平均速度与瞬时速度

第三章物质的简单运动第三节平均速度与瞬时速度首都师范大学附属中学张至骞一、教学背景分析课程标准要求“用速度描述物体运动的快慢，用速度公式进行简单计算”，而实际的物体运动往往是非直线的变速运动。因此，通过计算一段时间、一段路程内的平均速度就是我们通常用来描述运动的一个“近似”或“等效”的概念。瞬时速度比较抽象，所以对初中学生的要求为了解瞬时速度即可。本节作为第三章第三节，承接第二节提出的速度的概念，对速度这一概念展开进一步的解读。此外，本节课为之后的第四节平均速度的测量奠定了理论基础，更为之后高中的运动学课程做了提前铺垫。因此，本节虽然为选学内容，但对于层次较好的学生来说是一个很好的知识扩展。学生在生活中常常会碰到很多对速度的描述，有的是平均速度，有的是瞬时速度，但他们很少去思考平均速度与瞬时速度之间的区别与联系。因此，可以通过举出一些身边的事例，进行简单提问，引发学生对速度这个看似简单的概念的进一步思考，展开本节课的学习。因此，本节课从一段F1赛车与战斗机“赛跑”的视频出发，引起学生对平均速度和瞬时速度的兴趣。先提出时间间隔与时刻的概念作为后续问题讨论的铺垫。回顾引课视频中的情节和前一节速度的定义，分析得到平均速度的定义。对平均速度的计算进行简单的练习，并强调平均速度是对一段时间或一段路程的描述。再通过运动员“冲线”时的速度引出瞬时速度的概念，并总结平均速度和瞬时速度的区别与联系。最后，通过对童话故事的分析和生活中的问题的讨论，加深对平均速度和瞬时速度的认知，了解平均速度和瞬时速度的应用。二、教学目标1.通过观看视频，体会平均速度与瞬时速度的区别，对平均速度与瞬时速度的区别与联系有初步认知。2.通过对平均速度概念的了解和对平均速度的计算，体会平均速度是对某一段时间内或某一段路程内物体运动快慢的描述，脱离某一段时间或某一段路程去谈是没有意义的，掌握读列车时刻表等生活技能。3.通过举例并联系生活实际，初步了解瞬时速度是表示运动物体在某一位置或某一时刻的快慢程度，为高中运动学的学习做铺垫。4.通过学习平均速度与瞬时速度，养成将物理知识与生活实际相联系的意识和习惯，在实际物理情景中学习物理知识。5.通过对超速的讨论，了解平均速度与瞬时速度在生活中的应用，提高遵守交通法规的意识。三、教学重点和难点教学重点：平均速度概念的理解。教学难点：平均速度与瞬时速度的区别与联系。四、教学过程1.教学引入观看视频：F1赛车与战斗机“赛跑”。提出问题：视频中的赛车与战斗机，谁跑得快？学生通过对视频的讨论得出结论：刚出发一段时间内赛车跑得快，而过一段时间后战斗机跑得快。进而提出问题：我们常说的飞机比汽车快是什么意思？学生通过对日常生活的分析，得出结论：在长距离运动时（例如前往外地旅游），飞机往往比汽车所用时间短，因此运动快。总结：我们描述运动的快慢时，都要明确一段时间或者一段路程，而对于这一段时间或一段路程进行描述的速度就是平均速度。2.“知识点”教学（1）时刻与时间间隔承接引课中所提到的“一段时间”，提出时间间隔与时刻的概念。在研究平均速度与瞬时速度时，不得不提到时刻与时间间隔两个概念。参考高中物理教材中对时刻与时间间隔的解释，结合学生平常所说的“8点”上第一节课，“8点40分”下第一节课，一节课“40分钟”，这些常用的时间描述，引发学生对这些时间不同之处的思考，进而提出时刻与时间间隔的概念，并指出：我们平时所说的“时间”，有时指的是时刻，有时指的是时间间隔，要根据上下文认清它的含义。（2）平均速度通过前面对事例的分析和对时间间隔的学习，我们就可以对平均速度下定义：物体在某一段时间内（或某一段路程内）运动的快慢程度，叫做平均速度。并且给出计算平均速度的公式：。回顾在上节课中我们所定义的速度，发现它其实就是我们研究的一段时间或一段路程内物体的平均速度。巩固练习1：教师给出刘翔在雅典奥运会上跨越每个栏的时刻。提出问题：他在距离起点哪两个栏之间跑得最快？全程的平均速度是多少？学生通过思考、分析后，通过给出的每两个栏间的距离差与时间差计算出每两个栏间的平均速度，可以知道第三、第四两栏间的平均速度是最大的，即跑得最快。并通过全程的距离与时间计算出全程的平均速度。在此过程中，学生可以体会平均速度是对于某一段确定的路程进行描述，脱离某一段路程去谈平均速度是没有意义的。巩固练习2：教师给出D41次列车［北京—济南（动车组）］时刻表。提出问题：D41次列车由北京行驶到德州的平均速度是多少？D41次列车由北京行驶到济南的平均速度是多少？学生通过计算再次深化平均速度是对某一段确定的路程或某一段确定的时间进行描述，并让学生了解，平均速度不仅可用于对直线运动快慢的描述，对曲线运动同样可以用平均速度进行描述。并且在对表格中的数据进行处理时，锻炼与检验学生对单位的换算能力。（3）瞬时速度教师提出问题：我们也常常会说一个运动员在最后冲线时的速度，这个速度是平均速度吗？学生通过思考与讨论，提出这个速度没有对应于一段时间间隔或一段路程，而是对应于一个时刻或一个位置。给出瞬时速度的定义：运动的物体在某一瞬间（或某一位置）运动的快慢程度，叫瞬时速度。（4）平均速度与瞬时速度教师提出问题：平均速度与瞬时速度都用于描述物体运动的快慢程度，它们有哪些不同之处？学生回顾总结：平均速度是描述物体在某一段时间或某一段路程内运动的快慢程度，而瞬时速度是描述物体在某一个时刻或某一个位置的运动快慢程度。教师提出问题：有没有一种特殊的运动，运动过程中平均速度与瞬时速度的大小是相等的？学生思考讨论后回答：物体做匀速直线运动时，它在运动过程中速度保持不变，那么它在任何时刻的瞬时速度都相同，都等于平均速度。（5）对于高层次的学生，可以提出问题：如何计算瞬时速度？教师分析：我们根据速度的定义可以求得平均速度，那可否类似地得到瞬时速度？即我们在什么时候可以把平均速度认为是瞬时速度？举例与引导：以刘翔的跨栏过程为例，如果想知道刘翔在冲过终点时的瞬时速度，是全程的平均速度还是从最后一个栏到终点这段路程的平均速度更接近我们想要的结果？学生可以清楚地回答：最后一个栏到终点这段的平均速度更接近。教师继续在黑板上作图：一点点缩短到终点的路程，所得的平均速度应该更接近于我们所要的结果。最终得到结论，如果我们选取的到终点的路程很短时，我们就可以把这段路程内的平均速度看作冲过终点时的瞬时速度。3.课堂小结（1）速度可以分为两类：平均速度和瞬时速度。（2）平均速度是对一段时间内或一段路程内运动快慢的描述，描述平均速度不能脱离一段时间或路程。（3）平均速度在描述某一瞬间或某一位置的运动快慢时并不适用，因此，我们引入了瞬时速度的概念。（4）平均速度和瞬时速度都用于描述物体运动的快慢程度，但平均速度是描述在某一段时间或某一段路程内物体的运动快慢程度，而瞬时速度是描述在某一个时刻或某一个位置是物体的运动快慢程度。当物体做匀速直线运动时，它的瞬时速度等于平均速度。4.小练习（1）龟兔赛跑：通过观察分析s-t图像，回答问题：①谁的平均速度大？②谁的瞬时速度大？③最后的胜负比较的是两者的平均速度还是瞬时速度？（2）超速驾驶：根据日常生活经验和所学知识回答问题：①汽车仪表盘显示的速度是平均速度还是瞬时速度？②超速驾驶是什么意思？③现在常用的判断汽车是否超速的方式有哪几种？④判断汽车是否超速用的是瞬时速度还是平均速度？（3）小明一家在寒假时驾车由北京出发前往上海。下午3点整时，小明看到路边有两个交通指示牌，如图甲所示；两小时后，小明又看到了两个交通指示牌，如图乙所示。请问：①在这两个小时中，汽车的平均速度是多少？超速了吗？②在遵守交通法规的前提下，小明一家最早几点几分能到达上海？ 五、教学实施反思本节课结合学生身边的物理现象，通过对实际问题的分析计算更加清楚、形象地解释了平均速度与瞬时速度的概念，并介绍了二者在生产生活中的应用。在练习的过程中列举一些童话故事和身边的实例贴近学生的认知，融入一些对学生有益的道理：如要