沪科版必修1 2.4匀变速直线运动规律的应用 教案.doc

教学设计24 匀变速直线运动规律的应用通过思考与讨论对两个基本公式和推论公式做了小结，启发学生总结一般匀变速直线运动问题涉及到五个物理量，由于只有两个独立的方程式，因此只有在已知其中三个量的情况下，才能求解其余两个未知量，引导同学思考和总结初速度为零的匀加速直线运动的特殊规律。通过例题或练习题的讨论，让学生自己分析题目，画出运动过程草图，动手推导公式，教师适时地加以引导和总结，配合适当的课件，加强学生的认识。学生在学习了匀变速直线运动规律后对前节的内容的掌握理解还不够，必须通过举例加强应用来了解各个公式之间的联系，使学生能够灵活应用各个公式。本节课还对匀变速直线运动的规律进行了扩展讨论。使学生能够理解熟记，在以后解题中能够快速应用。教学重点熟练掌握匀变速直线运动的三个基本关系式及其重要推论式并加以应用。教学难点能够灵活运用这些规律解决实际运动学问题课时安排2课时三维目标知识与技能1进一步熟悉匀变速直线运动的公式，并能正确运用。2能够熟练应用匀变速直线运动的重要推论式解决物理问题。过程与方法1培养学生运用方程组、图像等数学工具解决物理问题的能力；2通过一题多解培养发散思维。情感态度与价值观1渗透物理思想方法的教育，如模型方法、等效方法等；2通过例题的分析，使学生形成解题思路，体会特殊解题技巧。教学准备投影、视频、教材阅读。1充分利用教科书图文并茂的特色，指导学生阅读相关内容，引导学生使用好课本。2多媒体课件的播放。激发学生兴趣，提高课堂效率。教学过程一、复习提问讨论交流：思考1：请同学们写出匀变速直线运动的三个基本公式。提示1：速度公式：vtv0at，位移公式：sv0tat2/2不含时间的推论式：vv2as思考2：请同学们写出匀变速直线运动的几个重要推论式。教师引导学生推导出下面的几个推论式：提示2：(1)任意两个连续相等的时间间隔t内的位移之差是一个恒量，即s2s1s3s2sat2或snksnkat2(2)在一段时间t内，中间时刻的瞬时速度v等于这段时间的平均速度，即vabsab/t(vavb)/2式中sab为这段时间内的位移，va、vb分别为这段时间初、末时刻的瞬时速度。(3)中间时刻瞬时速度等于这段时间内的平均速度：vt/2(4)中间位移处的速度：vs/2(4)初速度为零的匀加速运动有如下特征从运动开始计时起，在连续相等的各段时间内通过的位移之比为s1s2s3sn135(2n1)(n1、2、3)从运动开始计时起，时间t内，2 t内，3 t内n t内通过的位移之比为ssssn122232n2从运动开始计时起，通过连续的等大位移所用的时间之比为t1t2t31(1)()以上结论留给同学们自己证明。二、例题选讲(规律应用)例1飞机着陆后做匀减速运动，已知初速度是60 m/s，加速度大小为6 m/s2，问飞机着陆后12 s内位移是多大？解析：飞机着陆后做匀减速运动，速度减为零时就停下来，根据速度公式先求出飞机做匀减速运动的时间。首先计算飞机停下的时间，末速度为零，即vtv0at060 m/s(6 m/s2)tt10 s12 s可见10 s末飞机已停下来。根据位移公式sv0tat2s6010(6)102 m300 m。答案：300 m注意：此题易犯错误是将t12 s直接代入位移公式得s288 m。例2火车紧急刹车后经7 s停止，设火车匀减速直线运动，它在最后1 s内的位移是2 m，则火车在刹车过程中通过的位移和开始刹车时的速度各是多少？解析：首先将火车视为质点，由题意画出草图：从题目已知条件分析，直接用匀变速直线运动基本公式求解有一定困难。大家能否用其他方法求解？(学生独立解答后相互交流)解法一：用基本公式、平均速度法。质点在第7 s内的平均速度为v7(v60)2 m/s则第6 s末的速度：v64 m/s求出加速度：a(0v6)/t4 m/s2求初速度：0v0at，v0at47 m/s28 m/s求位移：sv0tat2(287449) m98 m。解法二：逆向思维，用推论。倒过来看，将匀减速的刹车过程看做初速度为0、末速度为28 m/s，加速度大小为4 m/s2的匀加速直线运动的逆过程。由推论：s1s7172149，则7 s内的位移：s749s1492 m98 m求初速度：s(v0vt)t，v028 m/s。解法三：逆向思维，用推论。仍看做初速度为0的逆过程，用另一推论：sss135791113，s2 m则总位移：s2(135791113) m98 m求v0同解法二。解法四(图像法)：作出质点的速度时间图像质点第7 s内的位移大小为阴影部分小三角形面积：s71v6，v64 m/s小三角形与大三角形相似，有v6v017，v028 m/s总位移为大三角形面积：s728 m98 m答案：98 m 28 m/s例3客车以20 m/s的速度行驶，突然发现同轨前方120 m处有一列货车正以6 m/s的速度同向匀速前进，于是客车紧急刹车，刹车产生的加速度大小为0.8 m/s2，问两车是否相撞？解析：这是多个质点运动问题。两车不相撞的条件是：当客车减速到6 m/s时，位移差ss货s0s客0。设客车刹车后经时间t两车速度相同。即v26 m/s由v2v1at得t17.5 svv2as s227.5 m此时 s货v2t617.5 m105 m两车相距为ss货s0s客(105120227.5) m2.5 m因为s0，故两车会相撞。答案：会相撞规律总结：解答匀变速直线运动问题的基本思路(1)仔细审题，找出已知条件，明确物体的运动过程和待求量；(2)规定正方向，一般取初速度方向为正，设物理量，并确定矢量的正负号(可画过程图，把各量标于图上)；(3)选择恰当的公式列方程，代入已知条件求解；(4)讨论结果是否符合题意，并据正负号确定矢量方向。说明：1应用运动学规律解题不同于解数学题，必须对物理过程有非常清楚的认识，从题意出发选择合适的公式，应用运动学相应规律求解物理量。2在掌握匀变速直线运动的三个基本公式后，再理解和掌握一些基本推论，并将这些推论有意识地用来解题，往往能大大简化解题过程而收到意想不到的效果。3利用v-t图像定性或定量解决运动学问题，是一种简便方法，并且比较直观，但要注意弄清图像特征及所表示的物理含义。4追及和相遇问题是本章综合性较大的题目，处理此类问题，要通过两物体的速度比较分析，找到隐含条件(即速度相同时，两质点距离最大或最小)，再结合两个运动的时间关系、位移关系建立相应方程求解，必要时可借两物体的速度图像进行分析。12009年3月29日，中国女子冰壶队首次夺得世界冠军。如图所示，一冰壶以速度v垂直进入三个矩形区域做匀减速运动，且刚要离开第三个距形区域时速度恰好为零，则冰壶依次进入每个矩形区域时的速度之比和穿过每个矩形区域所用的时间之比分别是( )。av1v2v3321bv1v2v31ct1t2t31dt1t2t3()(1)1解析：因为冰壶做匀减速运动，且末速度为零，故可以看做反向匀加速直线运动来研究。初速度为零的匀加速直线运动中连续三段相等位移的时间之比为1(1)()，故所求时间之比为()(1)1，所以选项c错，d正确；由vat可得初速度为零的匀加速直线运动中的速度之比为1，则所求的速度之比为1，故选项a错，b正确，所以正确选项为b、d。答案：bd2某同学在学习了动力学知识后，绘出了一个沿直线运动的物体的加速度a、速度v、位移s随时间变化的图像如图所示，若该物体在t0时刻，初速度均为零，则下列图像中表示该物体沿单一方向运动的图像是( )。解析：a项位移正负交替，说明物体做往复运动；b项物体先做匀加速运动，再做匀减速运动，然后做反向匀加速运动，再做反向匀减速运动，周而复始；c项表示物体先做匀加速运动，再做匀减速运动，循环下去，物体始终单向运动，c项正确，d项从面积判断物体速度有负值出现，不是单向运动。答案：c3下列所给的质点位移图像和速度图像中能反映运动质点回到初始位置是( )。解析：在位移图像中，初、末位置的坐标相同表示质点能回到初始位置，故a对、c错。在速度图像中，正向位移和负向位移的大小相等表示质点能回到初始位置，故b错、d对。答案：ad4城市汽车剧增，为了安全，行驶的车与车之间必须保持一定的距离，这是因为从驾驶员看见某一情况到采取制动动作的反应时间里，汽车仍然要通过一段距离，这个距离称为反应距离，而从采取制动动作到汽车停止运动通过的距离称为制动距离。表中是在不同速度下的反应距离和制动距离的部分数据，根据分析计算，表中未给出的数据x、y应是( )。速度m/s反应距离/m制动距离/m1012201518x20y802530125ax40，y24 bx45，y24cx50，y22 dx60，y22解析：由已知条件可知反应距离svt其反应时间为1.2 s，由v2as知(10 m/s)22a20 m，加速度为2.5 m/s2，由运动学公式v2as svt可求得x45 m，y24 m，故b正确。答案：b5两辆游戏赛车a、b在两条平行的直车道上行驶。t0时两车都在同一计时线处，此时比赛开始。它们在四次比赛中的vt图像如图所示。哪些图对应的比赛中，能表示一辆赛车追上了另一辆的是( )。答案：ac6甲、乙两个同学在直跑道上练习4100 m接力，他们在奔跑时有相同的最大速度。乙从静止开始全力奔跑需跑出25 m才能达到最大速度，这一过程可看做匀变速直线运动。现在甲持棒以最大速度向乙奔来，乙在接力区伺机全力奔出。若要求乙接棒时奔跑的速度达到最大速度的80%，则(1)乙在接力区需跑出多远距离？(2)乙应在距离甲多远时起跑？解析：(1)设两人奔跑的最大速度为v，则v22as，(0.8v)22as，s0.82s0.8225 m16 m。(2)设乙在距甲为s0处开始起跑，到乙接棒时乙跑过的距离为s，甲、乙运动的时间均为t，对甲有vts0ss016 m 对乙有st t0.4v t 由解得s024 m。答案：(1)16 m (2)24 m课堂小结这一节我们主要学习了匀变速直线运动的速度公式、位移公式及其推论的应用，在应用时，要注意物理过程，要结合实际具体分析。作业布置1阅读书本内容2完成课后家庭作业与活动14题。3完成第二章家庭作业与活动18题。24 匀变速直线运动规律的应用一、匀变速直线运动的三个基本公式速度公式：vtv0at，位移公式：sv0tat2/2不含时间的推论式：vv2as二、匀变速直线运动的几个重要推论式1初速度为零的匀加速直线运动的物体的速度与时间成正比，即v1v2v3vn123n2初速度为零的匀加速运动，物体在第1、2n s内位移之比为时间的平方比，即s1s2s3sn149n23初速度为零的匀变速直线运动的物体在连续相同时间内位移之比为奇数比，即：sss1354初速度为零的匀加速直线运动的物体经历连续相同的位移所需时间之比，即t1t2t31(1)()5做匀变速直线运动的物体，在某段时间中点时刻的瞬时速度等于物体在这段时间的平均速度，即v中时时间的相对性与绝对性一、时间的相对性时间、空间，是一个人们讨论了上千年的话题，因为时空关系实在是太复杂，所以到目前为止还没有哪一个人能够说清楚它们之间的关系。现在让我们把问题简化一下，看看将会发生什么样的事情，看看将会得到一个什么样的结果。让我们回到宇宙的最简单状态：假设宇宙中除了一个质点以外不存在其他任何物质。我们知道，质点是一个具有质量而没有大小和形状的理想物体。那么，对这个质点来讲，由于没有其它物质作为参考，它不能判断自己的位置，也不能判断自己的状态是运动的还是静止的，它没有办法判断时间，对它来讲时间是不存在的。如果宇宙中有了两个质点以后是不是就有时间了，还是不一定，当两个质点保持相对静止时，还是没有时间。只有当两个质点之间产生相对运动的时候才有时间，只有在这个时候，才能根据质点之间相对位置的变化判断出时间的存在；而当两个质点保持静止不动时就没有时间，因为只要它们不发生变化，就没有这一时刻和那一时刻的概念，时间就是停止的。时间随物质相对运动的产生而产生，随物质相对运动的中止而停止。同样的道理，即使宇宙中存在着无穷无尽的物质，只要物质之间没有产生相对运动就不会有时间存在，只有当物质之间产生了相对运动的时候宇宙中才有了时间。时间不是物质，它只是物质运动的表现形式，它是由物质的空间运动产生的，没有运动就没有时间。时间不随物质的存在而存在，只随物质运动的产生而产生，随物质运动的停止而终止，时间只能相对于物质的运动而存在，它不是绝对的。这就是时间的相对性。运动是如何产生时间的呢？我们知道，运动是物质的运动，没有物质的运动是不存在的。现代科学证明，机械运动是宇宙中最普遍的现象，它是其他一切运动形式的基础，宇宙中各种各样的物质运动包括物理的、化学的、生物的、社会的以及思维的等一切运动形式都包括机械运动。而机械运动就是物体之间或同一物体各部分之间发生的相对位置的变化，就是物质的空间位置的远近次序发生的变化，是一个物质空间位置由近及远连续不断改变的过程，这个过程在空间上是连续的没有间断的。位置是空间概念的核心，是产生时间的根本，在空间中物质的相对位置是唯一的，我们还没有发现物质存在于两个空间的证据，也就是没有发生物质存在于这个位置上又存在于另一个位置的情况，其他空间概念包括方向、位移、距离、速度等等都是由位置衍生出来的，宇宙中的任何物质变化，包括力、能量以及各种社会事件等等，最终都要归结为物质空间位置的变化，正是由于这种位置变化产生了时间。那么什么叫时间呢？根据以上分析，我们可以这样说：时间就是指物质相对空间位置变化的持续性，是物质运动的空间位置远近次序更替和前后联系的表现。我们平时所看到的各种时间现象都是物质空间位置变化的不同表现形式，比如苹果由青变红就是由于苹果的内部结构发生了变化，这种结构变化表现在组成苹果的分子原子的空间位置发生了改变，正是这种变化导致了苹果在与光线的作用过程中表现为不同的颜色。因为是物质的空间位置变化产生了时间，所以有关时间的概念最终都是要通过比较物质的空间位置来确定。物质运动的某一具体位置产生了时刻的概念；物质运动的方向和空间位置的远近次序产生了时间的先后概念；物质在空间两个位置间的运动过程产生了时间间隔的概念，不同运动过程的比较产生了时间的长短概念。时间只是描述物质运动过程的一个参数，是描述物质运动过程的一个量。物质的空间位置是如何确定的呢？到目前为止，我们对空间还很不了解，我们不知道也找不到物质在宇宙中的绝对位置，我们能够确定的只是它的相对位置，平时谈的位置都是指相对位置。通常我们认为物质所存在的地方就是它的空间位置，其它物质的位置可以通过与它比较而获得。因为时间是由物质的运动产生的，运动决定着时间，所以时间会随着物质运动的变化而变化，运动是原因，时间是结果。我们必须要搞清楚这个因果主次关系，是时间随着物质的变化而流逝，而不是物质随着时间的流逝而变化。现实生活中，正是由于人们搞混了这个关系，所以才在科学上产生了许多解释不清的矛盾。地球绕太阳公转速度的变化决定着一年时间的长短，地球自转速度的变化决定着一天时间的长短，钟表指针转动速度的变化决定着一个小时的长短，铯133原子能级之间跃迁的变化决定着一秒的长短。而不是时间流逝一年地球就要公转一圈，不是时间流逝一天地球就要自转一周，也不是时间流逝一个小时钟表就要走一圈，更不是时间过了一秒铯原子能级之间的跃迁就要变化一次。由于物质世界存在着普遍联系，物质每时每刻都在与周围的其他事物发生着相互作用，这种作用时时刻刻地影响和改变着物质的运动，所以时间总是在不断地发生着变化。从这个意义上讲，时间也具有相对性。我们知道，运动是具体物质的运动。宇宙中所有的物质都在做相对运动，不同的物质形态、不同的物质个体其运动也都各不相同，世界上没有完全相同的两个物质运动存在，因此不同的物质形态、不同的物质个体都拥有自己的时间，不同的物质个体其时间也都各不相同，所以从这个意义上来讲，时间也是相对的。宇宙从什么时候起就有了时间？宇宙从物质产生相对运动的那一刻起就有了时间。可能有人会说，物质是运动的，物质从诞生的那一刻起就有了相对运动，那么我们就说从有了物质的那一刻起宇宙就产生了时间。有的哲学课本上这样描述运动、时间和空间：“辩证唯物主义认为，物质是运动的，而物质的运动总是在一定的时间和空间中进行的。物质的运动离不开一定的时间和空间