高一物理人教版教学设计13位置变化快慢的描述速度

第3节位置变化快慢的描述—速度教学设计备课人学科物理课题1.3位置变化快慢的描述—速度教学内容分析速度是描述物体运动的重要物理量，本节内容围绕速度概念的建立展开。教科书的内容安排是有层次的。具体表现为首先通过问题引导学生回忆初中时如何描述物体运动的快慢，并且引导学生分析运动员在比赛中不同时段的运动快慢是否相同，这为引入瞬时速度做好了铺垫。然后在分析的基础上，引导学生认识到为了描述物体的运动，不仅应该描述物体位置的变化多少，还要描述其快慢，这就需要建立速度的概念。为进一步精确描述物体的运动快慢，又引入了平均速度和瞬时速度的概念。最后，结合瞬时速度的概念，研究测量速度的方法以及描绘速度我—时间图像的方法。学情分析速度是学生初中已有的概念，难点表现在对概念的重建和进阶学习上，由于位移和路程的不同，高中所学的速度概念与初中不同，教科书提醒学生注意这个差异。平均速度过度到瞬时速度的极限思想学生首次接触，因此是本节的另一个难点。学生对∆t非常非常小的含义，不一定理解的很清楚，教师可以用匀速直线运动作为过渡例子引导学生思考，学生一时不理解也不必强求。随着物理和数学知识的进一步学习，学生会逐渐加深对极限思想的理解。教学目标1.通过抽象概括，理解速度的含义。2.理解平均速度和瞬时速度的区别与联系，初步体会极限法在研究物理问题中的应用和意义。3.理解v­t图像的含义，并会根据v­t图像分析物体运动的速度随时间的变化。4.联系与速度有关实例，体会物理学在生产、生活中的用途，增强对物理学习的兴趣。教学重难点1.理解平均速度与瞬时速度的区别和联系。（重点）2.理解平均速度和平均速率的区别。（重点）3.理解计时点与计数点的区别以及比值定义法。（难点）4.瞬时速度概念的形成与瞬时速度的计算方法。（难点）教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课首先，观看百米比赛视频。【教师提出问题】(1)运动员在100m比赛过程中，运动员同时出发，他们是否同时到达终点？(2)他们不同时到达终点，说明了什么？我们应该用哪个物理量来描述这种不同？(3)根据我们初中学习，速度的定义是什么？学生观看视频，然后根据教师所提问题，分组讨论问题。第（1）（2）两个问题是为了引出学生初中已经学习过的速度概念；第（3）问题让学生回忆初中物理对速度的定义，未后面和高中速度定义做比较做好铺垫；讲授新课【教师提出问题】(1)运动员在100m比赛过程中，运动员同时出发，经过长短相同的路径，不同时到达终点，这段时间内运动员们位置变化的快慢相同吗？运动的方向相同吗？(2)有两辆车从同一地点同时沿直线出发，一辆向东开，一辆向南开，路程与时间的比都是20m/s，你认为它们的运动相同吗？位置变化相同吗？(3)有两辆车从同一地点同时出发，经过长短不同的路径，同时到达一个终点，这段时间内两辆车位置变化的快慢相同吗？(4)通过以上三点的分析，我们研究物体运动的快慢，很多时候要研究物体的位置随时间变化的快慢，此时应如何定义速度呢？一、速度1.定义：位移与发生这个位移所用时间的比值。2.公式：3.物义：描述物体运动的快慢（或描述物体位置变化的快慢）。4.单位：国际单位制为m/s或m•s1；其它单位：km/h或km•h15.矢量性：速度既有大小，又有方向，是矢量。速度v的方向与时间Δt内的位移Δx的方向相同。【教师提出问题】(1)观察上面截图，我们说取得冠军的运动员跑的快，那么这位运动员在100m全程中的每个位置跑的都是最快的吗？(2)对运动员的速度，我们应该怎样理解才更为准确？二、平均速度和瞬时速度1.平均速度(1)定义：位移与发生这个位移所用时间的比值，叫做物体在这段时间（或这段位移）内的平均速度。(2)公式：(3)物义：粗略地描述物体在某段时间内的平均快慢程度。(4)方向：与某段时间内位移的方向一致。(5)注意：计算物体的平均速度时必须指明物体是在哪段时间内或哪段位移上的平均速度。【教师提出问题】(1)平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向。那么，怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢？(2)我们是否可以用由t到t+∆t一小段时间内的平均速度来替代某时刻t的速度呢？如果可以，我们应该如何做呢？2.瞬时速度(1)定义：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，叫做瞬时速度。(2)当△t非常非常小，△x/△t就可以看做某时刻（或某位置）的瞬时速度。（极限思想）(3)物义：精确地描述物体运动的快慢。(4)方向：这一时刻物体的运动方向。(5)在匀速直线运动中，平均速度等于瞬时速度。(6)瞬时速度的大小叫做速率，为一标量。(7)平均速度与瞬时速度的区别与联系(8)在xt图像中认识平均速度与瞬时速度①数学知识补充：在数学一次函数y＝kx+b所对应的图像中，用斜率表示图线倾斜程度大小，公式中的K值即为直线的斜率。图像中对斜率的定义：②xt图像的斜率意义：若物体做变速直线运动，xt图像如图所示，过A点的割线AB的斜率反映是AB段内的平均速度，显然与5s时的瞬时速度差异较大。缩短了与A点的时间间隔割线AC，其斜率反映的平均速度更接近5s时的瞬时速度，进一步缩短时间间隔，趋近于0，过A点的切线斜率就准确反映了5s的瞬时速度。3.平均速率(1)定义：路程与发生这段路程所用时间的比值。(2)公式：(3)平均速率为一标量。(4)平均速度和平均速率的区别与联系【教师出题】【例题1】在一次室内田径赛期间，有三位运动员A、B、C从所住地M出发到赛场N。他们选择了三个不同的路径同时出发，最后同时到达赛场，如图所示，则下列说法中正确的是（）A．三个运动员从M点到N点的平均速度相同B．三个运动员到达N点时瞬时速度相同C．三个运动员从M点到N点的平均速率相同D．B运动员从M到N的平均速度方向与任意时刻的瞬时速度的方向相同【例题2】如图所示为甲、乙、丙三个物体相对同一位置的位移图像，则在时间内，下列说法正确的是（）A．它们的平均速度相等B．甲的平均速度最大C．它们的平均速率相等D．乙和丙的平均速率相等三、测纸带平均速度和瞬时速度【教师引导】根据上节课对打点计时器使用的学习和对纸带数据处理的知识，你能设计出一个测纸带平均速度的实验方案吗?1.测量平均速度【教师给出思路】(1)实验思路：①用手拉通过打点计时器的纸带时，纸带运动确定时间内的位移信息就被记录下来。②测出纸带计数点间的位移Δx和所用的时间Δt，就可以算出平均速度。数据收集处理2.测量瞬时速度【教师引导】根据这节课我们对瞬时速度的学习，你能设计出一个测纸带某个点瞬时速度的实验方案吗?【教师给出思路】(1)实验思路：①如果不要求很精确，用这个平均速度粗略地代表某个计数点的瞬时速度，也未尝不可。②如果要求更为精确，可以把包含某个计数点在内的间隔取得小一些，那么时间Δt就会变短，用两点间的位移Δx和时间Δt算出的平均速度代表纸带在该计数点的瞬时速度，就会精确一些。数据收集处理四、速度—时间图像【教师引导】根据上节课的学习，我们知道可以通过xt图像形象直观的描述物体运动过程中的不同时刻的位置关系，那么我们是否可以用图像的办法，把物体的每个时刻的速度也反映出来呢？1.图像绘制（视频展示）(1)以时间t为横轴，速度v为纵轴建立平面直角坐标系；(2)根据自己算出的是手拉纸带的v、t，数据在坐标系中描点；(3)用一条平滑的曲线描出这些点，曲线所反映的情况就是速度v随时间t变化的情况。2.速度时间图像的物理意义：直观地反映了速度随时间变化的情况。3.注意：①速度时间图像并不表示物体运动的轨迹，且只能描述直线运动，因为在速度时间图像中速度只有正、负两个方向。②图线在t轴上方速度方向为正，图线在t轴下方速度方向为负。拓展学习：借助传感器与计算机测速度课堂练习根据教师所提问题，分组讨论问题。学生记忆并掌握速度的定义、单位、物理意义、v的方向学生思考讨论学生记忆并理解平均速度及其物理意义学生思考讨论学生记忆并掌握瞬时速度的有关知识。学生分组讨论汇总学生学习记录学生分组讨论xt图像斜率如何表述？这个斜率有何物理意义？学生分组讨论学生记忆并掌握平均速率的概念。学生分组讨论汇总学生限时完成学生分组讨论，写出方案设计思想学生分组展示说明，是否有更好的方案。学生实验收集数据学生分组讨论，写出方案设计思想学生分组展示说明，是否有更好的方案。学生实验收集数据学生尝试画图像学生动手再画图像学生记忆并掌握速度时间图像的物理意义。学生观看视频学生练习第（1）个问题的设置，意在说明单向直线运动，速度方向相同，位置变化相同，但是时间不同，时间短速度大。第（2）个问题的设置，意在说明依然是单向直线运动，位置变化大小相同，但运动方向不同，引导学生注意速度是有方向的。第（3）个问题的设置，意在路径不一样，但经历时间和位置变化相同，引导学生思考位置变化快慢与路径长度是否有关？第（4）个问题的设置，意在引导学生思考速度的准确定义。牢固掌握基础知识与概念深入了解速度，引入下一节点：平均速度和瞬时速度的学习牢固掌握基础知识渗透极限思想分析物理问题牢固掌握基础知识从本质上区别平均速度和瞬时速度为xt图像的斜率意义做铺垫用数学的方法借助图像说明xt图像斜率意义，为后续学习做好铺垫。一方面让学生进一步明确用极限思想处理物理问题，同时也要让学生明确xt图像中的图线不管是直线还是曲线，某个时刻图线上切线的斜率表述这个时刻的瞬时速度。进一步让学生知道平均速度和平均速率概念上的不同。全方位对平均速度和平均速率做比较通过例题加深对概念的理解培养学生实验动手能力培养学生的独立思考问题的能力培养学生思辨的能力培养学生实验动手能力培养学生动手能力培养学生动手能力培养学生知识迁移能力拓展学生对速度测量的方法，明确现代技术在物理中的应用巩固知识