2019-2020年高中物理 2.3從自由落體到勻變速直線運動4教案 粵教版必修1.doc

2019-2020年高中物理 2.3從自由落體到勻變速直線運動4教案 粵教版必修1 教學過程教師教學活動學生活動備注新課導入上節(jié)課我們利用打點計時器研究了自由落體的規(guī)律。自由落體有什么規(guī)律呢？自由落體運動1、概念：物體只受重力作用，從靜止開始的運動。2、運動性質(zhì)：初速為零的勻加速直線運動。3、運動規(guī)律： （1）速度時間關(guān)系 （2）位移時間關(guān)系（3）推論 自由落體是一種初速度為0，加速度為g的勻加速直線運動，我們說這是一種特殊的勻變速直線運動。我們已經(jīng)研究了這種特殊的勻變速直線運動，但在現(xiàn)實生活中，還有很多的勻變速直線運動，他們的初速度不一定為0，加速度也不一定為G，這是一般的勻變速直線運動。那一般的勻變速直線運動有什么樣的運動規(guī)律呢？這節(jié)課我們就來這種從特殊規(guī)律到一般規(guī)律的學習從自由落體到勻變速直線運動。生：物體在t 秒末的速度公式以及在t 秒內(nèi)的位移公式一、速度和時間的關(guān)系1、提問：什么叫勻變速直線運動？什么叫加速度？2、討論：若某物體做勻加速直線運動，初速度為2m/s，加速度為 ，則1s內(nèi)的速度變化量為多少？1s末的速度為多少？2s內(nèi)的速度變化量為多少？2s末的速度多大？ts內(nèi)的速度變化量為多少？ts末的速度如何計算？3、請同學自由推導：由 得到 1、 討論：上面討論中的 圖像是什么樣的？從中可以求出或分析出哪些問題？圖1：初速度為0的勻變速直線運動 圖2：初速度不為0的勻變速直線運動速度圖象它是用圖象表示勻速直線運動的速度和時間的關(guān)系。當物體作直線運動時，在平面直角坐標系中，用橫軸表示時間，縱軸表示物體運動的速度。借助速度時間圖線可以找到運動物體在任何時刻的即時速度。它的用途較多，例如，已知時刻t可求相應的速度vt；已知即時速度vt，可求相應的時刻t；圖象斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正負表示加速度的方向，故可由圖線求加速度；用速度圖象求質(zhì)點在任何時間內(nèi)的位移，位移的數(shù)值相當于速度圖象曲線下的“面積”的數(shù)值。這個“面積”的單位是米秒秒=米，而不是米2；可在同一坐標上比較幾個物體的運動狀況；并可判斷某一運動過程的幾個階段的運動性質(zhì)與狀況?；卮穑?、如果物體沿直線運動且其初速度均勻變化，該物體的運動就是勻變速直線運動。物體的加速度等于物體的速度變化與完成這一變化所用時間的比值。即：3、推導：由變形得則物理圖象是表示物理規(guī)律的重要方法之一，它可以直觀地反映某一物理量變化的函數(shù)關(guān)系，形象地描述物理規(guī)律。在進行抽象思維的同時，利用圖象的視覺感知，有助于對物理知識的理解和記憶，準確地把握物理量之間的定性和定量的關(guān)系，深刻理解問題的物理意義。運用物理圖象解決物理問題，實質(zhì)是把形象思維和抽象思維緊密結(jié)合為一體，互相滲透，相輔相成，可有效地開發(fā)學生的思維品質(zhì)，幫助學生掌握科學的思維方法，提高學生的學習成績引入講述：以上我們已經(jīng)學習了勻變速直線運動的速度公式，下面我們用vt圖象來研究勻變速直線運動的位移規(guī)律。位移與時間的關(guān)系：平均速度是怎么定義的呢？ 它的數(shù)學表達式又是怎么樣的呢？ 勻變速直線運動的平均速度是物體的位移和發(fā)生這段位移的時間的比值，也等于初速度和末速度的平均值，即請同學們根據(jù)這兩個式子推導出勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系式。位移與時間的關(guān)系：用vt圖象研究勻變速直線運動的位移明確學習目標。探究1講述：為了研究勻變速直線運動的位移規(guī)律，我們先來看看勻速直線運動的位移規(guī)律： 在勻速直線運動的v-t圖象中， 圖象與時間軸所圍的面積表示位移x=vt。 對于勻變速直線運動，圖象與時間軸所圍的面積是否也可以表示相應的位移呢？ 啟發(fā)：我們能否運用類似“用平均速度來近似地代表瞬時速度”的思想方法，把勻變速直線運動粗略地當成勻速直線運動來處理？請同學們思考。探究2提問得出：可以把整個勻變速直線運動的運動過程分成幾個比較小的時間段，把每一小段時間內(nèi)的勻變速運動粗略地看成是勻速直線運動。 講述：為了簡單處理，我們可以用時間間隔t內(nèi)任意一個時刻的瞬時速度來代表該段時間內(nèi)運動的平均速度，然后把運動物體在每一個時間間隔內(nèi)的位移（即小矩形的面積）都表示出來，最后求和，就得到勻變速直線運動的總位移了。 討論：由于時間間隔t取得比較大，所以上面的做法比較粗糙。為了得到更精確的結(jié)果，該如何改進？ 提問得出：可以把時間間隔t取得很小。 課件演示：時間間隔t取得越小，小矩形面積的總和就越準確地表示物體發(fā)生的位移： 1.如果時間間隔t取得非常非常小，所有小矩形的面積之和就能非常準確地代表物體發(fā)生的位移。 2.如果時間間隔t取得非常非常小，所有小矩形的面積之和剛好等于v-t圖象下面的面積。 結(jié)論：勻變速直線運動的v-t 圖象與時間軸所圍的面積表示位移。 拓展：所有的v-t 圖象與時間軸所圍的面積都表示位移，其正負表示位移的正負。提問。 探究3引入：因為勻變速直線運動的 v-t圖象中“面積”表示位移，所以我們只要把“面積”表示出來即可得到勻變速直線運動位移的計算公式。 板書：二、勻變速直線運動的位移公式 活動：學生通過計算“面積”推導出位移公式： 1.把“面積”看作梯形或割補后的矩形，都得到：x=v0+v2t。 2.把“面積”看作小矩形加上三角形，得到：x=v0t+12at2。 3.把“面積”看作大矩形減去三角形，得到：x=vt-12at2。 講述：以上公式適用于勻變速直線運動；若以初速度方向為正方向，則勻加速時a為正值，勻減速時a為負值。 拓展：對于所有的變速直線運動都有=t，而對于勻變速直線運動還有x=v0+v2t，比較以上兩道公式，你能發(fā)現(xiàn)什么？ 提問得出：勻變速直線運動的平均速度=v0+v2。 引入：“實踐是檢驗真理的唯一標準”，下面我們通過實驗來驗證以上得出的勻變速直線運動的位移公式。 板書：三、位移公式的驗證 討論：1.是否需要三道公式都一一驗證？（不需要，因為由x=v0+v2t結(jié)合v=v0+at，即可推導出其他兩道位移公式） 回答：勻變速直線運動的平均速度是物體的位移和發(fā)生這段位移的時間的比值即：推導：又因為所以有：討論思考時間間隔t取得越小，小矩形面積的總和就越準確地表示物體發(fā)生的位移： 1.如果時間間隔t取得非常非常小，所有小矩形的面積之和就能非常準確地代表物體發(fā)生的位移。 2.如果時間間隔t取得非常非常小，所有小矩形的面積之和剛好等于v-t圖象下面的面積。 結(jié)論：勻變速直線運動的v-t 圖象與時間軸所圍的面積表示位移。滲透“化曲為直”的思維方法。討論。 滲透“無限逼近”的思維方法。通過課件的演示，讓學生發(fā)現(xiàn)“面積表示位移” 加深認識。培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力。例題講解學以致用，下面我們就利用勻變速直線運動的兩個基本規(guī)律來解決生活中的實際問題。課件展示題目例一：一艘快艇以2m/s2的加速度在海面上作勻加速直線運動，快艇的初速度是6m/s ，求快艇在8s末的速度和8 s內(nèi)的位移。請同學們把快艇的運動過程用圖示表示出來提問：1、快艇作的是什么運動？快艇作勻加速直線運動，符合勻變速直線運動的規(guī)律。怎么求速度和位移？下面請同學們寫下求解過程評析：1、使用速度公式和位移公式首先要選取一格正方向2、一般的取初速度的方向為正方向(若初速度為0，取物體的運動方向為正方向)若為加速運動，則加速度為正值，若為減速運動，則加速度為負值勻加速直線運動分別用速度公式和位移公式求速度和位移。解：基本規(guī)律的應用勻變速直線運動公式1常用公式有以下四個 點評：（1）以上四個公式中共有五個物理量：s、t、a、v0、vt，這五個物理量中只有三個是獨立的，可以任意選定。只要其中三個物理量確定之后，另外兩個就唯一確定了。每個公式中只有其中的四個物理量，當已知某三個而要求另一個時，往往選定一個公式就可以了。如果兩個勻變速直線運動有三個物理量對應相等，那么另外的兩個物理量也一定對應相等。（2）以上五個物理量中，除時間t外，s、v0、vt、a均為矢量。一般以v0的方向為正方向，以t=0時刻的位移為零，這時s、vt和a的正負就都有了確定的物理意義。速度公式： 位移公式： 推論： 加深理解。2勻變速直線運動中幾個常用的結(jié)論s=aT 2，即任意相鄰相等時間內(nèi)的位移之差相等。可以推廣到sm-sn=(m-n)aT 2，某段時間的中間時刻的即時速度等于該段時間內(nèi)的平均速度。 ，某段位移的中間位置的即時速度公式（不等于該段位移內(nèi)的平均速度）?？梢宰C明，無論勻加速還是勻減速，都有。點評：運用勻變速直線運動的平均速度公式解題，往往會使求解過程變得非常簡捷，因此，要對該公式給與高度的關(guān)注。6、解題方法指導：解題步驟：（1）根據(jù)題意，確定研究對象。（2）明確物體作什么運動，并且畫出運動示意圖。（3）分析研究對象的運動過程及特點，合理選擇公式，注意多個運動過程的聯(lián)系。（4）確定正方向，列方程求解。（5）對結(jié)果進行討論、驗算。解題方法：（1）公式解析法：假設(shè)未知數(shù)，建立方程組。本章公式多，且相互聯(lián)系，一題常有多種解法。要熟記每個公式的特點及相關(guān)物理量。（2）圖象法：如用vt圖可以求出某段時間的位移大小、可以比較vt/2與vS/2，以及追及問題。用st圖可求出任意時間內(nèi)的平均速度。（3）比例法：用已知的討論，用比例的性質(zhì)求解。（4）極值法：用二次函數(shù)配方求極值，追趕問題用得多。（5）逆向思維法：如勻減速直線運動可視為反方向的勻加速直線運動來求解?？偨Y(jié)歸納街頭方法步驟，讓學生掌握基本的解題規(guī)律。綜合應用例析【例1】在光滑的水平面上靜止一物體，現(xiàn)以水平恒力甲推此物體，作用一段時間后換成相反方向的水平恒力乙推物體，當恒力乙作用時間與恒力甲的作用時間相同時，物體恰好回到原處，此時物體的速度為v2，若撤去恒力甲的瞬間物體的速度為v1，則v2v1=?【解析】解決此題的關(guān)鍵是：弄清過程中兩力的位移關(guān)系，因此畫出過程草圖（如圖5），標明位移，對解題有很大幫助。通過上圖，很容易得到以下信息：，而，得v2v1=21思考：在例1中，F(xiàn)1、F2大小之比為多少？（答案：13）點評：特別要注意速度的方向性。平均速度公式和加速度定義式中的速度都是矢量，要考慮方向。本題中以返回速度v1方向為正，因此，末速度v2為負?！纠?】 兩木塊自左向右運動，現(xiàn)用高速攝影機在同一底片上多次曝光，記錄下木塊每次曝光時的位置，如圖所示，連續(xù)兩次曝光的時間間隔是相等的，由圖可知t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7A在時刻t2以及時刻t5兩木塊速度相同B在時刻t1兩木塊速度相同C在時刻t3和時刻t4之間某瞬間兩木塊速度相同D在時刻t4和時刻t5之間某瞬時兩木塊速度相同解析：首先由圖看出：上邊那個物體相鄰相等時間內(nèi)的位移之差為恒量，可以判定其做勻變速直線運動；下邊那個物體明顯地是做勻速運動。由于t2及t5時刻兩物體位置相同，說明這段時間內(nèi)它們的位移相等，因此其中間時刻的即時速度相等，這個中間時刻顯然在t3、t4之間，因此本題選C解：通過上圖，很容易得到以下信息：，而，得v2v1=21布置作業(yè)1、在與x軸平行的勻強電場中，一帶電量q=1.010-8C、質(zhì)量m=2.510-3kg的物體在光滑水平面上沿著x軸作直線運動，其位移與時間的關(guān)系是x0.16t0.02t2，式中x以m為單位，t以s為單位。從開始運動到5s末物體所經(jīng)過的路程為 m，克服電場力所做的功為 J。2、（xx年高考全國卷）一跳水運動員從離水面10m高的平臺上向上躍起，舉雙臂直體離開臺面，此時其重心位于從手到腳全長的中點，躍起后重心升高0.45m達到最高點，落水時身體豎直，手先入水（在此過程中運動員水平方向的運動忽略不計）從離開跳臺到手觸水面，他可用于完成空中動作的時間是_s。（計算時，可以把運動員看作全部質(zhì)量集中在重心的一個質(zhì)點，g取10m/s2，結(jié)果保留二位數(shù)）1、解析：須注意：本題第一問要求的是路程；第二問求功，要用到的是位移。將x0.16t0.02t2和對照，可知該物體的初速度v0=0.16m/s，加速度大小a=0.04m/s2，方向跟速度方向相反。由v0=at可知在4s末物體速度減小到零，然后反向做勻加速運動，末速度大小v5=0.04m/s。前4s內(nèi)位移大小，第5s內(nèi)位移大小，因此從開始運動到5s末物體所經(jīng)過的路程為0.34m，而位移大小為030m，克服電場力做的功W=mas5=310-5J。板書設(shè)計從自由落體到勻加速直線運動勻變速直線運動公式速度公式： 位移公式： 推論： 教學后記本節(jié)課是高中物理必修1的第二章第三節(jié)，中心內(nèi)容是勻變速直線運動的基本規(guī)律，以速度、位移公式為載體，采用“導學式”的教學方法，讓學生經(jīng)歷變速直線運動位移規(guī)律的探究過程，利用v-t圖象，滲透極限思想，得出“v-t圖象與時間軸所圍的面積表示位移”的結(jié)論，然后在此基礎(chǔ)上讓學生通過計算“面積”發(fā)現(xiàn)幾道位移公式，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維能力。最后用實驗方法對公式進行驗證，培養(yǎng)學生科學的探究能力和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。 學習勻變速直線運動的位移與速度的關(guān)系，初步學會用勻變速直線運動的位移公式來解決實際問題，體驗知識的應用。激發(fā)學生對科學探究的熱情，體驗探究的樂趣。教學重點使學生經(jīng)歷勻變速直線運動位移規(guī)律的探究過程，學習科學的探究方法。教學難點極限思想的滲透。本節(jié)課課堂氣氛活躍，學生積極參與學習，學以所用但在教學過程中，由于學生知識水平關(guān)系和本人教學水平等各方面的因素，課堂教學內(nèi)容完成不是十分滿意。以后要多注意從學生的接受能力出發(fā)設(shè)計教學教案。教法建議：為了使學生對速度公式獲得具體的認識，也便于對所學知識的鞏固，可以從某一實例出發(fā)，利用勻變速運動的概念，加速度的概念，猜測速度公式，之后再從公式變形角度推出，得出公式后，還應從勻變速運動的速度時間圖像中，加以再認識對于位移公式的建立，也可以給出一個模型，提出問題，再按照教材的安排進行對于兩個例題的處理，要引導同學自己分析已知，未知，畫運動過程草圖的習慣