2019年高中物理第一章第5節(jié)速度變化快慢的描述——加速度教案新人教版必修1.docx

速度變化快慢的描述加速度一、 教材分析加速度是力學(xué)教學(xué)的重要概念，也是高一年級物理課中較難懂的概念.在學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)中，與加速度有關(guān)的現(xiàn)象不多，這就給學(xué)習(xí)加速度概念帶來困難.教材先列舉轎車和旅客列車的加速過程，讓學(xué)生討論它們速度的快慢以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識.教材還展示飛機(jī)的起飛過程，要求學(xué)生從具體問題中了解“速度快”“速度變化大”“速度變化快”的含義不同，并且又在旁批中指出“物體運(yùn)動的快慢”與“運(yùn)動速度變化的快慢”不同.在此基礎(chǔ)上，通過飛機(jī)起飛和炮彈射出過程的具體數(shù)字運(yùn)算引出平均加速度，進(jìn)而說明瞬時加速度.同時指出了加速運(yùn)動和減速運(yùn)動中加速度與速度方向的關(guān)系.通過瞬時加速度得出直線運(yùn)動的這一物理運(yùn)動模型.在學(xué)習(xí)加速度概念后，又通過上節(jié)課學(xué)習(xí)的速度時間圖象進(jìn)一步說明怎樣在圖象中找到加速度，讓學(xué)生通過速度時間圖象加深對加速度概念的認(rèn)識和對圖象的理解，是對圖象認(rèn)識的深化和提高.變化率是生活中的常用概念，教材在“科學(xué)漫步”欄目中深入、細(xì)致地介紹了一般情況下的變化率，有助于學(xué)生理解速度是位置的變化率，加速度是速度的變化率. 要想正確理解加速度的物理意義，掌握加速度的定義公式，學(xué)生必須具有較高的抽象思維能力.可是，學(xué)生首次碰到加速度概念時是剛剛考入高中不久，不少學(xué)生抽象思維能力不高，難以理解加速度的意義和定義公式.為了降低難度，現(xiàn)行教材均把勻變速直線運(yùn)動和加速度合為一節(jié)，只限于討論勻變速直線運(yùn)動中的加速度，只研究勻變速直線運(yùn)動的加速度定義、公式、意義、單位、方向.沒有研究加速度的測量方法，沒有討論加速度的合成與分解，沒有涉及加速度的成因，只在以后各章節(jié)中才把加速度的概念逐步擴(kuò)充到一般變速運(yùn)動中的瞬時加速度.因此，在確定加速度教學(xué)目標(biāo)時，應(yīng)該注意教材處理的這一實(shí)際情況，逐步到位，不能一步到位.否則，教學(xué)目標(biāo)制定過高，學(xué)習(xí)難度太大，不僅不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，影響教學(xué)效率的提高，而且易于在學(xué)生中產(chǎn)生物理難學(xué)的心里障礙，對今后的物理學(xué)習(xí)也會產(chǎn)生負(fù)面影響.當(dāng)然，也不能把教學(xué)目標(biāo)制定得太低，這是不利于物理課堂教學(xué)效率提高的.二、 教學(xué)目標(biāo)知識與技能 1.知道加速度的物理意義. 2.掌握其定義公式和單位. 3.知道加速度的方向與速度變化量方向一致. 4.區(qū)別加速度、速度、速度變化量. 過程與方法 1.通過比值定義法，進(jìn)一步了解加速度的物理意義. 2.通過對速度變化快慢描述的探索過程，體會一個量的變化與變化快慢的區(qū)別. 情感態(tài)度與價值觀 1.本節(jié)在物體運(yùn)動快慢的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出速度變化快慢的問題. 2.通過探索用比值定義法得出加速度的概念，感悟到探索問題解決問題的興趣和學(xué)無止境的觀點(diǎn). 3.激發(fā)探索科學(xué)的興趣和毅力.三、 教學(xué)重點(diǎn)1.加速度概念的建立和加速度與勻變速直線運(yùn)動的關(guān)系. 2.加速度是速度的變化率，它描述速度變化的快慢和方向.四、 教學(xué)難點(diǎn)1.理解加速度的概念，樹立變化率的思想. 2.區(qū)分速度、速度的變化量及速度的變化率. 3.利用圖象分析加速度的相關(guān)問題.五、 教學(xué)過程導(dǎo)入新課 復(fù)習(xí)導(dǎo)入 教師通過課件展示圖1-5-1兩幅vt圖象，供同學(xué)們交流討論，并設(shè)疑對比思考.指導(dǎo)學(xué)生對兩個勻變速直線運(yùn)動的v-t圖象認(rèn)真觀察，找出速度隨時間的變化規(guī)律.圖1-5-1 學(xué)生歸納總結(jié)出：甲圖中，物體的速度每秒變化5 m/s. 乙圖中，物體的速度每5 s變化5 m/s. 引導(dǎo)學(xué)生體會速度的變化有快有慢，我們今天學(xué)習(xí)的加速度這一概念就是用來描述速度變化快慢的物理量，很自然地引出本節(jié)學(xué)習(xí)的內(nèi)容. 問題導(dǎo)入 普通的小汽車和高檔跑車的速度都能達(dá)到200 km/h,但它們從靜止到具有這一速度所經(jīng)歷的時間不同，高檔跑車經(jīng)歷的時間要遠(yuǎn)小于普通的小汽車.哪個速度的變化快呢？速度變化的快慢是衡量汽車檔次的一個重要標(biāo)準(zhǔn).這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)描述速度變化快慢的物理量加速度. 影片導(dǎo)入 利用課件視頻資源，依次大屏幕播放下列影片片斷： 萬噸貨輪起航，10 s內(nèi)速度增加到0.2 m/s 火箭發(fā)射時,10 s 內(nèi)速度能增到約102 m/s以8 m/s的速度行駛的汽車在急剎車時2.5 s內(nèi)能停下來以8 m/s的速度飛行的蜻蜓能在0.7 s內(nèi)停下來圖1-5-2 在以上片斷中，各物體的速度都發(fā)生了變化，你怎樣才能比較速度隨時間變化的快慢呢？推進(jìn)新課 一、加速度 利用多媒體投影播放賽車、高速列車、自行車、運(yùn)動員等錄像，提出問題，讓學(xué)生思考討論.誰的速度“增加”得快？如何來表示增加的快慢？ 課件展示：依次展示三個速度表格，分析比較速度改變的快慢. 表一：時刻/s051015甲v/（ms-1）20253035乙v/（ms-1）10305070丙v/（ms-1）35302520丁v/（ms-1）5035205 交流討論：若物體在所用時間一樣的情況下，速度改變大的物體速度改變得快. 點(diǎn)評：讓學(xué)生從最簡單的例子入手，先比較相同時間內(nèi)的速度改變量，為不同時間不同改變量作知識鋪墊.從簡單到復(fù)雜，從特殊到一般，正是物理學(xué)探究規(guī)律的順序. 表二：初速度（km/h）末速度（km/h）所用時間（s）轎車啟動205075噸貨車啟動20503810噸貨車啟動205050 學(xué)生認(rèn)知觀察表中數(shù)據(jù)并交流討論，若在速度改變相同的情況下，可以比較時間的長短，所用時間越短，速度改變得越快. 教師繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)，提高學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)表來概括總結(jié)規(guī)律的分析能力. 教師設(shè)疑：若如下表所示，既無法用第一種方法，又無法用第三種方法比較，怎樣比較它們速度變化的快慢？認(rèn)真觀察表三，通過計算說明這四個物體哪個速度改變得快. 表三：初速度（m/s）末速度（m/s）所用時間（s）A自行車下坡2114B公共汽車出站063C火車出站020100D飛機(jī)在空中飛行30030010 很明顯，這幾個運(yùn)動物體速度的改變量不同，速度改變的快慢也不同，且速度增加大的不一定就增加得快.為了描述物體運(yùn)動中速度變化的快慢，人們引入了加速度的概念加速度是用來描述速度變化快慢的物理量. 教師指導(dǎo)學(xué)生回憶怎樣描述物體運(yùn)動位置的變化.例如在勻速直線運(yùn)動中，物體從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，可以用A、B兩點(diǎn)坐標(biāo)的變化除以所用時間即速度的大小來描述位置變化的情況. 點(diǎn)評：利用速度的表達(dá)式類比，力求使學(xué)生猜想到可以用速度的改變量除以所用時間來描述速度變化的快慢. 教師設(shè)疑：在表三中，A物體在4 s內(nèi)速度從2 m/s增加到11 m/s，怎樣描述物體運(yùn)動的速度增加的快慢呢？ 交流討論并總結(jié)：用物體速度的增加量除以所用的時間來描述這段過程中物體速度增加的快慢. 如果用符號a表示物體速度增加的快慢，v表示物體的速度的變化量，t表示物體的速度變化所用的時間，應(yīng)如何用公式表達(dá)A物體的速度變化快慢呢？ 結(jié)論：a= m/s2=2.25 m/s2 教師指導(dǎo)學(xué)生依次完成表三中B、C、D的計算： 對B：a= m/s2=2 m/s2 對C：a= m/s2=0.2 m/s2 對D：a= m/s2=0 上述方法就是變速直線運(yùn)動中，描述物體運(yùn)動速度變化快慢的基本思路和基本方法.其中的a=式是變速直線運(yùn)動的加速度的基本定義式.在國際單位中，加速度的單位是m/s2，讀作米每二次方秒. 明確：1.定義：加速度等于速度的改變跟發(fā)生這一改變所用的時間的比值. 2.表達(dá)式：a= 3.單位及符號 米/秒2 m/s2(國際單位制) 厘米/秒2 cm/s2 閱讀體會：課件展示閱讀材料，讓學(xué)生認(rèn)真閱讀并體會計算加速度. 材料一：高級跑車 克萊斯勒 ME412 0100 km/h加速時間2.9 s 發(fā)動機(jī)：V12雙頂凸輪軸48氣門4Turbo 排量：6.000c.c. 最大馬力：850/bhp/5,750rpm 峰值扭力：117.3 kgm/2,5004,500rpm車重：1,310 kg 急速：400 km/h以上 汽車性能知識參考網(wǎng)址： /mantan.htm http:/ 材料二：死亡加速度 西方交通管理部門為了交通安全，特制定了死亡加速度500g（取g=10 m/s2）這一數(shù)值，以醒世人.意思是如果行車加速度超過此值,將有生命危險.那么大的加速度，一般情況下車輛是達(dá)不到的.但如果發(fā)生交通事故時，將會達(dá)到這一數(shù)值.因?yàn)椋话丬囕v碰撞的時間短，大多為毫秒級.例如，兩輛摩托車時速20 km相向而行發(fā)生碰撞，碰撞時間為毫秒級，能產(chǎn)生多大加速度？ 教師引導(dǎo)學(xué)生類比加速度與位移，有什么共同的地方.引導(dǎo)學(xué)生歸納出加速度既有大小又有方向，是矢量. 說明：當(dāng)物體加速時，則v=v2-v10,時間t是標(biāo)量，加速度a的計算值為正值,如果以初速度的方向?yàn)檎较颍闯跛俣葀0取正值），a為正值則可表示a的方向與初速度的方向相同，或反過來說，若加速度a與初速度同向時，則這個直線運(yùn)動為加速運(yùn)動. 當(dāng)物體是減速時，則v=v2-v10,時間t是標(biāo)量，加速度a的計算值為負(fù)值，如果仍以初速度的方向?yàn)檎较颍闯跛俣葀0取正值），a為負(fù)值則可表示a的方向與初速度的方向相反，或反過來說，若加速度a與初速度反向時，則這個直線運(yùn)動為減速運(yùn)動. 在未學(xué)到“牛頓第二定律”之前，也可以用兩輛汽車以相同的速度變化率做勻加速運(yùn)動和勻減速運(yùn)動，雖然速度變化快慢相同，但速度的變化情況不同，前者速度越來越大，后者則反之.啟發(fā)學(xué)生思考，只憑速度變化快慢（速度變化率的大?。┎荒芡耆从乘俣茸兓囊?guī)律，從而引出加速度不僅有大小，而且有方向，是矢量. 雖然不必讓學(xué)生從速度變化的方向去判斷加速度的方向，但是應(yīng)該讓學(xué)生知道：物體做勻加速運(yùn)動時，加速度的方向跟速度的方向相同；做勻減速運(yùn)動時，加速度的方向跟速度的方向相反.這是直線運(yùn)動中（無往復(fù)運(yùn)動）的普遍性結(jié)論.至于加速度的正、負(fù)問題，只是在特定的條件下（v0取正值） 判斷物體做勻加速還是勻減速運(yùn)動的一種方法，這不是實(shí)質(zhì)性的結(jié)論，所以教學(xué)中不必強(qiáng)化.也可類比v=中速度v的方向與位移x的方向相同，理解a=中速度a的方向與速度變化量v的方向相同. 實(shí)驗(yàn)與探究 通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生體會1 m/s2加速度有多大. 實(shí)驗(yàn)器材：高度約為斜面長度的十分之一的斜面（越光滑越好）. 體驗(yàn)方法：把斜面的高度調(diào)節(jié)為斜面長度的十分之一（向?qū)W生說明），讓小球在斜面上滾下（注意觀察速度變化的快慢程度），小球在這個斜面上運(yùn)動的加速度便大約是1 m/s2.它的含義是說物體每秒鐘速度的改變量是1 m/s. 問題探究 問題1：“上海磁懸浮列車的最高速度可達(dá)430 km/h,它的加速度一定很大”.這一說法對嗎？為什么？ 問題2：運(yùn)載火箭在點(diǎn)火后的短時間內(nèi)，速度的變化很小，它的加速度一定很小嗎？ 歸納總結(jié)：1.不對，當(dāng)勻速運(yùn)動時，盡管速度很大，加速度可以為零. 2.不對，由公式a=可知，加速度等于速度的變化量和時間的比值，因而加速度是速度對時間的變化率.所謂某一個量對時間的變化率，是指單位時間內(nèi)該量變化的數(shù)值.變化率表示變化的快慢，不表示變化的大小. 加速度和速度的區(qū)別： 1.速度大，加速度不一定大；加速度大，速度不一定大. 2.速度變化量大，加速度不一定大. 3.加速度為零，速度可以不為零；速度為零，加速度可以不為零. 問題互動 判斷下列說法是否正確. 1.做勻變速直線運(yùn)動的物體，它的加速度方向和速度方向總是相同. 錯.只有做勻加速直線運(yùn)動的物體，它的加速度方向和速度方向相同. 2.做勻變速直線運(yùn)動的物體，它的速度變化越大，加速度越大. 錯.速度變化大，但不知所用時間的多少. 3.做勻變速直線運(yùn)動的物體，它的速度變化越快，加速度越大. 對. 師生探究：教師指導(dǎo)學(xué)生對下列問題分組探究. 探究1：某同學(xué)騎著自行車和學(xué)校百米冠軍賽跑.觀察并思考，起跑時誰的加速度比較大些？將觀察結(jié)果與同學(xué)交流一下，得出較一致的結(jié)論. 參考：創(chuàng)造條件，親自觀察，培養(yǎng)有目的的觀察能力；加強(qiáng)交流，善于交流，增強(qiáng)協(xié)作精神.比較方法：相同時間內(nèi)，誰的速度變化得快，誰的加速度就大. 探究2：小球沿斜面的運(yùn)動可近似看成是勻加速直線運(yùn)動.猜想一下，加速度的大小與哪些因素有關(guān)？（比較加速度的大小時，可通過觀察小球滾動時速度改變的快慢來進(jìn)行） 要求：（1）將猜想的結(jié)果互相討論，最后得出共同的猜想.若有條件，可以用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)一下你的猜想. （2）實(shí)驗(yàn)探究時要注意加強(qiáng)交流與合作，檢驗(yàn)猜想時要注意控制變量. 參考：（1）幾種可能猜想：小球的質(zhì)量、斜面的粗糙程度、斜面的傾角、斜面的長短等（還有什么可能，你自己去猜想，這里給出的只是參考，并不一定是標(biāo)準(zhǔn)答案，要善于通過討論和交流最后得出正確的答案）. （2）探究時，一定要先設(shè)計好實(shí)驗(yàn)方案，注意體會控制變量法.可保持其他量不變，研究小球質(zhì)量與加速度的關(guān)系；或研究粗糙程度與加速度的關(guān)系;研究傾角與加速度的關(guān)系；研究長度與加速度的關(guān)系等. 探究3：宇航員要從地球進(jìn)入空間站，可以由航天飛機(jī)來完成這一任務(wù).航天飛機(jī)在發(fā)射的過程中，會產(chǎn)生相當(dāng)大的加速度，最大加速度可以達(dá)到8g（取g=9.8 m/s2），高重力加速度對人的身體會產(chǎn)生不良作用，甚至可能會產(chǎn)生危險.譬如，引起身體某些部位充血或缺血，如果大腦缺血，便會失去視覺和知覺.類似實(shí)驗(yàn)表明，人體的姿勢與所能承受的加速度有關(guān)：當(dāng)人的身體與加速度的方向垂直時，人可以經(jīng)受15g的加速度達(dá)幾分鐘之久，而當(dāng)人的身體順著加速度方向時，最多只能經(jīng)受6g的加速度. 根據(jù)上述信息，回答下列問題： 我國航天英雄楊利偉乘“神舟”五號升入太空和返回地面的過程，采取什么姿勢（站、坐、躺）較好？身體與加速度方向什么關(guān)系？ 答案：躺倒 垂直 二、從v-t圖象看加速度 教師指導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察課本中的v-t圖象，