第2节 匀变速直线运动的实验探究
【教学目标】
知道打点计时器的构造和工作原理，并能正确使用打点计时器。
能根据打点计时器打出的纸带，正确判断物体的运动情况。
能分析实验中误差产生的原因。
通过实验，判断物体是否做匀变速直线运动。
通过实验，培养学生的动手能力，分析和处理实验数据的能力。
培养学生在科学研究中尊重实验事实的科学态度。
通过共同探讨和实验，让学生感受探究过程的开放性与协作性。
【教学重点、难点】
重点：怎样利用纸带分析加速度。
难点：用公式计算相邻段加速度的值时，怎样计算瞬时速度vn。
【教 具】
1、学生实验器材：打点计时器、长木板、纸带、小车、低压交流电源、垫块（垫在长木板一端，使长木板形成斜面）、导线若干等。
2、演示器材：投影仪。
教学过程
一、导入课题：
??? 本章第一节从加速度的定义出发，推导出匀变速直线运动的规律。我们怎么判断一个物体的运动是不是匀变速直线运动呢？仅凭观察是很难做出准确判断，需要通过测量和分析才能得出正确的结论。 ???直接测量物体的加速度或速度在技术上比较复杂，本节我们将尝试通过 测量物体运动的时间饿和位移，再经过计算或作图判断物体是否做匀变速直线运动。
二、计时器的工作原理
????
??? 常用的计时器有打点计时器和电火花计时器两类，是用来记录时间时间的仪器。 ?? （1）打点计时器是一种使用低压交流电源的计时器，（如上左图）其工作电压为4~6V。当电源频率为50Hz，它每隔0.02s打一个点。把纸带穿过限位孔，再把套在轴上的复写纸片压在纸带上面，通电后，在线圈和永久磁铁的作用下，振片便振动起来，位于振片一端的振针就跟着上下振动起来，当物体拖着纸带运动时，振针就在纸带上打出一系列的点，这些点记录了运动物体的位置，也记录了发生这些位移所用的时间。这就为我们定量地研究物体的运动情况提供了方便。 ???（2）电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔，从而显示出电迹的计时器（如上右图）使用时，墨粉纸盘轴上，并夹在两条纸带之间，接通220V交流电源，按下脉冲输出开关，计时器发出的脉冲电流经接正相的放电计、墨粉纸盘到负相的纸盘轴，产生火花放电，于是在运动的纸带1上就打出一列电迹，电源频率50Hz时，它每隔0.02s打一个点。
三、纸带求匀速直线运动的加速度的方法
??? （1）逐差法：如下左图所示，根据 ，同理， 这样利用 可以求出 三个加速度值，再算出 的平均值 ，即为 我们所求匀变速直线运动物体的加速度。“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用测量的数据 以减小偶然误差。
??? （2）v-t图象法：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即 ，求出打出第n个计数点时纸带的瞬时速度如上右图所示，再作出v-t图象，图线的斜率 ，即为匀变速直线运动物体的加速度a.
四、频闪照相
???? 频闪照相：可以侧线户物体在做匀变速直线运动时每隔相等时间间隔的维护子，对数据进行研究、分析、处理等，就可以发现它们是否遵循匀变速直线运动的规律，达到研究的目的，深刻体会匀变速直线运动的基本特点和运动过场的形成，处理方法同上 ??? 观察、测量数据以及对数据进行研究、分析、处理等，是物理学告诉发展的基础，学重大发明发现，都来源于实验观察、数据测量及研究、分析、处理。
五、例题解析
??? 例1 在研究匀变速直线运动规律的实验中，小车拖车纸带运动，每秒打点50次的打点计时器打出的纸带如下图所示，选出A、B、C、D、E共5个计树点，每相邻两点间4个实验点（图中未画出）。以A点为起点量出的到各点计数点的位移，已经在图上，求：（1）AE段的平均速度；（2）C点的瞬时速度；（3）小车运动的加速度a。
解析：（1）AE段的瞬时速度由公式。 ??? 根据题意，AE段的位移 ，所用时间t=0.1s，则： ?????????（2） C点是AE段的时间中点，对匀变速直线运动来水，C点的瞬时速度等于该段的平均速度，所以 ?????? （3）根据上图所示，有： ????? ?????? ????? ???? ???? ? ????????????????????????????? ? ????????????????????????????? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ????????????AB、BC、CD、DE各段所用时间T=0.1s，由 可得： ??? 说明：此题目中各计数点间相邻位移差恰好相等，如果不相等，则应该利用逐差法 ，求得 由 求得 ，再由 求得加速度的平均值。
第1节 匀变速直线运动的规律 第2课时
三维目标
知识与技能
1.掌握匀变速直线运动的速度公式.知道它是如何推导出来的,知道它的图象的物理意义.会应用这一公式分析和计算.
2.掌握匀变速直线运动的位移公式.会应用这一公式对问题进行分析和计算.
3.会推出匀变速直线运动的位移和速度的关系式,并会应用它进行计算.
过程与方法
在解答中可以通过图象形式,帮助我们了解、描述所研究的运动过程,从而根据过程特征去选择合适的公式求解,这是一种有效的解题手段.
情感态度与价值观
利用学过的数学知识处理物理问题,必须注意其物理意义.
教学设计
教学重点 vt2-v02=2as s=
教学难点 可以证明，无论匀加速还是匀减速，都有<.
教具准备 多媒体设备
课时安排 1课时
教学过程
导入新课
复习引入
上节课学习了匀变速直线运动的规律：
v-t=v0+at ①
s=v0t+at2 ②
上述公式中有五个物理量（v0、v-t、a、s、t.前四个是矢量,t是标量）（知三求二）
推进新课
1.请同学们推导下列公式：vt2-v02=2as，s=t
(1)以上四个公式中共有五个物理量：s、t、a、v0、vt，这五个物理量中只有三个是独立的，可以任意选定.只要其中三个物理量确定之后，另外两个就唯一确定了.每个公式中只有其中的四个物理量，当已知某三个而要求另一个时，往往选定一个公式就可以了.如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等，那么另外的两个物理量也一定对应相等.
(2)以上五个物理量中，除时间t外，s、v0、vt、a均为矢量.一般以v0的方向为正方向，以t=0时刻的位移为零，这时s、vt和a的正负就都有了确定的物理意义.
2.匀变速直线运动中几个常用的结论
(1)Δs=aT2，即任意相邻相等时间内的位移之差相等.可以推广到sm-sn=(m-n)aT2
(2) =，某段时间的中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度.
=，某段位移的中间位置的即时速度公式（不等于该段位移内的平均速度）.
可以证明，无论匀加速还是匀减速，都有<.
3.初速度为零（或末速度为零）的匀变速直线运动
做匀变速直线运动的物体，如果初速度为零，或者末速度为零，那么公式都可简化为：
v=gt,s=at2,v2=2as,s=t
以上各式都是单项式，因此可以方便地找到各物理量间的比例关系.
4.初速度为零的匀变速直线运动
(1)前1 s、前2 s、前3 s……内的位移之比为1∶4∶9∶……
可推广为前1T、前2T、前3T……内的位移之比为1∶4∶9∶……
(2)第1 s、第2 s、第3 s……内的位移之比为1∶3∶5∶……
可推广为在连续相等的时间内的位移之比等于从1开始的连续的奇数比
(3)前1 m、前2 m、前3 m……所用的时间之比为1∶∶∶……
可推广为前s、前2s、前3s……所用的时间之比为1∶∶∶……
(4)第1 m、第2 m、第3 m……所用的时间之比为1∶(-1)∶（-）∶……
可推广为第1个s、第2个s、第3个s……所用的时间之比为
1∶(-1)∶（-）∶……
对末速度为零的匀变速直线运动，可以相应地运用这些规律.(从后往前用)
5.一种典型的运动
经常会遇到这样的问题：物体由静止开始先做匀加速直线运动，紧接着又做匀减速直线运动到静止.用图3-1-12描述该过程，可以得出以下结论：
图3-1-12
s∝,t∝,s∝t ①
1=2= =. ②
［例题剖析1］
两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图3-1-13所示，连续两次曝光的时间间隔是相等的，由图可知( )
图3-1-13
A.在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同
B.在时刻t1两木块速度相同
C.在时刻t3和时刻t4之间某瞬间两木块速度相同
D.在时刻t4和时刻t5之间某瞬间两木块速度相同
教师精讲
首先由图看出：上边那个物体相邻相等时间内的位移之差为恒量，可以判定其做匀变速直线运动；下边那个物体明显的是做匀速运动.由于t2及t5时刻两物体位置相同，说明这段时间内它们的位移相等，因此其中间时刻的即时速度相等，这个中间时刻显然在t3、t4之间，因此本题选C.
［例题剖析2］火车以36 km/h的速度行驶,因故中途停车,停留1 min.已知刹车时加速度大小为0.5 m/s2,启动时加速度为0.4 m/s2,求火车因此延误的时间.
教师精讲
联系实际问题要靠实践经验,还可借助图象方法,使抽象变得具体,变得形象.如第2题可用速度—时间图象求解.（画图如3-1-14,求出S的面积,再通过面积法求出延误时间t=S/v）
图3-1-14
课堂小结
计算题的解题步骤：
（1）确定研究对象.
（2）画出物体运动示意图.
（3）写出已知条件.
（4）列方程（基本公式）
（5）解方程（注意提醒学生，解题步骤的重要性）
布置作业
第1节 匀变速直线运动的规律
第1课时
三维目标
知识与技能
1.掌握匀变速直线运动的速度公式，知道它是如何推导出来的，知道它的图象的物理意义，会应用这一公式分析和计算.
2.掌握匀变速直线运动的位移公式，会应用这一公式分析和计算.
3.能推出匀变速直线运动的位移和速度的关系式，并会运用它进行计算.
过程与方法
从表格中分析处理数据并能归纳总结.培养学生将已学过的数学规律运用到物理当中，将公式、图象及物理意义联系起来加以运用，培养学生运用数学工具解决物理问题的能力.
情感态度与价值观
从具体情景中抽象出本质特点,既要用联系的观点看问题，还要具体问题具体分析.
教学设计
教学重点 应用数学工具推导匀变速直线运动的速度公式和位移公式.
教学难点 1.注意数学手段与物理过程的紧密联系.
2.将公式、图象及其物理意义联系起来.
3.获得匀变速运动的规律，特别是用图象描述运动.图象的应用和公式的选择是两个难点.
教具准备 多媒体工具，作图工具
课时安排 1课时
教学过程
导入新课
物理学中将物体速度发生变化的运动称为变速运动.一般来说，做变速运动的物体，速度变化情况非常复杂.本节，我们仅讨论一种特殊的变速运动——匀变速直线运动.
推进新课
一、匀变速直线运动的特点
合作探究
请同学们阅读P33的实例并合作讨论表31的数据.
从数据中可知：小车速度不断增大，但是加速度保持不变.
得出结论:物理学中，称物体加速度保持不变的直线运动为匀变速直线运动.
匀变速直线运动是一种最简单而且特殊的变速直线运动，它的重要特点是：物体在直线运动过程中，加速度为一恒量.当加速度与速度同向时，物体做匀加速直线运动；当加速度与速度反向时，物体做匀减速直线运动.匀变速直线运动是一种理想化的运动,自然界中并不存在，但是为了讨论的方便，人们通常将某些物体的运动或其中一段运动近似认为是匀变速直线运动.
二、匀变速直线运动的速度—时间关系v-t=v0+at
速度公式:a=v0+at（由加速度定义推导）
其中v-t为末速度（时间t秒末的瞬时速度）
v0为初速度（时间t秒初的瞬时速度）
a为加速度（时间t秒内的加速度）
讨论:一般取v0方向为正，当a与v0同向时，a>0；当a与v0反向时，a<0.
当a=0时，公式为v-t=v0
当v0=0时，公式为v-t=at
当a<0时，公式为v-t=v0-at（此时a只能取绝对值）
可见：v-t=v0+at为匀变速直线运动速度公式的一般表达形式（只要知道v0和a就可求出任一时刻的瞬时速度.
速度—时间图象:
(1)由v-t=v0+at可知，v-t是t的一次函数，根据数学知识可知其速度—时间图象是一倾斜的直线.
(2)由v-t图象可确定的量：
可直接看出物体的初速度;
可找出对应时刻的瞬时速度;
可求出它的加速度（斜率=加速度）;
可判断物体运动性质;
可求出t时间内的位移.
例如：根据图3-1-1我们可以求出：
图3-1-1
(1）甲的初速度为2 m/s，乙的初速度为12 m/s；
(2）在第2 s末甲、乙瞬时速度相同，均为6 m/s；
(3）甲做匀加速运动，加速度为2 m/s2;乙做匀减速运动，加速度为-3 m/s2；
(4）甲、乙前2 s内的位移分别为：s甲=（2+6）×2/2 m=8 m
s乙=（12+6）×2/2 m=18 m.
三、位移—时间关系
1.平均速度公式=
由于物体做匀变速运动，物体的速度变化是均匀的，它在时间t内的平均速度等于初速度和末速度的平均值.
2.位移—时间关系s=v0t+at2.
教师精讲
1.推导
因为s=，=,所以s=×t
s=（v0+v0+at）t=v0t+at2.
2.讨论：当a=0时，s=v0t；
当v0=0时,s=at2；
当a＜0时，s=v0t-at2（此时a只能取绝对值）.
3.位移公式s=v0t+at2也可由速度图象推出.
［例题剖析1］如图3-1-2所示,下列说法正确的是( )
图3-1-2
A.前10 s的加速度为0.8 m/s2,后5 s的加速度为1.6 m/s2
B.15 s末回到出发点
C.前10 s的平均速度为4 m/s
D.15 s物体的位移为60 m
解析：a1=0.8 m/s2 a2=-1.6 m/s215 s末的速度为零，但是15 s内的位移为60 m前10 s内的平均速度为40/10 m/s=4 m/s15 s内的位移为×8×15 m=60 m.
答案:CD
［例题剖析2］一物体做匀加速直线运动，位移方程为s=(5t+2t2) m，则该物体的初速度为________________，加速度为______________，2 s内的位移大小是_______________.
解析：与标准方程相比较一次项系数为初速度，二次项系数的两倍为加速度,v0=5 m/s,a=4 m/s2,s=18 m.
答案：5 m/s 4 m/s 18 m
［例题剖析3］以8 m/s匀速行驶的汽车开始刹车，刹车后的加速度大小为2 m/s2，试求：
(1)汽车在第3 s末的速度为多大？通过的位移为多大？
(2)汽车开始刹车后的最大位移.
(3)汽车通过最大位移中点时的速度.
解析：(1)由公式v-t=v0+at可知v0为8 m/s,加速度a为-2 m/s2,3 s末的速度为2 m/s
由公式s=v0t+at2可知s=15 m.
(2)汽车最大滑行位移为16 m.
(3)汽车滑行过最大位移中点时的速度为4m/s.
答案：（1）2 m/s;15 m (2)16 m (3)4 m/s
教师精讲
位移—时间关系s=v0t+at2
另一种推导方法:根据匀变速直线运动v-t图来推导(微元法).
图3-1-3
意义：匀变速直线运动的物体在时间t内的位移数值上等于速度图线下方梯形的面积.
思考：若是非匀变速直线运动，这一结论还适用吗？
图3-1-4
课堂小结
速度公式v-t=v0+at和位移公式s=v0t+at2是匀变速直线运动的两个基本公式，在一条直线上的矢量可用“+”“－”号表示其方向.一般以v0的方向为正方向,所以与v0的方向相同为正，与v0的方向相反为负.
布置作业
1.某质点的位移随时间而变化的关系式为s=4t+2t2,s和t的单位分别是m和s，则质点的初速度与加速度分别为( )
A.4 m/s与2 m/s2 B.0与4 m/s2
C.4 m/s与4 m/s2 D.4 m/s与0
2.汽车以20 m/s的速度做匀速直线运动，刹车后做匀减速运动，加速度的大小为5 m/s2，则刹车后6 s内汽车的位移是( )
A.30 m B.40 m C.10 m D.0
3.试证明匀变速直线运动物体在时间t内的平均速度为: =.（利用速度和位移公式或者用v-t图进行说明）
板书设计
匀变速运动的规律
一、匀变速直线运动的特点
v-t=v0+at
讨论:一般取v0方向为正方向，当a与v0同向时，a>0；当a与v0反向时，a<0.
当a=0时，公式为v-t=v0；
当v0=0时，公式为v-t=at；
当a<0时，公式为v-t=v0-at （此时a只能取绝对值）.
速度—时间图象:
(1)由v-t=v0+at可知，v-t是t的一次函数，根据数学知识可知其速度—时间图象是一倾斜的直线.
图3-1-5
(2)由v-t图象可确定的量：
可直接看出物体的初速度;
可找出对应时刻的瞬时速度;
可求出它的加速度（斜率=加速度）;
可判断物体运动性质;
可求出t时间内的位移.
二、位移—时间关系
s=v0t+at2.
3.2《匀变速直线运动的实验探究》教案
从容说课
力学实验中有多个实验都要用到打点计时器(如研究匀变速运动的规律、验证牛顿第二定律、验证机械能守恒等)，能否正确使用打点计时器并据纸带进行正确的数据运算，是能否顺利完成这些实验的关键.利用纸带正确计算打某一点时纸带的运动速度和纸带运动的加速度是本专题的重点，理解打点计时器的工作原理，正确地进行适当的调节是本专题的难点.
教材分析
强调数据处理和科学探究，让学生通过多种方法去体会实验在发现自然规律中的作用.
学生状态分析
学生接受能力较好，动手能力较强.
三维目标
知识与技能
1.理解位移、速度和加速度.
2.掌握打点计时器、频闪照相的原理和使用方法.
3.掌握匀变速直线运动的规律.
过程与方法
1.经历匀变速直线运动的实验研究过程.
2.体会实验在发现自然规律中的作用.
情感态度与价值观
通过匀变速直线运动的规律的实验探究，培养学生对科学探究的兴趣.
教学设计
教学重点.1.掌握打点计时器、频闪照相的原理和使用方法.
2.掌握匀变速直线运动的规律.
教学难点 匀变速直线运动的规律.
教具准备 多媒体设备，打点计时器，学生电源，直尺
课时安排 1课时
教学过程
导入新课
教师活动
1.提问：匀变速直线运动的速度变化规律是什么？
2.提问：匀变速直线运动的位移变化规律是什么？
3.引入
那么，我们怎么判断一个物体的运动是不是匀变速直线运动呢？本节课我们通过实验手段来研究这个问题.
学生活动
回答问题，让教师了解其知识掌握程度.
推进新课
一、打点计时器及其应用
教师精讲
1.引导为什么要使用打点计时器.
2.要学生观察桌面的打点计时器.
［学生活动］学生观察：桌面的打点计时器；
3.通过CAI课件投影介绍打点计时器的组成部件和工作原理.理解它是记录物体运动的时间和位移关系的装置.
4.提出问题：通过使用打点计时器怎么判断一个物体的运动是不是匀变速直线运动呢？学生讨论.
［学生活动］学生讨论：通过使用打点计时器怎么判断一个物体的运动是不是匀变速直线运动呢？
5.介绍利用打点计时器测量小车沿斜面下滑的时间和位移的实验装置.
6.介绍对纸带记录信息的多种处理方法（选取、分析、计算），理解位移、速度和加速度的关系.
7.提出问题：怎样减小实验误差？实验过程的注意事项.
［学生活动］学生讨论：怎样减小实验误差，实验过程的注意事项.学生分组实验.
8.让学生分组实验.
9.播放规范操作的实验录像，教师再现场演示并指出学生操作过程中需注意的事项.
10.让学生在具体掌握打点计时器的使用后再一次分组实验，探究匀变速直线运动的规律.
［学生活动］学生再一次分组实验.
11.学生对纸带计算、讨论与交流，掌握匀变速直线运动的规律.
［学生活动］学生对纸带计算、讨论与交流.
二、频闪照相法及其应用
1.提出问题：除了打点计时器以外还可以用什么方法来记录物体运动的时间和位移.
［学生活动］学生讨论：除了打点计时器以外还可以用什么方法来记录物体运动的时间和位移.
2.提出问题：投影课本图3-24不同类型的活动，让学生讨论交流，初步判断它们属于什么运动.
［学生活动］学生讨论：判断课本图3-24,它们属于什么运动.
3.通过课本图3-22、课本图3-23介绍频闪照相法的工作原理.
4.提出问题：怎样通过频闪照片记录的信息判断一个物体的运动是不是匀变速直线运动呢？
［学生活动］学生讨论并回答：怎样通过频闪照片记录的信息判断一个物体的运动是不是匀变速直线运动呢？
5.分组讨论处理方案，让每小组派一位代表陈述其观点.通过课本图3-23具体说明.
［学生活动］每小组派一位代表陈述其观点.
6.频闪照相法的应用.
三、科学探究
物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动.
我们已经学习了测量匀变速直线运动加速度的方法，下面请同学们仿照前面的学习方法，自己设计一个实验，收集数据，并通过分析、处理实验数据得出实验结果.
课堂小结
［教师活动］
1.打点计时器的原理和使用方法.
2.频闪照相的原理和使用方法.
［学生活动］
1.让学生归纳本节课学到的判断一个物体是否做匀变速直线运动的方法.
2.提升：测量匀变速直线运动的加速度的方法.
3.探究：物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动.
［学生活动］归纳本节课学到的判断一个物体是否做匀变速直线运动的方法.
布置作业
1.仿照课本P44：模拟打点计时器体验其工作原理.
2.探究：物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动.
3.课本P49第3、4题.
板书设计
匀变速直线运动的实验探究
1.打点计时器及其应用
2.频闪照相法及其应用
3.科学探究
活动与探究
探究：物体仅在重力作用下是否做匀变速直线运动.
3.3《匀变速直线运动实例－自由落体》教案10
课 的 类 型
新授（45分钟）
教 学 对 象
高一年级
教学目的和要求
理解自由落体运动是初速为0的匀加速直线运动，能用匀变速直线运动规律解决自由落体运动问题
教 学 重 点
理解自由落体运动的特点并能运用公式进行计算
教 学 难 点
自由落体运动的特点
教 具 和 仪 器
小球；装有金属片、小羽毛等已抽气的玻璃管等
序 号
教 学 过 程 （教 学 内 容）
说明（提醒）
一
（组织教学）复习检查【6分钟】
公式使用注意：
只适用于匀变速直线运动
理解求解的某一过程（初——末）
选取坐标系
给学生强调求解的过程，
二
自由落体运动【14分钟】
用小球或其它东西演示落体运动
讲授伽利略比萨斜塔实验
做抽气玻璃管演示实验
结论：如果没有空气的阻力，在同一高度落下的所有物体运动的情况都相同
4．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动
认识自由落体运动的过，可以激发学生的兴趣，学习如何认识事物。
三
重力加速度8分钟】
通过（如图1-15）实验，发现自由落体运动的物体作的是匀加速运动，加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度。
重力加速度用g来表示，方向总是竖直向下
在地球上不同的地方，g的大小略有差别，（赤道上g=9.780米/秒2，北京 g=9.801米/秒2 ，北极星g=9.832米/秒2）通常取g=9.8米/秒2(g≈10米/秒2)
理解重力加速度的物理意义，记住g=9.8米/秒2
四
自由落体运动公式【6分钟】
把匀变速直线运动公式中的a用重力加速度g代替，且已知
v0=0,可得到自由落体运动公式
学生要理解物理意义并牢记公式
五
应用举例【15分钟】
例题1. 钢球从17.7米高的地方自由落下，下落的时间是1.9秒，求重力加速度和1.9秒末的速度
【解】已知：y=17.7m,t=1.9s
求：重力加速度g和1.9秒末的速度vt
由公式 得到
由公式 得到
例题2.一个物体从某高处自由落下，经过最后196米所用的时间是4.0秒，求物体下落的总高度各是多少？
【解法一】设物体自o点下落（如右图），经过y1点时的速度为，y2-y1是最后4.0秒内物体下落的高度。
已知：y2-y1=196m，△t=4.0s
求：物体下落的总时间t，物体下落的总高度y2
因
所以
因为
是 段的末速度，设物体下落 所用的时间为
分析清楚过程，教会学生如何解题
由
得
所以物体下落的总时间
物体下落的总高度
【解法二】（略）
六
课堂小结和双边活动【4分钟】
解题步骤：
1．审题
2．根据题意分析清楚运动过程，作图（建坐标）
3．根据已知条件选择公式
讲如何解题
七
布置作业【2分钟】
读阅读材料
习题
序 号
实际操作感受和体会(课后分析)
说明（评述）
★
《自由落体运动》教学设计
【教案编写说明】
? 随着新课程的实施和深入推进，教育对教师的要求也越来越高。当然，在新形势下对教师的备课也相应提高了标准。为了让教师的“备课”更好地服务于新课程的实施，笔者觉得对备课的形式和内容都应加以研究。下面就为大家介绍一种有利于教师成长的新型教案──“四栏式”教案的写法。
? 在“四栏式”教案中，除了常见教案中的“知识目标”、“能力目标”、“情感目标”等项目外，主要把常见教案中“教学内容”部分的格式改成了表格，表格由四个竖栏构成──第一栏是“知识概要”，第二栏是“师生活动”，第三栏是“设计意图”，第四栏是“教学反思”。
? 在第一栏中，要求教师备好课程中的基本内容，把某节课中涉及到的知识点先“吃透”、“梳理”，再把知识点简明扼要地整理在该栏中。在此处，笔者觉得教师只需“简明扼要”，因为教师一旦把教学内容“吃透”、“梳理”后，与其在教案中长篇累牍陈述基本知识，倒不如省点时间备教案中的其它环节，把时间花在“质”的提高上。
? 在第二栏中，要求教师事先精心设计学生在课上的学习活动，针对不同学习内容的特点，考虑准备指导学生采取什么样的学习策略，考虑什么内容该启发，什么内容该讨论或辩论，什么内容该讲授，什么时候将有利于培养学生创新精神或实践能力，什么时候该合作，而什么时候又该张扬学生个性；等等。认真备好第二栏，能为实现“以学为中心”做好坚强后盾。
? 在第三栏中，要求教师回答“为什么”？即为什么要学相关的内容？为什么要这样教？为什么要指导学生这样学？具体说，就是要回答第一栏中为什么要安排有关学习内容，以及回答第二栏中为什么要采取有关活动。当然，在“回答”时，我们要求教师要依据教育科学的有关理论进行回答，实际上相当于把“说课”的理论渗透到新教案中了。这样写教案，对教师（尤其青年教师）是一个很大的挑战，但如果能认真备好第二、三栏，对于教师的成长是非常有益的。不过，要想写好这一栏，教师还要多掌握学生的“学情”。
? 在第四栏中，要求教师在上完课后，反思每节课的教学过程，对师生的活动进行客观的自我评价，承认优点，找出不足，以便今后能更好地促进学生发展。其实，教师如实地写好第四栏，也是在为自己积累丰富的第一手“学情”资料，为自己的教学研究积累素材。
? 【教案内容】
? 一、教学目标
? 〖知识与技能〗
? 1．认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
? 2．能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。
? 3．知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，了解在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。
? 4．掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并能够运用自由落体规律解决实际问题。
? 5．初步了解探索自然规律的科学方法，重点培养学生的实验能力和推理能力。
? 〖过程与方法〗
? 指导学生进行不同层次的实验探究，从探究物体下落快慢与质量的关系开始，接着探究物体自由下落的运动规律和加速度，直到最后利用自由落体规律探究生活中一些自由落体运动的规律。在探究过程中让学生进一步体验科学探究方法：
? 1．会根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。
? 2．会利用实验数据分析并能归纳总结出物理规律的方法。
? 3．善于进行观察，并能独立思考或与别人进行讨论、交流。
? 〖情感态度与价值观〗
? 1．通过指导学生探究，调动学生积极参与讨论，培养学生学习物理的浓厚兴趣。
? 2．渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型──自由落体。
? 3．培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于积极探索并能提出与别人不同的见解。
? 二、教学重点
? 1．自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程。
? 2．掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题。
? 三、教学难点
? 理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。
? 四、教具准备
? 多媒体课件、牛顿管、小纸片、打点计时器、铁架台、纸带、质量不同的重物等。
? 五、课时安排
? 1课时。
? 六、教学内容
?知识概要
师生活动
设计意图
教学反思
一、课前准备
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按课本图2．4-1要求，提供打点计时器等器材，让学生于课前先行探究重物自由下落时的运动规律。
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把学生分成若干小组，选出组长，要求学生在自学的基础上探究重物做自由落体时的运动规律。
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要求学生记录相关实验实据，以便课上进行交流。
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提示学生：
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1．若重物做的是匀变速运动，请测出重物的加速度；
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2．请思考实验中应该注意哪些事项来减少误差？
这节课要求学生探究的实验较多，如果都在课上完成，只花1课时显然是不现实的。如果把这个实验改成演示实验，则效果将大打折扣，学生很难亲身体验到“自由落体运动是初速度为零的匀变速运动”，对实现本课的教学目标不利。
?
学生在课前完成该实验，会有一定的难度，但是，研究该实验所用的方法，在前几课中已很好地学过。所以，为了突出“探究”，课前让学生做一做，非常必要。
（因人而异）
二、新课内容
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（一）自由落体运动概念的学习
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1．小实验引入新课：观察硬币和纸片的下落快慢。
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2．回顾历史，进一步引发学生猜想。
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录像短片：比萨斜塔实验。
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3．“牛顿管”实验。
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4．月球上的实验。
用这个小实验激励学生猜想：物体下落快慢是不是取决于物体的质量大小？
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用多媒体播放录像短片，并问学生：重球和轻球哪个先落地？等学生回答后，再引导学生观察录像短片中两个球的运动情况。
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引导学生观察抽去空气的玻璃管中金属片和羽毛同时从静止下落时的快慢是否相同。
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教师讲述1971年美国宇航员在月球表面将锤子和羽毛同时释放，它们同时落在月球表面的故事。
实验现象符合学生的生活经验，为下面激起学生的认知矛盾做准备。
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两个球同时落地，这和学生的生活经验相矛盾，正好激起学生的疑问和猜想：物体下落快慢究竟与什么因素有关呢？
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让学生观察演示实验，借助实验事实验证自己的猜想正确与否，并做出初步的结论：物体下落快慢与轻重无关。
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激发学生的学习兴趣。
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5．引入自由落体运动的概念。
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6．小实验：什么情况下可以忽略空气阻力？
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（二）探究自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
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（三）自由落体加速度的学习
在上面几个实验事实的基础上，教师告诉学生什么叫自由落体运动。然后再指导学生分析做自由落体运动的必备条件：只受重力、初速度为零。
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让学生裁两张大小不同的纸片，保证他们质量不同。叫学生把两纸片揉成紧紧的小纸团，然后从同一水平高度释放，观察哪个纸团先落地。
?
适时总结，激励学生猜想：同学们，刚才大家都看到了自由落体运动，下面请你们根据自己的观察，说说或猜猜自由落体有何运动特征？
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激励学生设计探究的方案：怎样去验证你们的猜想呢？
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引导学生在上述交流的基础上，归纳在实验中所测得的自由落体加速度，总结出规律。
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告诉学生在表中查到的苏州地区重力加速度，让他们与自己的测量结果对比。
在实验事实的基础上，能让学生建立“表象”，此时再引入概念，学生才能真正构建和理解概念。事半功倍。
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让学生体验：由于小纸团受到的空气阻力较小，所以同时落地，即可以看作自由落体运动。由此推广到其他类似情况，学生较容易接受。
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培养学生的表达能力和猜想能力。
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学生多数都是用课本中提供的方案。让学生交流自己的做法，评价他们在实验中的优缺点，揭示出自由落体的运动规律。这样将非常有利于本课三维教学目标的实现。
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由于在同一地点，不同学生使用不同重物测得的加速度都很接近，所以学生很容易发现其中规律
。
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引导学生联系实际，激发学生兴趣。
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（四）学习自由落体的运动规律
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（五）思维训练
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1．在现实中，雨滴大约在1.5 km左右的高空形成并开始下落，计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达地面时的速度是多大？遇到过这样快速的雨滴吗？据资料显示，落到地面的雨滴速度一般不超过8 m/s.为什么它们的差别会这么大？
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2．课本P47第4题（附插图如下）：
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教师引出自由落体加速度（重力加速度）概念，并给出通常取的值和近似计算时取的值。
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要求学生看课本P46中表格，探究其中规律。
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要求学生自己尝试写出自由落体运动的基本公式：
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组织学生讨论、交流。
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组织学生探究。
要求学生记住数值和单位。
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培养学生的概括能力，让他们了解重力加速度随纬度的增加而增大。
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培养学生的迁移能力。
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该问题是想引导学生从物理走向生活，同时加深对自由落体概念的认识。
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该问题是想让学生知道频闪照相的方法，同时应用多种方法尝试解决自由落体运动，培养学生的发散思维。
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三、小结
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引导学生先自己进行课堂总结，然后和同桌间交流，最后教师提问学生。
培养学生的自主归纳能力和表达能力。
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四、布置作业
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1．课本后没讨论过的习题；
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2．教师自编习题（附后面）；
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3．分组探究课本P46的“测定反应时间”；
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4．鼓励有条件的同学选做一下课本P47的小实验“做一做”。
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1和2要求学生独立完成。供学有余力的学生选做。
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3和4要求学生合作完成。
巩固本节课所学自由落体的运动规律。
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意在分层教学。
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提高学生的探究能力。
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七、板书设计
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自由落体运动
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一、自由落体运动的概念
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物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动。
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二、自由落体运动的规律
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初速度为0的匀加速直线运动。
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三、自由落体加速度
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1．一切物体自由下落的加速度都相同，叫做自由落体加速度。
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2．常取g=9．8m/s2或g=10m/s2。
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四、自由落体运动的基本公式
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【附自编习题】
? 1．大气层是我们地球生命赖以生存的屏障，每天都有很多小陨石落入地球大气层中，但当它们进入大气层后，由于空气的摩擦生热，绝大部分小陨石还没有到达地面便已经被烧毁。现在人类向天空发射的飞行器、卫星等当超过一定使用年限后，也让它们进入大气层烧毁，那么小陨石等进入大气层后的运动是自由落体运动吗？
? 2．甲、乙两物体的质量之比为1∶4，不考虑空气的阻力作用，它们在同一高度处同时下落，则下面说法正确的是（ ）
? A．甲比乙先着地
? B．乙比甲先着地
? C．甲和乙同时落地
? D．甲比乙的加速度大
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3．如果从高楼相隔1 s先后释放两个相同材料制成的小球，假设小球做自由落体运动，则它们在空中各个时刻（ ）
? A．两球的距离始终保持不变
? B．两球的距离越来越小
? C．两球的距离先越来越小，后越来越大
? D．两球的距离越来越大
? 4．根据漫画讨论如图2－4－4所示：他们采用了什么方法测量洞的深度？请你对该方法进行评估（指出有何优点与不足）。
? 漫画：洞有多深？
?
?
5．一位同学进行“用打点计时器测量自由落体的加速度”实验。
? （1）现有下列器材可供选择：铁架台、电火花计时器及碳粉纸、电磁打点计时器及复写纸、纸带若干、220V交流电源、低压直流电源、天平、秒表、导线、电键．其中不必要的器材是：____________________________；缺少的器材是________________________。
? （2）这位同学从打出的几条纸带中，挑出较为理想的一条纸带。开始打的第一个点标为A，随后连续的几个点依次标记为点B、C、D、E和F，测量出各点间的距离，如图2－4－6所示。
?
?
请你在这位同学工作的基础上，思考求纸带加速度的方法，写出你所依据的公式：_________________________________________。
? （3）根据你的计算公式，设计表格记录需要的数据，计算纸带下落的加速度。结果保留两位有效数字）
? （4）估计你的计算结果的误差有多大？试分析误差的来源及其减小误差的方法。
匀变速直线运动的实验探究
一、教学目标
1、知识与技能：
⑴ 知道打点计时器的构造和工作原理，并能正确使用打点计时器。
⑵ 会分析打点计时器打出的纸带，能根据纸带正确判断物体的运动情况。
⑶ 能分析实验中误差产生的原因，并能针对误差原因采取不同的措施减小实验误差。
2、过程与方法：
⑴ 通过实验，证实匀变速直线运动的存在。
⑵ 通过实验，培养学生的动手能力，分析和处理实验数据的能力。
3、情感态度与价值观：
⑴ 培养学生在科学研究中尊重实验事实的科学态度。
⑵ 通过共同探讨和实验，让学生感受探究过程的开放性与协作性。
二、教学重点、难点
1、教学重点及教学策略：
重点：怎样利用纸带分析加速度。
教学策略：让学生自己运用匀变速直线运动的规律进行推导，加深印象。
2、教学难点及教学策略：
难点：用公式计算相邻段加速度的值时，怎样计算瞬时速度vn。
教学策略：让学生通过公式推导得出结论：。
三、设计思路
本节教学从探究学习的要求出发，通过学生阅读课文、集体讨论、数学推导等手段，使学生逐步掌握用打点计时器研究匀变速直线运动的方法。通过对实验误差的介绍和分析，使学生了解怎样减小实验的误差。
四、教学资源
1、学生实验器材：打点计时器、长木板、纸带、小车、低压交流电源、垫块（垫在长木板一端，使长木板形成斜面）、导线若干等。
2、演示器材：投影仪。
五、教学设计
教师活动
学生活动
点评
一、引入新课
复习：匀变速直线运动的规律。
师：1、什么是匀变速直线运动？
2、你能描述匀变速直线运动的速度、位移随时间的变化规律吗？
（根据学生的回答板书、板画。）
师：通过上面的复习讨论，我们已经初步掌握了匀变速直线运动的规律，可是，寻求一种运动的特点和规律，一般要从某个具体事例开始，因此我们要问：真有这样的匀变速直线运动吗
伽利略在研究非匀速直线运动时，首先研究了一种重要而有益的运动，他称之为自然加速运动，并为这种运动找到了一个定义。他在分析、研究了物体的下落运动后，在文章中写道：“匀加速运动是这样一种运动，当脱离静止状态后，在相等的时间间隔内，速度的增量相等。”
但有人著文反对说：“实际上存在的加速度，是否就是这样，我仍表示怀疑，因此微粒说服我及其他人，最好还是从所做过的大量实验中，举出几个例子来，用于证明物体下落的各种情况都与上述结论相符合。”
看来，为了确信伽利略关于匀变速直线运动的定义的正确，必须有实验做依据。
今天，我们的课题就是匀变速直线运动的实验探究。我们将通过实验计算小车沿斜面向下运动时的加速度。
学生分组讨论并回答。
生：加速度为一恒量的直线运动叫匀变速直线运动。
生：匀变速直线运动的速度随时间的变化规律是：
vt＝v0＋at
位移随时间的变化规律是
匀变速直线运动的这些规律还可以用v-t图和s-t图表示（图略）。
利用s-t图可以直观地物体运动过程中位移随时间的变化情况，并可求出不同时刻物体的位移。
利用v-t图不仅可以看出於菟运动过程中速度随时间的变化情况，而且可以通过“面积”计算物体的位移，通过斜率计算物体的加速度。
学生可能只答出公式，教师要引导学生了解用图象表述物理过程和规律具有形象、直观的优点，通过对图象的分析可以得到一系列相关的信息，是一种重要的表述物理问题的手段。
可以要求学生在课前查阅一些伽利略在落体和匀变速直线运动方面的研究工作的资料，这对于建立正确的、科学的方法观是有益的。
二、讲授新课
要在小车运动的过程中直接测量其加速度或速度是比较困难的。所以在实验中我们将通过测量物体运动的时间和位移，通过计算或作图来判断物体是否做匀变速直线运动。
师：实验中，我们可以用刻度尺测量位移，可是我们用什么工具测量时间比较方便呢？
师：（边讲边动手）现在，我们将一条纸带接在实验小车的尾部，接通电源，释放小车，取下纸带，向学生展示纸带并提问。
师：这条纸带记录了多少小车运动的信息？
师：我们可以怎样运用这些信息计算小车的加速度？
师：如果计算出的相邻段的加速度并不相同，如同课本表3－3所示，能够得出小车做匀变速运动的结论吗？
师：我们可以采取哪些措施减小实验误差？
师：我们能通过精心操作，使一个实验完全没有误差吗？
师：做物理实验，不仅要观察物理现象，还要找到现象中的数量关系，要知道物理量的数值，必须进行测量，测量的结果不可能师绝对正确的，测出的数值与真实值的差异叫做误差。从来源看，误差可以分为系统误差和偶然误差两种。
系统误差是由于仪器本身不精确，或实验原理不完善，实验方法粗略等因素造成的。系统误差的特点是多次重做同一实验时，误差总是同样地偏大或偏小，不会出现这几次偏大另几次偏小的情况。要减小系统误差，必须校准测量仪器，改进实验方法，设计在原理上更为完善的实验。
偶然误差是由各种偶然因素对试验者、测量仪器、被测物理量的影响而造成的。偶然误差总是有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同。因此将多次测量结果取平均值，可以使测得的结果比一次测得的数值更接近于真实值，达到减小偶然误差的效果。
师：现在，我们已经对实验有了初步的了解，也看到了刚才老师的实验操作。那么，请同学们通过讨论，确定实验的操作步骤。
学生两人一组独立做实验，教师巡回指导。
教师根据学生的实验及交流情况做小结。
教师进一步向学生提出问题。
师：实验中，我们除了用上面的方法计算小车在每一段的加速度外，根据我们前面学过的知识，还可以用什么方法判断小车是否做匀变速直线运动？
我们不仅可以通过打点计时器得到记录小车运动的时间和位移信息的纸带，事实上，还有许多获取这些信息的方法。比如，频闪照相的方法。
师：请找出频闪照相与打点计时器实验的相似的地方。
本课小结。
布置作业
⑴请学生探讨课本第47页“科学探讨——一种匀变速直线运动”。
⑵完成课本第48～49页作业第1～4题
学生阅读课文并结合实物了解打点计时器的工作情况。
生：（小结）打点计时器接交流电源，工作电压4～6V，频率50Hz，每隔1/50s（即0.02s）打一个点。
学生阅读课文并讨论。
生：由于小车带着纸带运动，所以纸带上相邻两点对应的时间间隔为0.02s，各点之间的距离就表示相应时间间隔中物体的位移。因此打点计时器既记录了时间，又记录了相应的位移。
学生阅读课文、结合图3－16分析表3－2、表3－3并讨论。
生：在纸带上，以6个点为一段划分纸带，用尺量出每段的长度S，每段的时间间隔均为t＝0.02×5＝0.1s，则小车在每段位移中运动的平均速度。用上述方法，可以完成课本表3－2的数据记录和计算。
设物体做匀变速直线运动，在某一段位移S开始时的初速度为v0，则
这段时间内的平均速度为
而该段时间中间t/2时刻的速度为
可见，。
根据上面的推导，表3－2中每一段的平均速度即为物体通过这一段位移的中间时刻的瞬时速度，所以vn与v n+1的时间差同样是t，则相邻段的加速度
由此，可计算出相邻段的加速度并填入表3－3。比较计算出的各加速度，就可以判断小车是否做匀变速直线运动。
阅读课文并讨论。
生：利用打点计时器所测数据计算各段加速度值不完全相同，这是实验误差导致的。在误差允许的范围内，小车沿斜面下滑可以看作匀变速运动。
生：我们可以通过适当减小分段时间，将同一实验重复做几次，挑选比较好的纸带进行分析等手段减小实验的误差。
生：不能。
学生讨论并得出操作步骤。
生：实验步骤如下：
⑴把长木板一端垫高放在课桌上，把打点计时器固定在长木板垫高的一端，连接好电路。
⑵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。
⑶把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。
⑷换上纸带，重复实验三次。
⑸从三条纸带中，挑选一条比较理想的进行分析。分析计算的结果填入按课本表3－2、3－3设计的表格中，并根据实验结果得出结论。
学生实验。
学生交流实验结果，交流实验的心得体会。
学生讨论。
生：（方法一）可以通过做小车运动的速度－时间图象分析小车是否做匀变速直线运动。用横轴表示时间，用纵轴表示速度，因为，所以可以得到各个不同时刻的速度，通过描点作图可以得到小车速度随时间的变化规律，从而判断小车是否做匀变速直线运动。（v－t图略）
（方法二）可以按课本图3－20的方法将纸带以间隔相同点的方式依此剪成短纸条，然后按先后顺序粘贴在一起，用光滑线段将各段纸带的中点连接起来，若连线是一条直线，即可说明小车做匀变速直线运动。（图略）
证明：根据粘贴图，相邻两段位移的长度差相等。设物体做匀变速直线运动，第n段位移的初速为v0，有
所以
即如果小车做匀变速直线运动，则相邻相同时间间隔内的位移之差为定值，则粘贴图中各段纸带中点的连线为一条倾斜的直线。
学生阅读课文：频闪照相法及其应用。
生：频闪灯的闪光频率相当于打点计时器交流电的频率，相同时间间隔出现的影像则相当于打点计时器答出的点子，所以与打点的纸带一样，运动物体的频闪照片既记录了物体运动的时间信息，又记录了物体运动的位移信息。可以用同样的方法求加速度。
若是电磁式打点计时器，可引导学生回忆初中有关电磁铁的知识来了解计时器的工作原理。培养学生将理论知识用于实际问题的能力。
电火花打点计时器的原理与电磁式打点计时器相同，不过在纸带上打点的不是振针和复写纸，而是电火花和墨粉，打点的时间间隔也是0.02s。这种计时器工作时，纸带运动受到的阻力比较小，实验误差也较小。
介绍一些有关误差的知识，使学生了解误差是怎样产生的，怎样可以减小实验误差。
这对学生自己动手设计实验是有益的。
第一课时可到此结束，要求学生在课后完成实验报告的编制，明确应将实验目的、操作步骤、数据记录表格等编写清楚，在第二节课上教师挑选比较好的进行讲评，然后由学生进行实验。
讨论中，学生可能会提出多种处理问题的方式，要让学生充分讨论，并根据自己的想法对纸带作出处理。教师应对学生的各种想法尽量作出点评。
板书设计
六、课后反思
《匀变速直线运动的实验探究》
（课时为2学时，这是第1学时——通过实验探究匀变速直线运动）
一．学习任务分析
1．教材的地位和作用
匀变速直线运动是最简单、最具代表性的变速运动，匀变速直线运动的规律是高中物理运动学中的重要内容。在《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中涉及本节的内容有：⑴ 经历匀变速直线运动的实验研究过程，理解位移、速度和加速度，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。⑵ 用打点计时器、频闪照相或其他实验方法研究匀变速直线运动。这就要求学生会用打点计时器或频闪照相等方法研究匀变速直线运动，判断物体的运动状态并计算加速度，强调让学生经历实验探究过程。
2．学习的主要任务：
本节的学习任务类型是综合型。在知识上要会判断物体的运动状态并计算加速度；在技能上要求能设计和操作实验，会测定相关物理量；体验性上要求经历探究活动、尝试解决问题方法、体验发现规律过程，体会科学研究方法——等量替换、图象法的应用。
3．教学重点和难点：
重点：①．启发学生自主探究：提出问题，分析问题，解决问题。
②．如何由纸带判断物体的运动状态并计算加速度。
难点：引导学生在猜想的基础上进行实验设计，提出可行的实验方案、完成实验并得出实验结果。
二．学习者情况分析
在学习这一内容之前，所教的学生已经掌握了加速度、位移、瞬时速度、平均速度、等概念、各个物理量间的关系和相应的计算公式。通过初中阶段对物理的学习，学生对物理学的研究方法已有初步的了解，已具备一定的实验操作技能，初步具备进行探究性学习的能力，即能在一定的程度上进行自主学习与合作探究。
在非智力因素方面，学生学习积极主动，对学习物理有较浓厚兴趣；有较强的好奇心和求知欲，乐于探究自然界的奥秘；敢于坚持正确观点，勇于修正错误；喜欢和同龄人一起学习，有将自己的见解与他人交流的愿望，具有团队精神。
三．教学目标分析
根据上述对学习任务和学习者情况的分析，确定本节课教学目标如下：
1、知识与技能：
⑴ 简要地知道打点计时器的构造和工作原理，能正确使用打点计时器。
⑵ 会分析打点计时器打出的纸带，能根据纸带正确判断物体的运动情况，并计算加速度。
2、过程与方法：
⑴ 经历匀变速直线运动的实验探究过程。
⑵ 通过实验，培养学生的动手能力，分析和处理实验数据的能力。
3、情感态度与价值观：
⑴ 通过对实验的设计，培养积极主动思考问题的习惯，并锻炼思维的全面性、准确性和逻辑性。
⑵ 培养学生在科学研究中尊重实验事实的科学态度。
⑶ 通过共同探讨和实验，让学生感受探究过程的开放性与协作性。
四．教材处理与教学策略
在教材处理上把匀变速直线运动的实验探究分为两个学时。第一学时主要的任务是：利用打点计时器研究匀变速直线运动；第二学时主要的任务是：结合误差产生的原因及如何减少误差来详细介绍打点计时器的原理和结构、利用频闪照相研究匀变速直线运动以及如何求瞬时速度等知识。本节课是第一学时，主要采用以下的教学策略：
1．自主学习与合作探究
让学生分组（实验时2人一组、讨论时4人一组）进行探究实验。学生在自主学习中，通过对认知活动进行自我监控，并及时作出相应的调整。小组、小组间的合作探究可以同时培养学生的合作精神和竞争意识，让不同层次的学生都能有所作为，有所收获。
教师的策略是宏观调控整体教学进度，微观放活学生局部学习进程，让学生的学习有组织、有步骤地进行。
2．现代教学手段与启发式
在课堂中采用多媒体课件作为辅助手段，启发引导学生，帮助学生建立形象直观的认识，调动学生学习的积极性，有效地提高学习效率。
五．教学资源
1、学生实验器材：电火花打点计时器、纸带、轨道及其配套小车、重锤、铁架台、交流电源、钩码若干、刻度尺、细绳。
2、演示器材：多媒体设备、课件。
六．教学设计
（一）．引入新课：
教师：在前面大家学习了直线运动，直线运动的形式多种多样，有匀速、变速、匀变速等。我们着重分析了匀变速直线运动的规律，大家能不能举几个你生活中见到的匀变速直线运动的例子。
在学生举例的过程中引导学生对所举的例子进行讨论：究竟是不是匀变速直线运动？
预测 学生讨论后举出例子和结论的可能是：
例子：
汽车（火车、自行车等）在启动加速（或紧急刹车）时
物体在下落时
小孩子在滑滑梯时
物体在上坡（下坡）时
结论：
上述物体是在作变速直线运动，但是还无法确定它们是否作匀变速直线运动。
说明：让学生展示对匀变速直线运动已有的经验认识，并引导学生注意观察身边的物理现象，体会到物理知识就在我们身边，感悟物理规律研究的价值。
学生在回答时可能有正确的、也有错误的答案，教师不能简单地加以肯定或否定，而要积极引导学生进行讨论与思考，鼓励学生勇于提出不同看法和意见，让学生在否定之否定中迸发出思维的火花，提高思维能力。同时热烈的讨论和辩论过程能激起发学生的学习兴趣。
（二）．提出问题并进行初步分析
教师：我们要如何判断一个作变速直线运动（加速或减速）的物体是否在作匀变速直线运动？
预测 学生有代表性的回答可能有以下几种：（教师在学生分析的过程中板书归纳。）
要看这个物体在运动过程中的加速度是否恒定不变（也就是在相同的时间内看速度的改变量是否相等）。
① 由可知，我们必须多次测量出物体在不同间段内的初速度、末速度以及所用的时间，算出加速度给予比较。初速度和末速度的测量方法：我们可采用瞬时速度约等于在很短的时间（位移）内的平均速度的方法，利用求出初速度和末速度，因此就需要我们测量出物体在运动过程中较短时间内的位移和通过这段位移所用的时间；
② 由=可知，我们如果让运动的物体的初速度为0，则，即 ，因此只要测量出初速度为0的运动物体的位移和所用的时间后加予比较，看运动物体的位移和所用的时间的平方是否成正比就行（或求出加速度）。
③根据教材38页习题8的结论可知，只要比较运动物体在各个连续的相等的时间T内的位移差是否相等即可。
说明：这个过程着重于进行理论分析，是让学生进行探究的起点，要让学生有较充分的时间进行讨论和思考；教师在这个过程中要积极引导学生进行反思，在反思中不断地发现问题、解决问题；对于遇到的问题和困难如何进一步研究下去，这要让学生自己体会，让学生从中体验成功与失败的快乐。以下着重讨论方法①引导学生学会用极限的方法进行研究。
㈢．深入分析，寻找解决问题的方法：
1．深入分析问题
教师：那么、同学们有什么样的方法可以求出物体在较短时间内的位移和通过这段位移所用的时间。
学生分组讨论后得出的结论可能是：
由可知，如果很小在这段时间内的平均速度就很接近某一时刻的瞬时速度，而且越小，对运动的描述就越精确。
时间可以用秒表测量，但是由于人本身存在反应时间的问题，无法精确测出较短的时间；位移可用刻度尺进行测量，但是物体运动过程中在较短的时间所处的位置难以精确标明。
教师：那么如何来提供一个足够小的，持续的时间间隔呢？
教师启发学生利用课本41页迷你实验室，模拟打点计时器。
让两个学生表演：一个学生用手拖动一条纸带在水平桌面上向前移动，同时让另一个同学用一枝笔（打包笔、位置固定）每0.5秒（全班同学一起喊数时）在纸带上点一个点，在纸带上面留下了一些点。
让学生讨论后明确：纸带运动情况和手是一样的，每相邻的两个点的时间间隔是0.5秒，间距代表手在0.5秒内运动的位移，通过分析点的情况，就可以了解拖动纸带的手的运动情况。
教师：为了获得更加均匀（更加短暂）的时间间隔，我们可以利用一些仪器，如电火花打点计时器。
说明：让学生在困惑中寻找出路，有利于培养学生克服困难的精神。利用课本41页迷你实验室，模拟打点计时器，可以让学生较为快捷、简要地理解地打点计时器的原理，有利于减少学生理解上的难度，从而把更多的时间和精力用来进行实验探究。
2．简要地演示并介绍电火花打点计时器使用方法
教师利用课件和实物投影仪演示、介绍（同时让学生观察实物）电火花打点计时器使用方法和使用时应该注意的事项。
说明：这一节课只要求学生会使用打点计时器，而对火花打点计时器的原理和结构不作深入的介绍，第二课时再结合如何减小实验误差、电磁打点计时器以及频闪照相等知识进行学习。把电火花打点计时器的具体原理放在下一节课进行讲解。
3．学生练习使用打点计时器
让学生用手拖动纸带，练习使用打点计时器，并讨论如何利用纸带判断手的运动情况。
说明：目的在让学生能够较为熟练地使用打点计时器，初步掌握分析纸带的方法。
（三）．探究匀变速直线运动
1．设计实验方案
教师引导学生设计实验方案来判断哪些作变速运动的物体作了是匀变速直线运动。
让学生以小组为单位设计探究方案：包括使用哪些实验器材，如何进行操作等？（要求学生把设计的方案简要地写在纸上）。
教师巡视给予必要的指导和帮助。
……
选择较有代表性方案的小组派代表上台简要叙述本组设计的方案（用实物投影仪把学生写在纸上的方案投影出来），让全班同学进行交流。大家在互相启发、补充的过程中形成较为完善的方案。
预测 学生设计的实验方案可能是：
方案一：用电火花打点计时器、纸带、轨道及其配套小车、交流电源、钩码、刻度尺、细绳等器材研究小车在钩码拉动的情况下，在倾斜轨道上的向下运动的情况。
方案二：用电火花打点计时器、纸带、轨道及其配套小车、交流电源、钩码、刻度尺、细绳等器材研究小车在倾斜轨道上的向上运动的情况。
方案三：用电火花打点计时器、纸带、重锤、铁架台、交流电源、刻度尺等器材研究重锤在下落时的运动情况。
说明： ①．在学生交流讨论实验设计的方案中，要有较充分的时间让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题，同时教师要参与学生的讨论分析，启发引导学生形成较为完善的实验方案。②．同时应注意有些学生可能有别的方案，要鼓励和认真对待，在课堂时间不足的情况下，可在课外指导学生去探究。
2、进行实验探究
让各组的学生参考自己设计的方案在上述三个方案中选择一个进行实验探究。讨论并确定实验的具体步骤和注意事项后进行汇报。
用课件显示实验的具体步骤和注意事项。
学生以小组为单位，分工合作进行实验探究（要求每组进行两次实验）。
教师巡视，注意学生仪器使用是否得当，必要时给予指导。
说明：师生共同确定实验的具体步骤和注意事项，并用课件给予显示，有助于学生较为规范地完成实验，并能有效地减小误差。
3、分析和处理数据
让学生选择实验效果较好（即打出的点迹较清晰）的纸带，利用纸带上的信息初步判断研究对象的运动形式，并讨论如何处理纸带上的信息，从而求出加速度的值来具体判定物体的运动形式。
教师引导学生从减小误差的角度加以考虑。
预测 学生的分析可能如下：
如果以纸带上相邻的两个点为计数点，两点间的时间间隔为0.02秒, 由可知，越小时在这段时间内的平均速度就很接近内某一时刻的瞬时速度；但同时这两点间的间距也就较小，用刻度尺测量位移时会带来较大的误差，因此我们经常选取计数点加以研究，师生共同确定相隔6个点取为1个计数点，即每相邻两个计数点的时间间隔为0.1秒。
学生进行测量并分析处理数据，教师巡视指导。
学生上讲台汇报实验结果，师生共同处理学生汇报中存在的问题。
说明：讨论中，学生可能会提出多种处理问题的方式，要让学生充分讨论，并根据自己的想法对纸带作出处理。教师应对学生的各种想法尽量作出点评。
学生处理数据的能力不高（初中新课改中对学生数学能力要求较低），因此在分析处理数据阶段要专门给予一定的指导，可以让学生模仿课本40页用表格处理数据的方法，也可以采用图象法处理数据，还可以按课本图3－20的方法。
可根据课堂教学进度的情况选择确定处理数据的方法（单一还是多种方法结合）。
4、解决问题
根据学生得出的结论来说明学生提出的猜想是否正确。
（四）．回顾总结 深化认识
学生回顾本节课的探究过程以及探究过程中使用的物理思想和方法，归纳总结这节课的知识要点，提出自己在学习中存在的疑问。
教师答疑，深化知识。
六．教学设计的说明：
为了落实新课程标准，体现新教材在学生的知识和能力形成过程方面的改革，本节课的教学设计和实施做了一些尝试：
本节试图更多体现在对学生的鼓励上。学生提出的问题无论是何方面、何深度都是通过思考得出的，而学生的思考肯定有不科学的成份在内，但提出问题就是暴露不是之处；提解决问题的办法，就是积极思考的结果，这都是获得鼓励的结果。老师的任务不是判断谁对谁错，而是鼓励学生积极地去探究，引导学生得出更加科学，更加可行的方法。因此，无论学生的问题和方法存在什么缺陷都应鼓励，同时注意其中暴露的问题，通过讨论、交流，引导学生找到科学的，正确的解决问题方法。
??? 第一节 匀变速直线运动的规律 教案
一、学习目标与任务
1、学习目标描述
（一）知识与技能
1．进一步理解位移、速度和加速度等概念。
2．知道匀变速直线运动的加速度保持不变。
3．了解匀变速直线运动中加速度的特点以及位移、速度的变化规律。
4．能运用匀变速直线规律解释或解决一些实际问题。
（二）过程与方法
1．能根据加速度的概念，推导出匀变速直线运动的速度公式。
2．能根据平均速度的概念，推导出匀变速直线运动的位移公式。
3．会用公式法和图象法研究匀变速直线运动，了解微积分的思想，体会数学在研究物理问题中的重要性。
（三）情感、态度与价值观
体验匀变速直线运动的奇妙与和谐，领略运动的艺术美，保持对运动世界的好奇心和探究欲。
2、学习内容与任务及教学流程说明
本节课的内容主要是研究匀变速直线运动的特点、速度变化规律、位移变化规律。在研究中应用公式和图象两种数学方法，而考虑到图象在生产和生活中的广泛应用，相对突出了图象的应用。教学过程应使学生通过推导速度公式、位移公式和两个常用推论，以及对运动图象物理意义的理解，进一步理解匀变速直线运动规律及其应用。
学习重点：速度公式、位移公式的推导和运动图象物理意义的理解与应用。
学习难点：速度公式、位移公式和运动图象物理意义的理解和应用。
明确本课的重点和难点，以学习任务驱动，问题分析和公式推导为方式，以速度公式、位移公式和运动图象物理意义为核心，通过创设情景，引导学生通过公式推导、图象分析和对问题的交流讨论，会用公式法和图象法研究匀变速直线运动，了解微积分的思想，体会数学在研究物理问题中的重要性。
充分利用教师个人主页提供的课程学习资源和交流讨论区，在着重学习内容的基础上，内延外拓，培养学生利用网络搜集信息和协作交流的能力。
二、学习者特征分析
高一学生通过初中物理的学习，对匀速直线运动有一定的了解，有简单的运用公式的能力，但对于应用数学方法综合解决物理问题的知识与技能还是第一次真正涉及，整体的较大的难度。另一方面学生在课堂上的积极性较高，能初步体现出学习的主体作用。学生具有一定的群体性小组交流能力与协同讨论学习能力的，还是能完成上课时教师布置的协作学习任务的。
三、学习环境选择与学习资源设计
1．学习环境选择（打√）
（1）Web教室（ ）
（2）多媒体教室（√ ）
（3）室外活动（ ）
（4）校园网（√ ）
（5）Internet（√ ）
（6）其它
2、学习资源类型（打√）
（1）课件（网络课件）（√ ）
（2）工具（ ）
（3）专题学习网站（ ）
（4）多媒体资源库（ ）
（5）案例库（ ）
（6）题库（ ）
（7）网络课程（ ）
（8）个人主页（√ ）
（8）其它（ ）
3、学习资源内容简要说明
司南版物理1教科书与配套学习手册
教师个人主页下学习资源：包含知识归纳、课堂练习、课后交流、拓展研究及Flash交互性网络课件等课程学习材料。
网址(http://61.131.50.38/www/index.asp?id=czs)。
四、学习情境创设
1、真实性情境（√）
2、问题性情境（√）
物体匀变速直线运动视频。用flash制作的一系列教学软件。
匀变速直线运动的速度有怎样的变化规律？
匀变速直线运动的位移有怎样的变化规律？
五、学习活动的组织
类型
相应
内容
使用资源
学生活动
教师活动
自主协作学习设计
匀变速直线运动的规律课后练习
物理教材、演示实验、课后练习题教师个人主页下的多媒体教学资源。
相关的物理学习网站。
分析、操作、小组协作讨论、总结、提交结论。
独立思考分析得出结论
问题情景的创设，问题的提出。
学习资源获取路径的指导。
问题解答和咨询。
六、教学过程
步骤
教师行为
学生行为
设计意图
课堂准备
1．准备物体匀变速直线运动视频。
2．制作教学辅助ppt、flash课件。
3．指导学生登陆教师主页。
1．作好课前准备。
2．熟悉教师主页的操作方法。
引导学生利用网络来辅助学习，拓展学习空间。
情境导入
通过视频课件展示各种物体的运动，提出问题1：物体的速度变化、位移变化存在规律吗？怎样探索复杂运动蕴涵的规律？
引出从最简单的匀变速运动入手进行研究。
学生通过观察、思考与小组讨论分析。
体会物理学研究由简单到复杂的思想，理解应从最简单的变速运动开始研究。
引导学生通过对运动实例的观察与思考。
操 作 讨 论
问题2：什么样的运动叫匀变速直线运动？
通过匀变速直线运动的视频观察，和实验数据的分析归纳匀变速直线运动的定义。
物体的加速度保持不变的直线运动叫匀变速直线运动。
问题3：匀变速直线运动的特点是什么？
加速度是恒量（大小和方向均保持不变）。即任意相等时间的速度增量相同。
问题4：什么叫匀加速直线运动？什么叫匀减速直线运动？
当加速度不变且与速度同向时，物体的运动叫匀加速直线运动；
当加速度不变且与速度反向时，物体的运动叫匀减速直线运动；
问题5：匀变速直线运动的速度有怎样的变化规律？
由得
当时
一般以方向为正方向，与同向时，取，物体匀加速； 与反向时，取，物体匀减速。
复习匀速直线运动的图象描述方法，引出问题6：如何用图象描述匀变速直线运动的速度变化规律？
速度时间图象图：
通过图可以确定物体任一时刻的速度，可以求出某一段时间的位移，可以求出物体运动的加速度。
分析匀变速直线运动实例的速度变化数据，计算不同时间段的加速度，分析讨论，尝试归纳匀变速直线运动的定义。
理解匀加速直线运动和匀减速直线运动中加速度与速度的方向关系。
运用加速度定义推导速度公式，理解加速度与速度的方向与符号的关系。
学习作出速度时间图象，讨论交流利用图计算加速度分析物体的运动特征的方法。
分析匀变速直线运动的基本特点，速度与加速度方向的关系和速度变化的联系，使学生进一步理解匀变速直线运动的定义。
使学生学会推导速度公式。
理解速度公式的应用方法。
通过对书本中讨论与交流栏目的内容进一步理解用图描述匀变速直线运动的方法。
操 作 讨 论
加速度时间图象
介绍图：
引导学生对书本
方法点拔讨论分析。
问题7：匀变速直线运动的位移有怎样的变化规律？
匀变速直线运动的平均速度：
。
位移公式：。
当时，。
拓展一步：位移公式的图推导。
位移等于图象与时间坐标所围成的面积。
问题8：如何用图象描述匀变速直线运动的位移变化规律？
复习匀速直线运动的位移时间图象图：
介绍匀变速直线运动的位移时间图象图：
引导学生推导匀变速直线运动的常用推论：
认识理解图。
理解匀变速直线运动的平均速度公式，推导位移公式。
思考理解微积分思想在物理学研究中的应用。
分析讨论回顾匀速直线运动的图，认识匀变速直线运动的图。
推导匀变速直线运动的常用推论。
使学生进一步理解数学公式或图象描述物理规律时应考虑其适用范围。
使学生学会推导位移公式。
理解平均速度和位移公式的应用方法。
学习微积分的思想，拓展视野。
理解位移时间图象的物理含义，进一步学习用图象研究物理物理的方法。
培养学生数学推导能力，进一步理解速度公式、位移公式的应用，和平均速度公式的适用范围。
课 堂 小 结
1．归纳匀变速直线运动的规律：
2．分析应用实例。
回顾描述匀变速直线运动的规律，思考加速度与速度方向关系与公式中符号的确定。
学习运动规律应用解决问题的方法。
加强归纳与总结，使学生全面掌握匀变速直线运动的规律，和应用知识解决问题的方法。
课 外 创 新
1．分析讨论书本讨论与交流栏目。
2．书面作业P37 2，3，4，5，6，7。
3．指导学生根据自身的情况，进行在线学习和交流。
4．考虑在知识应用中的配置不同层次的例题和练习：
如
1．进一步理解匀变速直线运动的规律。
2．学生独立思考完成练习。
3．学生进入教师个人主页的讨论区，进行探讨研究。
1．让学生实现知识的自我反馈。
2．教学要求具有层次性，才能适合不同层次的学生的学习需要。
3．充分利用网络可以保证学生在学习过程中更具有自主性。
