1、第一章 运动的描述第一章 运动的描述全章概述本章中,我们要学习描述运动的基本物理量:位移、速度、加速度等,要通过对这些问题的研究,了解和体会物理学研究问题的一些方法如理想模型和数学方法(图象、图表、公式),以及处理实验数据的方法等,这些都是今后进一步学习的重要基础,在教学过程中,要引导学生注意学习和领会物理学研究问题的思想和方法,这对今后的学习是十分重要和有益的。本章可分为3个单元一、质点等相关概念二、运动及相关“快慢的描述量(速度和加速度)三、使用打点计时器测速度新课标要求本章为必修模块物理1的第一部分。1、通过本章学习,认识如何建立运动中的相关概念,并体会用概念去描述相关质点运动的方法。了
2、解质点、位移、速度、加速度等的意义。2、通过史实初步了解近代实验科学的产生背景,认识实验对物理学发展的推动作用,并学会用计时器测质点的速度和加速度。3、通过学习思考及对质点的认识,了解物理学中模型和工具的特点,体会其在探索自然规律中的重要作用。如质点的抽象、参考系的选择、匀速直线运动的特点等。4、体会物理学中,相关条件的特征及作用,科学的方法在物理学中的意义,如瞬时速度、图象等。新课程学习1.1 质点 参考系和坐标系新课标要求(一)知识与技能1、知道质点的概念及条件。2、知道参考系概念及作用。3、掌握坐标系的简单应用。(二)过程与方法1、体验质点的条件及意义,初步掌握科学抽象这种研究方法。2、
3、体验不同参考系中运动的相对性,促使学生形成勤于观察、勤于思考的习惯,提高学生自主获取知识的能力。3、体会用坐标方法,描述物体位置的优越性,可用不同的方法设计实验并体会比较。增强学生发现问题并力求解决问题的意识和能力。(三)情感、态度与价值观1、认识运动是宇宙中的普遍现象,运动和静止的相对性。培养学生热爱自然、关心科技发展、勇于探索的精神。2、不同的参考系中现象不同,帮助学生建立辨证唯物主义的世界观。教学重点理解质点概念以及初步建立质点概念所采用的抽象思维方法。教学难点将一个实际的物体抽象为质点的条件。教学方法教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。教学过程(一)引入新课教师活动
4、:指导学生快速阅读教材第一段,并粗看这节课的黑体字标题,提出问题:要描述物体的机械运动,本节课将从哪几个方面去描述?学生活动:通过阅读、思考,对本节涉及的概念有个总体印象,知道这些概念都是为了进一步描述物体的运而引入的,要研究物体的运动首先从学好这些基本概念入手。(二)进行新课1、对质点概念的学习教师活动:指导学生仔细阅读“物体和质点”一部分,同时提出问题:1、为什么在某些情况下要把物体转化为质点?2、什么情况下才可以把物体转化为质点?3、把物体转化为质点是一种怎样的研究方法?学生活动:首先留出时间让学生阅读教材,然后每四人一组展开讨论,每组选出代表发表见解,提出疑问;教师活动:教师帮助学生总
5、结,回答学生可能提出的问题,进行点评。学生活动:思考P13“问题与练习”第1小题,讨论后作出解答。教师活动:针对学生的回答进行点评。2、对参考系和坐标系概念的学习教师活动:指导学生认真阅读教材,仔细观察插图1.1-3和图1.1-4,并思考图中所提出的问题,想一想为什么要选参考系?应怎样选择参考系?学生活动:学生阅读教材,思考问题,在阅读中自己寻求答案。就“说一说”栏目所提问题展开讨论,并发表见解,教师活动:针对学生的见解作点评,对学生可能提出的问题进行解答。学生活动:思考P13“问题与练习”第2、3小题,讨论后作出解答。教师活动:针对学生的回答进行点评。(三)课堂总结、点评1、质点理想模型质点
6、是一种科学抽象,是在研究物体运动时,抓住主要因素,忽略次要因素,对实际物体的近似,是一个理想化模型。一个物体能否视为质点,要具体情况具体分析。例如:一列火车从北京开往上海,在计算运行时间时,可以忽略列车的长短,把它视为质点;但是,同样这列火车,要计算它通过黄河铁路大桥所需时间时,必须考虑列车的长度,不可把列车视为质点。一个物体能否看作质点,主要取决于物体的大小和形状在所研究的问题中是否属于次要的、可以忽略的因素,而不是仅仅取决于物体的大小。地球虽然很大,但在研究地球绕太阳的公转时,地球的大小相对它到太阳的距离可以忽略,故可视为质点;乒乓球虽然小,在研究它的旋转对运动的影响时,却不能看成质点。2
7、、实际物体在下列三种情况下都可简化为质点:(1)物体的大小和形状对研究问题的影响可忽略不计。(2)物体上的各点的运动情况都是相同的,所以研究它上面某“点”的运动规律就可以代表它的整体运动情况了,故此物体也可当质点处理。(3)有转动、但相对平动而言可以忽略时,也可以把物体视为质点。如汽车在运行时,虽然车轮有转动,但我们关心的是车辆整体运动的快慢,故汽车可以看成质点。(四)实例探究关于机械运动的认识例1 下列哪些现象是机械运动A神舟5号飞船绕着地球运转B西昌卫星中心发射的运载火箭在上升过程中C钟表各指针的运动D煤燃烧的过程解析:A、B、C三种现象中物体都有机械位置的变化,所以是机械运动;D煤的机械
8、位置没有变化,所以不是机械运动。故ABC正确关于质点的应用例2在研究下列哪些运动时,指定的物体可以看作质点 ( )A从广州到北京运行中的火车 B研究车轮自转情况时的车轮C研究地球绕太阳运动时的地球 D研究地球自转运动时的地球解析:物体可简化为质点的条件是:物体的大小和形状在所研究的问题中应属于无关或次要的因素。一般说来,物体平动时或所研究的距离远大于物体自身的某些几何尺寸时,便可简化为质点。答案:AC例3下列关于质点的说法中正确的是 ( )A体积很小的物体都可看成质点B质量很小的物体都可看成质点C不论物体的质量多大,只要物体的尺寸跟物体间距离相比甚小时,就可以看成质点D只有低速运动的物体才可看
9、成质点,高速运动的物体不可看做质点解析:一个实际物体能否看成质点,跟它体积的绝对大小、质量的多少以及运动速度的快慢无关,主要决定于这个物体的尺寸和它与周围物体间距离相比是否能忽略,同时还跟所要研究的问题的性质有关。例如,地球可称得上是个庞然大物,其直径约1.28107m,质量达61024kg,在太空中绕太阳运动的速度达几百米每秒。但由于其直径与地球离太阳的距离(约 1.51011m)相比甚小,因此在研究地球公转运动时,完全可忽略地球的形状、大小及地球自身的运动,把它看成一个质点。而同样的这个地球,在研究其昼夜交替及一年四季的成因时,就不能把它看成质点,本题的答案选C。答案:C关于参考系选择的应
10、用例4 第一次世界大战期间,一名法国飞行员在2000 m高空飞行时,发现脸旁有一个小东西,他以为是一只小昆虫,敏捷地把它一把抓过来,令他吃惊的是,抓到的竟是一颗子弹。飞行员能抓到子弹,是因为( )A飞行员的反应快 B子弹相对于飞行员是静止的C子弹已经飞得没有劲了,快要落在地上了 D飞行员的手有劲解析:在日常生活中,我们经常去拾起掉在地上的物品,或者去拿放在桌子上的物品,其实,地面上静止的物体(包括人)都在永不停息地随地球自转而运动,在地球赤道处,其速度大约为465m/s。正因为相对地面静止的物体都具有相同的速度,相互间保持相对静止状态,才使人们没有觉察到这一速度的存在。当飞行员的飞行速度与子弹
11、飞行的速度相同时,子弹相对于飞行员是静止的,因此飞行员去抓子弹,就和我们去拿放在桌上的物品的感觉和道理一样。答案 B点评:从题中可体会出静止的相对性,其实地面上静止的物体(包括人)都在永不停地随地球自转而运动。用坐标描述质点位置及位置变化例5 质点由西向东运动,从A点出发到达C点再返回B点静止。如图,若AC=100m,BC=30m,以B点为原点,向东为正方向建立直线坐标,则:出发点的位置为 m,B点位置是 m,C点位置为 m,A到B位置变化是 m,方向 。C到B位置变化为 m,方向 . 解析:以B为原点、建立坐标系,如图A(-70m)B(0m)C(+30m)A到B的变化70向东;C到B变化为
12、- 30向西答案 见上课余作业书面完成P13“问题与练习”第4题。教学体会本节学习的质点等概念是运动学乃至整个力学的最基本、最重要的概念。一方面,这些概念的运用贯穿于力学中的各个章节,另一方面还提供了重要的科学思维方法:解决问题时,首先把实际问题抽象成物理模型,然后用数学方法描述这个模型,并寻求解决的办法。学习质点的概念时,重在让学生理解体会质点是一种理想化的模型,是对实际物体的近似,是一种科学抽象,其含义:自然界中任何一种事物及其运动变化,都是比较复杂的,研究问题,要突出问题的主要方面,忽略次要因素。让学生在自主学习中,通过对多个实例的讨论分析,逐渐领会这种科学思维方法,学会独立分析,切忌机
13、械记忆。资料袋骑马旅行和风洞300多年前,堂吉诃德的作者塞万提斯在描写骑士和他的侍从骑着木马旅行时,有这样一段故事:人们对堂吉诃德说:“请骑在马背上,只要你把马脖子上的套管一扭动,木马就会腾空而起,平平稳稳地把你送到玛朗布鲁诺等待你的地方。不过,为了不使你因高速奔驰而头晕,一定要蒙上你的眼睛才乘坐。”堂吉诃德和他的侍从上了马,他们的眼睛也蒙了起来。堂吉诃德摸到了那个套管,用力一扭。堂吉诃德对侍从说:“我们的旅行开始了!我诅咒,我一生从来没有骑过这样快、这样平稳的马。”侍从说:“是的,我觉得迎面而来的大风,就好像有许多风箱朝我们鼓风一样。”事实上,真的是人们正在用几个巨大的风箱朝着他们鼓风,木马
14、却还呆在原地,一步也没动。塞万提斯是根据运动的相对性原理来编写这段故事的。由运动的相对性原理可知:一个人相对于周围的物体向前运动,和他自己静止不动,周围的物体向后运动,其感觉完全一样。运动的相对性原理,在现代科学技术上有着广泛的应用,研制飞机时,使用的风洞就是根据这个原理设计的。飞机在高空飞行时,气流对飞机的阻力和升力起着重要的作用。要取得气流与飞机飞行之间联系的数据,本应驾飞机飞行,进行实验。但是,这样做既危险又浪费。于是人们根据相对性原理,把飞机悬吊在大型管道风洞中不动,然后让空气从风洞中向后高速流去,以此代替飞机在高空的飞行。这种试验方法,大大方便了实验工作的顺利进行,也大大促进了飞机制
15、造工业的发展。1.2 时间和位移新课标要求(一)知识与技能1、知道时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系。2、理解位移的概念以及它与路程的区别。3、初步了解矢量和标量。(二)过程与方法1、会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向。2、会用矢量表示和计算质点位移。3、用标量表示路程。(三)情感、态度与价值观1、通过用物理量表示质点不同时刻的不同位置,不同时间内的不同位移(或路程)的体验,领略物理方法的奥妙,体会科学的力量。2、养成良好的思考表述习惯和科学的价值观。教学重点1、时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系。2、位移的概念以及它与路程的区别。教学难点位移的概念及其理解。教学方法教师
16、启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。教学过程(一)引入新课教师提问:上节课我们学习了描述运动的几个概念,大家想一下是哪几个概念?学生回答:质点、参考系、坐标系。教师提问:大家想一下,如果仅用这几个概念,能不能全面描述物体的运动情况?学生回答:不能。教师启发:那么要准确、全面地描述物体的运动,我们还需要用到那些物理概念?学生活动:一部分学生可能预习过教材,大声回答,一部分学生可能忙着翻书去找。教师活动:指导学生快速阅读教材第一段,并粗看这节课的黑体字标题,提出问题:要描述物体的机械运动,本节课还将从哪几个方面去描述?学生活动:通过阅读、思考,对本节涉及的概念有个总体印象,知道这些
17、概念都是为了进一步描述物体的运而引入的,要研究物体的运动还要学好这些基本概念。(二)进行新课1、对“时刻和时间间隔”概念的学习教师活动:指导学生仔细阅读“时刻和时间间隔”一部分,同时提出问题:1、结合教材,你能列举出哪些关于时间和时刻的说法?2、观察图1.2-1,如何用数轴表示时间?学生活动:学生在教师的指导下,自主阅读,积极思考,然后每四人一组展开讨论,每组选出代表,发表见解,提出问题。教师活动:帮助总结并回答学生的提问。教师活动:利用幻灯片展示某一列车时刻表,帮助学生分析列车运动情况。学生活动:思考P16“问题与练习”第1题,讨论后回答。教师活动:聆听学生回答,进行点评。2、对“路程和位移
18、”概念的学习教师活动:1、根据图1.2-2,让学生指出由北京去重庆,可以选择哪几种交通路线,这些路线有哪些不同点,有什么相同点。2、指导学生结合插图阅读教材,思考归纳位移和路程的区别。3、让学生了解矢量和标量,知道它们遵从不同的运算法则。4、根据观察思考图1.2-4和1.2-5及其问题,帮助学生初步掌握在坐标系中利用坐标来表示或计算直线运动的位移。学生活动:学生就老师提出的问题去阅读教材,寻求答案;然后四人一组交流讨论,初步归纳出路程和位移的区别并发表自己的见解。教师活动:帮助总结并回答学生的提问,及时点评。学生活动:思考P15“思考与讨论”中的问题,讨论后回答。教师活动:聆听学生回答,点评。
19、学生活动:思考P16“问题与练习”第2、3题,讨论后回答。教师活动:聆听学生回答,点评。(三)课堂总结、点评这节课我们重点学习了位置、路程与位移的概念(1)位置:位置就是质点在某时刻时所在的空间的一点,其位置可由坐标确定,如图所示为质点在不同时刻的位置A、B.(2)路程:质点位置发生变化时的径迹长度叫路程,其单位通常用米(m),另外还有千米(km)、厘米(cm)等。路程是标量。(3)位移:位移是表示质点位置变化的物理量,用从初位置指向末位置的一根有向线段表示。位移的大小等于初、末位置间的直线距离;位移的方向由初位置指向末位置。位移是矢量,它与物体具体运动的路径无关。其单位与路程的单位相同。在直
20、线坐标系中,常用表示。求位移时必须回答方向。注意:位移与路程不是一回事。只有物体做单向直线运动时,位移大小才等于路程;除此之外,两者大小不会相等。位移是矢量,路程是标量,位移只与初末位置有关,与路径无关,而路程与路径有关。(四)实例探究时刻和时间的区别与应用例1关于时间与时刻,下列说法正确的是( )A.作息时间表上标出上午8:00开始上课,这里的8:00指的是时间B.上午第一节课从8:00到8:45,这里指的是时间C.电台报时时说:“现在是北京时间8点整”,这里实际上指的是时刻D.在有些情况下,时间就是时刻,时刻就是时间解析:时刻是变化中的某一瞬间,时间为两个时刻之间的长短,时刻是一个状态而时
21、间是一个过程,所以答案应为BC。答案BC位移与路程的区别例2质点沿着下图所示的边长为10 m的正方形路线,从A点开始逆时针方向运动,每秒运动5 m。问,从开始运动时计时,到下列表中所指三个时刻的三段时间内,质点运动的路程和位移各多大(填在表中相应空格中)?在图中画出三个位移矢量图。运动时间路程大小位移大小02s末04s末08s末解析(1)02 s末:运动路程10 m,位移大小为m,位移矢量由A指向B点(bc边的中点)。(2)04 s末:运动路程20 m,位移大小等于10 m,位移矢量由A指向C点(cd边的中点)。(3)08 s末:运动路程40 m,位移大小为零(回到出发点A)关于矢量和标量及位
22、移的应用在运动问题中时间、路程为标量,而位移为矢量,计算时注意各自的规律。例3一质点绕半径为R的圆周运动了一圈,则其位移大小为 ,路程是 。若质点运动了周,则其位移大小为 ,路程是 ,运动过程中最大位移是 最大路程是 。解析:如图所示,运动一圈位移是0 m,路程为;若运动周,则物体末位置在B点,位移大小,路程为;运动中最大位移为,最大路程为(n为圈数) 答案:0;课余作业书面完成P16“问题与练习”第4题(参看教材P15图1.2-5)。“问题与练习”(P16)参考答案1、A:8点42分指时刻 8分指时间 B:“这么早”指时刻 “等了很久指时间” C:“前3秒钟”“最后3秒钟”指时间2、“公里”
23、指的是路程3、(1)100m 100 m (2)相同 不相同4、坐标点的设置出发点的坐标最高点的坐标落地点的坐标上升过程的位移下落过程的位移全过程的总位移以地面为原点(0,3)(0,8)(0,0)5-8-3以抛出点为原点(0,0)(0,5)(0,-3)5-8-3教学体会:本节学习的位移、路程等概念是运动学的最基本、最重要的概念。深刻理解这些概念的确切含义,弄清它们之间的区别和联系,是进一步学习运动学知识的基础。初步掌握位移的矢量性、画法及简单的一维运算,教师要引导学生在阅读教材的基础上,结合具体实例,积极进行讨论、加以区别。资料袋:时 空的演示设想在沙漠中有一条很长的笔直的道路。一辆汽车沿箭头
24、所指方向在路上行驶,朝着一个方向,时而行进,时而停止;时而加速,时而减速,有时匀速。假设沙漠中没有山谷,十分平坦;道路也很直,没有弯曲。如果不去考虑周围广袤的沙漠,让这辆汽车在笔直的一维轨迹上行驶,那么可将这辆汽车看作在一维空间中运动。这种运动不同于轮船在海上航行那样作两维空间运动,当然也不同于潜艇和航天飞行器那样作三维空间运动。汽车被限制在这条笔直、平坦的道路形成的一维空间里。如果我们在图上画出汽车的运动轨迹。就是一条直线 一个一维图象。这个图象没有体现出汽车的运行状况,只是描绘了汽车行驶的空间轨迹。为了把汽车运行的状况充分体现出来,我们需要引入时间。我们常常在一幅图上画出距离和时间,更好地
25、体现汽车的运动情况。 这幅时间距离关系图反映了汽车的运行情况。曲线弯曲处表示汽车加速或减速。同一角度上升的直线表示车速不变。水平直线表示停车。 姑且撇开说明这张示意图所用的细节与具体方法不谈,有一点是明确的,那就是,汽车运行状况曲线是用两维而不是一维空间得到的。在图上,时间为横轴,高速公路是纵轴。这张图表明了时间变化时,汽车在空间中的位移,也就是里程。 如果从公路上悬停的直升机上观察汽车的运动,就会发现一个点沿着一条直线移动。无论这个点何时加速或减速,它的轨迹始终是条直线。如果在胶片上查看这一运动,我们会看到每幅画面上只有一个位置,有一个点,而失去了所有的时间感。事实上,我们知道在电影中关于运
26、动和变化的感觉都是由于视觉存留而产生的幻觉,视觉存留可令人感到运动的连续性。 对比之下,这幅图描绘了运动的全过程,显示了汽车在运动中的每一瞬间,形成了所有连续的位置或点。它不仅描述了汽车的运动,而且记载运动的全历程,正像这个运动在“时一空中冻结了一样。虽然我们没有在空间维内经历时间,但仍然可以这样表示,从而得到了汽车的运动情况。就像是把一生中不同阶段的好书摆在与起,通过这种形式就能把生命过程表现出来。在这个汽车行驶的简单图象中,可以看出时间和空间的作用是相同的,即构成一个两维的连续的时空,我们才有了这样一幅反映人车行驶过程的时空图。1.3 运动快慢的描述速度新课标要求(一)知识与技能l、了解如
27、何描述运动的快慢和方向。2、知道速度的意义、公式、符号、单位。3、能区别质点的平均速度和瞬时速度等概念。4、知道速度和速率的区别。5、会计算质点的平均速度,认识各种仪表中的速度。6、知道速度是矢量,平均速度的意义。(二)过程与方法1、通过描述方法的探索,体会如何描述一个有特点的物理量,体会科学的方法。2、同时通过实际体验感知速度的意义和应用。3、会通过仪表读数,判断不同速度或变速度。(三)情感、态度与价值观1、通过介绍或学习各种工具的速度,去感知科学的价值和应用。2、培养对科学的兴趣,坚定学习思考探索的信念。教学重点速度、瞬时速度、平均速度三个概念,及三个概念之间的联系。教学难点对瞬时速度的理
28、解。教学方法教师启发、引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流学习成果。教学过程(一)引入新课教师提问:为了描述物体的运动,我们已经进行了两节课的学习,学习了描述运动的几个概念,大家还记得是哪几个概念?学生回答:质点、参考系、坐标系;时间、时刻、位移和路程。教师提问:当物体做直线运动时,我们是什么方法描述物体位移的?学生回答:用坐标系。在坐标系中,与某一时刻t1对应的点x1,表示t1时刻物体的位置,与另一时刻t2对应的点x2,表示t2时刻物体的位置,则,就表示从t1到t2这段时间内的位移.教师提问:我们已经知道位移是描述物体位置变化的物理量,能不能说,物体的位移越大,物体运动得就越快?学生活动:学
29、生讨论后回答,不能。因为物体的位移与运动的时间有关。教师提问:那么,如何来描述物体运动的快慢?教师活动:指导学生快速阅读教材中的黑体字标题,提出问题:要描述物体运动的快慢,本节课将会学到那些概念(物理量)?学生活动:通过阅读、思考,对本节涉及的概念有个总体印象,知道这些概念都是为了描述物体运动的快慢而引入的,要研究物体运动的快慢还要学好这些基本概念。(二)进行新课1、对“坐标与坐标的变化量”的学习教师活动:指导学生仔细阅读“坐标与坐标的变化量”一部分,同时提出问题:1、以你骑自行车上学为例,假设你经过的某短路时平直的,你能说明“坐标”与“坐标的变化量”有何不同,又有何联系?2、观察图1.3-1
30、,用数轴表示坐标与坐标的变化量,能否用数轴表示时间的变化量?3、教材17页上“思考与讨论”中的两个问题应怎样回答?学生活动:学生在教师的指导下,自主阅读,积极思考,然后每四人一组展开讨论,每组选出代表,发表见解,提出问题。教师活动:帮助总结并回答学生的提问。2、对“速度”概念的学习教师活动:指导学生仔细阅读“速度”一部分,同时提出问题:1、比较物体运动的快慢,可以有哪些方法?结合你身边的实例加以说明。2、什么是速度?为什么用速度就可以描述物体运动的快慢?3、表示速度的单位有哪些?它是矢量还是标量?学生活动:学生就老师提出的问题去阅读教材,寻求答案;然后四人一组交流讨论,初步建立起速度的概念。教
31、师提问:对于同一个物体,在某一段时间内,运动的快慢也不是每时每刻都一样。我们用公式计算出的速度,能否精确描述物体在任一时刻运动的快慢?学生活动:思考老师提出的问题,讨论后得出结论:不能。因为,只能反应一段时间内物体运动的快慢?教师提问:怎样精确描述物体在任一时刻运动的快慢呢?2、对“平均速度和瞬时速度”概念的学习教师活动:指导学生仔细阅读“平均速度和瞬时速度、速度和速率”两部分,同时提出问题:我们日常生活中说到的“速度”是指什么?请举例说明。学生活动:学生就老师提出的问题去阅读教材,寻求答案;然后四人一组交流讨论,选出代表发表见解。教师活动:聆听学生回答,点评。教师活动:1、指导学生观察图1.
32、3-2,认识汽车速度计的表盘并练习读数。2、指导学生观察18页表格,了解表格中常见物体的速度;3、就课本19页“说一说”中讲述的故事,展开讨论,回答图1.3-3中的问题。学生活动:思考P20“问题与练习”第1、2题,讨论后回答。教师活动:聆听学生回答,点评。(三)课堂总结、点评这节课我们重点学习了速度、瞬时速度、平均速度三个概念,以及三个概念之间的联系。只有掌握好这三个概念及它们之间的联系,才能更好的描述物体的运动。对于这三个物理量的掌握,速度和平均速度从定义式上即可解决。速度的大小为,方向为物体运动的方向,也为位移变化的方向。平均速度的大小为,方向沿位移的变化的方向,对平均速度应明确是哪段位
33、移或哪段时间内的平均速度,时间选取不同时,平均速度往往不一样,它是对变速运动的粗略描绘。本节课的难点是对瞬时速度的理解。它表示物体在某一时刻或通过某一位置时的快慢程度。对它的理解可参考教材中的阅读材料,对瞬时速度的理解可用“极限”的思想。我们可以把一段变速运动分割成足够多的小段,使质点在每一小段的运动可视为匀速直线运动,这样在每一小段中计算出的速度反映了质点在该时刻(或在该位置)的运动快慢和其运动的方向。在匀速直线运动中,瞬时速度、平均速度和速度相同。(四)实例探究对速度的认识例1一门反坦克炮直接瞄准所要射击的一辆坦克。射击后,经过t1=0.6 s,在炮台上 看到炮弹爆炸。经过t2=2.1 s
34、,才听到爆炸的声音。问坦克离炮台的距离多远?炮弹飞行的水平速度多大?(声音在空气中的速度是340 ms。,空气阻力不计)分析:因为光速远远大于声音的速度,所以可以认为t1即是炮弹飞行的时间。t2即是炮弹飞行的时间跟声音从炮弹爆炸点传到大炮所在地的时间之和。因此声音传播的时间是t2 - t1。这样就可以求出所需的量了。解:炮弹的射程就是坦克离炮台的距离xx=v(t2 - t1)=340(2.1-0.6)=510 m所以,炮弹的飞行速度。ms =850 ms平均速度与瞬时速度的应用例2下列说法中正确的是( )A平均速度就是速度的平均值B瞬时速率是指瞬时速度的大小C火车以速度v经过某一段路,v是指瞬
35、时速度D子弹以速度v从枪口射,v是平均速度分析:根据平均速度和瞬时速度的定义进行判断。解:平均速度不是速度平均值;瞬时速率就是瞬时速度的大小;火车以速度v经过某一段路,v是指在这段路上的平均速度,子弹以速度v从枪口射出,v是指出枪口时的瞬时速度。答案B例3某同学星期日沿平直的公路从学校所在地骑自行车先后到甲、乙两位同学家去拜访他们,位移时间图象如图1所示。试描述他的运动过程,在图2中画出他的速度时间图象。解析(上午)9时,他从学校出发,骑车l h到达甲同学家,速度v115kmh;在甲同学家停留1h;11时从甲同学家出发,12时到达乙同学家,速度v2=15 kmh;在乙同学家也停留l h;(下午
36、13 时返回,骑车l h,速度v3=30kmh;14 h 时回到学校。 取出发时运动方向为正方向,则为v1、 v2为正,v3为负;1011时、1213时速度为0;据此作v-t图,如图2所示。速度与速率的区别及应用例4下列对各种速率和速度的说法中,正确的是( )A平均速率就是平均速度B瞬时速率是指瞬时速度的大小C匀速运动中任意一段时间内的平均速度都等于其任一时刻的瞬时速度D匀速直线运动中任何一段时间内的平均速度都相等解析 平均速度指运动的位移与所用时间的比值,是矢量,方向为位移方向,平均速率指运动的路程与时间的比值,是标量,没有方向,所以不能用平均速率表示平均速度的大小,而瞬时速度的大小可用瞬时
37、速率表示,匀速运动是速度不变的运动,任何一段时间内的平均速度都相等,且等于任一时刻的瞬时速度。答案BCD课余作业1、书面完成P20“问题与练习”第3题。2、阅读教材P19“STS”速度与社会短文,写出自己的感想,并在小组中交流。“问题与练习”(P20)参考答案1、(1)9.461015 m (2)1.33108 s 2、(1)前1s的平均速度为9 m/s;前2 s的平均速度为8 m/s;前3 s的平均速度为7 m/s; 前4 s的平均速度为6 m/s;全程的平均速度为5 m/s;9 m/s最接近于汽车关闭油门时的瞬时速度,它比瞬时速度要小(2)最后1s的平均速度为1 m/s;末速度是03、(1
38、)T107列车由北京西站开出直至到达聊城站,运行的平均速度是:(2)由聊城站开出直至到达菏泽站,运行的平均速度是:(3)在9时30分时,列车停于聊城车站,瞬时速度是0教学体会:本节学习的速度、平均速度、瞬时速度等概念是运动学的最基本、最重要的概念。深刻理解这些概念的确切含义,弄清它们之间的区别和联系,是进一步学习运动学知识的基础。初步掌握速度的矢量性、理解其物理含义,教师要引导学生在阅读教材的基础上,结合具体实例,积极进行讨论、加以区别。资料袋:用“通过单位路程所用的时间”可以表示速度吗?你已经熟悉,用“速度”可以比较物体运动的快慢程度,并且知道:“在匀速直线运动中,速度在数值上等于单位时间里
39、通过的路程。”根据这种规定可知,如果物体在单位时间里通过的路程越长,即速度的数值越大,物体运动得就越快;反之,如果物体在单位时间里通过的路程越短,即速度的数值越小,物体运动得就越慢。假如我们把速度的定义改成:“在匀速直线运动中,速度在数值上等于通过单位路程所用的时间。”这样一改,还能不能用这样规定的速度来表示物体运动的快慢呢?按照这一新的规定,会得出什么结论呢?日常生活中有没有这样的事例呢?从道理上讲,这样改动后速度仍然能够表示物体运动的快慢程度。不过按照这种规定,物体通过单位路程所用的时间越长,物体运动得就越慢;物体通过单位路程所用的时间越短,物体运动得就越快。例如,在田径运动会上,甲跑完1
40、00 m用了13 s,乙跑完100 m用了16 s,大家都会承认甲比乙跑得快。再如,在钟表里,秒针转一圈用l min,分针转一圈用1 h,时针转一圈用12 h,显然秒针走得最快,时针走得最慢。由此可见,速度这个概念由两个因素决定:一个是时间,一个是与时间对应的路程,二者缺一不可。判断物体运动的快慢程度,应兼看这两个因素,否则就会片面。至于速度的表示法,虽然从原则上讲,不论用单位时间里通过的路程,还是用通过单位路程所用的时间,都能够反映出物体运动的快慢程度,但是在物理学中我们采用“单位时间里通过的路程”来表示物体运动的快慢程度,这是因为这样规定会给我们带来不少方便,而且已为世人所公认。所以,在一
41、般情况下,我们都是按这个规定来计算速度的。 1.4 实验:用打点计时器测速度新课标要求(一)知识与技能1、了解两种打点计时器的结构和工作原理。2、会安装并使用打点计时器。3、理解根据纸带测量速度的原理并测量瞬时速度。4、明确速度时间图象的意义,描点法画图象的方法,并画出该实验中的速度时间图象。(二)过程与方法1、通过学生自己看打点计时器的说明书,培养学生独立学习的能力。2、通过对纸带的处理过程培养学生获取信息、处理信息的能力,体会处理问题的方法,领悟如何间接测一些不能直接测量的物理量的方法。3、通过画速度时间图象培养学生用图象法处理数据的能力,体验数学工具在物理发展中的作用。4、体验实验中理性
42、思维的重要,既要动手,更要动脑。(三)情感、态度与价值观1、感觉打点计时器的巧妙设计思路,体会物理原理在解决实际问题中的指导作用,增强将物理知识应用于生活实际的意识。2、经历实验过程,体验科学实验过程的艰辛与喜悦,并乐于探索自然界的奥妙。3、培养学生敢于创新和实事求是的科学态度和科学精神。教学重点1、打点计时器的使用。2、由纸带计算物体运动的瞬时速度。3、画物体的速度时间图象。教学难点1、 对纸带数据的处理。2、 画图象的方法。教学方法教师启发、引导,学生自主阅读、思考,亲自动手实验,并讨论、交流学习成果。教学过程(一)课前活动教师活动:课前布置学生预习本节实验。学生活动:学生看书明确实验的各
43、项任务及实验仪器。(二)进行新课1、对“打点计时器的认识”的学习教师活动:教师布置学生对照仪器看说明书,引导学生注意其重点部分学生活动:观察打点计时器并阅读其使用说明书,明确两种打点计时器的结构、各部分的名称、工作原理及使用方法。教师活动:指导学生动手练习使用打点计时器,并引导学生思考:纸带上的点与小车的位移和时间是如何对应的,怎样将纸带上的点变成相关的数据。学生活动:动手练习使用打点计时器,打出几条纸带,讨论怎样获取数据,并用列表格的形式把数据列出。教师活动:聆听学生回答,进行点评和指导。学生活动:思考23页的思考与谈论:怎样根据纸带上的点迹计算纸带的平均速度?如果纸带上的点迹分布不均,那么
44、,点迹密集的地方表示运动的速度较大还是较小?教师活动:聆听学生回答,进行点评。2、用打点计时器测量瞬时速度教师活动:根据前面所学的瞬时速度的理论,引导学生怎样计算实际运动中物体的瞬时速度。教师巡回指导。学生活动:讨论怎样获取数据,怎样根据自己的纸带计算不同时刻的瞬时速度并采用列表法有条理的列出。3、用图象表示速度教师活动:引导学生思考怎样画出速度时间图象,为什么要用平滑的曲线“拟合”。学生活动:根据前面计算的瞬时速度,画出速度时间图象,同组各成员之间再次比较运动的区别,感受不同的运动规律。体会交流“拟合”的意义。教师活动:聆听学生回答,点评。(三)课堂总结、点评1、打点计时器的原理构造(如图)
45、 实验原理:(1)电磁打点计时器:它是利用电磁感应原理打点计时的一种仪器,当通过46V低压交流电时,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便上下振动起来,位于振片一端的振针就跟着上下振动而打点,这时,如果纸带运动 ,振针就在纸带上打出一系列点,当交流电源频率为50Hz时,它每隔0.02s打一点,即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔为0.02s。(2)电火花计时器:它是利用火花放电在纸带上打出小孔而显示点迹的计时仪器。当接通220V交流电源,按下脉冲输出开关时,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴,产生火花放电,于是在运动纸带上就打出一系列点迹。当电源频率为50Hz时,它也是每隔0.02s打一次点,即打出的纸带上每相邻两点间的时间间隔也是0.02s。电火花计时器工作时,纸带运动时受到的阻力小,比电磁打点计时器实验误差小。打在纸带上的点,记录了纸带运动的时间,如果把纸带跟物体连在一起,纸带上的点就相应地表示出运动物体在不同时刻的位置。2、带分析物体的运动情况并能计算平均速度。(1)在纸带上相邻两点间的时间间隔均