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《运动快慢的描述——速度》教学设计

【教学内容】
       人教版《普通高中课程标准实验教科书·物理2》（人教版必修）第一章“运动的描述” 中第三节“运动快慢的描述——速度”
【教材分析】
本节的第一部分内容继续强调某个物理量与它的变化量的关系，意在对该部分知识温故与拓展，为后继内容的学习奠定基础。
学生通过初中物理的学习和生活体验，已经有了速度的初步概念，但这种概念比较肤浅，也不准确。通过极限的思维方法，从平均速度过渡到瞬时速度，可以让学生了解平均速度与瞬时速度的区别与联系。极限的思想不需要主动启发学生去思考，在讲授中的潜移默化会使学生明白其中的道理的。
阅读“说一说”栏目的内容，让学生在趣味中体会“单位时间物体运动位移”的含义，能够更多的认识用比值定义物理量的意义。
教科书最后的STS从一个侧面说明了速度与社会发展的关系，可以启示学生思考技术上的提高速度与社会发展的辩证关系。
【教学目标】
 知识与技能：
1、理解速度概念，领会速度概念的比值定义方法
2、理解平均速度概念，会利用平均速度的定义式计算物体的平均速度
3、知道瞬时速度是表示某一时刻的速度，了解平均速度与瞬时速度的区别与联系
4、理解速度的矢量性，知道速度的方向即物体运动的方向
5、知道速度与速率的区别与联系
过程与方法：
1、体会平均速度概念的等效思想方法
2、在讨论平均速度和瞬时速度联系的过程中，体会极限思想方法
3、根据速度定义体会变化率的概念
情感态度与价值观：
1. 培养学生的迁移类推能力和抽象思维能力
2. 培养对科学的兴趣，坚定学习思考探索的信念
【教学重点】
速度概念的建立；速度的比值定义法的理解
【教学难点】
速度矢量性的理解；对瞬时速度的理解
【教学基本流程】

【教学过程】
1.复习提问：为了描述物体的运动，上两节课我们已经学习了那几个物理概念？（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？（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Dx =x2-x1，就表示从t1到t2这段时间内的位移.
2.提出探究问题：位移是描述物体位置的变化的物理量，我们谈到运动的时候，经常还关心另一个问题，那就是物体位置变化的快慢，也就是运动的快慢，今天引入性的物理量来描述它。
◆情景导入
放录像：本届奥运会刘翔参加的110m栏决赛的实况录像
问题1：110m栏决赛中，裁判是根据什么判刘翔得冠军的?
问题2：比赛现场的现众是如何知道刘翔得了冠军?
问题3：有位同学100m成绩为12s，请你判断他和刘翔谁跑的快?
学生分析得出：用位移和时间的比值来反映运动的快慢。
点评
通过观看110m栏决赛的激烈比赛，给学生以丰富的感性认识，激发学生的学习兴趣，同时也提高学生解决实际问题的能力，紧接告知教学目标，会让学生对学习结果高度注意，使学生一开始就进入良好的学习心理状态之中。
◆新课展示
「板书」一、坐标与坐标的变化量
<思考与讨论之一>
大家先阅读教材的第一、第二、第三自然段，回答P15“思考与讨论”，补充问题：当我们用一维数轴表示位置和位移时，坐标与坐标的变化量有什么区别和联系？
「板书」Dx =x2-x1    Dt = t2-t1
教师强调：物体的位移就可以通过坐标的变化量来表示，Dx的大小表示位移的大小，Dx的方向表示位移的方向。
「板书」二、速度
展示问题情景（小黑板）
不同物体的运动，快慢往往不同，那么该如何来衡量呢？大家来比较下面四个物体的快慢程度：

初始位置（m）
经过时间（s）
末位置（m）
A、自行车沿平直公里行驶
0
20
100
B、汽车沿平直公路行驶
0
10
100
C、火车沿平直轨道运行
500
30
1250
D、飞机在天空直线飞行
500
10
2500
学生分组讨论————小组代表发言————师生讨论————总结
「分析」比较A和B，他们经过的位移是相同的（都是100 m）A用的时间长（20 s）B用的时间短（10 s），在位移相等的情况下，时间短的运动快，即汽车比自行车快
比较B和D，它们所用的时间相同（都是10 s），B行驶了100 m，D运动了2000 m，B行驶的位移比D短，在时间相等的情况下，位移大的运动快，即飞机比汽车快。
学生总结：在t相同的情况下，比较x的大小.
在x相同的情况下，比较t的长短
比较B和C，由于它们的位移和所用的时间都不同，要比较它们的运动快慢，只有计算它们平均每秒位移的大小量才能比较。单位时间内位移大的运动快，由上列表可算出以上四个物体每秒位移大小分别为5 m，10 m，25 m，200 m，这说明飞机行驶的最快。  这样，我们知道，可以用位移跟时间的比值来表示运动的快慢，这就是速度。「板书」
1、定义：位移与发生这个位移所用时间的比值
2、定义式：ｖ=Dx/Dt
3、意义：表示物体运动（位置变化）快慢和物体运动方向
4、单位：国际单位：米/秒  符号：m/ s（m·s-1）
         常用单位：千米/小时  符号：km/h
         单位换算：1m/s=3.6km/h
5、物理量特点：矢量性。速度的大小在数值上等于单位时间内的位移；速度的方向跟运动方向相同。
< 思考与讨论之二 >大家想一想这和我们初中学过的速度有什么不同呢？
「分析」初中学过的速度是路程和时间的比值，那时那样讲是限于当时同学们的接受能力，现在我们学习的速度概念更严谨，路程与所用时间的比值是另一个物理量，我们后面的学习会讲到。
「板书」三、平均速度与瞬时速度
 教师讲解：通常物体在某段时间内的运动快慢总是不同的，所以我们用上述公式求得的速度，往往体现物体在某段时间运动快慢程度的平均效果，是一种比较粗略的描述。这个速度我们叫平均速度
 教师提醒学生注意：①平均速度必须指明所对应的那段时间或那段位移的平均速度。（不能张冠李戴）②平均速度并不是速度的平均值。
提出探究问题：如何才能更精确地描述物体在任一时刻运动的快慢？
老师讲解：在时间轴上观察可知，如果把Dt取得非常小，这个物体从t到t+Dt这样一个微小间隔内的平均速度就非常接近于t时刻的速度，所以当Dt非常小时我们可以认为，上述公式所求得的是时刻t的速度，叫瞬时速度。这是对物体一种精确的描述，速率：瞬时速度的大小叫速率，简称速率。速率是标量。
点评
通过实际问题讨论，自然由平均速度(粗略描述运动的快慢)过渡到瞬时速度，如果知道物体在各个时刻的速度对运动的描述就最精确了物体在某一时刻(或经过某一位置)时运动的快慢程度，就是瞬时速度。
前面我们是利用极限的思想来测出小车过某一位置的瞬时速度，高中阶段我们还无法计算瞬时速度。现实生活的瞬时速度的测量仪器有①汽车速度计（车速里程表）②雷达测速计（利用超声波或电磁波的多普勒效应来测出汽车的速度的。今后我们会学到）感兴趣的话可以自己查找一些相关资料。③速度传感器。
< 思考与讨论之三 >在什么情况下平均速度等于瞬时速度呢？
  只有在匀速直线运动中，某一时刻的瞬时速度、某一段时间内的平均速度、全程的平均速度三者是相等的。其它运动中无必然的联系。
< 思考与讨论之四>那么，初中学过的路程与时间的比值又表示什么呢？
老师讲解：它表示的是平均速率。平均速率是否是平均速度的大小呢？注意，这是两个不同的概念，严格说来，顺势速度的大小叫瞬时速率，而平均速率则是物体运动路程和所用时间的比值。
< 思考与讨论之五 >阅读书本材料：P16“常见的物体的速度”回答问题
< 思考与讨论之六 >阅读书本材料：P17“说一说”。
反馈练习
教材P18“问题与练习”题1、题2
判断下列各为何速度？
A、百米赛跑冲线速度（瞬时速度）
B、公共汽车以5m/s的速度通过站牌（平均速度）
C、子弹射出枪口时的速度为700m/s（瞬时速度）
D、火车提速（平均速度）
课堂总结
这节课我们主要学习了速度的概念及其物理意义，平均速度和瞬时速度的概念及物理意义。知道平均速度只能粗糙的描述质点运动的快慢，是一段时间或位移上的平均效果，而瞬时速度能更精确地描述质点运动的快慢。速度是矢量，方向就是物体的运动方向，平均速度中，速度方向也与位移方向相同，瞬时速度的方向就是质点在那一时刻的运动方向。速率是标量，指的是速度的大小，平均速度与平均速率是不同的，前者跟位移相关，后者跟路程相关。
平均速度和瞬时速度的比较
   打一个比方----------------------
   例如：在蓝、排球比赛中。运动员的身高是一种优势，而每个运动员的身高不一样，我们用什么来比较球队整体身高优势呢-------------用平均身高。
            平均速度和瞬时速度的比较表

平均速度
瞬时速度

区

别
定义
运动物体的位移Dx跟发生这段位移所用时间Dt的比值叫做物体在时间Dt（或位移Dx）内的平均速度
物体在某一时刻（或某一位置）的速度。
计 算
V= Dx/Dt
利用极限法
物 理
意 义
描述物体在某一段时间（或某段位移）内的平均快慢程度。
平均速度只能粗略的描述物体运动的快慢
描述物体某一时刻（或某一位置）的快慢
精确描述物体的运动快慢
对应量
对应一段时间或一段位移
对应一个时刻或一个位置
方 向
与这段时间内的位移方向相同
与物体经过某一位置时的运动方向相同
相同
只有在匀速直线运动中，某一时刻的瞬时速度、某一时间内的平均速度、全程的平均速度三者是相等的。其它运动中无必然的联系。单位都是m/s
联系
当位移足够小（或时间足够短）时平均速度值就接近瞬时速度值，可粗略认为此时的平均速度值就是瞬时速度值
家庭作业与活动
1、完成教材P18“问题与练习”题3、题4.
2、选做题
研究课题：STS———速度与社会
1、信息类课题：找出更多的与速度有关的资料。
2、设计性课题：（1）请你设计一个测速度的方案
              （2）请你设计一个从你家（或天津站）到你学校的最合理的行程。
3、评价性课题：你对城市交通现状是否满意，你认为可如何改变交通现状？
4、调查总结性课题：人类交通工具的进步，交通工具是否越快越好
5、与前三节知识相关的其它课题。（自命题）
< 板书设计>
一、坐标与坐标的变化量      Dx= x2-x1    Dt = t2-t1
二、速度
1.定义：位移与发生这个位移所用时间的比值
2.定义式：ｖ=Dx/Dt
3.意义：表示物体运动（位置变化）快慢和物体运动方向
4.单位：国际单位：米/秒  符号：m/ s（m·s-1）
       常用单位：千米/小时  符号：km/h
       单位换算：1m/s=3.6km/h
5.物理量特点：矢量性。速度的大小在数值上等于单位时间内的位移；速度的方向跟运动方向相同。
6.生活中的测量仪器：汽车速度计；雷达测速计：速度传感器
三、平均速度与瞬时速度
1.平均速度：粗略的描述，对应某段时间或某段位移。
2.瞬时速度：精确的描述，对应某个时刻或某个位置。
3.瞬时速度的大小叫做（瞬时）速率。
4.平均速率：路程和所用时间的比值。
四、思想方法：
     1.用比值定义法定义速度；
2.用等效代替的方法，“化变为均”学会了用平均值的方法研究复杂问题
3.用极限的思想来求瞬时速度。
【教学反思】