【優(yōu)教通】高中滬科版物理必修一教學(xué)參考：第1章-第2節(jié)-怎樣描述運(yùn)動(dòng)的快慢(一)1-

怎樣描述物體的運(yùn)動(dòng)1.2怎樣描述運(yùn)動(dòng)的快慢（一）★教學(xué)目標(biāo)學(xué)問(wèn)與技能知道速度是表示物體運(yùn)動(dòng)快慢和方向的物理量明確速度的計(jì)算公式、符號(hào)和單位，理解記憶速度是矢量。理解平均速度和瞬時(shí)速度的概念，知道速率和速度的區(qū)分。過(guò)程與方法通過(guò)瞬時(shí)速度，初步了解極限思想。體會(huì)比值法定義物理量的方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀在同學(xué)自己探究學(xué)習(xí)物理的過(guò)程，逐步愛上物理學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)、奇異。通過(guò)“速度”與“現(xiàn)代社會(huì)”的閱讀，培育自己寵愛生活和疼惜環(huán)境的情操★教學(xué)重點(diǎn)速度的定義。平均速度和瞬時(shí)速度的理解。★教學(xué)難點(diǎn)瞬時(shí)速度的理解?！锝虒W(xué)方法多媒體呈現(xiàn)。講練結(jié)合。★教學(xué)過(guò)程引入：師：同學(xué)們，我們都知道事物的進(jìn)展變化是需要時(shí)間的，我們平常所看到的變化就是由時(shí)間一點(diǎn)點(diǎn)累積起來(lái)的，比如：大家十幾年長(zhǎng)成現(xiàn)在這么高的個(gè)子，那一天長(zhǎng)多高呢？同樣，一拳打在臉上，臉是不是瞬間腫起來(lái)？生：確定不是的，那需要確定的時(shí)間。師：對(duì)！那既然變化是與時(shí)間聯(lián)系起來(lái)的，那必定會(huì)毀滅下面一些狀況：1、相同的時(shí)間產(chǎn)生的變化不一樣；2、相同的變化所需的時(shí)間不一樣。如下面兩個(gè)簡(jiǎn)潔的例子甲2天做了10件衣服，乙2天做了12件衣服。甲做30件衣服用了6天，乙30件衣服用了5天。師：1、2甲乙的工作有什么不同？生：1中甲做得慢，乙做得快；2中還是甲做得慢，乙做得快。師：那假如甲2天做10件，乙3天做18件，甲乙哪個(gè)做得快呢？生：還是乙快，由于甲2天10件，平均一天5件，乙3天18件，平均一天6件，所以還是乙快?？偨Y(jié)：師：很好，從上面我們可以看出，既然事物的變化是與時(shí)間相聯(lián)系的，那必定有變化快慢之分，那如何來(lái)比較事物變化的快慢呢？從上面的解題過(guò)程我們發(fā)覺，相同的時(shí)間比變化或相同的變化比時(shí)間是很簡(jiǎn)潔的，那假如時(shí)間不同，變化也不同該如何比較呢？師：其它剛才同學(xué)們的解題就已經(jīng)給了我們方法：那就是用它們的變化量比上它們變化所需要的時(shí)間，得到單位1時(shí)間內(nèi)各自的變化量（如做衣服），這樣就可以在相同的時(shí)間內(nèi)（同樣是單位1的時(shí)間）比變化就簡(jiǎn)潔了即：一、速度師：前面學(xué)過(guò)，運(yùn)動(dòng)是指物體位置的變化，有變化必有變化快慢之分。那如何表示位置變化快慢（即運(yùn)動(dòng)快慢）？答案同學(xué)們都知道了吧？生：依據(jù)有師：好不錯(cuò)，為了爭(zhēng)辯物體運(yùn)動(dòng)的快慢，物理學(xué)中引入一個(gè)物理量：速度（V）來(lái)描述物體運(yùn)動(dòng)快慢。公式：?jiǎn)栴}：我們學(xué)校時(shí)曾經(jīng)學(xué)過(guò)“速度”這個(gè)物理量，今日我們?cè)俅螌W(xué)習(xí)到這個(gè)物理量，那大家認(rèn)真比較分析一下，我們今日學(xué)習(xí)的“速度”跟學(xué)校學(xué)習(xí)的“速度”一樣嗎？假如不一樣，有什么不同？ 師：有不同的地方，我們學(xué)校學(xué)習(xí)的速度是用路程比上時(shí)間（），現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是位移比時(shí)間（）；路程是標(biāo)量，位移是矢量。 師：好，觀看格外認(rèn)真，所以大家要牢記的是：今日我們學(xué)習(xí)的速度是位移與時(shí)間的比值，是矢量（有關(guān)數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)以后學(xué)習(xí)）。有大小，有方向。標(biāo)矢性：位移是矢量。大?。何灰频拇笮∨c時(shí)間的比值。方向：位移的方向。所以：速度的物理意義：描述物體運(yùn)動(dòng)快慢和方向的物理量。單位：m/s例1：甲百米賽跑用時(shí)12.5秒，求整個(gè)過(guò)程中甲的速度是多少？解:，方向與運(yùn)動(dòng)方向相同。二、平均速度：師：從上面的計(jì)算我們知道甲的速度是8m/s，那么我們來(lái)想一想，這個(gè)8m/s是不是代表在整個(gè)12.5秒內(nèi)速度始終都是8m/s呢？生：不是，由于我認(rèn)為甲在12.5內(nèi)速度確定有快有慢，不行能勻速，勻速是抱負(fù)化的。而且整個(gè)過(guò)程確定是有速度大于8m/s的時(shí)候，有的速度小于8m/s的時(shí)候，這樣最終平均下來(lái)是8m/s。（若都小于8m/s，則平均下來(lái)確定小于8m/s；若都大于8m/s，則平均下來(lái)確定大于8m/s。）師：對(duì)！所以，公式求出的只能是平均的運(yùn)動(dòng)快慢，我們把這個(gè)速度叫做平均速度。1、是矢量，方向與位移方向相同。 2、物理意義：平均地表示物體平均的運(yùn)動(dòng)快慢和方向。例2、某段過(guò)程中甲的平均速度是10m/s，方向向北，用時(shí)10秒，求甲在整個(gè)過(guò)程中的位移。解：方向向北。例3、甲乙兩人從市中心動(dòng)身，甲2秒內(nèi)到達(dá)正東方向100米處，乙3秒內(nèi)到達(dá)正北方向150米處，試比較整個(gè)過(guò)程中甲乙的平均速度。解：方向向東 方向向北所以兩人平均速度大小一樣，方向不同，所以千萬(wàn)不能講它們的平均速度一樣。三、瞬時(shí)速度師：由于平均速度只能粗略地描述一段時(shí)間內(nèi)物體的平均運(yùn)動(dòng)快慢，而無(wú)法描述物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中具體每個(gè)時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)狀況，所以為了具體地描述物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中各瞬間的運(yùn)動(dòng)狀況，我們還需要“瞬時(shí)速度”這個(gè)物理概念。瞬時(shí)速度：物體某一時(shí)刻或某一位置的速度（理解：時(shí)刻對(duì)應(yīng)位置，某一時(shí)刻物體不行能處于兩個(gè)位置，某一時(shí)刻物體確定處于某一確定的位置）。標(biāo)矢性：矢量方向：物體在某位置的運(yùn)動(dòng)方向。 問(wèn)題：在日常生活中我們也經(jīng)常用到“速度”這個(gè)詞，那我們平常所講的“速度”在物理學(xué)中的哪個(gè)速度呢？平均速度還是瞬時(shí)速度？ 生1：瞬時(shí)速度。 生2：平均速度。師：呵呵。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我敢說(shuō)大家潛意識(shí)里都是知道答案的，只是當(dāng)我將它作為一個(gè)正式的問(wèn)題問(wèn)出來(lái)的時(shí)候，很多人模糊了？不信？好，那大家想一想，我剛才是不是問(wèn)過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題：“這個(gè)8m/s是不是代表在整個(gè)12.5秒內(nèi)速度始終都是8m/s呢？”？大家異口同聲地說(shuō)：“不是！”那大家在回答這個(gè)問(wèn)題的時(shí)候是如何理解我的問(wèn)題的呢？當(dāng)然是理解成“整個(gè)12.5s過(guò)程中是不是每個(gè)時(shí)刻的速度都是8m/s呢？所以大家現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)知道：留意：如無(wú)特殊說(shuō)明，速度是指瞬時(shí)速度。問(wèn)題：前面的計(jì)算中我們只能知道百米賽跑中平均下來(lái)是每秒8米，只能粗略地知道物體運(yùn)動(dòng)的快慢，假如我想知道物體某個(gè)時(shí)刻的速度如10秒末這個(gè)時(shí)刻的速度，該如何計(jì)算呢？例2：一物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，10S內(nèi)位移為100米，試求物體在5S末的瞬時(shí)速度。解：由于勻速，所以每個(gè)時(shí)刻速度均相同，平均下來(lái)還是這個(gè)，比如每個(gè)人8元，平均下來(lái)每個(gè)人還是8元，所以5S末的速度與1S末2S末等其他時(shí)刻速度均相同，等于平均速度10m/s。有(順便問(wèn)一下：假如汽車每秒位移是5m，那汽車是勻速運(yùn)動(dòng)嗎？不是勻速運(yùn)動(dòng)的定義應(yīng)當(dāng)是：任何相等的時(shí)間內(nèi)的位移都相等)問(wèn)題：那例1中百米賽跑10s末的速度是多少呢？等于整個(gè)過(guò)程的平均速度8m/s嗎？生：不等于。師：為什么呢？生：由于這跟例2不一樣，不是勻速直線運(yùn)動(dòng)。師：那該如何求呢？陷入深思，無(wú)解決之道Vt師：Vt△△vt2t1△t2t1△t上圖可以分析：時(shí)間間隔越小，速度變化量越小。當(dāng)時(shí)間間隔△t足夠小時(shí)，這段時(shí)間內(nèi)，物體的速度變化很小，可以認(rèn)為它幾乎沒(méi)有發(fā)生變化，我們就可以將這個(gè)很小時(shí)間段△t內(nèi)的運(yùn)動(dòng)近似成勻速直線運(yùn)動(dòng)。既然是勻速直線運(yùn)動(dòng)了，那公式就成立了，即該時(shí)間段內(nèi)的任一時(shí)刻的速度均等于該△t內(nèi)的平均速度。即，由于勻速運(yùn)動(dòng)是近似的，所以和是近似等于。師：依據(jù)這個(gè)理論大家來(lái)看下面一個(gè)實(shí)例AABCDF′E′FED′如上圖所示，一輛汽車從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)做單向變速直線運(yùn)動(dòng)，用時(shí)10s，位移是200m，如何求汽車運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度？B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于AC段的平均速度嗎？（不是，由于AC段不是勻速）若從汽車經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)開頭計(jì)時(shí)到經(jīng)過(guò)D′時(shí)停止計(jì)時(shí)，則B點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于DD′段的平均速度嗎?EE′段呢？FF′段呢？分析：雖然上面四段的平均速度都不等于B點(diǎn)的瞬時(shí)速度，但依據(jù)所學(xué)，時(shí)間間隔取得越小，則該時(shí)間內(nèi)速度變化越小，近似成勻速直線運(yùn)動(dòng)后誤差越小。如上例中，對(duì)于EE′段和FF′段，將FF′近似成勻速直線運(yùn)動(dòng)的誤差要比把EE′段近似成勻速直線運(yùn)動(dòng)的誤差小。假如我們把FF′段近似成勻速直線運(yùn)動(dòng)，那么就可以用這段過(guò)程的平均速度來(lái)表示這段過(guò)程中任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度，當(dāng)然也包括B點(diǎn)的速度。師：有的同學(xué)可以會(huì)想，這樣的求出的B點(diǎn)的速度只是一種近似值啊，由于FF′是近似成勻速直線運(yùn)動(dòng)。師：這個(gè)想法很好，大家現(xiàn)在都知道，假如要求物體在某個(gè)位置的瞬時(shí)速度，就可以在這個(gè)位置四周取一時(shí)間間隔很小的過(guò)程，如FF′。當(dāng)這個(gè)時(shí)間間隔取得很小時(shí)，就可以把這個(gè)過(guò)程近似成勻速，那就可以用該段的平均速度來(lái)近似該段內(nèi)任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度當(dāng)然也包括你要求的那一點(diǎn)的速度。大家也知道，這種求解方法只是一種近似的求解方法。莫非不能精確地求出某點(diǎn)的瞬時(shí)速度嗎？師：能！這需要確定的數(shù)學(xué)學(xué)問(wèn)，這里老師先略微透露一下。師：從理論上講，當(dāng)△t越接近于零，越接近于我們所要求的瞬時(shí)值。當(dāng)△t→0時(shí)，就是我們要求的瞬時(shí)值。用數(shù)學(xué)語(yǔ)言講就是瞬時(shí)速度是平均速度的極限值。提示：雖然從理論上講是時(shí)間間隔取得越小越好，但實(shí)際操作中，時(shí)間間隔越小越不好測(cè)量。那么，時(shí)間間隔取到什么樣的程度才可以近似看成勻速運(yùn)動(dòng)？這就要依據(jù)你計(jì)算所要求的精度和你所能測(cè)量時(shí)間的精確度自己推斷了。舉例：課本試驗(yàn)用光電門測(cè)小車速度。例3、下列所說(shuō)的速度中，哪些是平均速度，哪些是瞬時(shí)速度？百米賽跑的運(yùn)動(dòng)員以9.5m/s的速度沖過(guò)終點(diǎn)線。經(jīng)過(guò)提速后，列車的速度達(dá)到150km/h.由于堵車，在隧道中的車速僅為1.2m/s.返回地面的太空