此，应注意循序渐进。 速度和加速度是力学中的两个重要的又相互关联的概念，教学中要引导学生对 速度、加速度及速度该变量进行对比、分析，以期对他们有更深入的理解。 二、教学目标 1、知识与技能 （1）理解加速度的概念，明白加速度是描述物体运动速度变化快慢的物理量， 知道加速度的定义、公式和单位。 （2）理解加速度是矢量，知道加速度方向的确定方法，会区分加速度与速度、 速度的变化以及速度的变化率之间的关系。 （3）知道什么是匀变速直线运动，会用匀变速直线运动的图像求加速度。 2、过程与方法 （1） 通过多媒体课件对生活实例中运动物体速度变化快慢的感 受,以及类比 法的探究推理,培养学生独立、自主、合作的能力。 （2）通过对速度、速度的变化量、速度的变化率三者的分析比较，提高学生的 比较、分析问题以及解决问题的能力，培养学生逻辑思维的能力。 3、情感、态度与价值观 （1）培养学生学习物理的兴趣和积极性及善于分析生活现象的能力。 （2）激发学生好奇心和求知欲，培养学生尊重事实的科学态度和乐于动手，勤 于思考的科学精神。 三、重点难点 1、重点：加速度概念的理解。 2、难点：（1）物体作加速和减速的条件 （2）区分加速度与速度、速度的变化量概念。 四、教学资源 1、实验器材、学具 气垫导轨和光电计时器 2、课件 资料文字；刘翔 2004 年悉尼奥运会夺冠资料；火车进站时 flash；小球下落 flash；用气垫导轨测瞬时速度 3、多媒体硬件、软件 4、网络 五、设计思路 设计依据和理由： 高中物理新课程标准在课程目标上的基本理念之一就是：“高中物理课程应促 进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多 样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学的探究能力，使 其逐步形成科学态度与科学精神。”对刚进入高中的学生，仍处于从形象思维 向抽象思维的过渡时期；而这一节是概念课，但加速度的概念不像质点等概念 那样，质点概念虽然抽象，但由于学生有直觉思维基础，还是比较容易理解的， 而加速度这个概念具有“动态性”，对学生来说更加抽象，更加难以理解。基 于学生情况必须改变教学策略，以便更好地落实知识和能力的培养。正因为学 生处于形象思维向抽象思维的过渡时期，所以让学生首先感受。让他们感受的 第一层是运动物体有速度，第二层是运动物体速度有变化，第三层是运动物体 的速度变化有快有慢，从而自然地引入”加速度“这个物理量来描述运动物体 的速度变化快慢程度。用这种循序渐进的方式来逐步培养学生们的良好学习习 惯。 突破重点的策略与方法： 即本节课采用探究教学的方法:学生主观感受（第一层是运动物体有速度，第二 层是运动物体速度有变化，第三层是运动物体的速度变化有快有慢）-猜想与 假设-设置实验-实验测量-记录与分析数据-归纳总结-得出加速度概 念。 突破难点的策略与方法： 通过课堂讨论的方式突破难点。设置具体的例子让学生体会到加速度有方向， 说明加速度方向的确定和加速度正负的物理意义。第一，速度、速度变化的大 小、加速度（速度变化快慢）的物理意义是完全不同的，速度变化大的加速度 也不一定大，还要看这一变化所用的时间；加速度的大小和速度的大小没有任 何直接关系，高速公路上高速匀速行驶的汽车，它的加速度为零。第二，因速 度是矢量，速度变化也是矢量，所以加速度也是矢量，且方向与速度变化量方 向相同，在直线运动中，若加速度方向和速度方向一致，则物体一定加速，反 之一定减速。如：A 物体在 3 秒内的速度由 2m/s 变为 11m/s，则它的加速度是 多大？B 物体在 3 秒内的速度由 9m/s 变为 3m/s，它的加速度多大？先让学生感 受然后分组讨论，让他们自主认识到加速度只有大小还不能说明具体问题，理 论联系实际要说明实际的具体问题加速度必须有方向，使学生通过自主探究获 得未知知识体验成功的喜悦。 本设计的特色或亮点 发挥教师的主导作用，以生活现象火车进站小球下落以及演示实验为基础，逐 步引导学生通过对生活现象和演示现象的观察，得出加速度的概念。通过事例 对加速度方向的分析，培养学生运用已知知识分析新事物的能力，让学生进一 步体会到实践是检验真理的唯一标准。 六、教学流程 1、教学主要环节 本节课主要分 5 个环节： 第一个环节 情景引入 通过刘翔在 2004 年悉尼奥运会上夺冠的视频，引 出课题：描述速度变化快慢的物理量-加速度。 第二个环节 播放火车进站和小球下落 flash。学生主观感受（第一层是 运动物体有速度，第二层是运动物体速度有变化，第三层是运动物体的速度变 化有快有慢）-猜想与假设-设置实验 第三个环节 实验观察 介绍实验装置指导学生操作实验 利用气垫导轨和光电计时器，比较两个小球的速度变化快慢。向学生说明用挡 光片的宽度除以时间即为小球在挡光处的瞬时速度，记下相邻两个光电门所记 录的时间，可以算出时间段， 老师指导学生亲自动手完成实验操作并记录数据。 实验中，A 小球在轨道上的速度在慢慢增大，B 在轨道上的速度增大的较快。 分析实验数据，定量比较单位时间内速度的改变量。如何比较速度变化的快 慢呢?可以让学生分组讨论，老师引导得出加速度的概念。 第四个环节 设置具体的例子让学生体会到加速度有方向，说明加速度方向的 确定和加速度正负的物理意义。第一，因速度是矢量，速度变化也是矢量，所 以加速度也是矢量，且方向与速度变化量方向相同，在直线运动中，若加速度 方向和速度方向一致，则物体一定加速，反之一定减速。如：A 物体在 3 秒内 的速度由 2m/s 变为 11m/s，则它的加速度是多大？B 物体在 3 秒内的速度由 9m/s 变为 3m/s，它的加速度多大？先让学生感受然后分组讨论，让他们自主认 识到加速度只有大小还不能说明具体问题，理论联系实际要说明实际的具体问 题加速度必须有方向。第二，速度、速度变化的大小、加速度（速度变化快慢） 的物理意义是完全不同的，速度变化大的加速度也不一定大，还要看这一变化 所用的时间；加速度的大小和速度的大小没有任何直接关系，高速公路上高速 匀速行驶的汽车，它的加速度为零。 第五个环节 巩固练习 通过速度时间图像和具体的例题看 a、v、V 三者之间的关系。 2、教学流程图 3、教学流程图说明 （1）情景 同学们，在 2004 年悉尼奥运会上，我们国家的运动员刘翔创造了 历史，在 110 米栏的项目上为中国乃至为全亚洲争了光，相信大家还记得这一 激动人心的时刻吧。现在我们就通过下面这段视频来重温这历史性的一刻！通 过刘翔的教练评价夺冠的原因引出课题描述速度变化快慢的物理量-加速度。 （2）播放火车进站和小球下落 flash。让他们感受运动物体有速度；运动物体 速度有变化；运动物体的速度变化有快有慢 （3）实验 利用气垫导轨和光电计时器测小球的瞬时速度，比较两个小球的速 度变化快慢。教师向学生说明用挡光片的宽度除以时间即为小球在挡光处的瞬 时速度，记下相邻两个光电门所记录的时间，可以算出时间段，这样既测出了 某个位置的速度又测出了两个速度变化所用的时间，就可以比较速度变化的快 慢了。 （4）事例练习分析速度变化量的方向和加速度的方向，加速度和速度变化量的 分向一致。当加速度和速度同方向时物体加速运动；加速度和速度反方向时物 体减速运动。 （5）通过匀变速直线运动的速度-时间图像分析 a、v、V 三者之间的关系。 （6）应用巩固 通过简单的示例巩固对 a、v、V 三者间关系的认识。 板书设计： 速度： 描述运动的快慢 （V） 速度变化量： 表示速度变化的大小 （ v=v v0） 加速度： 描述速度变化的快慢 （ ） 1、定义：速度的改变量跟发生这一改变所用的时间的比值 2、公式： 3、单位：m/s 2 4、物理意义：描述速度变化快慢的物理量 5、矢量性：加速度的方向与速度变化量的方向相同 6、a 与 v 方向相同 ，加速； a 与 v 方向相反 ，减速 七、操作案例 情景引入 师：同学们，在 2004 年悉尼奥运会上，我们国家的运动员刘翔创造了历史，在 110 米栏的项目上为中国乃至为全亚洲争了光，相信大家还记得这一激动人心 的时刻吧。（记得！）现在我们就通过下面这段视频来重温这历史性的一刻！ 播放视频：刘翔 2004 年悉尼奥运会夺冠资料 （学生振奋不已） 师：刘翔的教练曾这样评价夺冠的原因，刘翔在起跑的时候就已经甩开了和别 人的差距，那么大家思考一下，教练为什么要这么说呢？ 生：（大部分学生苦想当中，少部分学生窃窃私语刘翔的起跑比别人快） 师：同学们的想法非常好，都说赢在起点，正因为刘翔在起跑的时候就比别人 速度在相等的时间内变化的大即速度增加的快，所以才会在短时间内甩开了差 距。今天我们就学习描述速度变化快慢的物理量-加速度。 进行新课 1、加速度的概念 师生互动一 师：火车进站时（播放火车进站 flash），从静止出发，经过了 100s 的时间， 速度到达了 20m/s；而这样的一个小球由静止落下（播放小球下落 flash），经 过了 2s 时间，速度就到达了 20m/s。大家想一想，火车进站速度改变了多少， 而小球下落速度改变了多少？ 生：异口同声都改变了 20m/s。 师：同学们说的很对，火车进站、小球下落，速度都改变了 20m/s，那么大家 在注意思考，这两个过程改变了这么多的速度，他们所用的时间一样吗？（点 名回答） 生：不一样，火车进站用的时间是 100s 比小球下落用的时间长。 师：非常好，请坐。大家都可以看出来，火车进站和小球下落速度都改变了 20m/s，然而他们所用的时间是不一样的，也就是说火车进站速度改变 20m/s 比 小球下落速度改变同样大小要慢。 师生活动二 师：如何获得一个物体运动的速度呢？(学生提供了很多方案：把汽车上的速度 计拆下来装到研究物体上；利用间接的方法先测出物体通过的位移和所用的时 间，再计算出速度) 师：同学们回答的非常好。但是第一种方案的可操作性不够，而第二种方案 便于操作。引出实验及实验的目的（老师向学生介绍实验和实验仪器：利用气 垫导轨和光电计时器，比较两个小球的速度变化快慢。教师向学生说明用挡光 片的宽度除以时间即为小球在挡光处的瞬时速度，记下相邻两个光电门所记录 的时间，可以算出时间段，这样既测出了某个位置的速度又测出了两个速度变 化所用的时间，就可以比较速度变化的快慢了） 【实验操作】 老师指导学生亲自动手完成实验操作并记录数据。实验中，A 小球在轨道上 的速度在慢慢增大，B 在轨道上的速度增大的较快。 分析实验数据，定量比较单位时间内速度的改变量。如何比较速度变化的快 慢呢?可以让学生分组讨论，老师引导得出加速度的概念。 老师引导：用 V0表示物体开始时刻的速度（初速度），用 V0表示末了时刻的速 度（末速度），t 表示完成速度改变所经历的时间，那么 V= V t-V0表示物体 速度的改变大小（板书速度及速度的变化量）。如何表示物体速度改变的快慢 呢? (学生比较相等的时间内速度改变的大小) 师：同学们思维很敏捷。为了描述速度改变的快慢，应该比较速度对时间的变 化率，即速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值。我们引入一个新的物理 量来描述物体运动速度改变的快慢，这就是加速度。在物理中通常会用一个符 号来表示一个物理量，比如速度我们就是用字母 v 来表示，那么加速度我们规 定用小写字母 a 来表示。（板书题目） 师：根据上面的表述，加速度等于速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值 （板书定义），即 a =（V t-V0）/t，V= V t-V0，所以加速度的定义式可以写成 a=v/t（板书定义式）式中 Vt、V 0分别表示质点的末速度和初速度，t 是质点 的速度从 V0变化到 Vt所需的时间，a 表示质点的加速度。 师：我们说了加速度是描述什么的物理量？（物体运动速度变化快慢的物理量） ，所以加速度的物理意义就是：表示速度改变快慢的物理量，其大小在数值上 等于单位时间内速度的改变。（板书物理意义） 师：有了加速度的定义和物理意义，我们还要关心加速度的单位，在国际单位 制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号是 m/s2。（板书单位） 2、加速度的方向 师：我们知道加速度是描述速度变化快慢的物理量，我们也知道了速度是一个 矢量，那么大家觉得加速度是标量还是矢量呢？（议论纷纷，意见不统一）大 家翻开教科书 26 页，看“加速度方向与速度方向的关系”小标题下的内容看到 说一说之前为止。 （学生翻书并思考） 师：（展示课件），大家来看，汽车原来来的速度是 v1，经过一小段时间 t 后，速度变为 v2.我们都知道速度是一个矢量，也就是说速度有大小也有方向， 我们在图中把速度的大小和方向都标出来，箭头指向表示速度的方向，箭头的 长短表示大小。那么我们完全可以看出当 v1v2（减速运动）时，速度的改变和 v1、v 2的方 向相反的。由于加速度 a=v/t，所以加速度的方向与速度变化量 v 的方 向相同，确定了速度变化量的方向，也就确定了加速度 a 的方向。 例如：A 物体在 3 秒内的速度由 2m/s 变为 11m/s，则它的加速度是多大？B 物 体在 3 秒内的速度由 9m/s 变为 3m/s，它的加速度多大？ 师生总结：速度是矢量，速度的改变量是矢量，加速度也是矢量，加速度的方 向与速度的改变量的方向相同。（板书矢量）在直线运动中，如果速度增加， 加速度的方向与速度的方向相同（板书 a 与 v 方向相同 ，加速）；如果速度 减小，加速度的方向与速度的方向相反（板书 a 与 v 方向相反，减速）。 师：像平均速度和瞬时速度那样，加速度也分平均价速度和瞬时加速度， 速度时间图象看加速度 师：同学们，上节课的学习中我们知道用速度时间图象可以非常直观反映物 体速度随时间的变化规律。那请同学们仔细观察下面几个图象，请问它们分别 反映了怎么的运动规律？ 生：前者： AB 均是先加速后匀速，但它们从零增加到相同的速度所用的时间 不同，A 的时间小于 B 的时间，也就是说 A 的速度增加得比 B 的速度增加得快。 后者：AB 在相同的时间内，速度增加得不一样多，还是 A