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课题 第二章 运动与能量
2.3 物体的运动速度
教学目标
1.物理观念
(1)知道匀速直线运动的特征,理解匀速直线运动的速度概念。
(2)知道变速直线运动中的平均速度的概念。
2.科学思维:
培养学生对事物的变化进行定量研究的方法。
3.科学实验
通过测量物体运动的平均速度,分析实验数据。
了解图像分析实验数据。
4.科学态度与责任
通过“欣赏:动物世界里的速度”,扩展学生的知识面,了解自然界的丰富多彩。
教学重点
测量物体运动速度,认识匀速直线运动。
教学难点
学习利用图像分析实验数据。
教学方法
实验法和讲授法
教学用具
斜面、刻度尺、表表、小车、金属挡板
教学课时 1课时
教学互动设计
一、创设情景、导入新课
高速公路上为了保证交通安全,装有区间测速装置。
从人们开始通过实验研究运动起,速度一直是一个个重要的测量对象。物理学、天文学中的许多规律就是在测量速度的过程中建立起来的;在日常生活、生产实践和科学实验中,也常常需要对某些物体的速度进行测量,如河水流动的速度、交通车辆的行驶速度(如图所示)、子弹飞行的速度等。
二、新课讲授、师生互动
(一)匀速直线运动
物理学中研究问题总是从简单的情况着手。因此,我们选取一个简单的直线运动进行探究(如图所示)
在物理学中,一个物体沿着直线运动,在任意相同时间内,通过的路程始终相等,这样的运动叫作匀速直线运动( uniform rectilinear motion)。
匀速直线运动是最简单的运动,是速度不变的运动。认识匀速直线运动是研究复杂运动的基础。自然界中匀速直线运动的情形比较少。如果物体在运动过程中速度变化不大,轨迹近似为直线,就可以近似看作匀速直线运动。
例如站在自动扶梯上的人缓缓上楼(如图所示), 列车在平直轨道上保持一定速度行驶,都可以看作是匀速直线运动。
[例题] 汽车的驾驶仪表盘上安装着速度显示装置,它可以显示汽车的行驶速度。如果显示装置的指针如图所示,汽车保持这个速度行驶,经过3 h能行驶多远
解 根据速度公式 = / 进行求解。
已知速度v和时间t,则时间t内通过的路程s=vt。
故汽车经过3h行驶的路程
s= vt
=80km/h×3h
= 240 km
(二)变速直线运动
物体运动的快慢经常是变化的。请看一位同学百米赛跑的运动过程,计算这位同学每个时间段内的速度(如图所示 )。
该同学每个时段内的速度
像这样,物体沿直线运动时,在相同的时间内通过的路程不相等,这种运动叫作变速直线运动( variable rectilinear motion)。
在变速直线运动中,许多情况下,当我们不需要精确地考察每一个时刻运动的情况时,也可以用前面的速度计算公式描述物体运动的快慢。这时求出的速度,表示的是物体通过某段路程(或某段时间内)的平均快慢程度,叫作平均速度( average velocity)。
= /
s的单位: m
t的单位: s
的单位:m/s
平均速度总是对某一段路程(或时间间隔)而言的。高速公路上的区间测速测的就是平均速度。日常所说的物体的速度,许多情况下指的也是平均速度。
(三)实验:测量物体运动的平均速度
根据 = / 可知,如果测出物体运动的路程s和通过这段路程的时间t,就可以计算出物体在这段时间内的平均速度。
1.组装实验装置:将斜面的一端用木块垫起来,使它保持较小的坡度,选取小车为研究对象。
实验器材:
斜面小车(包括斜面、木块、小车、可移动挡片)
刻度尺(量程0~1000mm,分度值1mm),
秒表
2.测量小车在轨道上运动全程的平均速度(如图所示)将可移动挡片移至斜面底端,将小车置于轨道顶端;释放小车,同时启动秒表,小车撞击挡片时,停止计时,读出小车从斜面顶端到撞击挡片所用时间t;用刻度尺测出小车运动路程s。重复3次实验,将数据记录在表格中。
3.根据 = / 计算小车运动全程的平均速度。
4.测量小车在轨道上前半程运动的平均速度:将可移动挡片移至斜面中部,测出小车从斜面顶端到撞击挡片所用时间t2;用刻度尺测出小车运动路程s2。测量3次并把数据记录在表格中,计算小车在轨道上前半程运动的平均速度。测量3次并把数据记录在表格中,计算小车在轨道上前半程运动的平均速度。
5.测量完毕,整理器材。
实验中,在轨道顶端固定一个位移传感器,可实时测量传感器到小车的距离。若传感器每秒测量25次,计算机将自动计算出每个0.04 s内的平均速度,并标在坐标系上,用光滑曲线连接(如图所示)。
从图像可看出小车运动过程中速度随时间的变化情况。
例题 高速动车G72福田至北京西列车时刻表(简化)
李明暑假同爸妈到北京 旅游乘坐的是G72高速动车。你知道列车从岳阳到北京的里程、时间、速度吗?
解:(1)运行里程
S=S2-S1
=2400km-956km
=1444km
(2)运行时间
t=t2-t1
=18h21min-11h18min
=7h3min
=7.05h
(3)平均速度
= / =1444 /7.05 =205.4km/h
(四)欣赏:动物世界里的速度
三、课堂小结、巩固提升
1.匀速直线运动。物体沿着直线运动,在任意时间内,通过的路程始终相等的运动,叫做匀速直线运动。匀速直线运动是最简单运动。是速度不变的运动。
2.变速直线运动。可以用平均速度 = / 描述物体运动快慢,表示物体通过某段路程( 或某一段时间内)的平均快慢程度。
3.测量物体运动的平均速度。用刻度尺测量路程, 用停表测量时间,用 = / 计算速度。用图像记录数据,直观了解速度随时间的变化情况。
四、板书设计、理清要点
1.匀速直线运动。物体沿着直线运动,在任意时间内,通过的路程始终相等的运动,叫做匀速直线运动。匀速直线运动是最简单运动。是速度不变的运动。
2.变速直线运动。可以用平均速度 = / 描述物体运动快慢,表示物体通过某段路程( 或某一段时间内)的平均快慢程度。
3.测量物体运动的平均速度。用刻度尺测量路程, 用停表测量时间,用 = / 计算速度。用图像记录数据,直观了解速度随时间的变化情况。
五、达标练习、反馈矫正
1. 下列说法不正确的是( )
A. 匀速直线运动是最简单的机械运动
B. 变速直线运动用平均速度表示快慢程度
C. 在测量小车的运动速度时应调整斜面的倾斜程度,尽可能倾斜程度小些,便于测量时间
D.在测量小车的运动速度时应调整斜面的倾斜程度,尽可能倾斜程度大些,便于测量时间
2. 李明步行的速度约为1.2m/s,从家步行15min到达学校,他家距学校的路程约为( )
A.18m
B.1080m
C.10.8km
D.18km
3. 中学生男生1000m体育测试中,一般速度约为( )
A.4cm/s
B.4m/s
C.4dm/s
D.4km/h
4.2024年8月1日,在巴黎奥运会游泳项目男子100米自由泳决赛中,中国选手潘展乐以46秒40的成绩夺得冠军,他的游泳速度是 ( )
A.2.16m/s
B.2.1m/s
C.3.6m/s
D.0.464m/s
5.2024年8月1日下午,在2024年巴黎奥运会女子20公里竞走决赛中,中国选手杨家玉以1小时25分54秒的成绩摘得金牌。她的竞走的平均速度是 ( )
A.2.16m/s
B.2.1m/s
C.3.88m/s
D.0.464m/s
参考答案:1.D;2.B;3.B;4.A;5.C 。
六、布置作业
P33T2
课外作业P33T1。
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