人教版高中物理必修一教案3

人教版高中物理必修1教學(xué)設(shè)計(jì)課題勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系單元2學(xué)科物理年級(jí)高一學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知識(shí)與技能⑴知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)vt圖像的特點(diǎn)，理解圖像的物理意義,并獲取信息；⑵掌握推到勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系式，并能利用所學(xué)公式分析解決相關(guān)問(wèn)題。2．過(guò)程與方法⑴培養(yǎng)學(xué)生分析圖像的能力，并掌握對(duì)物理規(guī)律進(jìn)行總結(jié)和歸納的思想與方法；⑵通過(guò)對(duì)圖像的探究，更加理解微分思想和數(shù)學(xué)方法對(duì)物理問(wèn)題研究解決的重要性，理解探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度和時(shí)間關(guān)系式的過(guò)程。3．情感、態(tài)度與價(jià)值觀⑴通過(guò)聯(lián)系生活中一些現(xiàn)象，讓學(xué)生學(xué)會(huì)觀察生活，體會(huì)物理源于生活，物理聯(lián)系社會(huì)。⑵培養(yǎng)學(xué)生探究興趣，激發(fā)成就感；養(yǎng)成學(xué)科學(xué)、愛(ài)科學(xué)、用科學(xué)的習(xí)慣；從探究中體驗(yàn)科學(xué)之美，體會(huì)合作的重要性。（3）通過(guò)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系的公式推導(dǎo)過(guò)程，理解并意會(huì)微分思想的重要性。重點(diǎn)理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)vt圖像的物理意義。理解掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)中速度和時(shí)間的關(guān)系式。難點(diǎn)學(xué)會(huì)通過(guò)vt圖像判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況以及從圖像中獲取信息。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課出示圖片：100米賽跑蘇炳添，1989年8月29日出生于廣東省中山市，廣府人北京體育大學(xué)體能訓(xùn)練學(xué)院博士研究生。男子60米、100米亞洲紀(jì)錄保持者。由蘇炳添介紹，快速增加自己成績(jī)，原因有很多，其中包括起步階段的啟動(dòng)要快，甚至細(xì)致到整個(gè)比賽過(guò)程要跨多少步。出示圖片：百米賽跑由蘇炳添介紹，對(duì)于運(yùn)動(dòng)員在100米比賽中，想要提高成績(jī)，有很多學(xué)問(wèn)，比如他們不僅關(guān)注物體運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，而且還希望知道物體運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。今天，我們就來(lái)重點(diǎn)探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間有怎樣的關(guān)系？觀察圖片百米賽跑引入引入本節(jié)課題勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間有怎樣的關(guān)系？講授新課一、勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移1、勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的的關(guān)系：x=vt，它的vt圖象是平行于t軸的一條直線如圖v–t圖線與t軸所夾的矩形“面積”就是勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移。思考討論：位移是矢量既有大小又有方向，圖像上如何表示勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移的方向呢？面積在時(shí)間軸上方，表示位移的方向?yàn)檎较?；面積在時(shí)間軸下方，表示位移的方向?yàn)樨?fù)方向。二、勻變速速直線運(yùn)動(dòng)的位移1、從vt圖象中探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移如圖v–t圖線與t軸所夾的梯形“面積”是否勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移呢？出示圖片：粗略地表示位移，分4個(gè)小矩形，較精確地表示位移分8個(gè)小矩形假如把時(shí)間軸無(wú)限分割，情況又會(huì)怎么樣呢？教師總結(jié)：如果把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程分割得非常非常細(xì)，很多很多小矩形的面積之和就能非常精確地代表物體的位移了。這是物理上常用的微元法。結(jié)論：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移仍可用圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積表示.下面請(qǐng)同學(xué)們依據(jù)這個(gè)結(jié)論和vt圖象，求得位移的計(jì)算式。由圖可知梯形的面積：S梯形=（V0+V）×t/2即位移：將v＝v0＋at代入上式，有2.勻變速速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式：（1）t是指物體運(yùn)動(dòng)的實(shí)際時(shí)間（剎車問(wèn)題）（2）使用公式時(shí)應(yīng)先規(guī)定正方向，一般以υ0的方向?yàn)檎较?，若a與v0同向，則a取正值；若a與v0反向，則a取負(fù)值；（3）如果初速度為0，（4）解題時(shí)先用字母代表物理量，再代入數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，代入數(shù)據(jù)時(shí),各物理量的單位要統(tǒng)一。典型例題1．一輛汽車以大小為2m/s2的加速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)2s(汽車未停下)，汽車行駛了36m。汽車開(kāi)始減速時(shí)的速度是()A．9m/s B．18m/sC．20m/s D．12m/s【答案】C【詳解】由x＝v0t＋at2，將x＝36m，a＝－2m/s2，t＝2s代入解得v0＝20m/s故選C。典型例題2.一輛汽車剎車后運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是x=10t－2t2，x與t的單位分別是m和s。下列說(shuō)法中正確的是（）A．初速度v0=10m/s，加速度大小a=4m/s2B．初速度v0=4m/s，加速度大小a=10m/s2C．汽車剎車所用時(shí)間為5sD．汽車剎車后4s內(nèi)的位移是8m【答案】A【詳解】AB．根據(jù)：，得，v0=10m/s，a=4m/s2，即加速度大小為4m/s2，方向與初速度方向相反，A正確B錯(cuò)誤；CD．汽車速度減為零的時(shí)間為：，則剎車后4s內(nèi)的位移為：，CD錯(cuò)誤。故選A。3.汽車以10m/s的速度在平直的公路上勻速前進(jìn)，司機(jī)發(fā)現(xiàn)正前方x處有一輛自行車以4m/s的速度做同方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，汽車立即關(guān)閉油門做a=﹣6m/s2的勻變速運(yùn)動(dòng)，若汽車恰好碰不上自行車，則x的大小為A．3m B．8.33m C．7m D．3.33m【答案】A知識(shí)拓展勻變速直線的位移時(shí)間圖像因?yàn)槲灰乒绞顷P(guān)于t的一元二次函數(shù)，故x－t圖象是一條拋物線(一部分)。注意：xt圖象不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡，而是位移隨時(shí)間變化的規(guī)律典型例題1.在某城市的一條水平道路上，規(guī)定車輛行駛速度不得超過(guò)30km/h．在一次交通事故中，肇事車是一輛卡車，量得這輛卡車緊急剎車（車輪被抱死）時(shí)留下的剎車痕跡長(zhǎng)為6.25米，經(jīng)歷時(shí)間為1.25s．請(qǐng)判斷該車是否超速．【答案】超速【詳解】設(shè)卡車剎車前的速度為，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得：解得：所以卡車超速行駛。三、勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移的關(guān)系我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系式和速度與時(shí)間的關(guān)系式，那么速度與位移有什么關(guān)系，你能推導(dǎo)嗎？位移與時(shí)間的關(guān)系式：速度與時(shí)間的關(guān)系式：v=v0+at，將上述兩個(gè)公式聯(lián)立求解，消去時(shí)間t可得到v2－v02＝2ax這就是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移的關(guān)系式。如果在所研究的問(wèn)題中，已知量和未知量都不涉及時(shí)間，利用這個(gè)公式求解，往往會(huì)更簡(jiǎn)便?！纠}2】如圖為某高速公路出口的ETC通道示意圖．汽車駛?cè)隕TC通道，到達(dá)點(diǎn)的速度大小為，此時(shí)開(kāi)始剎車做減速運(yùn)動(dòng)（可視為勻減速），長(zhǎng)度為，到時(shí)速度減至，并以此速度勻速通過(guò)區(qū)．長(zhǎng)度為，視汽車為質(zhì)點(diǎn)，求：（1）汽車勻減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度大??；（2）汽車從運(yùn)動(dòng)到過(guò)程中的平均速度大?。敬鸢浮浚?）（2）【詳解】（1）根據(jù)可得（2）汽車經(jīng)過(guò)OM段的時(shí)間：汽車經(jīng)過(guò)MN段的時(shí)間：汽車從O運(yùn)動(dòng)到N過(guò)程中的平均速度大?。骸纠}3】甲車以16m/s的速度通過(guò)某路口做勻速直線運(yùn)動(dòng)，2.5s后乙車從此路口由靜止開(kāi)始以4m/s2的加速度同向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。問(wèn)：（1）乙車出發(fā)多長(zhǎng)時(shí)間后，它們相遇？（2）相遇時(shí)距路口多遠(yuǎn)？（3）在相遇前，乙車運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間，甲、乙兩車相距最遠(yuǎn)？相距最遠(yuǎn)為多少？【答案】（1）10s；（2）200m；（3）4s，72m【詳解】（1）設(shè)乙車出發(fā)t1后，甲、乙車相遇，相遇時(shí)甲、乙車位移相等，則有：代入數(shù)據(jù)得t1=10s（2）相遇時(shí)距路口的距離為（3）相遇前當(dāng)兩物體速度相等時(shí)距離最大，設(shè)乙車運(yùn)動(dòng)了t2時(shí)間，則解得所以最遠(yuǎn)距離為1.物體做直線運(yùn)動(dòng)，歷時(shí)3s，初速度為6m/s，第3s末的速度為9，3s內(nèi)的位移為12m，則全程的平均速度為_(kāi)_________?！敬鸢浮?知識(shí)拓展勻變速直線運(yùn)動(dòng)的重要推論1．平均速度在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，對(duì)于某一段時(shí)間t，其中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度vt＝v0＋a×1/2t＝v0＋1/2at，該段時(shí)間的末速度v＝v0＋at，由平均速度的定義式和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式整理加工可得。故在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，某一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間內(nèi)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，又等于這段時(shí)間內(nèi)初速度和末速度的算術(shù)平均值。拓展學(xué)習(xí)：勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式的推導(dǎo)1、閱讀課文了解勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式的推導(dǎo)，掌握?qǐng)D線與坐標(biāo)軸所圍的面積表示位移.2、原則上對(duì)于處理任意形狀的vt圖像都適用。對(duì)于圖中所示的運(yùn)動(dòng)物體的位移，可用其vt圖像著色部分圖形的面積來(lái)表示。課堂練習(xí)1、一物體由靜止開(kāi)始做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)的位移為x，則它從出發(fā)開(kāi)始經(jīng)過(guò)的位移所用的時(shí)間為（）【答案】2、某物體的初速度為1m/s,在2s的時(shí)間內(nèi)速度均勻增大到5m/s,那么該物體在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移x為————m；【答案】63、2013年歲末，中國(guó)首艘航母“遼寧號(hào)”在南海傳出“順利完成作戰(zhàn)科目試驗(yàn)”的消息。殲—15戰(zhàn)機(jī)成功起降“遼寧號(hào)”，成為中國(guó)第一代艦載機(jī)。航空母艦上有幫助飛機(jī)起飛的彈射系統(tǒng)，已知?dú)灐?5戰(zhàn)機(jī)在跑道上加速時(shí)產(chǎn)生的加速度為4.5m/s2，戰(zhàn)斗機(jī)滑行100m時(shí)起飛，起飛速度為50m/s，則彈射系統(tǒng)必須使殲—15戰(zhàn)機(jī)具有的初速度為（）A．40m/s B．20m/s C．30m/s D．10m/s【答案】A4、一物體從斜面上某點(diǎn)由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)3s后到達(dá)斜面底端，并在水平地面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，又經(jīng)9s停止，則物體在斜面上的位移與在水平面上的位移之比是（）A．3∶1 B．1∶2 C．1∶1 D．1∶3【答案】D拓展提高1.如圖所示，直線a和曲線b分別表示在平行的平直公路上行駛的兩輛汽車的速度時(shí)間圖線，在時(shí)刻兩車剛好在同一位置（并排行駛），則（）A．在時(shí)刻，兩車相距最遠(yuǎn)B．在時(shí)刻，兩車相遇C．~時(shí)間內(nèi)，a線對(duì)應(yīng)汽車加速度均勻增大，b線對(duì)應(yīng)汽車加速度逐漸增大D．a(chǎn)線對(duì)應(yīng)汽車的位移大于b線對(duì)應(yīng)汽車的位移【答案】D2、一質(zhì)點(diǎn)沿一直線運(yùn)動(dòng)，t＝0時(shí)，位于坐標(biāo)原點(diǎn)，下圖為質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象．由圖可知：(1)該質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式是：x=____________.(2)在時(shí)刻t＝________s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)距坐標(biāo)原點(diǎn)最遠(yuǎn)．(3)從t＝0到t＝20s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移是________；通過(guò)的路程是________．【答案】(1)－4t＋0.2t2（2）10(3)0m；40m3.汽車以10m/s的速度在平直的公路上勻速前進(jìn)，司機(jī)發(fā)現(xiàn)正前方x處有一輛自行車以4m/s的速度做同方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，汽車立即關(guān)閉油門做a=﹣6m/s2的勻變速運(yùn)動(dòng)，若汽車恰好碰不上自行車，則x的大小為A．3m B．8.33m C．7m D．3.33m【答案】A4．兩輛完全相同的汽車，沿水平直線一前一后勻速行駛速度均為v，若前車突然以恒定加速度剎車，在它剛停車后，后車以與前車相同的加速度開(kāi)始剎車，已知前車在剎車過(guò)程中所行駛的距離為x，若要保證兩車在上述情況下不相撞，則兩車在勻速行駛時(shí)應(yīng)保持的距離至少為（）A．x B．2x C．3x D．4x【答案】B5.如圖所示，一小滑塊從斜面頂端A由靜止開(kāi)始沿斜面向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)到達(dá)底端C，已知AB=BC，則下列說(shuō)法正確的是（）A．滑塊到達(dá)B、C兩點(diǎn)的速度之比為1：B．滑塊到達(dá)B、C兩點(diǎn)的速度之比為1：4C．滑塊通過(guò)AB、BC兩段的時(shí)間之比為1：D．滑塊通過(guò)AB、BC兩段的時(shí)間之比為（+1）：1【答案】AD回憶勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式并畫(huà)出vt圖像，并能得出v–t圖線與t軸所夾的矩形“面積”就是勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移思考討論：圖像上如何表示勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移的方向?qū)W生閱讀教材勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式的推導(dǎo)并回答思考并推導(dǎo)位移與時(shí)間的關(guān)系式。學(xué)生理解記憶勻變速速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式：了解勻變速直線的位移時(shí)間圖像學(xué)生分析并計(jì)算在教師的的引導(dǎo)下學(xué)生推導(dǎo)速度與位移的關(guān)系學(xué)生分析解答學(xué)生掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的重要推論，并明白它的推導(dǎo)過(guò)程學(xué)生閱讀課文學(xué)生練習(xí)通過(guò)分析勻速直線運(yùn)動(dòng)的wt圖象，使學(xué)生掌握通過(guò)求圖象面積來(lái)求解位移的方法。讓學(xué)生明白面積在時(shí)間軸上方，表示位移的方向?yàn)檎较?；面積在時(shí)間軸下方，表示位移的方向?yàn)樨?fù)方向。鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力體會(huì)先微分后再累加(積分)的思想。(無(wú)限分割，逐漸逼近)由淺入深，培養(yǎng)學(xué)生觀察推導(dǎo)能力。為以后的應(yīng)用打好基礎(chǔ)掌握?qǐng)D象不是物體運(yùn)動(dòng)的軌跡，而是位移隨時(shí)間變化的規(guī)律掌握勻加速和勻減速位移與時(shí)間的關(guān)系式計(jì)算。并注意建立一維坐標(biāo)系來(lái)確定它們的正負(fù)。鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力和計(jì)算能力鍛煉學(xué)生的計(jì)算能力分析能力以及對(duì)公式靈活應(yīng)用能力方便學(xué)生對(duì)這一結(jié)論的應(yīng)用拓展學(xué)生的知識(shí)面鞏固本節(jié)知識(shí)課堂小結(jié)1、勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式：x=Vt2、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式：3、在vt圖象中，物體的位移x在數(shù)值上等于圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積。（其中橫軸上方的面積代表位移為正方向，橫軸下方的面積代表位移為負(fù)方向。）4、v2－v02＝2ax梳理自己本節(jié)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行交流根據(jù)學(xué)生表述，查漏補(bǔ)缺，并有針對(duì)性地進(jìn)行講解補(bǔ)充。板書(shū)一、勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移:x=vtv–t圖線與t軸所夾的矩形“面積”就是勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移。二、勻變速速直線運(yùn)動(dòng)的位移位移是v–t圖線與t軸所夾的矩形“面積”三、勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度與位移的關(guān)系v2－v02＝2ax四、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的