运动快慢的描述—速度.doc

运动快慢的描述——速度
一、教学目标
1、知识与技能
（1）理解速度的概念。理解速度的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量
（2）理解平均速度，会计算高考资源网平均速度
（3）理解瞬时速度，知道速率与速度的区别
（4）了解生活中一些物体的速度大小
2、过程与方法
（1）通过对实验探究，培养学生实验、观察、分析、推理、归纳的能力
（2）在追寻描述运动快慢的物理量的过程中，体验用比值定义物理量的方法
（3）在探索瞬时速度的过程中了解极限思想。
3、情感、态度与价值观
（1）通过视频分析、实验探究、逻辑推理激发了学生强烈的学习兴趣与求知欲
（2）通过实验探究、逻辑推理、归纳总结体验了探索物理问题的科学方法
（3）通过介绍或学习各种工具的速度，去感知科学的价值
二、教学重点和教学难点
教学重点：平均速度与瞬时速度的概念的建立及其两者的区别
教学难点：瞬时速度与极限思想的理解
三、教学方法：
实验探究、师生讨论相结合的启发式教学
四、教学资源
教学器材：多媒体，简易打点计时器（节拍器、纸带、水彩笔、刻度尺）几套，DIS传感器、光电门、宽窄不一的遮光片一套（自制），计算器等

教学过程
（一）创设问题情境，激发探究情感，师生互动形成速度的概念
【多媒体视频】
飞机、汽车、摩托车在飞机跑道上加速比赛。
【提问】 请大家仔细观察视频中飞机、汽车、摩托车的实际运动过程，然后用物理语言来描述或者比较一下三种运动？
生：摩托车开始运动得最快，后来运动得最慢，飞机开始运动得最慢，后来运动得最快；每一种运动都越快。
（视频的精彩回放，创设适宜的问题情境，激发学生探究的热情）
【呈现飞机加速过程图片，图中记录了飞机在不同时刻的位置】
师：图中记录了每经过相等时间间隔的飞机位置，后阶段间隔（位移）越来越大，可见在后面阶段飞机的位置改变得越来越快，即飞机运动越来越快。
问：人们在日常生活中，一般情况下是怎样比较两个物体运动的快慢得呢？有几种方法呢？试举例说明。（小组讨论）
【学生活动】 思考并回答：
第一种方法：同样的位移，比较所用时间的长短，时间短的，运动得快，例如，奥运会上的100m短跑，就是通过到达终点所用时间的长短来比较运动员的成绩的。
【呈现表格，表格中记录了博尔特与其他运动员的运动时间与位移】
第二种方法：同样的时间，比较通过的位移大小，位移大则运动得就快。例如，摩托车与飞机在启动阶段，在相等的时间内，摩托车的位移比飞机的位移大，说明摩托车运动得快。
【呈现表格，表格中记录了公路上两辆汽车的运动时间与位移】
师:由上分析知，运动的快慢跟运动的时间及通过的位移都有关。
问：博尔特和汽车B谁快谁慢？他们运动的时间，发生的位移都不一样，那么怎样来比较它们的快慢呢？
生：分别测量出发生的位移与对应的时间，方法一：求出单位时间里发生的位移大小，位移大即运动快；方法二，求出发生单位位移大小所需的时间，时间少则速度大。
师：请大家求出单位时间内发生的位移大小，并比较谁运动得快？
生：博尔特在单位时间内发生的位移大，运动得快。
师：（启发引导得出速度概念）我们通过求物体运动的位移与所需时间的比值来求得物体在单位时间内发生的位移，可见这一个比值越大，小车运动得越快，这一个比值大小反映了物体运动的快慢程度，那么我们就可以用这一个比值来描述物体运动的快慢。
师：（归纳）经过不断的验证得到，物体运动的位移与对应时间的比值这一个物理量反映物体运动快慢的程度，物理中把它称之为速度。
板书：
一、速度
1、定义：位移与发生这个位移所用时间的比值
2、公式：
3、物理意义：反映物体运动的快慢
4、单位：米/秒，符号是m/s，常用单位还有cm/s、km/h等
5、方向：物体的运动方向
（二）师生互动讨论平均速度
问：博尔特的速度是10.32m/s，是否表示他每秒钟发生的位移都是10.23m呢？
生：不是
师：你怎么看待这个问题？
生：不是，博尔特做变速运动，若把他当作是匀速直线运动，每秒钟发生的位移为10.32m，。
师：让我们通过实验一起来探究这个问题。首先我们要想办法记录下一种运动的时间与轨迹，那么如何记录下一种运动的时间与轨迹呢？
【两位同学配合，用彩笔、节拍器、小孔、纸带做成简易“打点计时器”记录纸带的运动情况、刻度尺、计算器】
师：如图所示，节拍器的时间间隔为0.4s,纸带穿过小孔平直地放在桌面上，一位同学用手平直地拉动纸带，另一位同学跟牢节拍器的节奏，用彩笔每隔0.4s在纸带上打点，我先演示请观察。
（学生两人一组，相互配合实验）
师：请大家在纸带上按运动方向依次描下五个点A、B、C、D、E，用刻度尺依次量出AB、AC、AD、AE、的距离，并写出相应的时间，再分别求出各段对应的速度大小，分析结果，得出结论。
（老师边观察边指导，有效数字问题、测量方法等）
问：各段速度相同吗？
生：各段速度大小不尽相同。
师：AE段速度为0.081m/s，指若将纸带运动当作匀速直线运动处理的话，平均每秒钟的位移是0.081m。它反映了纸带在这一段时间内运动的平均快慢程度，物理上把这个速度称之为平均速度。
板书：
二、平均速度
1、定义：位移与发生这个位移所用时间的比值
2、公式：
师：计算结果表明，不同的阶段纸带的平均速度一般是不相等的。
3、注意：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。
4、物理意义：粗略反映物体在某一段时间（或位移）内运动的平均快慢程度
5、方向：与这一段时间内位移的方向相同。
（三）师生合作探究瞬时速度
师：显然平均速度只能粗略描述运动的快慢，那么如何精确地描述运动的快慢呢？
生：（在老师的启发引导下）如果求出每一小段时间内的平均速度，甚至更小段时间内的平均速度，就能更精确地描述运动的快慢程度。
师：对。若时间小到一定程度我们就可以认为是物体经过某一位置（或时刻）瞬间的速度，物理上把这个速度称之为瞬时速度（板书）
师：当我们知道了物体经过每一个位置（或时刻）的瞬时速度，也就是弄清楚了物体经过每一位置（或时刻）的运动快慢情况，就能很精确地描述物体运动的快慢情况。
问：在上述实验中AE段的平均速度能否当作是A时刻的速度来反映A时刻的运动快慢吗？（老师进一步追问）那么AD、AC、AB段的平均速度呢？
生：不能，或许近似认为能，当然时间越短越准确。
师：那么时间要短到什么程度才行呢？
我们根据刚才的思路，用比较精确的实验仪器来一起探究一下瞬时速度问题。
【出示小车、滑轨、光电门、DIS实验装置】
师：看图，我们在倾斜的滑轨上作一标记A，并在A处安置光电门，小车上插上宽窄不一的条形挡光片，其宽度类似于纸带实验中的位移大小AE、AD、AC、AB。每次从同一高度处释放小车，则条形挡光片前沿P点经过标记时的速度是相同的。光电计时器记录了P从A点起走了一段位移所需的时间。
师：我们先在计算机上设计好表格，把相关的数据填入表中，当数据输入后计算机中程序会处理好实验结果。
师：先取一块尺寸为30cm的条形挡光片，请大家观察实验过程，演示时为减小偶然误差，重复三次。
师：观察实验数据，这个速度表示什么？
生：表示P点在从A点起运动30cm位移内的平均速度
师：这个平均速度能否近似地表示P点经过A处的运动快慢呢？
生：能
师：进一步缩小U形片的尺寸，依次取20cm、10cm、8cm、6cm、cm、4cm、2cm、1cm ---，
（教师与一位学生合作实验，其余学生仔细观察并分析实验结果）
师：分析实验结果，看看速度变化有什么特点？
生：随着位移的减小，平均平度大小似乎向某个确定的数值靠拢。
师：这反映了什么物理意义呢？
（教师引导学生归纳）从A点起所取的位移越小，其运动快慢的差异也就越小些，所得的平均速度就越接近于P点经过A点的快慢程度。小到一定程度，在仪器规定的精度范围内显示平均速度的数值已经不再变化了，说明在这么短的时间内平均速度可以认为是A点的速度了。
师：点击“绘图”，选取X轴为位移“x”，Y轴为平均速度“v”，点击“拟合”，得拟合图线。在Y轴上的截距为1.05。该截距的物理意义是什么呢？
生：位移趋向于0，该截距的物理意义即为小车通过第一只光电门时的瞬时速度为1.05m/s。
板书：
三、瞬时速度
1、定义:物体经过某一位置（或某一时刻）的速度
2、大小确定方法：当Δx→0时，
3、物理意义：精确地描述了物体某一位置（或某一时刻）的运动快慢
4、矢量性：大小称之为速率，方向为物体经过某一位置（或时刻）的运动方向
（四）体验生活中的速度
【视频播放，汽车加速过程中仪表盘上的速度计】
问：汽车速度计上显示的速度是汽车的平均速度还时瞬时速度？
生：瞬时速度。
师：阅读书本第17页的“说一说”内容，在公路上的限速标志是指什么速度？老太太理解这一速度了吗？
生：没有。
【展示例题，加深理解平均速度与瞬时速度】
例：下列速度是平均速度的是（ ），是瞬时速度的是（ ）
A 某同学100m赛跑的速度为9m/s
B 运动员100m冲刺到终点时速度为12m/s
C 汽车速度计上指示着速度为60km/h
D 子弹离开枪口时的速度为1000m/s
答案：A；BCD
【展示表格，了解生活中一些常见物体运动速度】

小结：
1、速度、平均速度、瞬时速度的概念
2、比值定义物理量的方法与极限的思想
3、探究物理问题的科学方法 [ 实验+逻辑推理（包括数学演绎）]

课后思考题：
1、高中学习的速度（位移与时间之比）与初中学习的速度（路程与时间之比）物理意义一样吗？
2、曲线运动中质点的平均速度与瞬时速度的方向怎么确定？方向朝哪里？
3、交警是是怎样测速来判断汽车是否超速？
4、阅读“速度与现代社会”，讨论交通工具的速度是不是越快越好？

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