匀变速直线运动的研究单元设计

1、.【教材分析】“匀变速直线运动的研究是人教版必修一第二章内容。课程标准要求“知道匀变速直线运动，掌握匀变速直线运动的规律，可以正确运匀变速直线运动的相关规律解决生活中的实际问题，以及掌握它的特殊情况自由落体运动的概念和规律该标准要求学生熟悉匀变速直线运动的定义，掌握匀变速直线运动的规律，以及相关的计算公式。本章内容从前到后按照实验规律、理论实际的顺序，这样不仅可以培养学生获得知识的才能，还可以培养学生运用知识的才能，最重要的是培养了学生连接性的思维。【三维教学目的】1、 知识与才能1) 理解有关匀变速直线运动的科学的研究方法。2) 可以运用自匀变速直线运动的规律解决实际问题。2、 过程与方法1

2、) 通过实验研究速度变化的物体的性质。2) 学会运用理想化法来研究物理中遇到的问题。3) 培养学生分析、综合、推理等思维才能。3、 情感态度价值观通过演示实验，激发学生考虑与讨论，培养学生实事求是的科学态度。【教学重点和教学难点分析】 匀变速直线运动的规律和匀变速直线运动规律的应用是本章教学的重点。其中匀变速直线运动规律以及应用是运动学的根底，而且还是考试的必考内容之一，所以应该引起学生的重视。由于匀变速直线运动在实际中变式比较多，比较抽象，而刚接触运动学的学生思维逻辑的连接性不抢，物理研究方法掌握不全面，所以这部分内容也就成了教学的难点。【设计理念】 新课程倡导将学生学习的重心从过分强调知识

3、的传承和积累转向知识的探究过程，让学生经历科学探究的过程，学习科学的研究方法，受到科学精神的熏陶，同时理解和掌握科学的内容。根据这一根本理念，这部分主要采用老师引导下学生实验探究的教学方法，和老师引导下，学生通过类比总结物理规律的教学方法。整个设计旨在突出知识的形成过程，让学生经历科学探究的过程，促进学生的科学探究的才能、逻辑思维才能的和对科学探究本身的理解。【教法与学法】 本节课的教法主要采用讲授法、实验探究法，通过老师形象生动、富于引导式的讲解以及各种实验的配合，启发学生思维，使学生从感性认识上升到理性认识。同时在讲授知识的同时浸透探究的思想，在探究过程中讲授必要的物理知识。而对于学生，采

4、用“提出问题猜测实验探究分析论证得出结论的学法，利用实验探究启发学生学习兴趣，同时设计一系列的比照实验，使学生在认知上产生矛盾冲突，在解决与前概念的冲突中，一步一步的建构正确的知识体系，并且引导学生体会研究物理问题的一般方法。【教学过程】本章内容可以分为五个课时进展教学：课时 一 实验：研究小车速度随时间变化的规律一、打点计时器的认识和使用方法1.打点计时器的构造，工作原理；使用的是直流电还是交流电?工作电压为多少?2.我国交流电的频率为50Hz,使用这种电源时打出的相邻两个点之间的时间间隔是多少?3.使用打点计时器时应注意那些问题？二、实验：探究小车速度随时间变化的规律1实验目的：探究小车速

5、度随 变化的规律。2实验原理：利用 打出的纸带上记录的数据，以寻找小车速度随时间变化的规律。3 实验器材： 打点计时器、 电源、纸带、带滑轮的长木板、小车、 、细线、复写纸、 。4实验步骤1按课本31页图2.1-1所示，把附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 2把一条细线拴在小车上，使细线跨过滑轮，下边挂上适宜的 。把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。 3把小车停在靠近打点计时器处，接通 后，放开 ，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，随后立即关闭电源。换上新纸带，重复实验三次。 4从三条

6、纸带中选择一条比较理想的，舍掉开头比较密集的点迹，在后边便于测量的地方找一个点做计时起点。为了测量方便和减少误差，通常每5个点选取一个计数点，那么T=5T0=5×0.02 s =0.1 s 。计数点分别标为A、B、C，用刻度尺量出每两个相邻计数点间的间隔 x1、x2、x3 5求出各计数点的瞬时速度填入下表：位置ABCDEFG时间s00.10.20.30.40.50.6vm/s6以速度v为 轴，时间t为 轴建立直角坐标系，根据表中的数据，在直角坐标系中描点。7通过观察考虑，找出这些点的分布规律。5本卷须知1开场释放小车时，应使小车靠近打点计时器。 2先接通电源，计时器工作后，再放开小车

7、，当小车停顿运动时及时断开电源。 3要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它。4牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小而使各段位移无多大差异，从而使误差增大。加速度的大小以能在60cm长的纸带上清楚地获得六七个计数点为宜。5要区别计时点和计数点。一般在纸带上每5个计时点取一个计数点，间隔为0.1 s 。6数据处理：根据表中的数据，在坐标纸上画出vt图象观察所画图象是 ，可以判断小车的运动是： 可利用v-t图象求加速度a是 。例、在“探究小车速度随时间变化的规律的实验中，如图给出了从0点开场，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3

8、、4、5、6都为计数点。测得：s1=1.40 cm，s2=1.90 cm，s3=2.38 cm， s4= 2.88 cm，s5=3.39 cm，s6=3.87 cm。那么：01234561在计时器打出点1、2、3、4、5时，小车的速度分别为：v1= m/s ， v2= m/s ，v3= m/s ，v4= m/s ，v5= m/s 。2在平面直角坐标系中作出速度时间图象。 3分析说明小车运动速度随时间变化的规律。课时 二 匀变速直线运动的速度与时间的关系1、匀变速直线运动老师活动：1导入上节小车在重物牵引下的运动图象，引导学生考虑图象特点，激发学生的求知欲。2利用多媒体展示小车vt图象，组织学生

9、讨论图象的特点：图象形状、速度、加速度等。学生活动：学生观看，在老师指导下讨论图象特点。老师活动：1引导学生继续考虑，培养学生的探究意识。2组织学生总结图象特点，引导学生继续考虑加速度与直线的倾斜程度的关系。学生活动：学生总结汇报，考虑问题老师活动：老师引导学生概括小车运动的特点，明确运动的性质。学生活动：学生在老师指导下得到匀变速直线运动的概念。点评：利用图象的方法引入匀速和匀变速直线运动，学生在对规律的把握上感觉比较直观，有利于学生迅速抓住运动特点，理解概念，培养学生空间想象才能。老师活动：利用多媒体展示变化了的图象如下图，组织学生讨论：匀变速直线运动可分为哪两种类型？“均匀变化的含义是什

10、么？启发学生考虑后得到结论学生活动：学生观看图象，讨论图象的区别及共同点，得到匀变速直线运动的两种类型。老师活动：出示课堂练习如下图，引导学生考虑和讨论：速度、加速度如何变化？是匀加速运动吗？学生活动：完成课堂练习。点评：让学生知道图象是研究物理问题的一种重要方法，优点是直观形象，通过图象变化，帮助学生进一步理解概念，培养学生考虑的周密性；在应用中加深对图象及概念的理解。2、速度与时间的关系式老师活动：老师引导学生考虑：除了图象外，还可以用什么方法表达物理规律？启发引导学生用数学公式来表达。指导学生推导公式。学生活动：考虑老师的问题，学惯用物理语言表述过程，根据有关知识进展公式推导。老师活动：

11、引导学生从物理角度理解公式，进一步考虑：式中各符号是矢量还是标量？直线运动中正负各表示什么意思？学生活动：学生考虑老师提出的问题，理解直线运动中矢量性的表示。老师活动：通过例题1和例题2，加深对公式的理解，培养学生应用知识解决问题的才能。老师引导学生读题和审题，理解题意，画出运动草图，挖掘隐含条件，正确应用公式及公式变形解题。学生活动：学生读题，正确理解题意，画出运动草图，找出有关物理量，正确应用公式解题。点评：通过推导公式，培养学生用物理语言表达过程的才能和应用数学工具的才能；通过详细题目，培养学生读题、审题、画草图分析运动学问题的才能。直线运动中，物理量的矢量性通过正负号来表示，要指导学生

12、在矢量运算中的符号如何确定。三、课堂总结、点评本节重点学习了对匀变速直线运动的理解和对公式的掌握。对于匀变速直线运动的理解强调以下几点：1、任意相等的时间内速度的增量一样，这里包括大小方向，而不是速度相等。2、对这个运动中，质点的加速度大小方向不变，但a不能说与成正比，与成反比，a决定于和的比值。3、而不是，即，要明确各状态的速度，不能混淆。4、公式中v、v0、a都是矢量，必须注意其方向。课时 三 匀变速直线运动的位移于时间的关系老师活动复习讨论引入新课：问题：在“探究小车速度随时间变化的规律实验中得到下面的一条纸带，我们应如何测出小车在D点时的瞬时速度？学生活动讨论 、答复： 老师活动小结：

13、1.在变速运动中，可以用平均速度来近似地代表瞬时速度。2.假如时间间隔t获得越小，平均速度就越接近瞬时速度。获得共识，引入讲述：以上我们已经学习了匀变速直线运动的速度公式，下面我们用 vt图象来研究匀变速直线运动的位移规律。板书：一、用vt图象研究匀变速直线运动的位移明确学习目的【探究】为了研究匀变速直线运动的位移规律，我们先来看看匀速直线运动的位移规律：在匀速直线运动的v-t图象中， 图象与时间轴所围的面积表示位移x=vt。老师活动问题1：对于匀变速直线运动，图象与时间轴所围的面积是否也可以表示相应的位移呢？启发：我们能否运用类似“用平均速度来近似地代表瞬时速度的思想方法，把匀变速直线运动粗

14、略地当成匀速直线运动来处理？学生活动答复： 老师活动小结：可以把整个匀变速直线运动的运动过程分成几个比较小的时间段，把每一小段时间内的匀变速运动粗略地看成是匀速直线运动。为了简单处理，我们可以用时间间隔t内任意一个时刻的瞬时速度来代表该段时间内运动的平均速度，然后把运动物体在每一个时间间隔内的位移即小矩形的面积都表示出来，最后求和，就得到匀变速直线运动的总位移了。老师活动问题2：由于时间间隔t获得比较大，所以上面的做法比较粗糙。为了得到更准确的结果，该如何改进？讨论得出：可以把时间间隔t获得很小。课件演示：时间间隔t获得越小，小矩形面积的总和就越准确地表示物体发生的位移：1假如时间间隔t获得非

15、常非常小，所有小矩形的面积之和就能非常准确地代表物体发生的位移。浸透“无限逼近的思维方法2假如时间间隔t获得非常非常小，所有小矩形的面积之和刚好等于v-t图象下面的面积。结论：匀变速直线运动的v-t 图象与时间轴所围的面积表示位移。【拓展】：所有的v-t 图象与时间轴所围的面积都表示位移，其正负表示位移的正负。问题3：对于非匀变速直线运动，图象与时间轴所围的面积是否也可以表示相应的位移呢？ 通过课件的演示，让学生发现“面积表示位移。加深认识浸透“化曲为直的思维方法 结论：因为匀变速直线运动的 v-t图象中“面积表示位移，所以我们只要把“面积表示出来即可得到匀变速直线运动位移的计算公式。板书：二

16、、匀变速直线运动的位移公式学生活动板演：学生通过计算“面积推导出位移公式：1.把“面积看作梯形或割补后的矩形，都得到： 。2.把“面积看作小矩形加上三角形，得到： 。3.把“面积看作大矩形减去三角形，得到： 。老师活动讲述：以上公式适用于匀变速直线运动；假设以初速度方向为正方向，那么匀加速时a为正值，匀减速时a为负值。【拓展】：对于所有的变速直线运动都有，而对于匀变速直有 ，比较以上两道公式，你能发现什么？讨论得出：匀变速直线运动的平均速度 。引入：“理论是检验真理的唯一标准，下面我们通过实验来验证以上得出的匀变速直线运动的位移公式。板书：三、位移公式的验证1.问题：是否需要三道公式都一一验证

17、？学生活动学生讨论与答复：老师活动分析：不需要，因为由 结合，即可推导出其他两道位移公式培养学生的发散思维才能，加深理解2.实验验证：三道公式中验证哪一道位移公式比较方便？验证 最方便，因为它不涉及加速度，容易测量3.如何利用桌面上的仪器来验证 ？学生活动学生设计实验方案讨论得出：用一条细线跨过定滑轮拉动轨道上的小车，让小车拖着纸带在轨道上作匀加速直线运动，利用打出的纸带就可以测出v0、v、t和x，从而验证x是否等于。学生动手实验：每组打一条纸带，利用这一条纸带进展两次测量。数据处理,得出结果。分析实验结果，证明上面推导出来的公式是正确的。t1tvv00v1经历科学的探究过程，培养科学探究的才

18、能和培养严谨的科学态度练习：某物体沿程度地面向东做直线运动，其v-t图象如右图所示，请你能尽量详细地说出该物体位移的变化情况。 通过练习加深对知识的理解老师活动小结：1.所有的v-t 图象与时间轴所围的面积都表示位移。“面积的大小表示位移的大小：第一象限内“面积为正，表示位移为正。第四象限内“面积为负，表示位移为负。概括归纳，使本节知识系统化2.匀变速直线运动常用的位移公式：3.匀变速直线运动的平均速度公式： 。课时 四 自由落体运功1.自由落体运动的概念1.概念引入引问：由于落体运动受到空气阻力影响，要想研究落体运动就必须排除空气阻力，那么，假如物体在下落过程中忽略空气阻力，物体的受力有什么

19、特征。学生以原有的力学根底可以很快答出：忽略空气阻力，那么物体只受重力作用。2.自由落体运动物体仅在重力作用下，从静止即初速度为零开场竖直下落的运动，叫做自由落体运动。学生考虑，联想，答问。概念认识强调自由落体运动实际上是一种理想条件下的运动，实际生活中物体受到空气阻力，但一般重力大于空气阻力。2.学生自主实验探究自由落体1.引问：假设要研究某种运动规律，我们可以采用怎样的方法和器材？学会回忆前面学习匀变速直线运动的体验，可想到：利用打点计时器采用示踪轨迹记录法研究。2组织学生分组实验：利用打点计时器记录重物的下落过程。提醒学生操作本卷须知3引导学生考虑、讨论如何合理利用纸带记录的信息作初步分

20、析：A.轨迹直线    方向竖直向下B.变速速度越来越大比较相等时间内发生的位移。小组实验、操作、记录、考虑、交流讨论，可提醒学生课前复习打点计时器的工作原理，重点强调任意两个相邻点无论匀速或变速的等时性。3.引导考虑讨论引导学生认识到研究运动规律的方法之一为寻找位移与时间的关系，故可以想到做st图象，分析推测自由落体运动规律。基于本实验的特点，不容易确定起始点，故不方便准确测出s，从而给st图象的得出带来一定难度，这一点可在下一节课探究自由落体运动规律时解决。5.解释亚里士多德的错误结论4.课堂总结、点评老师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。课时 五 稳固练习一、问题概述师：两物体在同一直线上