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汽车安全运行与牛顿运动定律
-- 首医大附中 井天水
一、 设计思想
本节内容在章或单元中的地位：《汽车安全运行与牛顿运动定律》是本章的最后一节，，兼顾对牛顿运动定律的复习和定律内容与实际应用的结合，因此占有很重要的位置，对这章的学习是一种深化。
本节内容特点：本节所用教材是教科版高中物理新课程《必修1》教材第三章第八节。通过学习，要求学生会运用牛顿第二定律解决简单的实际问题——汽车制动，教材通过对汽车安全行驶距离、事故中车和人的受力的讨论使学生会在实际问题中使用牛顿运动定律。从汽车行驶的生活情景中提炼出做匀减速运动的物理模型，充分应用牛顿运动定律，寻找位移，制动加速度和初速度之间的关系，同时，引入汽车安全运行设施的一些知识，增强学生的安全意识。学生在学习过程中会遇到以下困难：①实际情景与物理模型之间的转换。②如何综合运用牛顿第二定律及运动学知识分析解决问题。
教学处理说明：学生的认知水平与知识本身对学习者所提出的能力要求之间存在着很大的差距，在这部分知识学习过程中，大部分学生往往由于不会把实际问题转化为物理问题模型处理，在具体的模型中还不能熟练的运用牛顿第二定律及运动学知识分析解决问题。因此本节课，将结合建构主义情境教学模式,通过生活情景与物理模型的不断转化促使学生建构自己的知识体系。以牛顿第二定律为核心，通过分析存在于生活中的情境，帮助学生理解物理模型、物理过程。在熟悉的生活情景中使学生初步学会运用牛顿第二定律分析问题、解决问题，达到学以致用的教学目的。本节课有两条主线：一条是通过对汽车安全运行本身的三个方面内容（安全运行距离、车与人的受力、汽车安全运行设施简介）的讨论完成对牛顿运动定律和运动学公式的复习与应用，达到知识与技能的教学目标。二是贯穿整节课的安全法制教育，达到情感态度与价值观的教学目标。
教学过程中的关键环节的处理方法：以学生为主体，老师为主导引导学生在课堂上进行思考，讨论，计算等探究活动。帮助学生获得正确的结论。
二、 教学目标
知识与技能：
（1）了解什么是汽车安全运行距离，并会利用匀变速直线运动规律求解汽车安全运行距离。
（2）会利用匀变速直线运动规律结合牛顿运动定律求解交通事故中的受力问题。
（3）从牛顿定律角度了解安全带，气囊，ABS防抱死制动系统等安全装置能减小交通事故伤害的物理道理。
过程与方法：
（1）通过使用牛顿定律与运动规律解决汽车制动问题，学会将实际问题转化为物理模型。
（2）经历运用牛顿运动定律解决实际问题，感受物理定律与生活实际的联系。
（3）提高分析推理能力，加强搜集信息、交流合作的能力。
情感态度与价值观：
1. 通过汽车行驶安全与物理学规律关系的探讨，理解物理与社会的关系，增强理论联系实际的自觉性。。
2. 通过学习培养学生参与物理学习活动的兴趣，体验成功的喜悦，增强学习的自信心；
3. 对学生加强安全教育，增强安全意识，懂得生命的珍贵。

三、 教学的重点与难点
将汽车实际问题转化为物理模型（质点,匀减速运动）.学会做受力分析和运动分析，
应用运动规律与牛顿定律相结合解决汽车的安全运行问题
强化牛顿运动规律中位移,加速度,初速度几个物理量关系,
安全运行距离的理解，利用匀变速直线运动解决汽车行追及问题。
四、 教学流程

学生活动：讨论、小实验、总结--分析、解决问题—进一步讨论问题
用身边的事例引入课题，创设物理情景
问题1-安全行驶距离是怎样得出的

新课引入-从教师自身经历提出汽车安全行驶问题

问题2--
分析计算体会事故中的人车受力情况

课后拓展（两个方向）

对学生进行安全法制教育

五、 教学过程
教学进 程
教师活动
学生活动
设计意图
媒体
一、
新课导入

二、新课教学

三、知识拓展

四、结束语

展示我和我的爱车（座驾）的一张合影照片
提出问题：今天这节课我们就来讨论与汽车有关的问题，汽车对我们的生活有那些重大影响？

主要有两方面：
1．汽车为我们的生活提供了很多方便，使我们的生活更舒适，很难想象没有汽车的生活会是什么样。
2．每年汽车非安全驾驶引发的事故呈上升趋势，死亡人数也在不断增加，成为威胁生命的一大杀手。给社会和国家带来了巨大的经济损失，也给我们带来了很大的痛苦。
展示一些交通事故数据
２００７年北京市交通事故肇事死亡１１８２人
2007年，全国共发生道路交通事故327209起，造成81649人死亡、380442人受伤，直接财产损失12亿元。
反思：能否减少甚至避免交通事故的发生呢？
明确本节课的课题----汽车的安全行驶

展示一组有关我的汽车车身上小伤痕的照片来展现曾经发生在我身上的一些安全事故
教师作自我批评：这些都是由于自己安全意识差造成的，家人为此也非常担心，幸运的是没有造成大的伤害，一切还来得及，从今天做起从我做起，珍惜生命，一定做到安全出行。
展示一组重大交通事故的图片

展示环路和高速路上的安全车距确认标识牌，提出问题-安全行驶距离如何计算

真实事件回放：2008年孙某驾驶标志307小轿车与三位同事共四人一同前往山西游玩，在高速公路最内侧车道行驶途中发现前面有一辆大货车，当时车速很快（120km/h)，但孙某并没有减速而是向右侧打轮驶进应急车道欲强行超车，驶入应急车道后，孙某突然发现前方不远处有一辆故障车正在维修，虽采取紧急制动，但还是以60km/h的速度与故障车相撞，造成一人重伤，三人轻伤，小轿车完全报废
。
配合示意图重现当时的情景，教师结合情景图引导学生对汽车制动过程进行逐步分析
①汽车制动过程受力？画出受力示意图
②汽车制动过程？
③汽车受到的合力？加速度？
（1）请大家根据所学的知识，计算孙某发现情况时与故障车至少相距多远才能避免相撞？已知：发现情况时车速约为120km/h（约33m/s ），轮胎与地面的摩擦系数约为0.7。（结果保留两位有效数字）
做题前先复习有关的基础知识
匀变速运动基本公式
vt2- v02=2ax
vt= v0+at
x= v0t+at2/2
滑动摩擦力公式f=mN
牛顿第二定律F合=ma
教师根据情况，提出是否要考虑反应时间问题，请两个学生做反应时间小实验，并提出思考反应时间刻度尺如何制作
提出反应时间约0.5s

趁热打铁，展示相关图片，进一步讨论在驾驶过程中超速、天气情况恶劣、酒后驾车对安全距离的影响
课后思考1：为什么在驾驶过程中严禁超载、严禁疲劳驾驶、严禁接听电话。

（2）若两辆车相撞后一起运行了0.02s停止运动，请大家估算汽车和驾驶员受到多大的冲击力（其它力忽略不计）？已知：标志307小轿车车身质量（含乘坐人员）约为1400kg，人的质量约为70 kg，与故障车相撞时车速大约60km/h（约17m/s ）的速度。
小结：因为撞击力很大，所以整辆汽车报废，孙某也要承担巨额的经济赔偿。
再次展示交通事故图片
不幸中的万幸：
1．发生事故时，车上的人员都系好了安全带，才避免了造成重大伤害。
如果没有系好安全带会怎样呢？
简介相关小常识
2．汽车上配有安全气囊，事故发生时安全气囊全部弹出，对车上人员起到了很好的保护作用。
3．汽车上带有一种叫做“ABS”的安全装置，能够减小汽车的制动距离。

反思：在这次事故中，两辆车的驾驶员都违反了哪些规则呢
《中华人民共和国道路交通安全法》第四十五条规定：机动车遇有前方车辆缓慢行驶时不得借道超车
第六十八条规定：机动车在高速公路上行驶发生故障时，警告标志应当设置在故障车来车方向150m以外

课后思考3
出示京开高速公路最内侧车道限速标牌。
通过前面的学习我们知道，汽车在行驶过程中保持好安全距离是非常重要的，在这条车道行驶时，与前车保持的安全距离应是多少？假设驾驶员反映时间为0.50s，刹车时汽车受到的制动阻力的大小为汽车重力的0.40倍(g取10m/s2)。
教师给出重要提示
应该选择车速是多少的车作为研究对象

珍爱生命，安全出行，人人有责

学生思考讨论，畅所欲言

学生集中注意力

学生仔细观察，思考

事情已经发生了,一切都晚了…

学生思考

学生分析，讨论

计算，展示计算结果

利用教师自制的反应时间刻度尺测量学生的反应时间
学生计算总结：安全距离是反应距离（匀速运功）和制动距离（匀减速运动）之和

学生分析，讨论，计算，展示计算结果

抓住时机再次从视觉触动学生
学生观看视频，并用牛顿定律解释现象
课后思考2：从牛顿定律角度了解安全带，气囊，ABS防抱死制动系统等安全装置能减小交通事故伤害的物理道理，参看课本P98或查阅相关资料
配备安全带、车内配备安全气囊等（延长减速时间，减小了加速度，进而减小了作用力。“ABS”系统能增大加速度，进而减小汽车的制动距离

学生观察理解

学生课后分析计算

课后思考讨论

关注社会生活；
一分为二看待事物

从数据触动学生

引起学生的思考

逐步引导到所要讨论的问题上
首先以自己做个表率，对学生进行初步的安全教育

从视觉上给学生进一步的触动
引出主要问题，学习相关常识

用身边的事例引入课题，创设物理情景，使学生感到真实、亲切

体现教师的主导作用，为解决问题作好铺垫

学生根据实际情况，通过抽象，建立理想化模型（质点，匀减速直线运动），利用匀变速直线运动解决汽车追及问题

反应时间在汽车紧急制动过程中不能忽略，加强对反应时间的认识，活跃课堂气氛

明确安全距离和哪些因素有关，为学生进一步发展指出方向

匀变速直线运动规律结合牛顿运动定律求解交通事故中的受力问题，学会做受力分析和运动分析，体会交通事故的严重性

从视觉上给学生进一步的触动，对学生进行爱国主义教育

体会物理知识在汽车工业中的实际应用，进一步加深对牛顿定律的理解

感受交通安全法规的合理性，增强守法意识，
使他们懂得遵守交通安全的重要性。

巩固安全距离的概念，利用匀变速直线运动解决汽车行追及问题

多媒体投影展示

多媒体投影展示

多媒体投影展示

多媒体投影展示

实物投影或板书

两个学生小实验

多媒体投影展示

实物投影或板书

多媒体展示

多媒体展示

实物投影或板书

多媒体展示

六、 板书设计
汽车安全运行与牛顿运动定
运动学公式 汽车安全运行距离=反应距离 +制动距离
vt2- v02=2ax 汽车受力分析 汽车安全运行设施简介
vt= v0+a t …… ……
x= v0t+at2/2
滑动摩擦力公式f=mN
牛顿第二定律F=ma
七、 评议：
本节课从生活走向物理，从生活中获取教学资源。通过创设丰富的物理情景，让学生从生活经验入手感受和体会汽车安全问题，让学生处在浓厚的学习兴趣中。再通过所学的物理知识去验证猜想，培养了学生把所学知识迁移到实际生活中应用的能力。 体现了新课程的生活性、问题性、主体性、时代性。设计的学生活动把学生放到主体，让学生观察、思考、讨论、交流，始终处于让学生积极的思考和探究活动中。在掌握知识的前提下，体会安全行车的必要性，加强学生的安全意识，在潜移默化中渗透了情感教育。教学设计理念依据新一轮基础课程改革《物理课程标准》中：让生活走向物理，让物理走向社会的基本理念，面向全体学生。整个课堂设计完整、结构紧凑、逻辑严密、前后呼应。