综合与实践：高铁列车运行中的数量关系 教学设计

2/2综合与实践高铁列车运行中的数量关系1.科学、全面分析已有信息，通过假设、推理和运算，进行估计和判断，获得新的信息.2.对照估计获得的信息与真实信息，反思解决问题过程中的收获与不足.3.根据实际信息，推断高铁列车的实际运行状态.4.认识路程随时间均匀变化（一次函数），速度随时间均匀变化（一次函数），以及路程随时间非均匀变化（二次函数）的数学模型.1.分段路程的估算（匀变速、匀速）、平均速度的计算.（重点）2.匀变速阶段的路程分析.（难点）知识链接：展示中国高铁图片及数据（“全球里程最多、速度最快”），引发自豪与兴趣.呈现G19次高铁时刻表（北京南→上海虹桥），提问：“从时刻表中，你能看到哪些时间信息？”（如：北京南至济南西用时约1.5h）探究：选择合适的函数模型解决实际问题1.用“动画＋示意图”展示：高铁3阶段运行：阶段1（匀加速）：出站15min，速度从0→350km/h，平均速度175km/h；阶段2（匀速）：途中保持350km/h；阶段3（匀减速）：进站15min，速度从350→0km/h，平均速度175km/h.小组讨论：“为什么进站/出站不能瞬间加速/减速？”（安全、技术限制）2.计算“北京南至济南西”路程：①总用时：1.5h（90min）；②拆分运行时间：匀变速时间＝15＋15＝30（min）＝0.5h，匀速时间＝90－30＝60（min）＝1h；③计算两段路程：匀变速路程＝175×0.5＝87.5（km），匀速路程＝350×1＝350（km）；④总路程＝87.5＋350＝437.5（km）.小组展示：用“时间轴＋路程块”的形式，直观呈现计算过程.2.济南西→南京南用时2h（120min），计算：匀变速时间0.5h，匀速时间1.5h，路程＝175×0.5＋350×1.5＝612.5（km）；南京南→上海虹桥用时1h（60min），计算：匀变速时间0.5h，匀速时间0.5h，路程＝175×0.5＋350×0.5＝262.5（km）.学生自行计算三段的平均速度：①北京南→济南西：437.5÷1.5≈291.7（km/h）；②济南西→南京南：612.5÷2＝306.25（km/h）；③南京南→上海虹桥：262.5÷1＝262.5（km/h）.讨论：“全程平均速度是多少？等于三段平均速度的平均值吗？”（全程路程＝437.5＋612.5＋262.5＝1312.5（km），全程用时4.5h，平均速度＝1312.5÷4.5＝291.7（km/h）；不等于三段的平均值，因为各段用时不同）3.绘制“北京南至济南西”的路程－时间图：横轴：时间（min），纵轴：路程（km）；分段绘制：0－15min（匀加速）：曲线上升（逐渐变陡），15min时路程＝175×0.25＝43.75（km）；15－75min（匀速）：直线上升，75min时路程＝43.75＋350×1＝393.75（km）；75－90min（匀减速）：曲线上升（逐渐变缓），90min时路程＝393.75＋43.75＝437.5（km）.小组合作完成绘图，教师展示“标准图象”对比.归纳总结：高铁运行总路程＝175×（加速时间＋减速时间）＋350×匀速时间.匀变速段对应二次函数，匀速段对应一次函数.已知高铁运行规律：出站阶段做匀加速直线运动，15min速度从0提升至350km/h，该阶段路程可按“平均速度×时间”计算（平均速度为最大速度的12）；进站阶段做匀减速直线运动，耗时与匀加速阶段相同，规律与匀加速一致；中间阶段为匀速直线运动（1）若该高铁从N站到P站用时0.5h，且站间距离较短，无匀速行驶阶段，仅包含匀加速、匀减速过程（减速前已达到最大速度），则N站到P站的路程为87.5km.（2）设高铁某段行程的总用时为th（t＞12），匀速行驶时间为t0h，请用含t的代数式表示t0＝t－12，并写出该段行程总路程s（单位：km）与t的函数关系式：s＝350t－87.5高铁运行模型匀变速（加速、减速