2.3 速度和加速度 教案 (6)

2.3
速度和加速度
教案
教学目标
1．观察实例或经历实验观测、数据分析，体验物体运动状态各不相同且不断变化，尝试用等效替代法和比值法引入并定义平均速度粗略描述变速运动在某段位移（时间）内的运动快慢，理解平均速度概念，知道平均速度是矢量和过程量，能计算和解释直线运动（单向和往复）的平均速度，能区别平均速度和平均速率，体会实验在研究物理问题中的重要性。
2．观察实例，认识瞬时速度概念，经历实验观测、数据分析，体验在实验误差允许范围内用比值法更精确地去测量物体经过某个位置（时刻）的速度，领会极限思想并定义瞬时速度，理解速度的概念，知道瞬时速度是矢量和状态量，能区别速度和速率，知道瞬时速度的大小总是等于瞬时速率，知道匀速直线运动中瞬时速度等于平均速度，体会实验和数学在研究物理问题中的重要性。
3．观察实例，体会类比法，经历实验观测、数据分析、类比推理并迁移应用比值法定义加速度描述速度变化的快慢，理解加速度概念，知道加速度的单位、单位符号和读法，知道加速度是矢量及其方向的物理意义，知道状态量、状态量变化量和状态量变化率的区别，知道有加速度不变和变化的运动，知道有平均加速度和瞬时加速度，体会数学在研究物理问题中的重要性。
教学重点、难点
1．教学重点及其教学策略
理解平均速度、瞬时速度、加速度的概念，知道速度和速率以及它们的区别。
在感性经验的基础上，根据等效替代的思想应用比值的方法定义平均速度，应用极限法定义瞬时速度，应用类比法定义加速度。针对存在的困难或偏差设置台阶或问题，展开学生学习和辨析的过程。
2．教学难点及其教学策略
在比值法的基础上应用极限法由平均速度推导瞬时速度；类比速度导出加速度的概念。
通过实验既要体验时间和位移越小测量某位置（时刻）的速度误差越小，又要领会极限思想即当时间和位移很小时在误差允许范围内平均速度就是瞬时速度。分步设问类比推理、列表归纳类比推理，既要理解加速度概念，又要理解状态量的变化率。
教学设计:
（一）引入新课
[教师]复习：匀速直线运动的速度定义，思考匀速直线运动平均速度和瞬时速度的关系？变速直线运动的平均速度和瞬时速度的物理意义？为什么要引入平均速度和瞬时速度？这些速度的定义都运用了什么方法？
[预期]让同学们清楚引入物理量的必要性，及定义物理量的方法。可以让同学交流和补充。
观察实例，体会类比法。
[教师]讲述：一对父子，父亲大眼睛双眼皮，大鼻子高鼻梁，厚嘴唇小门牙，身高1米8以上有点胖…，儿子才6岁，也是大眼睛双眼皮，大鼻子高鼻梁，厚嘴唇…，儿子才开始换牙，请你判断儿子的门牙是大还是小？一定吗？如何验证？儿子今后的身高呢？儿子今后的体态呢？
列表：
父亲
儿子
眼睛
大
大
眼皮
双
双
鼻子
大
大
鼻梁
高
高
嘴唇
厚
厚
门牙
小
？
身高
高
？
体态
胖
？
…
…
…
[预期]同学们能体会类比法的推理方法，可靠程度，验证方法。
（二）新课教学
3．加速度
3．1类比推理并迁移应用比值法定义加速度描述速度变化的快慢，理解加速度概念，知道加速度的单位、单位符号和读法，知道状态量、状态量变化量和状态量变化率的区别，知道有加速度不变和变化的运动，知道有平均加速度和瞬时加速度。
[教师]物体做变速直线运动，位置在变化，瞬时速度在变化。为了描述位置变化我们引入了什么物理量？如何定义的？
是否也要研究速度的变化？是否也要为了描述速度变化而引入一个物理量？如何定义？
为了描述位置变化的快慢引入了什么物理量？如何定义的？
是否也要研究速度变化的快慢？是否也要为了描述速度变化快慢而引入一个物理量？如何定义？
单位呢？
是矢量还是标量？
是平均加速度还是瞬时加速度？
[学生]上述问题让同学们充分讨论和交流。
[教师]列表:
位置
速度
物理量
位移
速度变化
变化
s=xt-x0
Δv=vt-v0
位置变化快慢
速度变化快慢
变化率
v=s/t
a=Δv/t
位移和时间决定
速度变化和时间决定
m/s
m/s2
米每秒
米每二次方秒
位移方向决定
速度变化方向决定
矢量
矢量
匀速运动没有平均和瞬时速度的区别
匀变速运动没有平均和瞬时加速度的区别
变速运动有平均和瞬时速度的区别
变加速运动有平均和瞬时加速度的区别
…
…
…
[预期]在前面充分讨论和交流的基础上，让学习困难的同学来填表，让全班同学完善。
[师生]归纳小结：
3．加速度
（1）物理意义：描述速度变化快慢。
（2）定义式：。
（3）单位：名称米/秒2，符号m/s2，读作“米每二次方秒”。
（4）矢量：方向与速度变化方向相同。
（5）匀速直线运动的加速度为0，匀变速直线运动的加速度恒定，变加速直线运动有平均和瞬时加速度。
3．2，经历数据分析，知道加速度是矢量及其方向的物理意义。
[教师]巡视并指导：同学们完成例题并提问：
[例题]列车以30m/s的速度行驶，司机发现前方路段给出低速行驶的信号后，采取自动措施，在10s内使列车的速度减少到10m/s，列车的加速度是多大？是正值还是负值？速度变化是正值还是负值？是加速还是减速运动？
这里的正负值有什么物理意义？
[设初速度方向为正方向，列车的加速度为-2m/s2，加速度为负值，速度变化为负值，是减速运动，这里的负值表示加速度方向与速度方向相反，减速]
[预期]让同学们熟悉定义式的应用，知道正负值的物理意义。
[师生]归纳小结：
（6）在变速直线运动中，加速度的正负表示方向，若选取初速度为正方向，则正值表示与初速度方向相同，速度增大，加速运动；负值表示与初速度方向相反，速度减小，减速运动。
3．3理解速度与加速度的关系。
[教师]请同学们阅读讨论与交流。
[预期]一些同学尚不能顺利回答这些问题，可从分析定义式的角度来解释。
[教师]请同学们完成下列选择题：
下列关于加速度的描述中，正确的是
（
AC
）
A.加速度在数值上等于单位时间里速度的变化
B.速度变化得越多，加速度就越大
C.速度变化得越快，加速度就越大
D.加速度方向保持不变，速度方向也保持不变
E加速度大小不断变小，速度大小也不断变小
F.速度为零，加速度为零
G.速度大，加速度大
[预期]需要指导同学们，举例和应用定义式论证，避免想当然。
（7）加速度的大小与速度大小没有必然关系，具体问题要根据定义式进行论证。
课堂内容小结
类比法，加速度的物理意义、定义式。
三、案例评析
分步设问类比推理、列表归纳类比推理，既要理解加速度概念，又要理解状态量的变化率。培养学生运用推理方法和数学工具解决物理问题的能力。