1.3 位置变化快慢的描述——速度 课时教案(表格式)2025--2026年人教版高中物理必修第一册

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名称 1.3 位置变化快慢的描述——速度 课时教案(表格式)2025--2026年人教版高中物理必修第一册
格式 docx
文件大小 25.8KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2025-09-07 13:52:38

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文档简介

1.3《 位置变化快慢的描述——速度》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 人教版高中物理必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理必修第一册第一章第三节,是运动学的基石内容之一。教材从“位置变化”引入“速度”的概念,强调速度是对位置变化快慢的定量描述,区别于初中阶段对“快慢”的定性理解。内容包括平均速度与瞬时速度的定义、公式推导、物理意义及单位换算,并通过实例帮助学生建立速度的矢量性认知。本节为后续学习加速度、匀变速直线运动打下基础,具有承上启下的作用。
学情分析
高一学生已具备初中物理中“速度”的初步概念,能进行简单的速度计算,但对速度的矢量性、平均速度与瞬时速度的区别理解不深。学生正处于形象思维向抽象思维过渡阶段,对物理模型的构建能力较弱。生活中虽有“快慢”的直观感受,但缺乏科学量化意识。主要障碍在于难以理解“极限”思想下的瞬时速度。为此,教学中将通过生活情境、实验模拟与图像分析,引导学生逐步建构速度的科学概念,提升其物理思维能力。
课时教学目标
物理观念
1. 理解速度是描述物体位置变化快慢的物理量,掌握平均速度和瞬时速度的定义、公式及单位。
2. 认识速度的矢量性,能区分速度的大小与方向,理解平均速度与瞬时速度的物理意义。
科学思维
1. 能通过比较不同物体运动的快慢,抽象出速度的概念,发展模型建构与科学推理能力。
2. 能运用极限思想理解瞬时速度的含义,体会从平均到瞬时的思维过渡过程。
科学探究
1. 能设计简单的实验或利用打点计时器数据,测量物体的平均速度。
2. 能通过分析位移—时间图像,判断物体运动的快慢与方向,提升数据处理与图像分析能力。
科学态度与责任
1. 在探究过程中养成实事求是、严谨认真的科学态度,尊重实验数据。
2. 感受速度概念在交通、航天等生活科技中的广泛应用,增强物理学习的兴趣与社会责任感。
教学重点、难点
重点
1. 平均速度和瞬时速度的概念、公式及物理意义。
2. 速度的矢量性及其在运动描述中的作用。
难点
1. 瞬时速度的概念理解,特别是极限思想的初步渗透。
2. 平均速度与瞬时速度的区别与联系。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、图像分析法
教具准备
多媒体课件、视频素材、打点计时器实验数据、位移—时间图像卡片、激光笔、小车模型
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入,感知快慢
【5分钟】 一、创设生活情境,引发认知冲突 (一)、播放两段视频:百米赛跑冲刺瞬间与蜗牛爬行特写。
教师引导语:同学们,请看这两段视频——博尔特冲过终点线的瞬间,风驰电掣;而一只蜗牛在叶片上缓缓前行,几乎静止。我们都说博尔特跑得“快”,蜗牛爬得“慢”,那么,“快”与“慢”到底是什么意思?我们如何用科学的语言来精确描述这种“快慢”?仅仅说“很快”或“很慢”显然不够,物理学需要一个可测量、可计算的量来描述它。今天,我们就来深入探讨这个关键的物理量——速度。
(二)、提出驱动性问题,激发探究欲望。
教师提问:如果我告诉你,一辆汽车在1小时内行驶了60公里,另一辆汽车在30分钟内行驶了40公里,哪一辆更快?你是怎么判断的?你能用一个统一的量来比较它们吗?请同学们先独立思考,然后与同桌交流你的想法。
预设学生回答:第一辆车每小时60公里,第二辆车每小时80公里(40公里/0.5小时),所以第二辆更快。
教师小结:很好!大家不约而同地使用了“单位时间内通过的路程”来比较快慢。这正是我们今天要学习的“速度”概念的核心。物理学中,我们用“位移”代替“路程”来更精确地描述位置变化,并赋予速度方向性。 1. 观看视频,感受不同物体运动的快慢差异。
2. 思考并回答教师提出的比较问题。
3. 与同桌交流判断依据。
4. 初步感知“单位时间内的位移”是描述快慢的关键。
评价任务 描述准确:☆☆☆
比较合理:☆☆☆
表达清晰:☆☆☆
设计意图 通过强烈对比的生活视频,激发学生兴趣,唤醒已有经验。提出真实问题,引发认知冲突,使学生意识到定性描述的不足,从而自然引出对“速度”这一科学概念的探究需求,为新课学习做好心理和认知铺垫。
概念建构,理解平均速度
【12分钟】 一、定义平均速度,建立物理模型 (一)、引导学生从具体数据中抽象出平均速度公式。
教师出示教材中的示例:一辆汽车沿直线从A地到B地,总位移为120 km,所用时间为2小时。提问:如何计算这辆车在整个过程中的平均快慢程度?学生回答后,教师板书:
平均速度 = 总位移 / 总时间
即:v = Δx / Δt
强调:Δx 表示位移(位置的变化量,有方向),Δt 表示发生这段位移所用的时间。单位是米每秒(m/s),常用单位还有千米每小时(km/h)。
(二)、辨析“路程”与“位移”,强化矢量意识。
教师设问:如果这辆车从A到B是直线行驶,位移是120 km;但如果它绕了一圈又回到A点,路程是200 km,位移是多少?平均速度又是多少?
引导学生讨论:位移为零,平均速度也为零。说明平均速度描述的是整体位置变化的平均快慢和方向,与路径长短无关。再次强调速度是矢量,既有大小也有方向。
二、合作探究,深化概念理解 (一)、分组计算不同情境下的平均速度。
教师发放任务卡,每组计算一个情境:
1. 自行车在5秒内沿直线前进了30米。
2. 飞机在2小时内向东飞行了1600公里。
3. 一名学生绕400米跑道跑完两圈,用时3分钟,求平均速度。
教师巡视指导,关注学生对位移的判断和单位换算。
(二)、组织汇报与点评。
邀请各组代表上台展示计算过程和结果。重点点评第三题:位移为零,平均速度为零,尽管路程很长。引导学生理解平均速度反映的是“整体效果”,不能反映中间过程的细节变化。 1. 根据教师引导,参与公式推导。
2. 区分路程与位移,理解平均速度的矢量性。
3. 小组合作完成任务卡上的计算。
4. 派代表汇报结果,参与全班交流。
评价任务 公式正确:☆☆☆
计算准确:☆☆☆
方向明确:☆☆☆
设计意图 通过具体实例引导学生自主建构平均速度的概念,经历“现象—数据—公式”的科学建模过程。通过对比辨析,突出位移与路程的区别,初步建立速度的矢量观念。合作探究任务设计梯度,既有基础计算,又有认知冲突(位移为零),促使学生深入思考平均速度的本质含义。
极限过渡,探究瞬时速度
【15分钟】 一、揭示平均速度的局限性 (一)、提出问题:平均速度能否描述某一瞬间的快慢?
教师举例:一辆汽车从静止启动,加速行驶,最后刹车停下。它的平均速度可能是60 km/h,但这个值能告诉我们它在第3秒末到底有多快吗?显然不能。平均速度掩盖了运动过程中的变化细节。那么,我们如何知道物体在某一“瞬间”的速度呢?
二、引入极限思想,构建瞬时速度概念 (一)、演示实验数据,引导学生观察时间间隔趋近于零。
教师展示一组打点计时器记录的小车运动数据:在t=2.0s到t=2.1s之间,位移为0.5m;在t=2.0s到t=2.01s之间,位移为0.052m;在t=2.0s到t=2.001s之间,位移为0.00502m……
提问:请同学们计算这三个时间段内的平均速度,并观察当时间间隔Δt越来越小时,平均速度的值有什么趋势?
学生计算:
v = 0.5m / 0.1s = 5 m/s
v = 0.052m / 0.01s = 5.2 m/s
v = 0.00502m / 0.001s = 5.02 m/s
引导学生发现:随着Δt趋近于零,平均速度趋近于一个确定的值,这个值就是物体在t=2.0s这一时刻的瞬时速度。
(二)、给出瞬时速度的定义。
教师总结:当Δt非常非常小,趋近于零时,平均速度的极限值就定义为物体在该时刻的瞬时速度。它精确地描述了物体在某一时刻或经过某一位置时运动的快慢和方向。生活中汽车的“速度表”显示的就是瞬时速度的大小。
三、图像分析,直观理解瞬时速度 (一)、分析位移—时间(x-t)图像的斜率。
教师在PPT上展示一条曲线形的x-t图像,代表变速运动。提问:如何在图像上找到某一时刻的瞬时速度?
引导学生回忆数学中“切线斜率”的概念。教师演示:在t=2s处作一条切线,该切线的斜率就等于该时刻的瞬时速度。
强调:x-t图像上某点切线的斜率,其大小表示瞬时速度的大小,斜率的正负表示速度的方向(正方向或负方向)。 1. 思考平均速度的局限性。
2. 计算不同时间间隔的平均速度。
3. 观察数据变化趋势,理解极限思想。
4. 结合图像,理解切线斜率与瞬时速度的关系。
评价任务 计算正确:☆☆☆
趋势判断:☆☆☆
图像理解:☆☆☆
设计意图 通过提出“瞬间快慢”的问题,暴露平均速度的不足,激发学生对更精确描述的需求。利用真实实验数据,让学生亲历“时间间隔不断缩小—平均速度趋近于定值”的过程,直观感受极限思想,实现从平均速度到瞬时速度的自然过渡。结合x-t图像的切线斜率,将抽象概念可视化,帮助学生建立多维度的理解,突破教学难点。
辨析应用,深化概念理解
【8分钟】 一、对比辨析,厘清概念关系 (一)、组织学生讨论平均速度与瞬时速度的异同。
教师引导:请同学们以小组为单位,讨论并填写对比表格:
比较项目平均速度瞬时速度 定义公式物理意义 是否矢量何时相等
教师巡视,提示学生注意“匀速直线运动中,平均速度等于瞬时速度”这一特殊情况。
二、生活应用,体会物理价值 (一)、解析交通标志与科技应用。
教师展示图片:高速公路“限速120 km/h”标志、高铁运行速度、航天器对接时的相对速度控制。
提问:这些场景中提到的速度是平均速度还是瞬时速度?为什么?
引导学生理解:限速是为了控制瞬时速度,防止超速危险;高铁的运行速度通常指平均速度;航天对接需要精确控制瞬时速度以确保安全。
教师总结:速度的概念不仅存在于课本中,更深深融入我们的生活与科技前沿,它是人类探索世界、驾驭运动的重要工具。 1. 小组合作完成对比表格。
2. 派代表分享讨论结果。
3. 观察图片,分析速度类型。
4. 理解速度在生活中的实际意义。
评价任务 对比清晰:☆☆☆
应用准确:☆☆☆
表达完整:☆☆☆
设计意图 通过系统对比,帮助学生梳理知识结构,明确两个核心概念的区别与联系,避免混淆。联系生活与科技实例,让学生感受到物理知识的实用性与时代价值,增强学习的内在动力,落实“科学态度与责任”的核心素养。
课堂总结,升华认知
【5分钟】 一、结构化回顾,构建知识网络 (一)、师生共同梳理本节课知识脉络。
教师引导:今天我们从“如何描述快慢”出发,学习了两个关键概念——平均速度和瞬时速度。平均速度 v = Δx / Δt,描述一段时间内位置变化的平均快慢;而瞬时速度是当时间间隔趋近于零时平均速度的极限,描述某一时刻的运动状态。两者都是矢量,有大小也有方向。我们还学会了通过x-t图像的切线斜率来判断瞬时速度。
二、升华式总结,启迪人生思考 (一)、引用名言,进行情感升华。
教师深情总结:“速度”不仅是物理量,更蕴含着人生的哲理。古希腊哲学家芝诺曾提出“飞矢不动”的悖论,挑战我们对运动与瞬间的理解。而今天我们用科学的方法,跨越了千年的思辨,用极限的思想捕捉到了“瞬间”的速度。这告诉我们:人生亦如运动,既有漫长的“平均速度”——那是我们持之以恒的努力与积累;也有决定性的“瞬时速度”——那是关键时刻的爆发与抉择。愿同学们既能脚踏实地,稳步前行,构建坚实的“平均速度”;也能在人生的“t=0”时刻,精准发力,实现属于自己的“瞬时突破”。物理学教会我们的,不仅是世界的规律,更是面对世界的智慧。 1. 跟随教师回顾知识要点。
2. 理解平均速度与瞬时速度的关系。
3. 感悟物理概念背后的人生哲理。
4. 形成积极向上的学习态度。
评价任务 知识完整:☆☆☆
理解深刻:☆☆☆
情感共鸣:☆☆☆
设计意图 通过结构化回顾,帮助学生将零散的知识点串联成网,形成系统的认知结构。升华式总结将物理知识与哲学思考、人生智慧相结合,引用芝诺悖论与极限思想的胜利,提升课堂的文化厚度,激发学生的深层思考与情感共鸣,实现知识、能力与价值观的统一。
作业设计
一、基础巩固
1. 一位同学绕半径为10m的圆形花坛跑了一圈,用时40秒。求:(1)他的路程;(2)他的位移;(3)他的平均速度大小。
2. 一辆汽车在平直公路上行驶,前10秒内通过的位移为150米,后10秒内通过的位移为250米。求汽车在这20秒内的平均速度。
二、能力提升
3. 如图所示为某物体做直线运动的位移—时间(x-t)图像。请回答:
(1)物体在0~2s内的平均速度是多少?
(2)物体在t=1s时的瞬时速度是多少?(可通过作图估算切线斜率)
(图像描述:一条从原点出发的曲线,在0~2s内向上弯曲,t=1s处切线斜率约为1.5)
三、拓展探究
4. 查阅资料,了解我国“复兴号”高铁的最高运行速度和平均运行速度,并思考:在高铁运行中,为什么既要关注最高瞬时速度,也要关注全程的平均速度?请写一段100字左右的分析。
【答案解析】
一、基础巩固
1. (1)路程 = 2πr = 2×3.14×10 ≈ 62.8 m
(2)位移 = 0(起点与终点重合)
(3)平均速度 = 位移 / 时间 = 0 / 40 = 0 m/s
2. 总位移 = 150m + 250m = 400m,总时间 = 20s,平均速度 = 400 / 20 = 20 m/s
二、能力提升
3. (1)0~2s内位移约为3m,平均速度 = 3m / 2s = 1.5 m/s
(2)t=1s处切线斜率约为1.5,瞬时速度约为1.5 m/s(方向沿正方向)
板书设计
1.3 位置变化快慢的描述——速度
【左侧】概念区
一、平均速度 v
定义:v = Δx / Δt
矢量性:有大小、有方向
物理意义:整体运动的平均快慢
二、瞬时速度 v
定义:Δt→0时,v 的极限
物理意义:某一时刻的运动快慢
测量:速度表、x-t图像切线斜率
【右侧】对比与应用
平均速度 vs 瞬时速度
项目平均速度瞬时速度| 时间 一段时间某一时刻是否反映变化 否是 匀速运动 相等相等
【底部】核心思想
极限思想:从平均到瞬时
科学方法:实验 + 图像 + 数学
教学反思
成功之处
1. 情境导入生动有效,视频对比强烈,迅速抓住学生注意力,成功引发对“快慢”量化的需求。
2. 实验数据的递进式呈现,让学生直观体验“极限”过程,有效突破了瞬时速度这一难点,学生反馈理解较好。
3. 板书设计层次清晰,左侧概念、右侧对比,辅以核心思想总结,帮助学生构建完整知识体系。
不足之处
1. 部分学生在小组讨论中参与度不高,存在“搭便车”现象,合作学习的深度有待加强。
2. 对x-t图像切线斜率的讲解时间略显紧张,部分学生作图估算能力不足,需在后续课程中加强训练。
3. 拓展探究作业的查阅环节,可能因网络条件限制影响部分学生完成质量,可考虑提供参考资料。