2016-2017高中物理 人教版必修一 第二章 匀变速直线运动的研究 第二节 匀变速直线运动的速度与时间的关系 教学设计

人教版必修一
第二章
匀变速直线运动的研究
第二节
匀变速直线运动的速度与时间的关系
教学设计
匀变速直线运动的速度公式是本章的重点内容之一。为了使学生对速度公式获得具体的认识，也便于巩固所学知识，教材从上节探究小车运动的速度随时间的变化得到v-t图象入手，分析v-t图象是一条直线，引入火车进出站时的速度变化的物理情景,通过对比两张v-t图象由此定义匀变速直线运动。速度的推导是本节课的重点，利用匀变速运动的概念、加速度的概念，推导出速度时间关系式。教材通过例题加深对速度公式的理解。本节教学过程可采用探究式、讨论式教学方法突破重点及难点。
一、教学目标
知识与技能
1．理解匀变速直线运动的含义．
2．识别匀变速直线运动的v-t图线．
3．能根据加速度的定义，推导匀变速直线运动的速度公式，理解公式中各物理量的含义．
4．能用匀变速直线运动速度公式解决简单的问题．
过程与方法
1．通过v-t图线，学会识别、分析图象和用物理语言表达相关过程。
2．体会研究图象，得出匀变速直线运动概念的过程。
3．学习用数学公式表达物理规律并知道各符号的含义。
情感态度与价值观
准确理解体会匀变速直线运动的规律。养成用不同的方法（语言、公式、图象和表格）表达物理规律、解决实际问题的意识。通过v-t图线，学会识别、分析图象和用物理语言表达相关过程。
二、教学重点与难点
（一）重点
1．匀变速直线运动的含义。
2．匀变速直线运动的速度公式。
（二）难点
1．能用匀变速直线运动速度公式解决简单的问题。
2．体会研究图象，得出匀变速直线运动概念的过程。
三、教学方法与学习策略建议
情景导入
1.想一想在乘坐电梯时,你在上升和下降时的速度分别是怎样变化的
2.这是一个沉重的话题,由于司机偶尔分散精力,未能及时刹车,造成了悲剧,想一想,如果司机紧急刹车,小轿车会做怎样的运动,需要多长时间刹车才能避免灾难
复习导入
给出匀速直线运动v-t图象，提问学生图象中直线的含义，说明匀速直线运动的速度不随时间发生变化。
设疑：通过上节课探究实验我们得到的v-t图象是一条倾斜的直线，它表示小车做什么运动呢？速度和时间有怎样的关系呢？
新课教学
匀变速直线运动
在现实生活中，不同物体的运动快慢程度往往不同。即使是同一物体，在不同时刻的运动状况也不一定相同。比如：火车在出站时速度由零开始增大，速度达到一定之后开始匀速运动，进站时速度逐渐减小至零
设疑：火车在不同阶段的速度如何变化 加速度发生变化吗
学生交流讨论：
1.火车在出站时速度增加，这个过程可近似看作匀加速运动，其v-t图象如上节小车在重力作用下运动的v-t图象
2.火车在平直轨道上行驶时速度不变，其v-t图象是平行于t轴的直线。
　　
3.火车在进站时速度减小
请同学尝试画出火车进站时的v-t图象并和火车出站时的图象进行对比，
请问：你能发现它们有什么共同点吗？
引导学生从图象可观察到：
在这两个v-t图象中，分别各取两个相同的看对应速度的变化量，发现进站时的，且两个数值相同。出站时且两个数值相同
取相同的时间间隔，观察的变化，结论与上述相同。
取相同的时间间隔，观察的变化，仍得到上述结论。
结论：在任意相等的时间间隔内，两个图象的都相同
教师引导学生分析对于这条图线无论Δt
取何值，对应的速度变化量Δv与时间Δt的比值Δv/Δt都是相同的。
Δv/Δt是我们学习过的哪一个物理量的定义呢？（加速度a=Δv/Δt）
得出结论：它表示小车运动的加速度不变。我们把这种运动叫做匀变速直线运动。
定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动叫做匀变速直线运动。
学生讨论得出：v-t图象是一条倾斜的直线的运动一定是匀变速直线运动。
学生分组讨论：图中两条直线的物理含义各是什么？（要求学生对第二条图线中的加速度与速度的关系进行讨论并得出相应的结论）
总结得出：匀变速直线运动包括两种情形
匀加速直线运动：物体速度随时间均匀增加，a、v同向。
匀减速直线运动：物体速度随时间均匀减小，a、v反向。
二、速度与时间的关系式
1提问
v-t图象上的一点表示什么含义
v-t图象中倾斜直线所表示的速度随时间变化的关系怎样用公式来描述？
引导学生进行下述推理：
a
是定值，且a=Δv/Δt
Δt=t-0
Δv=v-vo
代入上式得：a=（v-vo）/Δt
v=
vo
+
a
t
这就是匀变速直线运动速度时间关系式
对公式理解：
（1）公式中物理量的含义a：单位时间内速度的变化
at：0—t时间内的速度变化量
vo：物体运动的初速度
v：t时刻的瞬时速度
(2)
适用范围：该公式不仅适用于匀加速直线运动，也适用于匀减速直线运动。
根据匀变速直线运动的两种不同情形，学生讨论得出
①匀加速直线运动：a、v同向。若取vo的方向为坐标轴的正方向（vo>0）则加速度a>0。即v=
vo
+
a
t
②匀减速直线运动：a、v反向。若取vo的方向为坐标轴的正（vo>0）则加速度a<0。即v=
vo
+(-
a
t)，解题代入数据时a应为负值。
课堂训练：　　　
例1
汽车以40km/h的速行驶，现以0.6m/s2的加速度加速，10s后速度能达到多少？
分析:此问题已知v0,
a,
t,
求vt,因此可利用速度时间关系来求解。
解析：射出速度方向为正方向v0=
40km/h
=11m/s,
因为加速，所以a与v0同向，
a=0.6
m/s2
,t=10s
10s后速度为
v
=
v0+at
=
11+0.6
10
=17m/s
=61km/h
知识拓展
以上是关于匀加速直线运动的练习，而对于匀减速直线运动的物体，解题结果要符合物理实际，注意：物理问题并不是简单的数学运算
例2
小明架车以20m/s的速度匀速行驶，前面突然又紧
急情况，小名紧急刹车，加速度大小时4m/s2,
求汽车6s后的速度。
解析：在式子v
=
v0+at有四个物理量，题目中出现了
三个，分别代入得
v
=
v0+a
t
=20+(-4)×6=-4m/s
意思是汽车以4m/s的速度后退，这显然与实际现象相违背。根据题意知，刹车一段时间后，汽车速度减为零，以后就会静止，不会后退，故所求速度vt=0
引导学生讨论并得出结论:
在实际生活中，汽车刹车停止后，不会做反向加速运动，而是把保持静止。
题目中给出的时间比是急刹车时间长还是短？若比刹车时间长，汽车速度为零；若比刹车时间短，可利用公式v
=
v0+at直接计算。因此解题前应先求出刹车时间to
刹车时间to的求法：利用v
=
v0+at
，令v
=
0，求出to便为刹车时间
请同学回答上课开始时电梯速度变化和的问题
布置作业：
课下观察室实际生活中那些运动可近似看作匀变速直线运动。试根据本节所学内容，探究如何避免车祸的发生。
设计点评：
本节课内容虽仅涉及一个公式：v
=
v0+at，但对于此公式的推导相当重要，因为这种推导所采用的方法渗透着学科思想，对今后探索很多物理规律有很大的借鉴意义。因此本设计注重了过程的推导，分别从不同角度，利用图象、公式变形把公式推导出来。这样可以培养学生的创新思维，用多种方法解决同一问题的能力。
乙
甲
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