高中物理第一册（人教大纲版） 第二章 直线运动 5、速度改变快慢的描述、加速度(第一课时)

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第4节 速度改变快慢的描述——加速度
从容说课
本节学习描述速度改变快慢的物理量——加速度．加速度是高中阶段一个重要的概念。为了减少学习中的困难。这一节从匀变速直线运动引入加速度的概念，并且只重点讨论匀变速直线运动的加速度．对学习基础较好的学生可依据不同情况对于一般变速运动的加速度概念进行不同程度的介绍，但目的只是开阔学生的思路，并不要求学生有更深入的认识．
本节的教学目标定位如下：
1．理解加速度的概念：①知道加速度是表示速度变化快慢的物理量；②知道它的定义、公式、符号和单位．
2．知道加速度是矢量，知道加速度的方向始终跟速度改变量的方向一致，知道加速度跟速度改变量的区别．
3．知道什么是匀变速直线运动，能从匀变速直线运动的υ—t图象理解加速度的意义．
本节的教学重点是速度的变化量、变化率的联系及区别；加速度的概念及物理意义．
本节的教学难点是对加速度概念的理解．
结合本节的教学目标、教学重点和教学难点。本节课采用类比法和讨论法．注意对于加速度的方向问题．要求不必过高。要循序渐进，不可一蹴而就。同时要注意引导学生对速度、加速度及速度改变量进行对比、分析．
本节课的教学程序设计如下：
复习匀速直线运动和匀变速直线运动的速度一时间图象，引入加速度的概念→从图象分析得到什么是速度的变化，拓展分析图象中哪段速度变化快，结合课文内容，学生归纳总结加速度的定义、公式、单位、物理意义→分析讨论加速度正、负的含义→拓展得到匀变速直线运动的特点→课堂讨论巩固强化本节的知识点.
教学目标
一、知识目标
1.理解加速度的概念，知道加速度是表示速度变化快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位.
2.知道加速度是矢量，知道加速度的方向始终跟速度的改变量的方向一致，知道加速度跟速度改变量的区别.
3.知道什么是匀变速直线运动，能从匀变速直线运动的v—t图象中理解加速度的意义.
二、能力目标
通过对速度、速度的变化量、加速度三者的分析比较，提高学生的分析、比较问题的能力.
三、德育目标
培养学生区分事物的能力及学生的抽象思维能力.
教学重点
1.速度的变化量、变化率的联系及区别.
2.加速度的概念及物理意义.
教学难点
加速度的理解.
教学方法
类比法、讨论法.
教学用具
实物投影仪、投影片.
课时安排
1课时
教学过程
［投影本节课的学习目标］
1.知道加速度不是增加的速度，而是表示速度变化快慢的物理量.
2.知道加速度的公式和单位，初步理解各物理量之间的关系，能应用此公式解决一些简单问题.
3.知道加速度是矢量，知道匀变速直线运动中，加速度的正、负值的含义.
4.能够理解速度的大小、速度变化的大小、加速度的大小三者之间的关系.
[学习目标完成过程]
一、导入新课
［投影出示］比较下面的v—t图，请同学们分析其中的特点.
［学生活动］分析比较
甲：匀速直线运动 速度不变
［教师提问］
乙、丙速度的变化哪个快一些？
［学生活动］
乙、丙中速度变化的大小相同，但所用时间不同，乙用的时间较短，故乙物体的速度变化更快一些.
［教师总结］
速度改变的快慢不仅和速度改变的大小有关，还和速度改变所用的时间有关，为了描述速度改变的快慢，引进一个新的物理量 加速度.
二、新课教学
（一）速度的改变
［投影出示例1］
如图是某质点做直线运动的v-t图象，从图上求出各段的速度变化.
［学生活动］
由图知：v0=0,vA=4 m/s,vB=4 m/s,vC=0 m/s
OA段速度变化：ΔvA0=vA-v0=4 m/s
AB段速度变化：ΔvAB=vB-vA=0 m/s
BC段速度变化：ΔvBC=vC-vB=-4 m/s
［评析拓展］
1.速度的变化量变化后的速度vt—变化前的速度v0，即Δv=vt-v0
2.同一直线的速度运算要先选定正方向，然后把矢量运算转变成代数运算.
3.速度的变化量也是矢量，正值表示速度增加，负值表示速度减小或反向.
（二）加速度
［教师出示思考题中］
在例1中，OA段和BC段，哪段速度变化的快，你是怎样比较的？
［学生活动］思考分析
可类比于比较运动的快慢来理解.
选定一个统一的标准，如比较1 s内速度的变化的大小.
OA段1 s内的速度变化的大小：=2 m/s
BC段1 s内的速度变化的大小：=4 m/s
故BC段速度变化得快.
［教师］为了方便地比较速度改变的快慢，类似于速度，我们用比值法定义了一个新的物理量——加速度.
［学生活动］阅读课文有关内容
［出示思考题］
1.加速度是怎样定义的？
2.加速度的公式是什么？
3.加速度的单位是什么？
4.加速度的物理意义呢？
［学生活动］解答上述思考题.
［教师在学生回答基础上归纳总结并板书］
1.定义：速度的改变跟发生这一改变所用时间的比值.
2.公式：a=
3.单位：m/s2(读作：米每二次方秒）.
4.物理意义：表示速度改变快慢的物理量.
［出示思考题］
试计算例1中三段的加速度.
［学生活动］分析求解
OA段：a1==2 m/s2
AB段：a2==0
BC段：a3==-4 m/s2
［教师提问］计算出来的加速度的正、负表示什么意思？
［学生活动］分析讨论
［教师引导学生总结］
1.加速度是矢量，方向和Δv的方向相同.即跟速度改变量的方向相同.
2.匀加速直线运动中，a和v0方向同向.
匀减速直线运动中，a和v0方向相反.
［投影出示例2］
计算物体在下列时间段内的加速度；
（1）一辆汽车从车站出发做匀加速直线运动，经10 s速度达到108 km/h.
（2）以40 m/s的速度运动的汽车，从某时刻起开始刹车，经8 s停下.
（3）沿光滑水平面以10 m/s运动的小球，撞墙后以原速度大小反弹，与墙壁接触时间为0.2 s.
［学生活动］思考并求解.
［教师选择性地进行实物投影］
解：由加速度公式即可求出加速度.取原速度方向为正方向，则
（1）对汽车：v0=0,vt=108 km/h=30 m/s,t=10 s
所以a1= m/s2=3 m/s2
(2)对刹车后的汽车：v0=40 m/s,vt=0,t=8 s
所以a2= m/s2=-5 m/s2
(3)对小球：v0=10 m/s,vt=-10 m/s,t=0.2 s
所以a3= m/s2=-100 m/s2
［评析拓展］
1.运算时要注意先统一单位.
2.速度和加速度都是矢量，计算时要先选取正方向.
（三）匀变速直线运动的特点
［出示思考题］
什么是匀变速直线运动？有什么特点？
［学生活动］思考并回答：
变速直线运动中，如果在相等的时间内速度的改变相等，这种运动叫匀变速直线运动.
匀变速直线运动的特点：=恒量
［教师引导分析］
在匀变速直线运动中，a=是恒定的.即匀变速直线运动是加速度不变的运动.
［出示思考题］
1.能否说加速度不变的运动就是匀变速直线运动？
2.若某一运动的加速度大小不变，就一定可以判断这一运动为匀变速运动吗？
［学生活动］思考并解答
1.否.匀速直线运动和静止状态也是加速度不变的.
2.否.加速度是矢量，不仅要看大小，还得看方向.加速度不变是指大小和方向均不变.
［巩固训练］
1.匀变速直线运动是（ ）
A.速度变化总相等的运动 B.加速度均匀变化的运动
C.速度变化快慢恒定的运动 D.加速度恒定的运动
2.关于匀变速直线运动中加速度的方向，下列说法中正确的是（ ）
A.加速度的方向总是与初速度的方向相同
B.加速度的方向总是与末速度的方向相同
C.加速度的方向总是与速度变化的方向相同
D.加速度的方向总是与位移方向相同
[参考答案]
1.CD 2.C
（1） 关于速度υ、△υ、a的区别和联系.
[教师点拨]
1．速度是表示物体运动快慢的物理量，它等于位移和时间的比值，它是位移对时间的变化率，速度的方向就是物体运动的方向，是状态量，与时刻或位置对应.
2．速度的变化是描述速度改变的多少，它等于物体的末速度和初速度的矢量差，即△υ=υt-υo,它表示速度变化的大小和变化的方向.速度的变化△υ与速度大小无必然联系，速度大的物体，速度的变化不一定大.
3.加速度是速度的变化△υ与发生这一变化所用时间△υ的比值，也就是速度对时间的变化率，在数值上等于单位时间内速度的变化.它描述的是速度变化的快慢和变化的方向.加速度的大小由速度变化的大小和发生这一变化所用时间的多少共同决定，与速度本身的大小以及速度化变的大小无必然联系.
加速度大表示速度变化快，并不表示速度大.
［巩固训练］
1.下列描述中，可能存在的是（ ）
A.速度很大，加速度很小
B.速度变化很大，加速度很小
C.速度变化越来越快，加速度越来越小
D.加速度越来越小，速度越来越大
2.下列说法正确的是
A.物体的加速度不为零时，速度可能为零
B.物体的加速度不变时，速度也不变
C.加速度减小，速度一定减小
D.速度大，加速度一定很大
[参考答案]
1.ABD 2.AB
[课堂讨论]
1．加速度的大小能反映什么 加速度的方向一定与什么方向相同？
2．加速度和速度这两个物理量，你认为它们有关系吗
3．匀加速直线运动的加速度一定为正吗 匀减速直线运动的加速度一定为负吗 这种看法是否正确
4．加速运动是否就是速度增加的运动 减速运动是否就是速度减小的运动？
[学生活动]分组讨论并发表见解.
[教师点拨]
1．加速度大小反映了物体速度改变的快慢．加速度越大，速度改变得越快，加速度越小，速度改变越慢.
加速度的方向总跟速度改变的方向相同．
2．加速度和速度是两个完全不同的物理量．加速度反映了物体速度改变的快慢，而速度反映了物体运动的快慢．无论加速度大小还是方向，均跟速度无关，不能根据加速度大小，判断物体的速度大小，也不能根据速度大小判定加速度的大小，同样不能根据加速度方向判断速度方向，也不能根据速度方向判定速度改变的方向．
3．物体做匀加速直线运动时，加速度方向一定跟物体的运动方向相同，物体做匀减速直线运动时，加速度方向跟物体的运动方向相反．但是，加速度是正值还是负值，与正方向的选取有关．如果取运动方向为正方向，则匀加速直线运动的加速度为正值，匀减速直线运动的加速度为负值；若取运动的反方向为正方向，则匀加速直线运动的加速度为负值，匀减速直线运动的加速度为正值．
4．加速度的大小反映的是速度变化的快慢，而速度的大小反映的是物体运动的快慢.所以应根据加速度的方向和速度方向的关系，判断速度是增加，还是减小．只要速度与加速度方向相同．无论加速度大小如何变化，物体一定做加速运动，只要加速度方向跟速度方向相反，无论加速度大小如何变化，物体一定做减速运动.
三、小结
[投影小结思考题]
l．加速度是表示 快慢的物理量．它等于 跟 的比值.定义式是 ；在国际单位制中。加速度的单位是 ，符号是 ．
2．加速度不但有大小，而且有方向，是 量，加速度的大小等于单位时间内
的改变．在变速直线运动中，取初速度υO的方向为正方向，如果速度增大，则加速度为 值。表示加速度的方向跟υO的方向 如果速度减小。则加速度为 值，表示其方向跟υO方向 ；
3．匀变速直线运动是 不变的运动．若加速度方向跟初速度方向相同，则为
直线运动，如果加速度方向跟初速度方向相反，则为——直线运动.
四、作业
1.课本作业P30练习五
2.思考题：
（1）v—t图中，图象的斜率表示什么量的大小？
（2）如图所示：甲乙两物体沿同一直线运动的v-t图.问
①它们各自做什么运动？
②加速度那一个大？
③t1时刻的物理意义是什么？
[参考答案]
（1）斜率可表示加速度的大小.
（2）①甲表示物体做匀加速运动，乙表示物体做匀减速运动.
②由倾斜程度知：a甲＞a乙.
③t1时刻表示两者的速度相同.
五、板书设计
六、本节优化训练设计
1.有两个做匀变速直线运动的质点，下列说法正确的是（ ）
A.经过相同的时间，速度变化大的质点加速度必大
B.若初速度相同，速度变化大的质点加速度必大
C.若加速度相同，初速度大的质点末速度必大
D.相同时间内，加速度大的质点速度变化必大
2.若汽车的加速度方向与速度方向一致，当加速度减小时，则（ ）
A.汽车的速度也减小
B.汽车的速度仍在增大
C.当加速度减小到零时，汽车静止
D.当加速度减小到零时，汽车的速度达到最大
3.做匀加速直线运动的物体的加速度为3 m/s2，对于任意1 s来说，下列说法中正确的是（ ）
A.某1 s末的速度比该1 s初的速度总是大3 m/s
B.某1 s末的速度比该1 s初的速度总是大3倍
C.某1 s初的速度与前1 s末的速度相等
D.某1 s末的速度比前1 s初的速度总是大6 m/s
4.一质点由静止开始做加速度大小为a1的匀加速直线运动，经时间t后改做加速度大小为a2的匀减速直线运动，再经2t后质点停下来.则a1∶a2应为（ ）
A.1∶1 B.1∶2
C.2∶1 D.4∶1
5.足球以8 m/s的速度飞来，运动员在0.2 s的时间内将足球停下.足球在这段时间内的加速度大小为_______ m/s2,方向_______.
6.一子弹用0.02 s的时间穿过一块木板，穿入木板时的速度是800 m/s，穿出木板的速度是300 m/s,则子弹的加速度为_______ m/s2.
7.做匀加速直线运动的物体，初速度是2.5 m/s，加速度是0.5 m/s2，则从开始运动起的第1个4 s内速度的变化是______，第2个4 s内速度的变化是______，从开始起经10 s后速度达到______.
［参考答案］
1.AD 2.BD 3.ACD 4.C
5.40，与足球运动方向相反
6.-2.5×104
7.2 m/s,2 m/s,7.5 m/s
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