沪科版2.4科学探究：速度的变化教案

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第四节 科学探究：速度的变化
一、教学目标
【知识与技能】
1．将物体运动所经历时间或路程分解为若干段，测量不同阶段物体的运动速度
2．通过实验测量数据，会正确记录数据
【过程与方法】
1．知道个人见解的正确与否必须通过实验来证明
2．使学生初步经历科学探究过程
3．学会通过实验收集信息的一些基本方法
【情感、态度与价值观】
树立不迷信权威、不迷信书本，以及实践是检验真理的唯一标准的思想
二、教学重难点
重点：使学生初步经历科学探究过程
难点：学会通过实验收集信息的一些基本方法
三、课时安排
1课时
四、教与学互动设计
（一）创设情景，导入新课
【导语一】我们学校即将开展秋季运动会，为了使我们班在这次运动会中，短跑方面能取得优异的成绩，我们需要选拔出跑步速度最快的同学来参加，大家有什么好的办法吗？由此引入新课——科学探究：速度的变化
【导语二】提问：通过前一节的学习，如何比较物体运动的快慢呢？今天，我们就要把所学的知识，应用到现实生活中，来比较一下两位同学跑步的快慢。
（二）合作交流，解读探究
一、简要讲解
1．本节探究什么问题
【点拨】课本从四位学生参加校运动会进行4×l00m接力赛跑的赛前训练，引出探究速度变化的问题。这是从生活实际中提出来的问题，探究这个问题对提高训练成绩，在运动会中能否取得优异成绩有一定的意义。
2．怎样收集证据
【说明】从科学的角度来讲，人们对一个问题所做的解释，发表的见解都是个人观点或看法。这些观点或看法是否正确需要寻找证据来证明。
怎样收集证据呢
【点拨】①收集证据可以先寻找别人对这个问题的研究成果。这种证据可以从图书馆、互联网或书店等处收集。②自己做实验收集证据。
二、设计实验方案
学生从课本中的两个问题中，任选一个问题
【提示】可以参考第三节中“探究小汽车行驶时速度的变化”的做法设计探究方案，且允许学生讨论。
三、汇报探究方案
学生汇报探究方案，就是交流探究方案。教师应引导学生对探究方案进行评价。
四、制定实验方案
将学生的探究方案归纳整理成下面的实验方案：
1．探究小球沿斜坡下滑的速度变化情况
提出问题：小球沿斜坡下滑的速度变化情况是怎样的
制定计划与设计实验：
实验器材：斜槽(如图所示)、挡板、小钢球、计时器
【点拨】将斜槽分成五等分，并装上挡板。让小球从同一高度滚下，分别测出小球通过每一等份所用的时间。然后算出各段平均速度。
进行实验与收集证据：
(1)用两块板和木块搭成如图所示的斜槽。并将斜槽的长度五等份。记下每等份的长度。并在2、3、4、5位置处钉上钉子，再用一块小薄木板做挡板。
(2)将挡板放在位置2处，让小球从位置l处滚下，记下小球到位置2处的时间。
(3)将挡板放在位置3处，让小球从位置1滚下，记下小球到位置3处的时间。
(4)将挡板放在位置4处，让小球从位置l滚下，记下小球到位置4处的时间。
(5)让小球从位置1处滚下，记下小球到达位置5处的时间。
实验记录：
路程／m
时间／s
实验结论：_________________________________________________________
2．探究学生在100 m跑的过程中速度变化情况
提出问题：学生在100 m跑的过程中速度是怎样变化的
制定计划与设计实验：
(1)先将运动员跑步的路程分为长度相同的几段，分别测出运动员跑完
(2)实验器材：皮卷尺、石灰、计时器、发令枪。
进行实验与收集证据：
(1)在操场跑道上量出100 m路程，每隔10 m用石灰作一记号。
(2)选10位计时员分别站在10 m、20 m、30 m……100 m处计时。
(3)在同学中选出男、女运动员各1名。
(4)男、女运动员分别跑完100 m路程，计时员记下时间。
实验记录：
10 m 10 m 10 m 10 m 10 m 10 m 10 m 10 m 10 m 10 m
男
女
实验结论：___________________________________________________________
五、学生实验
1．小球沿斜坡下滑的速度是否变化 如何变化
【提示】此实验在实验室做
2．同学在100m跑的过程中速度是否变化 如何变化
【提示】此实验在操场上进行
六、探究结果交流
学生汇报探究结果，并对探究结果进行评估
【拓展】教师提供对著名短跑运动员卡尔·刘易斯跑100 m的研究情况资料
著名短跑运动员卡尔·刘易斯曾以9．86 s跑完100 m。他在这次赛跑中，从起点算起每10 m所用时间分别是1．88 s、1．08 s、0．92 s、0．89 s、0．84 s、0．84 s、0．84 s、0．83 s，最后20 m用了1．74 s。根据这组数据回答下列问题：
(1)卡尔·刘易斯的速度是怎样变化的
(2)从这组数据可以算出，他们跑完100 m的平均速度是_____m／s，平均速度最小的是第_____个10 m，平均速度最大的是第_____个10 m。
（三）应用迁移，巩固提高
【例1】物体做匀速直线运动，路程与时间的关系为s=vt，如图所示，甲、乙两直线分别是两运动物体的路程s和时间t关系的图象，由图上可知两运动物体的速度大小关系是（ ）
A．v甲>v乙 B．v甲< v乙
C．v甲=v乙 D．条件不足、不能确定
【解析】在“路程－时间”图象中，比较速度的大小，有两种方法：（1）取相同的时间，比较路程；（2）取相同的路程，比较时间。下面我们采用第1中方法来求解。如图所示，当t相同时，s甲>s乙，所以v甲>v乙，因此选择A。若采用第2中方法，结果也是v甲>v乙。
【答案】A
【变式题1】如图所示，甲、乙两物体运动速度随时间变化的图象，根据该图象，可以获取两物体运动情况的信息有：（1）甲物体速度比乙物体速度 ；（2）两物体都做 运动。
【解析】本题中为“速度－时间”图象，根据图象可知甲物体速度为15m/s，乙物体的速度为10m/s，且随着时间的推移，速度都保持不变。
【答案】（1）大；（2）匀速直线。
【变式题2】课外活动时，小明和小华均在操场上沿直线进行跑步训练。在某次训练中，他们通过的路程和时间的关系如图所示，则下列说法中正确的是（ ）
A.两人都做匀速直线运动
B.两人都不是做匀速直线运动
C.前2s内，小明跑得较快
D.全程中，两人跑步的平均速度相同
【解析】本题为“路程－时间”图象，小明的图象为直线，在数学上称为一次函数图象，即路程和时间是成正比，因此小明做匀速直线运动。小华的图象为曲线，通过图象可看出，随着时间的推移路程变化不均匀，先快后慢，因此小华做的是变速直线运动，因此选项A和B都不对。用前面例3的分析方法，可知前2秒，小华跑得快，因此选项C也不对。用公式，可分别求出小华和小明的速度，结果都为5m/s，因此选项D是正确的。
【答案】D
【例2】常州市轻轨列车交通方案日前已通过专家论证(预计2010年左右施工)，其中l号线的起点站是新区新港，途经龙虎塘、火车站、同济桥、湖塘等4个站点，终点站是武南，全长40km。设轻轨列车在相邻两站点间运行的平均速度为80km/h，中途每站停靠3min。一轻轨列车早晨8：00从新区新港站出发，问何时就能抵达武南站？
【解析】本题中，轻轨列车从起点出发抵达武南站所用的时间包括列车行驶时间和停靠时间两部分组成。列车行驶时间，可用求得，列车从起点到终点共有4个站点需要停靠，因此停靠时间为4×3min＝12min。
【答案】解：运行时间
停靠时间t2＝4×3min＝12min
总时间t＝t1＋t2＝30min＋12min＝42min
即8：42就能抵达武南站
答：列车8：42就能抵达武南站。
【变式题】某班同学在用皮尺和秒表测平均速度时，四位记时员记录了王军同学跑步通过10 m、20 m、30 m、40 m处的时刻，并记录在下表中：
路程(m) 10 20 30 40
时刻(s) 3.2 5.3 6.8 9.2
根据上面数据，计算出王军同学各段的平均速度：
（1）从起点到10 m处的平均速度为 m／s
（2）从10 m处到20 m处的平均速度为 m／s
（3）从20 m到40 m处的平均速度为 m／s
（4）全程的平均速度为 m／s
【解析】可以用来求平均速度，求解时要注意“同时性”，即求某一段路程s的平均速度时，时间t一定是这段路程s所用的时间。
【答案】 （1）
（2）
（3）
（4）
（四）总结反思，拓展延伸
【总结】1．本节课我们探索了速度的变化，但速度的变化不仅仅是大小的变化，还有方向的变化，速度是有方向的，速度方向的变化也属于速度变化。
2．本节探究速度变化的思路是：
提出问题→设计实验方案→交流评估实验方案→进行实验与收集证据→交流实验结果
【拓展】为了更加直观的研究物体的速度变化情况，物理学中，通常采用图象法。例如：可以将物体的运动情况绘制成“路程－时间”图象和“速度－时间”图象。
如图甲所示，在“路程－时间”图象中，a表示物体做匀速直线运动，b表示物体静止（因为随着时间的推移，路程不变），c表示物体做变速运动。在图象中，对于匀速直线运动速度的大小比较，可以采用比较图象和时间轴夹角的方法，夹角越大，速度越大。
如图乙所示，在“速度－时间”图象中，a表示物体做加速运动（因为随着时间推移速度不断增加），b表示物体做匀速直线运动，c表示物体做减速运动。
（五）当堂检测反馈
1．寓言《龟兔赛跑》中说：乌龟和兔子同时从起点出发，兔子在远远超过乌龟时，便骄傲地睡起了大觉。这一觉醒来，发现乌龟已悄悄地爬到了终点，后悔不已。在整个赛跑过程中( )
A．兔子始终比乌龟跑得快
B．乌龟始终比兔子跑得快
C．兔子的平均速度大
D．乌龟的平均速度大
【答案】D
2．某物体做变速直线运动，已知它在前一半路程的速度为4m/s，后一半路程的速度为6 m/s。那么它在整个路程中的平均速度是( )
A．4 m／s B．4．8 m／s
C．5 m／s D．6 m／s
【答案】B
3．有一物体从A点出发沿直线ABC作由慢到快的变速直线运动，测得它在BC段所用的时间为0．5 s，BC段长为2 m。那么物体在从A到C的这段路程中的平均速度可能为( )
A．2 m／s B．4 m／s
C．4．5 m／s D．5 m／s
【解析】物体做由慢到快的变速直线运动，因此在AB段的平均速度小于BC段的平均速度，而全程平均速度介于二者之间，而可算出BC段的平均速度为4m/s，因此A到C全程的平均速度小于4m/s。
【答案】A
4．用图象可以表示物体的运动规律，在图中用来表示匀速直线运动的是 ( )
【解析】图A表示速度大小不变，图C表示路程与时间成正比．
【答案】AC
5．把一支粉笔竖直向上抛，在粉笔上升到最高点的过程中，速度是如何变化的？粉笔在下落的过程中，速度又是如何变化的？
【答案】上升过程中：速度越来越小，直到最高点，速度为零；下落的过程中：速度越来越快。
五、资料链接
测定反应时间
日常活动中，有时需要反应灵敏，对战士、司机、飞行员、运动员等尤其如此，当发现某种情况时，能及时采取相应行动，战胜对手，或避免危险．人从发现情况到采取相应行动经过的时问叫反应时间．这里向你介绍一种测定反应时间的方法．
请一位同学用两个手指捏住木尺顶端,你用一只手在木尺下部做握住木尺的准备，但手的任何部位都不要碰到木尺．当看到那位同学放开手时，你立即握住木尺．测出木尺降落的高度，根据自由落体运动的知识，可以算出你的反应时问．
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