2.4匀变速直线运动与汽车行驶安全 教案 (1)

2.4匀变速直线运动与汽车行驶安全
教案
教材分析
本节是必修1第二章的最后一节,应该充分体现出对第三节匀变速直线运动的应用价值。这一节理应成为第三节的例题和习题,新教材将其列为独立的一章,匠心在于学习匀变速直线运动应用的同时,突出《汽车行驶安全》,对学生进行机动车行驶中的德育安全教育。
在我国机动车中私家车饱有量呈上升趋势。深圳在全国私家车比例很高,许多学生家里有小汽车,部分学生有驾驶经验。大部分学生有驾驶摩托车的经验。所以对学生进行机动车驾驶的安全教育非常必要,本节课就要达到这一目标。
这节课将设计4个讨论题,要学生研究为什么要保持车距 为什么不要酒后开车 为什么不要超速等问题,经用匀速直线运动和匀变速直线运动规律分析均可得到合理解释。教学过程中不单对学生进行了安全教育,而且学会了应用匀变速直线运动的规律分析问题,解决问题。
《课标》要求
1.
掌握匀变速直线运动规律的应用,会分析一般的简单问题。
2.
了解机动车安全驾驶法规。
学情分析
1.
学生完成了第三节的学习,已经掌握了匀变速直线运动的速度公式Vt=V0+at
,位移公式S=V0t+1/2at2
和推导而来的Vt2﹣V02=2as
,尚缺乏对具体问题的分析应用。
2.
学生了解一般的安全行车要求:如不要超速、不要酒后驾驶、要保持一定的行车距离。但要究其原因,即要知其所以然,则缺少应用物理知识的科学论证。
3.
学生对与生活联系紧密且有一定了解的行车安全问题会感兴趣,给上好这一节课奠定了良好的基础,但由于部分学生物理基础差,在探究过程中缺乏自主能力。
教学目标
1.
知识和技能
根据文字信息能在头脑中展现汽车在人体反应时间内的匀速直线运动和刹车时间内的匀减速直线运动的物理情景,建立物理模型。
会应用速度公式、位移公式和推理结论,结合汽车的运动分析解决问题。
2.
过程与方法
在探究问题的过程中,要培养学生良好的分析问题、处理问题的习惯:通过文字信息的慢慢品味(注意题目所包含的隐含条件),首先建立清晰的物理模型,眼前出现动态的物体运动情景;其次建立不同的物理过程与相应的物理规律之间的联系;再其次根据选取的正方向,判断物理量的正负号后正确列出物理方程,通过数学手段解题;最后将结果与命题对照,体会一下客观过程。
3.
情感态度与价值观(德育目标)
培养学生尊重实际的态度,树立辨证唯物主义观点。
培养学生树立牢固的安全意识,关爱生命。
重点和难点
1.
重点:通过汽车安全行驶问题,培养学生应用匀变速直线运动规律分析问题、解决问题的能力
2.
难点:不善于挖掘题目中的隐含条件;不能正确选取加速度的正负号;不善于排除题目中多余的已知条件。
教学过程
老师进行全班统计:
请家里有汽车的同学举手;请开过汽车的同学举手;请开过摩托车的同学举手。
统计的结果肯定过半数,因为大部分同学都会开摩托车。统计的目的是把同学们的注意力集中起来,投入下面的问题中去。
老师:同学们都有一定的直接或间接驾驶机动车的经验,你们能说出几条安全行车的法规
根据同学们的回答老师进一步问:为什么要保持一定的行车距离 为什么不可酒后驾车 为什么不可超速驾驶 今天我们全班同学一起利用上节课学习的匀变速直线运动的速度公式、位移公式和推导的结论来回答以上问题。在了解机动车驾驶安全法规的同时,我们学习用匀变速直线运动规律来分析问题、解决问题,这就是我们这节课要达到的教学目标。
板书课题:《匀变速直线运动和汽车行驶安全》
讨论一:汽车行驶中为什么要保持车距
例1
汽车在高速公路上行驶的速度为108km/h,若驾驶员发现前方80m处发生了交通事故,马上紧急刹车,汽车以恒定的加速度经过4s才停下来,问汽车是否会有安全问题
由于是第一题,为建立正确的思维过程和规范的解题模式,基本由老师带领同学分析:首先要指导学生养成慢慢审题的良好习惯,边读题边在头脑中构建物理模型,眼前要展现清晰的物理情景,汽车做匀减速直线运动。在此过程中,初速度为108km/h,即30
m/s。汽车经4s停下来,似乎只有两个已知量,但仔细分析后发现,题中还隐含着一个条件:汽车刹车停止后末速度为0,问题应可解决。题中“前方80m处”这一条件,并不是汽车停下来的实际位移,它只作为判断是否安全的依据。
解:选汽车初速度方向为正方向,其加速度为
a
=(Vt–V0)/t
=(0–30)/4
m/s2
=–7.5m/s2
汽车由刹车到停止所经过的位移为
S
=V0t
+
1/2
at2
=[30×4
+1/2
×(-7.5)×42]m
=60m
由于前方距离有80m汽车经过60m就已停下来,所以不会有安全问题。
讨论二:上题中,汽车刹车后经4s停下来,试问驾驶员发现事故到汽车停下来是否也是4s
教师指导学生看P32《实践与拓展》:
“
2.
人对周围发生的事情,都需要一段时间来作出反应,从人发现情况到采取行动所经历的时间,称为反应时间。”
教师给学生设置第进式的问题供同学们探究:
驾驶员从发现事故到汽车停下来是4s 或大于4S 或小于4S (答案:大于4s)
请同学们构建从驾驶员发现事故到汽车停下来汽车运动的物理模型。(答案:汽车先做匀速直线运动,后做匀减速直线运动)
例2
上题中驾驶员的反应时间是0.5s该汽车有安全问题吗
汽车在前后两个运动过程中的位移各是多少 请同学们计算一下。
(答案:匀速直线运动位移
S
=V
t
=(30×0.5)m
=15
m
匀减速直线运动位移同上,为60m,汽车运动总位移为75m,所以依然没有安全问题。)
讨论三:为什么不允许酒后开车 (服用某些感冒药后,或老年人,或处于疲劳状态下都不易开车)
教师指导学生阅读课本:在通常情况下,驾驶者的反应时间与其注意力集中程度、驾驶经验和体力状态有关,平均约为0.5∽1.5s驾驶员酒后的反应时间则至少会增加2∽3倍。
例3
若驾驶员酒后开车,反应时间为1.5s,上述汽车是否有安全问题
此题与例2同类型,所以由思维反应较慢的同学回答
解:匀速直线运动位移
S
=V
t
=(30×1.5)m=
45m
匀减速直线运动位移60m,总位移105m,汽车有安全问题。
服用某些感冒药后,或老年人,或处于疲劳状态都会延长反应时间,所以都不宜开车。
讨论四:根据不同的道路或道路周边环境,对行驶车辆都有一个最高速度限制,不允许超速。请同学们通过计算,将结果填写在下列表格中,就会明白汽车为什么不允许超速。
例四:《驾驶员守则》中安全距离表格
车速km/h
反应距离
m
刹车距离
m
总位移m
40
A
10
C
80
20
B
D
假定汽车在两种不同速度情况下,驾驶员的反应时间相同,汽车刹车时加速度相同,请将表格中的A、B、C、D
四个空填上。
此题有一定难度,要找反应快,接受新知识能力强的同学参于讨论。
分析:①反应距离,由匀速直线运动公式
S
=V
t
,当时间相同,位移与速度成正比。
车速80km/h,反应距离20m;则车速40km/h,反应距离A=10m
。
②刹车距离,在已知初速度、末速度、加速度的情况下,可以用推论Vt2﹣V02=2as
,
因为末速度为零,所以
S
=
﹣V02/2a
,当加速度相同,位移与初速度平方成正比;
车速40km/h,刹车距离10
m,则车速80km/h,刹车距离B
=
40
m
。
③反应距离和刹车距离之和等于总位移
C
=
20
m
D
=
60
m
由以上数据可以看出,车速越大总位移越大,所以行车不要超速。
课堂小结
这节课我们了解到行车安全的部分法规,而且知道了这些法规完全来自于运动学原理。在论证这些法规的过程中,我们应用了运动学的公式,明确了一般的解题程序。学以致用,我们今后更要关爱生命,注意安全。