高一物理必修一第一章第三节运动快慢的描述教案.doc

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菁华教育
教师姓名

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初高衔接
学科
物理
课题名称
第一章第三节 运动快慢的描述
课型

时间

教学目标
1．理解速度的概念，知道速度是表示物体运动快慢的物理量，知道速度的定义．
2．知道速度是矢量，知道速度的单位、符号和读法．了解生活实际中的某些直线运动的速度大小数据．
3．理解平均速度的概念，知道平均速度的定义式，会用平均速度的公式解答有关的问题．
4．知道瞬时速度的概念及意义，知道瞬时速度与平均速度的区别和联系．
5．知道速度和速率以及它们的区别．
教学重难点
重点：速度，平均速度，瞬时速度的概念及区别．
难点：1.怎样由速度引出平均速度及怎样由平均速度引出瞬时速度．
2.瞬时速度与平均速度之间有什么区别和联系及在运动中瞬时速度是怎样确定的．

教
学
过
程

教
学
过
程

导入：
飞奔的猎豹、夜空的流星在运动；房屋、桥梁、树木，随着地球的自转、公转也在运动.天上的恒星，看起来好像不动，其实它们也在飞快地运动，速度至少在几十千米每秒以上，只是由于距离太远，在几十年、几百年的时间内肉眼看不出它们位置的变化.
运动的快慢如何，要用一个新的物理量来描述，那就是速度.
新课
一、坐标与坐标的变化量
在上一节的学习中，我们学习了位移这一较为重要的矢量.大家回忆一下，位移的定义是什么？
位移是指从初位置指向末位置的有向线段. 既然位移是描述物体位置变化的物理量，所以物体的位移可以通过位置坐标的变化量来表示.
问题展示：在训练场上，一辆实习车沿规定好的场地行驶，教练员想在车旁记录汽车在各个时刻的位置情况，他该如何做？假设每一秒汽车都在做单向直线运动.
问题启发：对于物体位置的描述，我们往往需要建立坐标系.该教练员如何建立坐标系，才能方便地确定该车的位置？
小结：直线运动是最简单的运动，其表示方式也最简单.如以出发点为起点，车行驶20 m，我们就很容易地确定车的位置.所以，应该建立直线坐标系来描述汽车的位置.
课堂训练
教练员以汽车的出发点为坐标原点，以汽车开始行驶的方向为正方向，建立直线坐标系，其对应时刻的位置如下表所示：
时刻（s）
0
1
2
3
4
位置坐标（m）
0
10
-8
-2
-14
根据教练员记录的数据你能找出：（1）几秒内位移最大？（2）第几秒内的位移最大？

二、速度
以下有四个运动物体，请同学们来比较一下它们运动的快慢程度.
运动物体
初始位置（m）
经过时间（s）
末位置（m）
A.自行车沿平直道路行驶
0
20
100
B.公共汽车沿平直道路行驶
0
10
100
C.火车沿平直轨道行驶
500
30
1 250
D.飞机在天空直线飞行
500
10
2 500
如何比较A、B、C、D四个物体的运动快慢呢？
比较1:对A和B，它们经过的位移相同（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，时间短的运动得快，即汽车比自行车快.
比较2：对B和D，它们所用的时间相等（10 s），B行驶了100 m，D飞行了200 m，B行驶的距离比D短，在时间相等的情况下，位移大的运动得快，即飞机比汽车快.
以上两种比较都是可行的.位移相等比较时间，时间相等比较位移.如何比较B和C的快慢程度呢？它们的位移不相等，时间也不相等.
方法1：B和C的位移和时间都不相等，但可以计算它们每发生1 m的位移所用的时间，即用各自的时间t去除以位移Δx，数值大的运动得慢.
方法2:B和C的位移和时间都不相等,但可以计算它们平均每秒钟位移的大小量,单位时间内位移大的运动得快.
两种方法都可以用来比较物体运动的快慢,但方法2更能够符合人们的思维习惯.
引子:大自然中,物体的运动有快有慢.天空,日出日落;草原,骏马奔驰;树丛,蜗牛爬行.仔细观察物体的运动，我们发现,在许多情况下,物体运动快慢各不相等且发生变化,在长期对运动的思索、探索过程中,为了比较准确地描述运动,人们逐步建立起速度的概念.
提出问题
如何对速度进行定义?阅读课本并回答.
1.速度的定义:位移与发生这个位移所用时间的比值.
2.速度的定义式:v=
3.速度的单位:m/s 常用单位:km/h,cm/s.
提示：速度是矢量,其大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小,其方向就是物体运动的方向.
上述四个物体A、B、C、D快慢比较的表格,让学生分别计算它们的速度.
A. B. C. D.
对比以上A、B、C、D的速度就很容易比较它们的快慢程度了.
课堂训练
汽车以36 km/h的速度从甲地匀速运动到乙地用了2 h，如果汽车从乙地返回甲地仍做匀速直线运动用了2.5 h,那么汽车返回时的速度为（设甲、乙两地在同一直线上）（ ）
A.-8 m/s B.8 m/s
C.-28.8 km/h D.28.8 km/h
提示：速度是一个矢量，有大小也有方向.在我们选择了正方向以后，当速度为正值时，说明质点沿正方向运动，当速度为负值时，说明质点沿负方向运动，在物理学上，对矢量而言“负号”也有意义，说明它的方向与所选正方向相反.

三、平均速度和瞬时速度
坐在汽车驾驶员的旁边，观察汽车上的速度计，在汽车行驶的过程中，速度计指示的数值是时常变化的，如启动时，速度计的数值增大，刹车时速度计的数值减小.可见物体运动快慢程度是在变化的.这时我们说的汽车的“速度”是指什么？
其实，我们日常所看到的直线运动，有许多都是变速运动.由于这种运动的快慢是时刻变化的，没有恒定的速度，我们怎么来描述它的快慢呢？
北京至香港的京九铁路，就像一条长长的直线，把祖国首都与香港连接起来.京九线全长2 400 km，特快列车从北京到香港只需30 h，那么列车在整个过程的运动快慢如何表示？
已知s=2 400 km,t=30 h,所以v=80 km/h
问题追踪：计算出的结果是否表示列车单位时间的位移都是80 km呢？此速度的平均效果.既然列车是做变速运动，那么怎么看列车的速度是80 km/h?
如果将列车的变速直线运动看作匀速直线运动来处理的话，列车平均每小时的位移是80 km.
为了描述变速直线运动的快慢程度，我们可以用一种平均的思考方式，即引入平均速度的概念.平均速度应如何定义？
1.平均速度：运动物体的位移和时间的比值叫做这段时间的平均速度.
2.定义式：=
某些物体运动的平均速度/（m·s-1）
真空中的光速c
3.0×108
自行车行驶
约5
太阳绕银河系中心运动
20×105
人步行
约1.3
地球绕太阳运动
3.0×104
蜗牛爬行
约3×10-3
子弹发射
9×102
大陆板块漂移
约10×10-9
民航客机飞机
2.5×102

例1斜面滚下时在不同时刻的位置，如图可以从图中观察分析小球通过OA、OB、OC的过程中的运动快慢.计算各段的平均速度.
段：= m/s, 段：= m/s
.段： m/s.
计算结果表明，不同阶段的平均速度一般是不相等的.计算一个具体的平均速度，必须指明是哪一段时间（或位移）内的平均速度.
由于小球运动快慢是在不断变化的，平均速度不能具体地告诉我们小球在每一时刻的运动快慢.可见，平均速度只是粗略地描述物体在一段运动过程中的总体快慢程度.
那么，怎样来描述物体在各个时刻的运动快慢呢？
要精确地描述某一时刻的运动快慢必须引入瞬时速度这一物理量.
根据平均速度的定义可以知道：=,对应的是一段位移和一段时间，如何建立瞬时速度的概念呢？瞬时速度对应的应该是某一位置和某一时刻.
们已经知道平均速度对应的是一段时间，为求瞬时速度我们可以采取无限取微、逐渐逼近的方法.
方法：以质点经过某点起在后面取一小段位移，求出质点在该段位移上的平均速度，从该点起取到的位移越小，质点在该段时间内的速度变化就越小，即质点在该段时间内的运动越趋于匀速直线运动.当位移足够小（或时间足够短）时，质点在这段时间内的运动可以认为是匀速的，求得的平均速度就等于质点通过该点时的瞬时速度.
如图所示，让滑块沿倾斜的气垫导轨做加速运动,利用挡光片的宽度Δx除以挡光的时间Δt，即可求得挡光片通过光电门的平均速度.将滑块放上不同宽度的遮光片，即Δx分别为1 cm、3 cm、5 cm、10 cm，若没有成品挡光片，可用硬纸片自制成需要的宽度.
测出每个遮光片通过光电门所用的一段时间间隔Δt.
遮光片越窄、Δt越小时，描述通过该位置的运动快慢越精确，当Δx小到一定程度，可认为是瞬时速度.
瞬时速度：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度.准确地讲，瞬时速度是物体在某时刻前后无穷短时间内的平均速度，是矢量，其大小反映了物体此时刻的运动快慢，它的方向就是物体此时刻的运动方向，即物体运动轨迹在该点的切线方向.

四、速度和速率
速率：瞬时速度的大小叫做速率.平均速率：物体运动的路程与所用时间的比值.
如图，一质点沿直线AB运动，先以速度v从A匀速运动到B，接着以速度2v沿原路返回到A，已知AB间距为x,求整个过程的平均速度、平均速率.
解：

要点总结：1.速度是矢量，既有大小，又有方向；速率是标量，只有大小，没有方向.
2.无论速度方向如何，瞬时速度的大小总等于该时刻的速率.
3.平均速度是矢量，其方向与对应的位移方向相同；平均速率是标量，没有方向.
4.平均速度等于位移与所用时间的比值，平均速率等于路程与所用时间的比值，平均速度的大小不等于平均速率.
5.只有单向直线运动时，平均速度的大小等于平均速率，其他情况下，平均速度均小于速率，二者的关系类似于位移和路程.
小结

定义
物理意义
注意问题
速度
位移与发生这个位移所用时间的比值
描述物体的快慢程度和运动方向
v和s及t是对应关系.是矢量，方向就是物体运动的方向
平均速度
物体在时间间隔Δt内运动的平均快慢
描述在一段时间内物体运动的快慢和方向
只能粗略地描述物体的运动快慢.大小和所研究的时间间隔Δt有关；是矢量，方向和运动方向相同
瞬时速度
物体在某时刻或某位置的速度
描述物体在某时刻的运动快慢和方向
精确地描述物体的运动快慢.矢量，方向沿物体运动轨迹的切线方向
速率
瞬时速度的大小叫做速率
描述物体的运动快慢
是标量，只考虑其大小不考虑其方向

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