1.5《加速度》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 粤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
本节内容位于粤教版高中物理必修第一册第一章第五节,是运动学中的核心概念之一。在学生已经学习了位移、速度等基本物理量的基础上,引入加速度这一描述速度变化快慢的物理量,为后续学习匀变速直线运动规律、牛顿第二定律等内容奠定基础。教材通过生活实例引入,强调加速度的矢量性,并结合速度-时间图像帮助学生理解其物理意义,体现了从现象到本质的认知逻辑。
学情分析
高一学生已具备初步的物理思维能力,掌握了速度、位移等基本概念,能进行简单的数学运算。但对“变化率”的抽象理解仍较薄弱,容易将加速度与速度混淆,尤其在判断方向时存在困难。学生正处于形象思维向抽象思维过渡阶段,对直观、贴近生活的实例更感兴趣。因此,教学中需借助大量生活情境和实验演示,强化概念辨析,提升其科学思维能力。
课时教学目标
物理观念
1. 理解加速度的物理意义,掌握其定义式 a = Δv/Δt,能用公式进行简单计算。
2. 认识加速度是矢量,理解其方向与速度变化量方向一致,能判断物体加速或减速时加速度的方向。
科学思维
1. 能通过比较速度变化量与时间的比值,建立“变化率”的科学思维方法,提升抽象概括能力。
2. 能结合 v-t 图像分析加速度的大小与方向,发展图像分析与逻辑推理能力。
科学探究
1. 能设计简易实验测量物体运动的加速度,体验科学探究的基本过程。
2. 能通过观察实验现象、分析数据,归纳得出加速度的相关规律。
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。
2. 认识加速度在交通安全、航天科技等领域的应用价值,增强社会责任感。
教学重点、难点
重点
1. 加速度的定义及其物理意义。
2. 加速度的矢量性及方向判断。
难点
1. 理解加速度与速度、速度变化量的区别与联系。
2. 判断加速度方向与运动状态(加速或减速)的关系。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法
教具准备
斜面轨道、小车、打点计时器、纸带、电源、刻度尺、多媒体课件、手机慢动作拍摄功能
教学环节 教师活动 学生活动
导入新课
【5分钟】 一、情境导入,激发认知冲突 (一)、播放两段视频,引发思考。
1. 视频1:F1赛车从静止启动,3秒内速度达到100 km/h;
2. 视频2:普通家用轿车从静止启动,10秒内速度达到100 km/h。
教师提问:“两辆车最终都达到了100 km/h,它们的速度变化量相同吗?但它们启动的‘快慢’一样吗?我们用哪个物理量来描述这种‘速度变化的快慢’呢?”
引导学生讨论:虽然速度变化量相同(都是从0到100 km/h),但F1赛车用时更短,说明它速度变化得更快。这种“变化的快慢”不能用速度来描述,也不能用速度变化量来完全体现,需要一个新的物理量——加速度。
(二)、联系生活,深化感知。
教师继续提问:“生活中还有哪些现象体现了‘速度变化快慢’的不同?”
预设学生回答:跳伞运动员刚跳下飞机时速度迅速增大,打开降落伞后速度迅速减小;电梯启动上升时人感觉被压向地板,制动下降时人感觉被向上抛起。
教师总结:“这些现象都涉及速度的变化,而变化的快慢直接影响我们的感受和安全。今天我们就来系统学习描述速度变化快慢的物理量——加速度。”
板书课题:1.5 加速度 1. 观看视频,对比思考。
2. 回答问题,参与讨论。
3. 联系生活,举例说明。
4. 明确课题,进入学习状态。
评价任务 观察描述:☆☆☆
问题回应:☆☆☆
生活联想:☆☆☆
设计意图 通过真实、震撼的赛车视频创设情境,引发学生对“速度变化快慢”的直观感受,制造认知冲突,激发求知欲。结合生活实例,让学生意识到加速度并非遥不可及的概念,而是广泛存在于日常体验中,增强学习的现实意义和情感共鸣。
新知建构
【15分钟】 一、定义加速度,建立概念 (一)、引导学生回顾已有知识,提出问题。
教师提问:“我们已经知道速度是描述物体位置变化快慢的物理量,即位移与时间的比值(v = Δx/Δt)。那么,如果我们要描述速度变化的快慢,应该用什么来表示呢?”
引导学生类比思考:速度是“位移的变化率”,那么描述“速度的变化率”就应该用“速度的变化量与所用时间的比值”。
教师板书:加速度(acceleration)——表示速度变化快慢的物理量。
定义式:a = Δv / Δt
其中,Δv = v - v 表示速度变化量,Δt 表示发生这一变化所用的时间。
单位:m/s (米每二次方秒)
(二)、通过具体计算,加深理解。
出示例题1:一辆汽车从静止开始匀加速启动,5秒后速度达到20 m/s。求汽车的加速度。
解:v = 0 m/s, v = 20 m/s, Δt = 5 s
Δv = v - v = 20 m/s - 0 m/s = 20 m/s
a = Δv / Δt = 20 m/s ÷ 5 s = 4 m/s
教师强调:“这表示汽车每秒钟速度增加4 m/s。”
出示例题2:一辆汽车以30 m/s行驶,紧急刹车后在6秒内停下。求加速度。
解:v = 30 m/s, v = 0 m/s, Δt = 6 s
Δv = 0 - 30 = -30 m/s
a = (-30 m/s) / 6 s = -5 m/s
教师提问:“这里的负号说明了什么?”
引导学生得出:负号表示加速度方向与初速度方向相反,即减速运动。
二、强调矢量性,辨析方向 (一)、通过实验演示,直观感知方向。
教师演示:将小车放在斜面顶端由静止释放,沿斜面向下加速运动;再将小车以一定初速度沿斜面向上推,观察其减速上升至最高点后反向加速下滑。
提问:“小车向下加速时,速度方向如何?加速度方向如何?小车向上减速时,速度方向如何?加速度方向又如何?”
引导学生分析:向下加速时,速度方向沿斜面向下,速度在增大,Δv方向也向下,故a方向向下;向上减速时,速度方向向上,但速度在减小,Δv方向向下(因为末速小于初速),故a方向仍向下。
(二)、总结规律,形成结论。
教师板书并强调:加速度是矢量,其方向与速度变化量Δv的方向相同。
当a与v同向时,物体做加速运动;当a与v反向时,物体做减速运动。
提醒学生:“不能仅凭加速度的正负判断加速或减速,必须结合速度方向一起分析。” 1. 类比思考,参与推导。
2. 完成计算,理解单位。
3. 分析实验,判断方向。
4. 总结规律,形成认知。
评价任务 概念理解:☆☆☆
计算准确:☆☆☆
方向判断:☆☆☆
设计意图 通过类比速度的定义方式,引导学生自主建构加速度的概念,体现知识的迁移与逻辑递进。通过正反两个典型例题的计算,让学生体会加速度的正负含义,突破“加速度为负就是减速”的片面理解。结合斜面实验,将抽象的方向问题具象化,帮助学生建立“加速度方向由Δv决定”的核心观念,有效化解教学难点。
深化探究
【12分钟】 一、图像分析,拓展思维 (一)、展示v-t图像,引导观察。
教师在PPT上展示三个不同的v-t图像:
图像A:一条向上倾斜的直线(匀加速);
图像B:一条向下倾斜的直线(匀减速);
图像C:一条水平直线(匀速)。
提问:“这三个图像中,哪段运动的加速度最大?你是如何判断的?”
引导学生发现:图像的斜率越大,单位时间内速度变化越大,加速度就越大。
教师总结:在v-t图像中,加速度a等于图线的斜率,即 a = Δv/Δt = k(斜率)。
进一步提问:“图像A斜率为正,加速度为正;图像B斜率为负,加速度为负;图像C斜率为零,加速度为零。这与我们前面的结论一致吗?”
学生回答:一致,斜率正负对应加速度方向,斜率大小对应加速度大小。
(二)、小组合作,绘制图像。
任务:请各小组根据以下情景,在坐标纸上绘制v-t图像,并标出加速度大小和方向:
情景1:物体从静止开始以2 m/s 的加速度匀加速运动4秒;
情景2:物体以10 m/s初速度做匀减速运动,加速度为-2 m/s ,直到停止。
教师巡视指导,关注学生对坐标轴标度、斜率绘制、方向标注的准确性。
选取两组作品投影展示,请学生讲解绘制思路和加速度分析过程。
二、实验初探,体验测量 (一)、演示打点计时器实验。
教师组装打点计时器、斜面、小车,接通电源,释放小车,打出一条纸带。
提问:“我们如何利用这条纸带求出小车的加速度?”
引导学生回忆:通过测量相邻两点间的距离,计算各点瞬时速度,再利用v-t图像的斜率求加速度。
教师简要演示数据处理过程,强调实验的科学性和严谨性。 1. 观察图像,分析斜率。
2. 小组合作,绘制图像。
3. 展示交流,讲解思路。
4. 观察实验,思考方法。
评价任务 图像解读:☆☆☆
绘图规范:☆☆☆
合作参与:☆☆☆
设计意图 通过v-t图像的分析,将加速度与几何斜率建立联系,发展学生的数形结合能力,为后续学习匀变速运动规律打下基础。小组绘图任务促进合作学习,让学生在动手实践中深化对加速度大小与方向的理解。打点计时器实验的演示虽不深入操作,但让学生初步感知加速度的测量方法,激发其对物理实验的兴趣,体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程理念。
巩固应用
【8分钟】 一、辨析概念,澄清误区 (一)、提出辨析问题,组织讨论。
教师提出三个判断题,请学生小组讨论后回答:
1. 物体速度很大,加速度一定很大吗?(反例:高速飞行的飞机匀速飞行时加速度为零)
2. 物体速度为零时,加速度一定为零吗?(反例:竖直上抛到最高点时速度为零,但加速度为g)
3. 加速度减小时,物体一定在做减速运动吗?(反例:加速度从5 m/s 减到2 m/s ,但仍与速度同向,物体仍在加速,只是加速得越来越慢)
每回答一题,教师结合实例或图像进行解释,帮助学生澄清常见误解。
二、联系实际,拓展视野 (一)、介绍加速度的应用价值。
教师展示图片:汽车碰撞测试中假人受到的加速度;航天员训练中的离心机;地震监测中的加速度传感器。
讲解:“在交通事故中,人体承受的加速度超过一定限度就会受伤,因此安全带和安全气囊的作用就是延长碰撞时间,减小加速度。航天员要承受高达8g的加速度,必须经过严格训练。这些都体现了加速度在科技与安全中的重要作用。”
引导学生思考:“我们该如何利用加速度知识来提高交通安全意识?” 1. 小组讨论,辨析概念。
2. 回答问题,纠正错误。
3. 观看图片,了解应用。
4. 思考责任,提升意识。
评价任务 概念辨析:☆☆☆
实例解释:☆☆☆
价值认同:☆☆☆
设计意图 通过三个典型辨析题,直击学生认知盲区,帮助其区分速度、速度变化量、加速度三者的关系,进一步巩固概念本质。结合交通安全、航天科技等真实应用场景,让学生感受到物理知识的实用价值和社会意义,培养其科学态度与社会责任,实现知识学习与价值引领的统一。
课堂总结
【5分钟】 一、结构化总结,升华主题 (一)、引导学生回顾本节课核心内容。
教师提问:“今天我们学习了哪个新物理量?它的定义是什么?它是矢量还是标量?方向如何确定?如何从v-t图像中读取加速度?”
学生逐一回答,教师板书形成知识结构图:
加速度 a = Δv / Δt (定义式)
矢量性:方向与Δv相同
与运动关系:a与v同向→加速;a与v反向→减速
v-t图像:斜率表示加速度
(二)、升华总结,激励成长。
教师深情总结:“加速度,不只是一个冰冷的物理公式,它更是我们生活中每一次改变的度量。就像赛车从静止到疾驰,人生的每一次突破,都需要一个强大的‘加速度’。而这个加速度,来自于我们内心的驱动力,来自于我们面对困难时的坚持与勇气。今天你迈出的学习步伐,也许微小,但只要方向正确,持之以恒,终将迎来属于你的高速前行。愿你们在求知的路上,不断给自己‘加速’,奔向更广阔的天地!” 1. 回顾知识,构建体系。
2. 参与回答,巩固记忆。
3. 倾听总结,感悟哲理。
4. 激发动力,树立信心。
评价任务 知识回顾:☆☆☆
结构清晰:☆☆☆
情感共鸣:☆☆☆
设计意图 通过提问式回顾,帮助学生梳理知识脉络,形成系统化认知。最后的总结不仅归纳知识,更将物理概念升华为人生哲理,用富有诗意的语言激励学生追求进步,实现“教书”与“育人”的深度融合,使课堂在理性与感性的交融中圆满结束。
作业设计
一、基础巩固
1. 下列说法中正确的是( )
A. 加速度是描述物体运动快慢的物理量
B. 加速度是描述物体速度变化大小的物理量
C. 加速度是描述物体速度变化快慢的物理量
D. 加速度的方向总是与速度方向相同
2. 一物体做匀加速直线运动,初速度为2 m/s,加速度为3 m/s ,求5秒末的速度。
3. 一汽车以20 m/s的速度行驶,刹车后获得-4 m/s 的加速度,则刹车后6秒内的位移是多少?(提示:先判断汽车何时停下)
二、能力提升
4. 如图所示为某物体运动的v-t图像,求:
(1)0~2s内的加速度;
(2)2~4s内的加速度;
(3)4~6s内的加速度。
(图像描述:0~2s:斜率为2的上升直线;2~4s:水平直线,v=4 m/s;4~6s:斜率为-2的下降直线)
三、实践探究
5. 请利用手机的慢动作拍摄功能,拍摄一段自行车从静止启动的过程(约3秒),估算其平均加速度。(提示:可用地标或已知长度物体作为参照,估算位移,再结合时间估算加速度)
【答案解析】
一、基础巩固
1. C
2. 解:v = v + at = 2 + 3×5 = 17 m/s
3. 解:汽车停下时间 t = (0 - 20)/(-4) = 5 s < 6 s,故6秒内实际只运动5秒。
位移 x = v t + at = 20×5 + ×(-4)×25 = 100 - 50 = 50 m
二、能力提升
4. (1)a = Δv/Δt = (4-0)/2 = 2 m/s
(2)a = 0 m/s
(3)a = (0-4)/2 = -2 m/s
板书设计
1.5 加速度
物理意义:描述速度变化快慢的物理量
定义式:a = Δv / Δt = (v - v ) / Δt
单位:m/s
矢量性:方向与Δv方向相同
与运动关系:
→ a与v同向:加速运动
→ a与v反向:减速运动
v-t图像:斜率 = 加速度
斜率越大,a越大
教学反思
成功之处
1. 以F1赛车视频导入,情境真实震撼,有效激发学生兴趣,迅速聚焦核心问题。
2. 通过类比速度定义引入加速度,符合认知规律,学生易于接受;结合正负加速度计算,强化对矢量性的理解。
3. v-t图像与斜率的联系讲解清晰,辅以小组绘图活动,学生参与度高,知识掌握扎实。
不足之处
1. 实验环节仅限于演示,未能让学生动手操作打点计时器,实践体验不足。
2. 对“加速度减小但仍在加速”这一难点的讲解时间略显紧张,部分学生理解仍存困惑。
3. 课堂节奏在探究环节稍快,个别小组未能充分展示绘图成果。后续可适当调整时间分配,增加互动反馈。