沪科版必修1 1.2怎样描述运动的快慢 教案.doc

教学设计12 怎样描述运动的快慢本节的重点是对平均速度、速度概念的理解，但是教学中切忌“灌输”和对定义的“死记硬背”，要特别重视这两个概念的引入和建立过程的教学；从教材内容来看，速度将学生知识范围从“标量”过渡到“矢量”，虽然涉及的物理量不是很多，但较难理解，为教学带来了很大的难度；速度、平均速度是研究运动学问题的基础知识，能够启发学生客观、辩证地评价周围的事物，并培养学生的团队合作精神。学生在初中已学习过有关速度的知识，在生活中对于速度也有较多的感性认识，在高中重新学习应该困难不大。但用比值来定义速度是第一次，通过通俗的比较运动快慢的方法，过渡到一个统一标准，自然地给出用比值法定义速度，并引导学生了解现在的定义与初中的定义有什么不同，用位移定义速度有什么好处等，却是本节内容的一个难点。学生应用等效替代思想和比值法引入和定义平均速度来粗略描述变速运动在某段位移或时间内的运动快慢时，容易忽视平均速度与某段位移(时间)的对应关系。教学重点1速度的定义。2对平均速度的理解。教学难点平均速度的理解。课时安排1课时三维目标知识与技能1知道速度是表示物体运动快慢和方向的物理量。2明确速度的计算公式、符号和单位，理解速度是矢量。3理解平均速度，知道速率和速度的区别。过程与方法1通过平均速度，初步了解平均速度所应用的等效替代思想。2体会用比值定义物理量的方法。情感态度与价值观1在学生自己探究学习物理的过程中，逐步爱上物理学的严谨、奇妙。2通过“速度”与“现代社会”的阅读，培养自己热爱生活和保护环境的情操。课件，刘翔跨栏视频导入新课播放刘翔跨栏视频：运动员的运动有快慢之分，本节课将要学习的速度，就是用来描述物体运动快慢的物理量。推进新课一、什么叫速度思考：前面学过，运动是指物体位置的变化，有变化必有变化快慢之分。那如何表示位置变化快慢(即运动快慢)？答案同学们都知道了吧？点拨：根据某量变化快慢有位置变化快慢(运动快慢)为了研究物体运动的快慢，物理学中引入一个物理量：速度(v)来描述物体运动快慢。公式：v思考：我们初中时曾经学过“速度”这个物理量，今天我们再次学习到这个物理量，那大家仔细比较分析一下，我们今天学习的“速度”跟初中学习的“速度”一样吗？如果不一样，有什么不同？点拨：有不同的地方，我们初中学习的速度是用路程比上时间()，现在学习的是位移比时间()；路程是标量，位移是矢量。今天我们学习的速度是位移与时间的比值，是矢量(有关数学知识以后学习)。有大小，有方向。标矢性：速度是矢量。大小：位移的大小与时间的比值。方向：位移的方向。速度的物理意义：描述物体运动快慢和方向的物理量。单位：m/s例1甲百米赛跑用时12.5 s，求整个过程中甲的速度是多少？解：v m/s8 m/s，方向与运动方向相同。二、平均速度思考：从上面的计算我们知道甲的速度是8 m/s，那么我们来想一想，这个8 m/s是不是代表在整个12.5 s内速度一直都是8 m/s呢？点拨：不是，因为我们认为甲在12.5 s内速度肯定有快有慢，不可能匀速，匀速是理想化的。而且整个过程一定是有速度大于8 m/s的时候，有速度小于8 m/s的时候，这样最后平均下来是8 m/s。(若都小于8 m/s，则平均下来肯定小于8 m/s；若都大于8 m/s，则平均下来一定大于8 m/s。)公式v求出的只能是平均的运动快慢，我们把这个速度叫做平均速度。1.是矢量，方向与位移方向相同。2物理意义：表示物体平均的运动快慢和方向。例2某段过程中甲的平均速度是10 m/s，方向向北，用时10 s，求甲在整个过程中的位移。解：st1010 m100 m，方向向北。例3甲、乙两人从市中心出发，甲20 s内到达正东方向100 m处，乙30 s内到达正北方向150 m处，试比较整个过程中甲、乙的平均速度。解：v甲 m/s5 m/s，方向向东；v乙 m/s5 m/s，方向向北，所以两人平均速度大小一样，方向不同，所以千万不能说它们的平均速度一样。问题：前面的计算中我们只能知道百米赛跑中平均下来是每秒8米，只能粗略地知道物体运动的快慢，如果我想知道物体某个时刻的速度如10秒末这个时刻的速度，该如何计算呢？例4一物体做匀速直线运动，10 s内位移为100 m，试求物体在5 s末的瞬时速度。解：因为匀速，所以每个时刻速度均相同，平均速度等于瞬时速度，所以5 s末的速度与1 s末、2 s末等其他时刻速度均相同，等于平均速度10 m/s。有v5 s m/s10 m/s(顺便问一下：如果汽车每秒位移是5 m，那汽车是匀速运动吗？不是。匀速运动的定义应该是：任意相等的时间内的位移都相等)。三、速度和速率思考：既然现在的速度定义为位移与时间的比值，那初中阶段我们学习过的路程与时间的比值又该叫做什么呢？点拨：叫做平均速率。平均速率，因为对应的是一段时间，所以叫做平均速率。平均速度的大小与平均速率的比较平均速率，平均速度，故任意过程的平均速度大小都不大于平均速率。1下列关于速度的说法正确的是( )。a速度是描述物体位置变化的物理量b速度是描述物体位置变化大小的物理量c速度是描述物体运动快慢的物理量d速度是描述物体运动路程与时间的关系的物理量答案：c2下列情况中的速度，属于平均速度的是( )。a百米赛跑的运动员冲过终点线时的速度为9.5 m/sb由于堵车，汽车在通过隧道过程中的速度仅为1.2 m/sc返回地球的太空舱落到太平洋水面时的速度为8 m/sd子弹射到墙上时的速度为800 m/s答案：b3如图所示，小明骑自行车由静止沿直线运动，他在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内通过的位移分别为1 m、2 m、3 m、4 m，则( )。a他在4 s内的平均速率为4 m/s b他第2 s内的平均速度为1.5 m/sc他在4 s内的平均速度为2.5 m/s d他在前3 s内的平均速率为1 m/s答案：c解析：自行车速度是逐渐增大的，只能求出平均速度，第2 s内平均速度为 m/s2 m/s；4 s内平均速度 m/s2.5 m/s，平均速率等于路程除以时间，代入数据即可求解。4如图是高速摄影机拍摄的子弹射过扑克牌的照片，子弹的平均速度是900 m/s，请你估算子弹穿过扑克牌的时间。答案：7105 s解析：扑克牌的宽度约为6 cm，所以t7105 s。5一质点做单向直线运动。(1)若前一半时间的平均速度为v1，后一半时间的平均速度为v2，则全程的平均速度为多大？(2)若前一半位移的平均速度为v1，后一半位移的平均速度为v2，则全程的平均速度为多大？答案：(1) (2)解析：根据平均速度的定义s/t(1)设全程的时间为2t，则前一半时间内的位移s1v1t，后一半时间内的位移s2v2t，则全程位移ss1s2(v1v2)t，故全程平均速度。(2)设全程位移为2s，则前一半位移的时间为t1，后一半位移的时间为t2，故全程平均速度为。6用飞机进行航空测量。飞机在保持离地面500 m的高度上匀速巡航，速度大小为400 km/h，飞机上测量仪器可在120视角范围内测量，如图所示。试计算飞机每小时测量的覆盖面积有多大。答案：680 km2解析：飞机做匀速直线运动，其测量仪器在地面扫过的是一个矩形。飞机每小时测量的覆盖面积为图中阴影部分表示的矩形面积，它的长度为飞机每小时飞行的距离：svt400 km/h1 h400 km矩形的宽如图所示，由三角知识可知l2htan 6025001.7 m1.7 km由此可知飞机每小时测量的覆盖面积为400 1.7 km2680 km2。点评：解决物理问题需要建立清晰的物理情境，空间思维能力和作图能力十分重要。课堂小结本节主要学习了速度的概念及其物理意义，平均速度的概念及物理意义。知道了平均速度只能粗略描述质点运动的快慢。速度是矢量，方向就是物体运动的方向。平均速度中，速度方向也与位移方向相同。速率是标量，是指速度的大小。平均速度与平均速率是不同的，前者跟位移相关，后者跟路程相关。研究平均速度所应用的等效替代思想和定义速度所应用的比值法都是物理学中常用的研究方法。怎样描述运动的快慢一、速度1物理意义：表示物体运动的快慢2定义：位移跟发生这个位移所用时间的比值。3公式：v二、平均速度1定义：运动物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用的时间的比值2公式：3物理意义：表示物体运动的平均快慢程度4矢量性：方向与位移s方向相同，就是物体的运动方向三、速度和速率1速率：速度的大小2速度既有大小，又有方向，是矢量对速度的理解1平均速度的意义在人们的日常经验中形成的速度概念实际是平均速率，我们平常所说人的行走速度、跑的速度、汽车的速度、火车的速度等，实际是指路程与通过这段路程所用时间的比。物理学中所说的平均速度定义是：，s是t时间内物体的位移。由此可知，平均速度是矢量，一般说平均速度的大小不等于平均速率。引入平均速度的意义在于过渡到变速运动的瞬时速度。平均速度只是粗略地描述t时间内运动的快慢，当t取得较小时，平均速度就较为精确地描述t内运动的快慢，t越小、它就越精确地描述t内运动的快慢，当t0时它就精确地描述了t时刻运动的快慢。t0时，v的极限就定义为瞬时速度，只是粗略地描述t时间内运动的快慢，当t0时v的极限就定义为瞬时速度vli ，可以看出，平均速度是作为精确定义瞬时速度的前题而引入的，没有平均速度就无从定义瞬时速度。然而平均速度只有当t很小时才有意义，它逼近瞬时速度。瞬时速度v简称速度，是描述质点运动状态的基本物理量，无论是在运动学中还是在动力学中以及物理学的其他部分中都有重要作用。2速度不是位移对时间的变化率速度定义中的r是位矢r不是位移s，因此，定义明确说明速度是位矢对时间的变化率，而不是位移对时间的变化率。速度是描述质点位置变化快慢和变化方向的物理量。质点的位置用位置矢量即位矢r表示，质点的位置变化表现为位矢r随时间t变化，r是t的函数，rr(t)，某一时刻t对应某一位置r，某一段时间t对应某一段位移r，所以，应该说速度是位矢对时间的变化率。中学物理用符号s表示t时间内的位移，定义平均速度，并在t0时过渡到瞬时速度v。中学物理课中又同时用s表示位移，这就容易使人产生误解：速度是位移对时间的变化率。我们应该区别位矢与位移，位矢是r，位移是rr2r1，如图所示，r1是t1时刻的位矢，r2是t2时刻的位矢，我们所说的位移s就是r。位矢r与时刻t对应，位移r与一段时间t对应。位移r是过程量，不是与时间(时刻)t对应，不能说速度v是位移r(过程量)对时间t(瞬时量)的变化率。现行中学物理教材为了降低难度在运动学中不引入位矢概念，不区分位矢和位移。但我们从大学物理知道，位矢是基本的物理量，我们用位置(位矢)、速度描述质点的运动状态，不是用位移、速度描述质点运动状态。从上图可知，质点从a点运动到b点，如把a点规定为初始时刻的初始位置，则位移sr就确定了b点的位置，这与b点的位矢r2相差一矢量r1，r2r1r。实质上，位移r就是以a点作为原点的位矢，速度vli 仍是位矢对时间的变化率。3应该从变化率来理解速度一般说v是t的函数，vv(t)，速度与时刻对应。出于可接受性，有的书上说质点某一时刻(某一位置)的速度叫瞬时速度，这不是瞬时速度的定义，只是对瞬时速度与时刻(位置)对应的一种说明，并没有揭露瞬时速度的本质。有一种看法认为汽车上速度表指针指示的速度值就是汽车的瞬时速度，这当然不是瞬时速度的定义，应该注意速度表指针的示数只是速度的大小(速率)，不是速度，由于各种原因，汽车上速度表测出的速率不很精确。有的学生认为某一时刻物体在某一位置，没有位移，谈某一时刻物体的速度没有意义。这种说法使我们想起古希腊哲学家芝诺提出的著名的“飞矢不动”的诡辩，芝诺认为飞行的箭在某一时刻占有一确定位置，另一时刻又在另一确定位置，箭在一确定位置即箭是静止的，飞行的箭原来是由许多静止的箭形成的，静止和运动是矛盾的，箭的运动是不可能的。我们知道机械运动的矛盾是某一时刻物体既在某一位置又不在某一位置。我们习惯说物体某一时刻在某一位置，对运动的物体这句话只说了一部分，还应该接着说此时刻物体要离开此位置(不在此位置)、物体有一定的速度。对运动的物体只说“某一时刻物体在某一位置”一句话，其含义不够确切，包含着多种可能，如：物体可能静止在此位置，可能快速或慢速通过此位置，可能向东或向南通过此位置对运动物体我们说：某一时刻物体正经过或通过位置a可能更确切一些。学生对某一时刻速度的疑问不是不需要解释的，我们应该从运动、变化的角度来理解瞬时速度。我们说某一时刻t物体的速度为v的含义是：从此时刻t，经过t时间，物体位移为r，在t0时的极限就是该时刻的速度v。也就是说，我们谈到t时刻物体的速度v时，要考虑ttt时间内物体的位移r，以及r与t的比。如果只是停留在t时刻上，或只是说物体在某一位置，不考虑t、r就不能体现物体的运动状态，也就不能体现出速度v的意义。我们说到物体的瞬时速度为v时，“瞬时”的含义不只说时刻t，还包含t0的变化过程。有人认为对瞬时速度v不一定要强调t0，理由是：我们实际测量瞬时速度时，都是在t有一定大小的情况下完成的，精确度要求越高t取得越小，但t不会是无穷小，因此，我们只要认为t足够小时就是瞬时速度。这种看法是片面的。应该区别物理量的定义与应用时的近似需要。我们在研究一类物理现象，引入相关的物理概念、物理量，建立物理理论时，应该是严密的、准确的。速度v应该有准确的定义，即v。在实际应用时，由于物体不是质点，由于实际条件的限制，我们可以按照实