教科版高中物理必修一 1.4 速度变化快慢的描述加速度

速度变化快慢的描述——加速度
一、教学分析
（一）课程与学情分析
在共同必修模块物理1的内容标准中涉及本节的内容有“经历…实验研究的过程，理解…加速度，…”。加速度是学习匀变速直线运动规律和进一步学习其它各种变速运动的基础；定义加速度所应用的比值法以及极限法等都是物理学中常用的研究方法。
学生对速度变化及其快慢的感知缺乏直接经验的支持，并与运动的快慢（位置变化快慢）混淆不清，通过丰富的实例、充分表达交流感受速度的变化快慢与运动快慢是两个具有不同意义的物理事件，类比并迁移应用比值法定义加速度，类比并迁移用有向线段表示位置、位置变化（位移）、位置变化快慢（速度）、速度变化、速度变化快慢的矢量方向，既要防范错误概念又要体会变化率的物理意义。
（二）教学目标
1．观察实验2测量瞬时速度的数据，列举生活中速度变化的例子，感受速度变化、速度变化快慢与位置变化及其变化快慢是两件具有不同的物理意义的事件，认识引入加速度概念的物理意义。
2．选择典型例子、探究表示速度变化快慢的方法，类比位置、位置变化、位置变化快慢……用比值法定义加速度。
3．类比用有向线段表示位置、位置变化、速度矢量的方向，画图表示速度、速度变化、加速度矢量的方向。
4．理解加速度的定义与方向，体会应用数学公式、有向线段解决物理问题的意义，培养应用数学工具解决物理问题的技能。
5．经历分析速度-时间图像，探究数学图像的物理意义及其方法，体会应用数学图像解决物理问题的意义，培养应用数学工具解决物理问题的技能。
（三）教学重点、难点
1．教学重点及其教学策略
理解加速度的定义与方向。
通过类比法，用比值法定义加速度，画图表示速度、速度变化、加速度矢量的方向。
2．教学难点及其教学策略
用比值法定义加速度，画图表示速度、速度变化、加速度矢量的方向。
用类比法，体会数学公式、有向线段解决物理问题的意义。
二、教学设计
1．【教师】呈现：同学们在实验2中获得的v-t图像，说明自己拉着纸带在做怎样的运动？速度大小在变化吗？速度方向在变化吗？引导同学们感受速度的变化、速度的变化快慢。
【预设】让同学们表演、描述自己拉纸带的动作，描述自己的v-t图像的特点。让其它同学交流和补充。
【教师】呈现：纸带或图片上的位置随时刻的变化，位置变化的快慢即速度大小怎样变化…？引导列举生活中速度变化的例子。
【预设】让同学们感受位置变化用位移描述，位置变化快慢用速度描述，速度也会变化且有变化快慢。注意比较的条件：相同初速度、相同时间。由此能恰当地列举生活中速度变化的例子（短跑起跑，汽车、火车、飞机、炮弹、火箭等启动或发射，制动或关闭油门…）。感受速度变化、速度变化快慢与位置变化及其变化快慢是两件具有不同的物理意义的事件。认识引入加速度概念的物理意义。
【教师】1.从v-t图像或坐标系（纸带、图片）感受速度的变化及速度变化的快慢。
【教师】呈现：生活中位置变化快慢和速度变化快慢往往相伴相随、隐约模糊地纠缠在一起，物理中首先要把它们辨别认识清楚、区别开来，其次要用不同的概念来表示和描述。能否用速度本身来描述速度变化的快慢？如何描述速度变化的快慢？
[教师]讲述：一对父子，父亲大眼睛双眼皮，大鼻子高鼻梁，厚嘴唇小门牙，身高1米8以上有点胖…，儿子才6岁，也是大眼睛双眼皮，大鼻子高鼻梁，厚嘴唇…，儿子才开始换牙，请你判断儿子的门牙是大还是小？一定吗？如何验证？儿子今后的身高呢？儿子今后的体态呢？
列表：
父亲 儿子
眼睛 大 大
眼皮 双 双
鼻子 大 大
鼻梁 高 高
嘴唇 厚 厚
门牙 小 ？
身高 高 ？
体态 胖 ？
… … …
2．类比推理并迁移应用比值法定义加速度描述速度变化的快慢，理解加速度概念，知道加速度的单位、单位符号和读法，知道状态量、状态量变化量和状态量变化率的区别，知道有加速度不变和变化的运动，知道有平均加速度和瞬时加速度。
【教师】物体运动，位置在变化，瞬时速度在变化。为了描述位置变化我们引入了什么物理量？如何定义的？
是否也要研究速度的变化？是否也要为了描述速度变化而引入一个物理量？如何定义？
为了描述位置变化的快慢引入了什么物理量？如何定义的？
是否也要研究速度变化的快慢？是否也要为了描述速度变化快慢而引入一个物理量？如何定义？
单位呢？
【预设】上述问题让同学们充分讨论和交流。
【教师】列表:
位置x 速度v 物理量
位移Δx=x2-x1 速度变化量Δv=v2-v1 变化量
位置变化快慢v= Δx/Δt 速度变化快慢a=Δv/Δt 变化率
比值 比值 比值
m/s（米每秒） m/s2（米每二次方秒）
匀速运动没有平均和瞬时速度的区别 匀变速运动没有平均和瞬时加速度的区别
变速运动有平均和瞬时速度的区别 变加速运动有平均和瞬时加速度的区别
… … …
【预设】在前面充分讨论和交流的基础上，让学习困难的同学来填表，让全班同学完善。
【教师】板书
2.加速度
2.1物理意义：描述速度变化快慢。
2.2定义式：。
2.3单位：名称米/秒2，符号m/s2，读作“米每二次方秒”。
2.4匀速直线运动的加速度为0，匀变速直线运动的加速度恒定，变加速直线运动有平均和瞬时加速度。
3．经历数据、有向线段分析，知道加速度是矢量及其方向的物理意义。
【教师】巡视并指导：同学们完成例题并提问：
[例题1]猎豹由静止开始起跑，经2s的时间，速度达到70km/h, 猎豹的加速度是多大？是正值还是负值？速度变化是正值还是负值？是加速还是减速运动？
[例题2]列车以30m/s的速度行驶，司机发现前方路段给出低速行驶的信号后，采取自动措施，在10s内使列车的速度减少到10m/s，列车的加速度是多大？是正值还是负值？速度变化是正值还是负值？是加速还是减速运动？
这里的正负值有什么物理意义？
【预设】让同学们熟悉定义式的应用，知道正负值的物理意义。
【教师】列表
位置x（有向线段） 速度v（有向线段） 物理量
位移Δx=x2-x1 （有向线段） 速度变化Δv=v2-v1
（有向线段） 变化
位置变化快慢v= Δx/Δt 速度变化快慢a=Δv/Δt 变化率
位移方向决定 速度变化方向决定
矢量 矢量
… … …
【教师】板书
2.5矢量：方向与速度变化方向相同。
2.6在变速直线运动中，加速度的正负表示方向，若选取初速度为正方向，则正值表示与初速度方向相同，速度增大，加速运动；负值表示与初速度方向相反，速度减小，减速运动。
理解速度与加速度的关系。
【教师】请同学们阅读讨论与交流。
【预设】一些同学尚不能顺利回答这些问题，可从分析定义式的角度来解释。
【教师】呈现：
下列关于加速度的描述中，正确的是 （ ）
A.加速度在数值上等于单位时间里速度的变化
B.速度变化得越多，加速度就越大
C.速度变化得越快，加速度就越大
D.加速度方向保持不变，速度方向也保持不变
E加速度大小不断变小，速度大小也不断变小
F.速度为零，加速度为零
G.速度大，加速度大
【预设】需要指导同学们，举例和应用定义式论证，避免想当然。
2.7加速度的大小与速度大小没有必然关系，具体问题要根据定义式进行论证。
3．【教师】呈现：通过物体运动的v-t图像，从定性到定量认识物体的运动特点。
（1）通过物体运动的v-t图像，从定性到定量了解物体运动的速度随时间变化的情况。物体的初速度？是匀速、加速还是减速（速度的大小）？运动的方向是否变化（速度方向）?
（2）从定性到定量计算物体的加速度。观察倾斜程度比较加速度的大小；读图获取瞬时速度，计算获得速度变化，计算获得加速度，比较加速度大小，说明加速度的方向；说明是匀速、加速还是减速（速度的大小）？运动的方向是否变化（速度方向）?
【预设】同学们充分讨论、交流，总结从v-t图像认识物体运动的特点、计算加速度的方法。只有充分暴露同学中的错误认识，同学们交流协商逐步修正错误认识，才可能拨乱返正，触动前概念。
【板书】3.从v-t图像认识物体运动的特点、计算加速度的方法
（三）课堂内容小结
类比法，加速度的物理意义、定义式、方向。
三、案例评析
分步设问类比推理、列表归纳类比推理，既要理解加速度概念，又要理解状态量的变化率。培养学生运用推理方法和数学工具解决物理问题的能力。
认识图像要引导回顾实验操作中纸带运动、建立坐标系、描点等过程，如如何根据v-t图像判断速度方向？
如何判断一些似是而非的说法，即要根据定义公式，又要举例增强说法力。
加速度是矢量，判断是加速还是减速，要引导同学充分表达，充分暴露错误的想法，并做好总结归纳。可以补充有往复的直线运动。
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