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文档简介
1、第二章:直线运动 第一节:机械运动一、目的要求1、理解参考系的概念;明确选择不同的参考系来观察一个运动,结果会有不同; 描述一个物体的运动时,参考系是可以任意选取的.2、理解质点的概念,明确质点是理想模型.3、理解时刻和时间间隔的概念,知道它们的区别.4、理解位移和路程的概念,知道它们的区别.5、知道什么叫质点运动的轨迹,知道直线运动和曲线运动的含义.6、初步了解建立模型,是物理学的重要抽象思维方法之一.二、重点难点1、理解机械运动的永恒性和相对性,知道运动是物体的固有属性,是物体的存在形式.2、理解质点概念以及初步理解建立质点概念所采用的抽象思维方法.三、教学过程:(一)多媒体显示引出课题自
2、然界的一切物体都在不停地运动,河水奔流,鸟儿飞翔,车辆行驶,火箭发射,卫星飞行,电子绕核运动归纳:1. 运动是一切物体的固有属性,是物体的存在形式,宇宙中的一切,大到天体,小到分子、原子、都处在永恒的运动中.2. 物体相对于其他物体的位置的变化,叫做机械运动,简称运动.(二)怎样描述机械运动? 运动的相对性讨论(师生) (1)静止是绝对的吗?(2)描述一辆列车的运动,甲说它向北行驶,乙说它向南后退,这可能吗?引出参考系概念:在描述一个物体的运动时,选来作为标准的另外的物体,叫做参考系.选择不同的参考系来观察同一个运动,观察的结果会有不同. (1)讨论坐在行驶的火车中的乘客 以车厢作为参考系静止
3、 以地面作为参考系运动(2)多媒体显示从匀速飞行的飞机上向地面空投物资. 以飞机作为参考系沿直线下落 以地面作为参考系沿曲线下落 4、参考系可以任意选取,但在不同参考系中描述同一个物体的运动,繁简程度不一样,因此,选取参考系应以观察和研究问题方便为准.如研究地面物体的运动,一般以地面为参考系;研究月亮或人造卫星的运动,应选取地球为参考系;研究行星的运动,应选取太阳为参考系.(三)质点考察汽车的运动,火车的运动,地球的公转. 当物体的大小、形状对所研究问题的影响可以忽略不计时,就可以将物体抽象为有质量的点.2、用来代替物体的有质量的点叫做质点.质点是一个理想化的模型.3、一个物体能不能看作质点,
4、要看问题的具体情况而定,例如:研究地球公转时,可以把地球视为质点,而研究地球的自转时,就不能将地球视为质点.4、运动的质点通过的路线,叫做质点运动的轨迹. 直线运动按轨迹分 曲线运动(四)时刻和时间间隔物体的运动总是伴随着时间和空间而进行.在表示时间的数轴上,时刻表示一个点,而两个点之间(即两个时刻之间)对应的线段表示时间间隔, 简称时间.上面的时间轴表示上午前两节课开始和结束的时刻及两节课和课间休息持续的时间间隔.时间的法定计量单位是秒、分、时,它们的符号分别是s、min、h.(五)位置、位移和路程位置运动物体在某时刻处在空间的某个点,就叫物体的位置.位置可以由坐标描述,如:A点位置由A(x
5、,y)描述.位移位移表示质点的位置变动,从初位置指向末位置的有向线段表示质点在这次运动中发生的位移,有向线段的长度表示位移的大小,有向线段的方向表示位移的方向.如:物体从A点沿曲线运动到B点,这次运动对应的位移用有向线段AB表示.位移既有大小,又有方向,位移是矢量,通常用字母s表示位移.3、路程:路程是指质点运动轨迹的长度,上面的例子中曲线AB的长度表示路程.路程只有大小没有方向,是标量.讨论:位移和路程的区别是什么?位移是矢量,路程是标量,位移只与始末位置有关而与路径无关,而路程与路径有关.(六)课堂小结知识 时刻与时间机械运动-质点-参考系 位移与路程 2建立物理模型的意义位移和时间的关系
6、一、目的要求1、理解匀速直线运动,变速直线运动的概念2、理解位移时间图象的含义,知道匀速直线运动的位移图象及其意义.3、理解用图象表示物理量之间的关系的数学方法.二、重点难点重点:匀速直线运动的位移时间图象。难点:理解图象的意义.三、教学过程:(一)多媒体显示,引出匀速直线运动 1、观测一辆汽车在一段平直公路上运动时间t/s04.910.015.119.9位移s/m0100200300400观测结果如下可以看出,在误差允许的范围内,在相等的时间里汽车的位移相等.2、物体在一条直线上运动,如果在相等的时间里位移相等,这种运动就叫做匀速直线运动.(1)在匀速直线运动中,位移s跟发生这段位移所用的时
7、间t成正比.(2)用图象表示位移和时间的关系在平面直角坐标系中纵轴表示位移s横轴表示时间t作出上述汽车运动的s-t图象如右图所示可见匀速直线运动的位移和时间的关系图象是一条倾斜直线这种图象叫做位移时间图象(s-t图象)图象的含义表明在匀速直线运动中,st图象上任一点的横坐标表示运动的时间,对应的纵坐标表示位移图象的斜率k=s/t=v(3)学生阅读课文第23页方框里面的文字讨论:下面的s-t图象表示物体作怎样的运动?(投影显示)(二)变速直线运动举例:(1)飞机起飞 (2)火车进站2、物体在一条直线上运动,如果在相等的时间里位移不相等,这种运动就叫做变速直线运动.3、变速直线运动的位移图象不是直
8、线而是曲线(投影显示)四、课堂小结 匀速直线运动(s t) 变速直线运动(s与t不成正比)运动快慢的描述 速度一、目的要求1、理解速度的概念(1)知道速度是表示物体运动快慢和方向的物理量;(2)明确速度的意义、公式、符号和单位;(3)知道速度是矢量.2、理解平均速度和瞬时速度的概念,明确瞬时速率,知道速率和速度的区别.3、初步运用极限思维方法理解瞬时速度.二、重点难点重点:速度概念。难点:对瞬时速度的理解。三、教学过程:1、 多媒体演示不同物体的运动,引出速度概念百米竞赛汽车的运动火箭的运动 2、速度:速度是表示物体运动快慢的物理量,它等于位移s与发生这段位移所用时间t的比值,用v表示速度,则
9、有 v=s/t 单位:m/s速度不但有大小,而且有方向,是矢量,速度的方向跟运动的方向相同.3、平均速度(1)在匀速直线运动中,物体运动的快慢程度不变,位移s跟 发生这段位移所用的时间t成正比,即速度v恒定.(2)在变速直线运动中,物体在相等的时间里位移不相等,比值s/t不恒定.(3)平均速度:在变速直线运动中,位移s跟发生这段位移所用时间t的比值叫做这段时间的平均速度,用 v- 表示,有Vv- =s/t显然,平均速度只能粗略描述做变速直线运动物体运动的快慢.平均速度与时间间隔t(或位移s)的选取有关,不同时间t(或不同位移s)内的平均速度一般是 不同的.例题1:下边是京九铁路北京西至深圳某一
10、车次运行的时刻表,设火车在表中路段做直线运动,且在每一个车站都准点开出,准点到达.a.火车由北京西站开出直至到达霸州车站,运动的平均速度是多大?b.火车由霸州车站开出直至到达衡水车站,运动的平均速度是多大?Sc.在零时10分这一时刻,火车的瞬时速度是多大?北京西深圳自北京西起公里站名北京西深圳22:180北京西 -6:3523:30 3292霸州 225:200:08 11147任丘 394:361:39 45274衡水 103:04解:a.北京西霸州 位移s=92km 时间t=23:30-22:18=72min=1.2h v- =s/t=92/1.2=76.67km/h b. 霸州衡水 位移
11、s=274-92=182km 时间t=1:39-23:32=2:07min=2.12h v- =s/t=182/2.12=85.85km/hc. 在零时10分这一时刻,火车的瞬时速度为零。例题2.物体沿直线AC作变速运动,B是AC的中点,在AB段的平均速度为60m/s,在BC段的平均速度为40m/s,那么在AC段的平均速度为多少?解:设AC段位移为s,那么通过AB段经历的时间t1=(1/2)s/ v- 1=s/120 s通过BC段经历的时间t2=(1/2)s/ v- 2=s/80 s总时间t=t1+t2=(s/120+s/80) s在AC段的平均速度 v- =s/t=s/(s/120+s/80
12、)=48m/s本题的解答过程告诉我们,求平均速度应严格依据定义进行,不能无根据任意发挥.(比方说用v- =(v- 1+v- 2)/2 )4瞬时速度、瞬时速率运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,叫瞬时速度.瞬时速度的大小叫瞬时速率,简称速率.为什么要研究瞬时速度?(学生讨论)因为平均速度不能描述物体在运动过程中任一时刻(或任一位置)运动的快慢,而瞬时速度在日常生产,生活和现代科技中有广泛的应用,例如研究飞机起飞降落时的速度,子弹离开枪口时的速度,人造卫星入轨时的速度等.例题3.一物体从静止出发从某一高度向下竖直下落,它的位移大小与时间的函数关系为s=5t2(m)求t1=2 s到t2=3 s这
13、段时间的平均速度;求t1=2 s到t2=2.1 s这段时间的平均速度;求t1=2 s到t2=2.01 s这段时间的平均速度;求t1=2 s到t2=2.001 s这段时间的平均速度.解:由位移s与时间t的关系式s=5t2可以得到各段时间的平均速度 v- 1=s/t=5(32-22)/(3-2)=25 m/s v- 2=s/t=5(2.12-22)/(2.1-2)=20.5 m/s v- 3=s/t=5(2.012-22)/(2.01-2)=20.05 m/s v- 4=s/t=5(2.0012-22)/(2.001-2)=20.005 m/s讨论:从上面的计算,会发现什么规律?可以得到什么结论?
14、结论:当时间间隔取得越来越短时,物体平均速度的大小愈来愈趋近于数值20m/s,实际上, 20m/s就是物体在2s时刻的瞬时速度,它反映了物体在2s时刻运动的快慢程度.可见:质点在某一时刻的瞬时速度,等于时间间隔趋于零时的平均速度值,用数学语言讲叫瞬时速度是平均速度的极限值.(4)瞬时速度是客观存在的.设想物体在运动过程中任一时刻没有瞬时速度,则也可以推出在其他的任意时刻都没有瞬时速度,这样,又怎样解释物体是运动的呢?(5)瞬时速度是矢量,既有大小,也有方向,在直线运动中瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同.(6)怎样在s-t图象中认识瞬时速度.讨论:教材第27页第(4)题如图是两个
15、匀速直线运动的位移图象.哪条直线所表示的运动的速度大?各是多大?解析:根据匀速直线运动的位移公式s=vt,由于v是不变的,s与t呈正比例关系,s-t图象是一条倾斜直线,该直线的斜率k在大小上等于匀速直线运动的速度v.显然直线的斜率大于直线的斜率,即v2v1不难求出 v1=0.75m/s v2=1.5m/s 在变速直线运动s-t图象中,某段时间内的平均速度,可用图象在该段时间内的割线的斜率k来表示,如图所示在变速直线运动s-t图象中,某时刻的瞬时速度,可用图象上过该时刻(或该位置)对应点的切线斜率k来表示.如图所示k=tan=vt(7)用正负号表示速度如果质点做直线运动,可以先建立一维坐标轴,当
16、质点的速度方向与坐标轴的正方向相同时,规定它为正值,而当质点的速度方向与坐标轴的方向相反时,规定它为负值,这样,就可以用带有正、负号的数值表示速度的大小和方向.讨论:v1=5m/s和v2=-10m/s各表示什么意思?谁的速度大?四、课堂小结:匀速直线运动:v=s/t速度 平均速度v- s/tt0 变速直线运动瞬时速度v = lim (s/t) 瞬时速率速度和时间的关系一、目的要求、理解什么是速度时间图象(v-t图象),知道如何用图象表示速度和时间的关系.、知道匀速直线运动和匀变速直线运动的v-t图象及其物理意义.、知道什么是匀变速直线运动和非匀变速直线运动.二、重点难点重点:匀速直线运动和匀变
17、速直线运动的v-t图象。难点:对图象物理意义的理解。三、教学过程:(一)复习提问:画出匀速直线运动的s-t图象点评、注意横坐标、纵坐标的内容是否标注完整、规范(二)引出新课,安排学生阅读课文如果在平面直角坐标系中用纵轴表示速度,横轴表示时间,就可以作出速度时间图象(v-t图象),以便直观地表达运动质点的速度随时间变化的情况.阅读课文第27页第四节(三)讨论、学习新课1、v-t图象和s-t图象的坐标建立有什么区别? 纵坐标不一样1、 匀速直线运动的v-t图象是怎样的?与横轴平行的直线,直线与纵轴(v)的截距表示速度的大小.用微机系统在屏幕上打出教材第27页图2-152、 从v-t图象中可以获取哪
18、些信息? (1)可以看出速度的大小 如上图可知:v1=2m/s,v2=5m/s(2)可以求位移 在匀速直线运动的速度图象中,边长分别为v和t的矩形的面积大小等于位移的大小(如阴影所示)s=4*3=12m3、 教材第27页表格所记录的汽车的运动有何特点?称什么运动?时刻t/s0 5 10 15速度v/(kmh-1)20 31 40 49特点:(1)速度不断改变(2)在误差允许范围内,每隔5 s,汽车的速度增加10km/h.即在相等的时间内,速度的改变是相等的.5、什么是匀变速直线运动?一般有几种?在变速直线运动中,如果在相等的时间内速度的改变相等,这种运动就叫匀变速直线运动.一般有:匀加速直线运
19、动(速度随时间增加) 匀减速直线运动(速度随时间减少)2、 变速直线运动的速度图象是怎样的?匀变速直线运动的速度图象是一条倾斜的直线,该直线与纵轴的交点表示t=0时刻的速度.(屏幕显示)3、 讨论屏幕显示的v-t图象,说出物体在这1min内各阶段的运动情况.在010s时间内,物体从静止开始作匀加速直线运动,在10s时该速度达到30m/s.在10s-40s时间内,物体保持v=30m/s不变,作匀速直线运动.在40s-60s时间内,物体从30m/s的速度开始作匀减速直线运动,直至60s时刻瞬时速度为零.4、 从匀变速直线运动的速度图象中可以获取哪些信息?(1)可以知道各个时刻的瞬时速度的大小(2)
20、可以知道一段时间间隔对应的位移的大小图中阴影面积的大小表示作匀加速运动的物体在t1t2时间间隔内的位移大小.(3)可以确定质点到达某一速度所对应的时刻.5、 例题讨论:(1)A、B两物体在同一直线上同时由同一位置开始运动,其速度图象如图所示,下列说法正确的是A、开始阶段B跑在A的后面,20s后B跑在A的前面B、20s时刻B追上A,且A、B速度相等C、40s时刻B追上AD、20s时刻A、B相距最远解析:从图象可以知道,A作vA=5m/s的匀速直线运动,B作初速度为零的匀加速直线运动,在40s时刻,二者位移相等s=200m,即B追上A.而在此之前,sB始终小于sA,即在40s之前,B始终落后于A,
21、因而A错,B错,C正确;在t=20s之前,vAvB.A与B相距越来越远,在20s之后,vAvB,B又逐渐靠近A,可见在t=20s时刻二者相距最远s=(1/2)520=50m,D项正确.综上所述,正确选项为C、D.(2)如图是某一质点的速度图象,试对质点在开始运动后20s内的运动过程进行描述.解析:由图象可知.在t=0时刻物体的速度为8m/s,而且在010s内,速度一直为负值,说明物体以8m/s的速度开始向负方向运动,而且速度均匀减少作匀减速直线运动,至t=10s时刻速度减为零离开坐标原点负方向40m.从第10s开始速度改为正方向,物体沿正方向作匀加速直线运动,至第20s时刻速度为8m/s.第2
22、0s物体的总位移s=s1+s2=-40+40=0,即回到出发点.从图象还可以看出,020S时间间隔内,速度随时间变化的快慢是相同的.10非匀变速直线运动下面的图象描述的是什么运动?从图象中可以看出,在相同时间内物体速度的改变并不相等,即速度不是均匀改变的,象这样的运动称为非匀变速直线运动.四、课堂小结匀速直线运动 匀加速直线运动物体的运动 匀变速直线运动 匀减速直线运动 非匀变速直线运动速度改变快慢的描述 加速度一、教学目标1知道什么是匀变速直线运动。2理解加速度的概念:(1)知道加速度是描述速度变化快慢的物理量。速的国际制单位是m/s2。(3)知道加速度是矢量,知道加速度方向与速度方向相同或
23、相反时,结果是速度随时间增加或减少。(4)知道匀变速直线运动是加速度大小和方向都不变的运动。二、重点、难点分析加速度的概念既是重点,又是难点。首先要注意加速度的引入。可以通过公共汽车与无轨电车(或卡车与小汽车)启动,速度从零加速到5m/s的差异,使学生体会到速度的变化有快慢问题。也可演示物体从不同倾角的斜面滑下,在水平面滑行的距离大致相同,比较物体在不同倾角的斜面的速度变化的不同点是什么?从而提出速度变化有快慢之分。引入加速度的概念后,要强调两个问题。其一,加速度不是表示速度的增加,也不是速度的变化,而是速度变化的快慢。其二,加速度的大小与速度的大小没有任何直接关系,高速公路上高速匀速行驶的汽
24、车,它的加速度为零。这两个问题,都可以用课堂讨论的方式进行。暂时回避几个问题:第一,只提出加速度是矢量,如何判断方向的问题应暂时回避,待引出牛顿第二定律再研究;第二,不宜提“速度变化的快慢”,包括“速度方向变化的快慢”;第三,不宜提平均加速度与即时加速度。三、教具“教参”第100页介绍的“阿特伍德机”装置,装置中的槽码可选用几个不同规格的。或用研究匀变速直线运动的装置。(不用打点计时器)四、主要教学过程(一)引入课题研究变速直线运动,应当从简单的入手,什么样的变速直线运动最简单呢?下面给出沿直线做变速运动的火车和汽车,从开始计时及每隔1s的速度v1和v2的变化情况:时刻ts01234火车v1m
25、s-15.05.35.65.96.2汽车v2ms-12018161412问:表中火车(汽车)的速度变化有什么特点(规律)?引导同学答出在相等的时间内速度的变化相等:每隔1s速度的增加或减小(变化)相等。伽里略研究后认为,这样的变速直线运动最简单。(二)教学过程设计六、匀变速直线运动 加速度1匀变速直线运动物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内速度的变化相等,这种运动叫做匀变速直线运动。表中所表示的火车、汽车在给定的时间内的运动,是匀变速直线运动。绝对的匀变速直线运动很少,但实际生活中可见到变速直线运动,可视为匀变速直线运动。学生举例:子弹在枪筒内的运动。火车、汽车启动后的一段时间,或静止前的
26、一段时间的运动。落下运动,或竖直向上抛出的运动。提问:表中火车、汽车表现的都是在做匀变速直线运动,但也有不同点,有什么不同点呢?总结两处不同:一是一个是增速,另一个是减速;二是在相同时间内速度变化的大小不同,也就是速度变化的快慢有所不同,为了反映这一不同点,我们引入一个新的物理量,叫做加速度。2加速度表中火车速度变化得慢,汽车变化得快。生活中,骑自行车想超过停在站上的公共汽车或无轨电车。当骑到车尾时,公共汽车(无轨电车)恰要启动,能超过吗?无轨电车速度变化得比公共汽车快。比较t1、t2所用时间。相同时间速度变化大小不同(汽车、火车);变化相同速度所用时间不同。定义:在匀变速直线运动中,速度的变
27、化与所用时间的比值,叫做匀变速直线运动的加速度。v0:开始时的速度(初速度) vt:经时间t的速度(末速度)练习读:先读速度,再读加速度单位。火车的加速度a=0.3m/s2(读) 汽车的加速度a=2m/s2(读)加速度不但有大小,而且有方向,是矢量。(这个问题要在进一步学习中不断加深理解。)匀变速直线运动有:匀加速运动和匀减速运动。匀加速运动:vtv0,速度随时间均匀增加,a0,v为正值,a与v方向一致。匀减速运动:vtv1,速度随时间均匀减小,a0,v为负值,a与v方向相反。表:(1)加速的大小表示什么意义?(2)读:赛车的加速度为4.5m/s2(米每二次方秒)(3)负号的意义。例题 做匀加
28、速运动的火车,在40s内速度从10m/s增加到20m/s,求火车加速度的大小。汽车紧急刹车时做匀减速运动,在2s内速度从10m/s减小到零,求汽车的加速度大小。加速度和加速运动的时间分别用v0、vt、a和t表示。汽车的初速度、末速度、加速度和刹车的时间分别用v0、vt、a、t来表示。解:由于v0=10m/s,vt=20m/s,t=40s,所以火车的加速度由于v0=10m/s,vt=0,t=2s,所以汽车的加速度答:火车的加速度的大小是0.25m/s2。汽车紧急刹车时的加速度大小是5m/s2,负号在这里表示汽车做减速运动。(三)课堂小结1什么是匀变速直线运动。2什么是加速度?加速度是速度增加吗?
29、加速度是速度的变化吗?匀变速直线运动的规律一、目的要求1、匀变速直线运动的速度公式(1)知道如何推导出vt=v0+at(2)会应用公式进行分析和计算2、掌握匀变速直线运动中的平均速度式:会推导会应用3、会推导匀变速直线运动的位移公式,并能熟练地应用4、理解并掌握匀变速直线运动的速度和位移公式中物理量的符号法则.二、重点难点重点:匀变速直线运动的速度和位移公式及其符号法则。难点:位移公式的推导和匀变速直线运动规律的应用。三、教学过程:(一)新课引入上节课已经学习了在变速直线运动中用加速度a描述物体速度变化快慢,本节课将从加速度的定义式a =(vt-v0)/t出发,研究在变速直线运动中速度和位移随
30、时间变化的规律。(二)匀变速直线运动的速度1、提问:根据a=(vt-v0)/t,质点的末速度vt怎样表达?学生推导. Vt = v0+at这是匀变速直线运动的速度公式,当物体的初速度v0和加速度a已知时,任意时刻t的瞬时速度vt可由该式计算得出.1、 速度公式表示出匀变速直线运动的速度vt是时间t的一次函数. 3、用图象表示vt与t的关系,显然是一条倾斜直线,直线的斜率等于物体的加速度,直线在纵轴上的截距等于初速度,这正是前面学习的匀变速直线运动的速度图象. 4、例题1;教材第31页例题1(学生阅读)提问1:题目给出的是什么运动?已知条件是什么?求什么?答:研究汽车刹车后的匀减速运动已知加速度
31、的大小|a|6m/s,运动时间t=2s,隐含条件:末速度vt=0.求汽车的初速度v0.提问2:在运用公式vt=v0+at求v0之前,对加速度a的符号作了怎样的处理?原因何在?答:汽车因作匀减速直线运动,设初速度方向为正,则加速度a为负.故a=-6m/s2.提问2:在解答书写上,例题作了怎样的示范?书写步骤是怎样的?步骤(1)依题意,写出显性及隐性已知条件,标明单位及符号(正、负号)(2)依据公式(依vt=v0+at),进行文字运算(得v0=vtat)(3)代入数据,得出结果(注意标明单位)(4)简答1、 讨论:通过本题,有何启示? (1)将题目交代的物理情景理想化为典型的运动模型是关键,本题交
32、代的是汽车刹车,我们将它抽象为匀减速直线运动,从而可以应用速度公式求未知量.(2)模型化以后的工作应该是分析题意,用字母表达出题目给出的已知条件,注意挖掘隐含条件(vt=0),弄清要求的物理量(v0).(3)速度公式vt=v0+at是矢量方程,在匀变速直线运动中演变为代数关系式,公式中的矢量vt,v0,a有方向,分别用正负号表达,如果是未知量,则设为正,由最终结果再确定方向,各物理量的正负以初速度v0的方向为正方向作为前提.(4)公式vt=v0+at中有四个物理量,只要知道其中的任意三个,第四个量可求.不一定总是求vt,如上述例题求的就是v0.(5)应特别注意解题时的书写格式.(三)匀变速直线
33、运动中的平均速度1、提问:下图是匀变速直线运动的速度图象.已知初速度为v0,末速度为vt,经历时间为t,如果用某一匀速直线运动代替,使其在时间t 内的位移与之相等,试在图中画出该匀速运动的速度图象,进而用v0和vt表示这一速度.答案:v=(v0+vt)/22、评讲:显然,上面的速度v就是匀变速直线运动中的平均速度,必须注意,它只适用于匀变速直线运动,用 v- 表示平均速度,则 v- (v0+vt)/2.(四)匀变速直线运动的位移(学生推导)1、提问:由s=v- t, v- =(v0+vt)/2 ,vt=v0+at推导出匀变速直线运动的位移公式,要求用v0、a、t表示.2、结果:s=v0t+(1
34、/2)at2这就是匀变速直线运动的位移公式,它表示出匀变速直线运动的位移与时间t的关系.2、 由匀变速直线运动的速度图象得到位移公式如图所示,匀变速运动的位移大小为阴影总面积,其中矩形面积s1=v0t ,三角形面积s2=(1/2)att=(1/2)at2,因而总面积s=v0t+(1/2)at2,即匀变速直线运动的位移公式:s=v0t+(1/2)at23、 阅读课文:第32页例题(学生阅读)(1)例题讲述:(学生讲述)题目交待的情景,已知条件,待求物理量各是什么?汽车由匀速运动改作匀加速运动,已知a=1m/s2,t=12s,s=180m,求初速度v0.(2)解题步骤:写出已知条件后,依,s=v0
35、t+(1/2)at2文字运算得s=s/t-(1/2)at,代入数值,解得v0=9m/s结果说明可见其解题步骤与前一例题步骤一致.(3)启示:与例题1的启示相同.位移公式s=v0t+(1/2)at2涉及s、v0、a、t四个物理量,其中前三个是矢量.运用前应在理解题意的基础上,选定初速度vo为正方向,然后用正负号表示s、v0、a,依照原始公式先作文字运算,得到待求量的表达式,然后代入数据,求出结果,并对结果加以具体说明.(五)课堂练习(5)阅读教材第33页练习六中的6个习题,指出每道题给出的物理情景应简化成怎样的运动模型?各道题的已知条件是什么?求什么?如何进行符号设定?答案:(1)汽车做匀加速运
36、动,已知v0=18m/s,a=0.5m/s2,t=20s,求vt(2)火车做匀减速运动,已知v0=72km/h=20m/s,t=2min=60s,a=-0.1m/s2,求vt,整理已知条件时要统一单位.(3)机车作匀加速运动,已知v0=36km/h=10m/s,a=0.2m/s2,vt=54km/h=15m/s,求t.(4)钢球做匀加速运动,v0=0,t1=0.2s,s1=3cm=310-2m,t2=1s,s2=?若s3=1.5m求t3=?,解答本题时,应该运用st2求解.汽车做匀减速运动,已知v0=18m/s,t=3s,s=36m,求加速度a.解答结果加速度为负值,要说明负号的物理意义.(6
37、)骑车人做匀减速运动,已知v0=5m/s,a=-0.4m/s2,t=10s,求s.四、课堂小结 速度公式 vt =v0+at1、匀变速运动的规律 平均速度 v- (v0vt)2 s=v0t+(1/2)at2 位移公式 s= v- t4、 运用规律解题时的步骤(1)审查题意,构建模型;(2)设定方向,写出条件;(3)依据公式,文字运算;(4)代入数据,数字运算;(5)结果分析,完善答案.匀变速直线运动规律的应用一、目的要求1、会推导并掌握匀变速直线运动的公式:vt2-v02=2as2、理解并掌握初速为零的匀变速直线运动的规律以及几个重要关系,并灵活运用.3、能熟练而灵活地应用匀变速直线运动的规律
38、分析、解决较为复杂的运动学问题.二、重点难点重点:掌握匀变速直线运动的三个基本关系式并加以应用。难点:灵活运用这些规律解决实际运动学问题。三、教学过程:(一)匀变速直线运动规律的第三个关系式1、考察前面已学的公式,vt=v0+at, s=v0t+(1/2)at2,两个公式共包含vt、v0、a、t、s五个物理量,而每个公式只有四个物理量,而且都是时间t的函数式,如果将这两个关系式联立,并消去t,会得出怎样的结果?(学生推导)结果是 vt2-v02=2as这个关系式也是四个物理量,但不含时间t,它就是匀变速直线运动规律的第三个关系式,当要解决的问题不涉及时间t时,用这个式子求解比较方便.2、 例题
39、:教材第34页例题1.(学生阅读)学生叙述:已知枪弹在枪筒中作匀加速直线运动,筒长s=0.64m,a=5105m/s2,隐含条件v0=0,求枪弹射出枪口时的速度,即末速度vt.此问题不涉及时间t,显然由vt2-v02=2as,可以得出vt=2as,代入数据解得vt=800m/s.(二)讨论:教材第34页(思考与讨论)问题:匀变速直线运动规律的三个公式vt=v0+ats=v0t+(1/2)at2vt2-v02=2as共包含5个物理量,如果已知其中3个物理量,求解其余2个未知量时,怎么办?列出其中2个关系式,然后联立求解.问题2.如果物体的初速为零,匀变速运动的公式,又是怎样的?显然有 vt=at
40、 s=(1/2)at2 vt2=2as例题2:教材第34页例题2,(学生阅读,然后分析题意,评讲)评讲:物理情景:人在山坡上自上而下滑雪,将此运动理想化为匀加速直线运动.已知条件:v0=1.8m/s,t=5.0m/s,s=85m,求解:运动时间t.解:教材给出了联立方程消去加速度a求时间t的办法,作为另一种简洁方法,即利用平均速度公式求解往往被忽视,其实运用起来十分方便.由s= v- t=(v0+vt)/2t ,得到t=2s/(v0+vt),代入数据,解得 t=25s.(三)匀变速直线运动的若干特殊规律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s2-s1=s3-s2=s=aT2
41、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v=v- AB=sAB/t=(vA+vB)/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.2、 初速为零的匀加速运动有如下特征 (1)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s1:s2:s3:sn=1:3:5:(2n-1)(n=1、2、3)(2)从运动开始计时起,时间t内,2t内,3t内Nt内通过的位移之比为s:s:s:sN=12:22:32:N2(3)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t1:t2:t3:tn=(1-0):(2-1):(3 - 2):(n-n-1)
42、以上结论可视情况留给同学们自己证明四、课堂小结匀变速直线运动的基本规律 vt=v0+ats=v0t+(1/2)at2vt2-v02=2ass= v- t=(v0+vt)2t自由落体运动一、教学目标1在物理知识方面要求:(1)了解什么是自由落体运动;(2)自由落体产生的条件;(3)认识自由落体运动的特点;(4)掌握自由落体运动的规律;速度随时间的变化规律,位移随时间变化的规律(定量)。2通过观察演示实验概括出自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动,从而培养学生的观察、概括能力,通过相关物理量变化规律的学习,培养分析、推理能力。3渗透物理方法的教育,运用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素,抽
43、象出物理模型自由落体,研究物体下落在理想条件下的运动。二、重点、难点分析1重点是使学生掌握自由落体的速度和位移随时间变化的规律。自由落体的特征是初速度为零,只受重力作用(物体的加速度为自由落体加速度g)。2难点是演示实验的技巧及规律的得出,介绍伽利略的实验验证及巧妙的推理。三、教具1自由落体演示仪及附件,计算器。2硬币(一元)两枚,薄纸袋(恰好可装下硬币),抽气机,牛顿管。3投影仪、投影片、彩笔。四、主要教学过程(一)复习提问s1s2s3=149 sss135(二)引入新课我们今天应用这些知识研究一种常见的运动,物体下落的运动。演示硬币和纸袋分别从同一高度由静止开始同时下落,观察下落速度,从表
44、面上看得到结论,“物体越重,下落得越快”。1亚里斯多德(Aristotle)的认识从公元前4世纪至公元17世纪,这种观念统治了人们两千多年之久。2伽利略(Galileo)的贡献(1638年)两个物体mAmB分别由同一高度下落,重的物体比轻的物体下落的快,当把两物体捆在一起仍从同一高度下落情况会是怎样呢?结论:整体分析:当把两个物体捆在一起时mC=mAmB,因为新组成的物体比上述两个物体中的任一个都重从而下落的应最快。局部分析:A物体下落的快,受到一个下落得慢的物体B的作用,结果就像一个大人拉着小孩向前跑,比单独大人跑要慢,比小孩单独跑要快一样,他们的共同速度应介于A、B两物体之间即vAvCvB
45、。伽利略用归谬法巧妙地否定了亚里斯多德的观点,从而得出结论:重物体不比轻物体下落得快。亚里斯多德忽略了空气阻力对运动物体的影响,从而得出错误的结论:“力是维持物体运动的原因”。演示将纸袋揉成纸球和硬币从同一高度由静止开始下落,观察下落速度(相差不多),把硬币装入纸袋与另一枚硬币从同一高度由静止开始下落,观察下落速度也相差不多,若减小空气对运动物体的影响会如何呢?演示牛顿管中的物体下落,将事先抽过气的牛顿管内的硬币与轻鸡毛从静止一起下落,观察实验结果两者几乎同时落到牛顿管的下端,硬币落下有声,眼可直接观察鸡毛下落,将牛顿管放入空气再做实验情况就截然不同了。3自由落体运动定义:物体只在重力作用下,
46、从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。自由落体运动是一种理想运动,在实际问题中有空气时,物体的密度不太小,速度不太大(H不太高),可以近似看成是自由落体运动。结论:不同物体做自由落体运动,它们的运动情况是相同的。性质:伽利略所处的年代还没有钟表,计时仪器也较差,自由落体运动又很快,伽利略为了研究落体运动,利用当时的实验条件做了在斜面上从静止开始下滑的直线运动(目的是为了“冲淡重力”),证明了在阻力很小的情况下小球在斜面上的运动是匀变速直线运动,用逻辑推理外推到斜面倾角增大到90的情况,小球将自由下落,成为自由落体,他认为这时小球仍然会保持匀变速直线运动的性质,多么巧妙啊!这个结论的正确与否需用
47、实验来验证,三百多年后,我们来验证。演示介绍自由落体仪,然后测量数据。s(m)t(s)10.1000.14369.7020.4000.28669.7430.9000.42939.77结论:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。在同一地点一切物体在自由落体运动中的加速度都相同。重力加速度g(自由落体加速度)a数值及单位 g=9.8m/s2 初中g=9.8N/kg(常量) 粗略计算g=10m/s2b重力加速度g的方向总是竖直向下的。4自由落体运动的规律(选竖直向下方向为正)(三)练习:一个自由落体落至地面前最后一秒钟内通过的路程是全程的一半,求它落到地面所需的时间。解析:物体做匀变速直线运动,
48、第n秒通过的路程为sN,n秒内通过的路程为sn,则物体在n-1秒内通过的路程为sn-1,则根据题意,得(四)课堂小结1自由落体运动是一种非常重要的运动形式,在现实生活中有许多落体运动可以看成是自由落体运动,研究自由落体运动有着普遍的意义。2为了研究自由落体运动,我们运用了物理学中的理想化方法,从最简单、最基本的情况入手,抓住影响运动的主要因素,去掉次要的非本质因素的干扰,建立了理想化的物理模型自由落体运动,并且研究了自由落体的运动规律,理想化是研究物理问题常用的方法之一,在后面的学习中我们还要用到。3在研究自由落体运动的过程中我们还给大家介绍了归谬法,即理论推导的一种重要方法,同学们的学习重要
49、的是研究问题的方法而不是知识本身,知识的结论当然重要,但更重要的是如何获取知识,中学学习的一个非常重要的方面就是如何获取知识、处理知识。4自由落体运动是一种简单的基本的运动形式,抛体运动可以看成是另一个运动形式与自由落体运动的合成,也就是说自由落体是研究其他抛体运动的基础,一定要抓住其产生的条件和运动规律。五、说明1牛顿管的演示,要事先抽好气,一般在课前抽好。若先演示鸡毛与硬币在空气中的落体运动,然后来抽气,会影响课堂气氛,抽气机的响声也会吸引学生的注意力。做好了鸡毛和硬币在几乎是真空中的运动后,将空气充入牛顿管再来做前面的实验,效果更好。牛顿管进空气时最好将鸡毛置于进气口附近,可看到进入管内
50、的气流将鸡毛吹到另一端,让学生清楚地看到牛顿管确实在进气。2讲述伽利略的推理过程时,可拟定一个讨论的环境,让学生感受到他们正亲临现场观赏这场争论情景教学。3自由落体仪电磁铁电路中,最好设计一个电路让电磁铁正充磁一次,反充磁一次,这样可以减小剩磁对小球的初速度的影响。当然为了避免上述实验引起的误差可以用两个光电管计时,就像处理打点计时器打出的纸带一样在中间某段来研究,但不如上述教学过程设计的方案,让学生一看便知。自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,只需要计算加速度就可以了。4三组实验数据在处理时一定要灵活,可将全体学生分成三组,每一组学生计算一组数据,让其中一两个学生用计算器验算,这样,可
51、以节省课堂时间,又达到了总结规律的目的。5课堂练习是写在投影幻灯片上的,也可以再准备一些水彩笔和投影片,让学生在上面解题,然后通过投影仪展示给全体学生进行讲解。 平均速度 瞬时速度 一、教学目标1理解平均速度概念;知道平均速度是粗略地描述变速运动快慢的物理量。理解平均速度的定义式,并会用平均速度的公式解答有关问题。2知道瞬时速度是精确描述变速运动快慢和方向的物理量。知道瞬时速度是物体在某一时刻或(通过某一位置)的速度;知道瞬时速度与平均速度的区别和联系。3运用平均速度的定义,把变速直线运动等效成匀速直线运动处理,从而渗透物理学的重要研究方法等效的方法。它体现了物理学是以实验为基础的科学,体现了
52、用已知运动研究未知运动,用简单的运动研究复杂运动的重要研究方法。二、重点、难点分析平均速度和瞬时速度是运动学的重要概念,平均速度的提出,体现了用匀速直线运动描述变速直线运动的等效研究方法,即用变速直线的平均速度,就把变速直线运动等效为匀速直线运动处理。当然它只能是粗略地反映了变速直线运动的快慢。应该强调,一个做变速直线运动的物体,在不同时间内(或不同位移上)的平均速度是不同的。因此,提到平均速度时,要明确是指哪段时间(或哪段位移)的平均速度。以上以百米运动员在10s内跑完全程为例,均可作有力地说明。讲平均速度的目的之一在于引出瞬时速度的概念。例如提出百米运动员跑到60m位置时的速度能加速到多大?为此可测运动员前后10m内这20m的平均速度;前后1m内这2m的平均速度;即时间间隔(或位移间隔)取得越短的平均速度,就越接近物体在某时刻(或某位置)的瞬时速度。瞬时速度也可说成运动的物体从该时刻或该位置开始做匀速直线运动的速度。可介绍“阿特伍德机”用此方法测变速直线运动的瞬时速度的方法。教材上通过行驶中的汽车的速度计,既表明瞬时速度可测,又说明汽车的速度在不断变化,而速度计则反映出这一变化的精确过程。指明通常说的速度指的是瞬时速度,也可指出速度的大小称为速率。三、教具汽车速度计。四、主要教学过程(一)引入
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