第一章 运动的描述 学习活动设计三：瞬时速度的定义和测量
文档属性
| 名称 | 第一章 运动的描述 学习活动设计三：瞬时速度的定义和测量 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 52.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-09 11:06:56 | ||
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文档简介
《第一章 运动的描述》学习活动设计三：瞬时速度的定义和测量
课前准备：
1.回忆初中知识，进一步探究速度是什么？应如何求解？
2.阅读教材，分析平均速度和瞬时速度有何区别和联系？
3.你能设计实验来测量瞬时速度的大小吗？
课堂教学：
【任务情景】
学校运动会上，小明和小硕一起参加了百米赛跑，小明用时12.7秒，小硕用时13.1秒。
思考1：如何比较谁跑得快呢？这里的“快”是指哪个物理量大呢？
思考2：小明请小华帮他记录相关的数据，以便能粗略计算出他经过终点时刻的速度。你认为小华该记录哪些数据呢？数据如何测量？
【学习任务一】通过实验，探究如何测量某一位置的速度大小。
学生活动：讨论交流。
预测：可以测量一段较短位移和通过这段位移所需的时间，例如撞线前1米对应的时间间隔或撞线后0.1s所走过的位移。用刻度尺、卷尺和秒表、手机、计时器等仪器进行测量。
教师：提供如图所示的装置，斜面上有刻度尺，计时仪器是秒表。
学生活动：分组实验测量某一位置的速度大小。
实验模型：选定固定位置，设置计时起点和终点，记录数据，并粗略计算速度大小。
预测：不同学生测量出速度大小差距较大。
实验结论：利用秒表测量较短时间误差较大。
改进：利用更精确的仪器——光电计时器记录一段较短时间。
【学习任务二】通过实验，测量物体到达某一位置的速度大小
教师：介绍实验器材和原理。
学生活动：分组实验用光电门测物体从斜面加速下滑到达某点的速度。
注意：由于每组的光电门的位置不同，斜面的倾角也不同，所以各组的结果也会不同。
示例数据如下：
结论：在测量精度允许的范围内，遮光板越窄，挡光时间越短，测量得到的平均速度越接近一个定值。
问题：为什么时间越短平均速度差异越小？
学生活动：讨论交流。
教师引导学生进行理论推导：通常情况下,物体的速度不会发生突变，当△t较小时，运动快慢的差异就不会太大，△t 越小，运动快慢的差异就越小，当△t非常非常小，接近于零时，运动快慢的差异可以忽略不计。那么△x/△t 就是某时刻（或某位置）的瞬时速度。
问题：有没有什么方式可以测定物体运动过程中任意时刻的瞬时速度呢？
提示：可以利用位移传感器和计算机测速，学生自主阅读P27拓展学习。
【学习任务三】探究瞬时速度方向
教师：创设问题情景
任务情景：有两辆车同时从同一地点出发，速度大小相同，他们一定能到达同一位置吗？
学生活动：思考交流并进一步研讨如何确定瞬时速度方向？
提示问题：
请画出AB、AC、AD、AE段物体的位移方向？哪一个更接近A点的瞬时速度方向呢？瞬时速度方向是不是位移的方向？
理论推导：当时间足够短时，曲线上两个极近的点就近似成为直线了，即瞬时速度方向就是曲线的切线方向，也就是物体实际运动的方向。
说明：对于单向直线运动，瞬时速度和平均速度的方向是一样的，都是物体运动的方向。
【学习小结】
教师：组织学生用上述探究过程的经验和结论，回答任务情境中问题。
参考答案：采用高清摄像装置，利用视频慢动作等方式采集他撞线前的较短位移和对应时间，进而得到他经过终点时刻的速度。
【学习评价自测】
1.下面的几个速度中不是表示瞬时速度的是（ ）
A.子弹射出枪口的速度是800m/s，以790m/s的速度击中目标
B.汽车从甲站行驶到乙站过程中的速度是40km/h
C.汽车通过站牌时的速度是72km/h
答案： B
D.小球第3s末的速度是6m/s
2.下列关于速度的说法中，正确的是（ ）
A.速度是描述物体位置变化的物理量
B.速度是描述物体位置变化大小的物理量
C.速度是描述物体位置变化快慢的物理量
D.速度是描述物体运动路程和时间关系的物理量
答案：C
3.体育教练分析运动员跑100米的全程录像带时，测得运动员在前7s跑了61m，7s末到7.1s末跑了0.92m，跑到终点共用了10.8 s，则（ ）
A.全程的平均速度是9.26m/s B.前7s内的平均速度是8.7m/s
C.第7s末的瞬时速度约为9.2m/s D.无法知道7s末的瞬时速度的准确值
答案：ABC
课前准备：
1.回忆初中知识，进一步探究速度是什么？应如何求解？
2.阅读教材，分析平均速度和瞬时速度有何区别和联系？
3.你能设计实验来测量瞬时速度的大小吗？
课堂教学：
【任务情景】
学校运动会上，小明和小硕一起参加了百米赛跑，小明用时12.7秒，小硕用时13.1秒。
思考1：如何比较谁跑得快呢？这里的“快”是指哪个物理量大呢？
思考2：小明请小华帮他记录相关的数据，以便能粗略计算出他经过终点时刻的速度。你认为小华该记录哪些数据呢？数据如何测量？
【学习任务一】通过实验，探究如何测量某一位置的速度大小。
学生活动：讨论交流。
预测：可以测量一段较短位移和通过这段位移所需的时间，例如撞线前1米对应的时间间隔或撞线后0.1s所走过的位移。用刻度尺、卷尺和秒表、手机、计时器等仪器进行测量。
教师：提供如图所示的装置，斜面上有刻度尺，计时仪器是秒表。
学生活动：分组实验测量某一位置的速度大小。
实验模型：选定固定位置，设置计时起点和终点，记录数据，并粗略计算速度大小。
预测：不同学生测量出速度大小差距较大。
实验结论：利用秒表测量较短时间误差较大。
改进：利用更精确的仪器——光电计时器记录一段较短时间。
【学习任务二】通过实验，测量物体到达某一位置的速度大小
教师：介绍实验器材和原理。
学生活动：分组实验用光电门测物体从斜面加速下滑到达某点的速度。
注意：由于每组的光电门的位置不同，斜面的倾角也不同，所以各组的结果也会不同。
示例数据如下：
结论：在测量精度允许的范围内，遮光板越窄，挡光时间越短，测量得到的平均速度越接近一个定值。
问题：为什么时间越短平均速度差异越小？
学生活动：讨论交流。
教师引导学生进行理论推导：通常情况下,物体的速度不会发生突变，当△t较小时，运动快慢的差异就不会太大，△t 越小，运动快慢的差异就越小，当△t非常非常小，接近于零时，运动快慢的差异可以忽略不计。那么△x/△t 就是某时刻（或某位置）的瞬时速度。
问题：有没有什么方式可以测定物体运动过程中任意时刻的瞬时速度呢？
提示：可以利用位移传感器和计算机测速，学生自主阅读P27拓展学习。
【学习任务三】探究瞬时速度方向
教师：创设问题情景
任务情景：有两辆车同时从同一地点出发，速度大小相同，他们一定能到达同一位置吗？
学生活动：思考交流并进一步研讨如何确定瞬时速度方向？
提示问题：
请画出AB、AC、AD、AE段物体的位移方向？哪一个更接近A点的瞬时速度方向呢？瞬时速度方向是不是位移的方向？
理论推导：当时间足够短时，曲线上两个极近的点就近似成为直线了，即瞬时速度方向就是曲线的切线方向，也就是物体实际运动的方向。
说明：对于单向直线运动，瞬时速度和平均速度的方向是一样的，都是物体运动的方向。
【学习小结】
教师：组织学生用上述探究过程的经验和结论，回答任务情境中问题。
参考答案：采用高清摄像装置，利用视频慢动作等方式采集他撞线前的较短位移和对应时间，进而得到他经过终点时刻的速度。
【学习评价自测】
1.下面的几个速度中不是表示瞬时速度的是（ ）
A.子弹射出枪口的速度是800m/s，以790m/s的速度击中目标
B.汽车从甲站行驶到乙站过程中的速度是40km/h
C.汽车通过站牌时的速度是72km/h
答案： B
D.小球第3s末的速度是6m/s
2.下列关于速度的说法中，正确的是（ ）
A.速度是描述物体位置变化的物理量
B.速度是描述物体位置变化大小的物理量
C.速度是描述物体位置变化快慢的物理量
D.速度是描述物体运动路程和时间关系的物理量
答案：C
3.体育教练分析运动员跑100米的全程录像带时，测得运动员在前7s跑了61m，7s末到7.1s末跑了0.92m，跑到终点共用了10.8 s，则（ ）
A.全程的平均速度是9.26m/s B.前7s内的平均速度是8.7m/s
C.第7s末的瞬时速度约为9.2m/s D.无法知道7s末的瞬时速度的准确值
答案：ABC