运动快慢的描述—速度

运动快慢的描述—速度

【课标与教材解析】

对于必修一第一章运动的描述，新课标对此部分的要求为:理解位移、速度和加速度，探究匀变速直线运动的特点，能用公式、图像等方法描述匀变速直线运动，理解匀变速直线运动的规律，能运用其解决实际问题，体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。例如，结合瞬时速度概念的建构，体会研究物理问题的极限方法。理解速度，掌握极限处理方法对后面的加速度教学起着关键的作用。

【教学目标】

物理观念

1．了解坐标与坐标变化量，能够通过坐标来描述物体的运动过程。

2．理解速度的概念，知道速度是矢量，掌握速度的单位、符号和公式。

3．知道瞬时速度的概念及意义，辨认瞬时速度与平均速度的区别和联系。了解生活实际中的某些运动的速度大小数据。

4．基于以上的理解与掌握，形成运动“速度”的物理观念，能够定位速度究竟是个怎么样的物理量。

科学思维

1．提出物体运动快慢的表述—速度，理解比值定义方法。

2．通过速度和瞬时速度的模型构建，体会研究物理问题的极限法思维。

3．从平均速度到瞬时速度的过渡，培养和锻炼学生迁移类推能力。

科学探究

1.通过DIS测定小车瞬时速度的探究，学会观察实验、处理数据等，经历物理实验探究的过程。

科学态度与责任

1．通过物理角度出发，而向解释生活现象的过渡，如-汽车是否超速的判断，使学生有用物理解决实际问题的科学态度；

2．鼓励学生学会利用物理原理解决生活实际问题，使其肩负推动社会发展的重任。

【学情分析】

学生在初中时已经学过速度有关的知识，生活中有许多与平均速度和瞬时速度大小和方向直接相关的实例, 也不多不少会了解到一些关于速度的生活现象。学生已有一些关于速度的经验,但没有引起重视，对速度的理解还是停留在比较浅的层面，而本节课是速度更深层次的学习，是初中物理的拓展和延伸。高一的学生，处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，其思维还常常依赖于感性的经验相联系，从初中的标量过度到高中的矢量的过渡对学生来说有一定的难度，因此在课堂中需引导学生密切联系生活实际，从学生已有的知识经验出发，强调平均速度和瞬时速度的矢量性，带领学生进一步探讨“速度”的新知识，让学生逐步理解速度、平均速度、瞬时速度之间的关系与区别。

【教学方法】

1．通过例题和实例引导学生分析如何辨别快慢，讨论来加深对概念的理解；

3．进行模型构建、实验探究，让学生确切理解速度，体会瞬时速度。

【教学重点】速度，平均速度，瞬时速度的概念及区别．

【教学难点】

1.等效方法来理解平均速度和瞬时速度，由速度到平均速度及由平均速度引出瞬时速度的过渡．

2.瞬时速度与平均速度之间的区别和联系

3.运动中瞬时速度是怎样确定的．

【教学过程】

故事引入，讨论比较运动快慢的方法，分析实际问题；分析得出比较单位时间的位移更有意义，提出速度的概念，比值定义法；分析讨论龟兔赛跑中的速度问题，提出平均速度的概念；进一步分析龟兔赛跑得出平均速度的局限性，提出瞬时速度，极限思维法；课堂小结，练习巩固。

一、新课引入-启发探究欲望

（一）创设情境，故事引入

龟兔赛跑：在运动的过程中，或全程来看, 乌龟和兔子谁运动得快？学生往往会凭日常生活经验认为兔子跑得快。此时教师指出在物理学中，物体的快慢并不能凭感觉来判断。那么如何判断？让学生带着问题，回忆比较物体运动快慢的方法。通过观看刘翔2004年雅典奥运会110栏精彩视频, 引导学生分组讨论观众和裁判分别是怎么比较运动员的运动快慢的？

（二）探究知识准备

坐标与坐标的变化量：利用上一节课所学习的位移知识，带领学生运用一维坐标来描述直线运动物体的运动过程：设一辆汽车在平直公路运动，公路用x轴建立直线坐标系表示,t1时刻汽车处于x1点,坐标是x1=1m,一段时间之后,t2时刻到达x2点,坐标是x2=30m。这样,物体的位移就可以通过坐标的变化量来表示,即x2-x1，汽车位置坐标的变化量可以用符号“△x”表示，△x的大小表示位移的大小,△x的正负表示位移的方向。经历此过程让学生明白坐标是物体所处位置在坐标系上的表达，而坐标变化量是指物体位置变化的多少，学会用坐标方式表示物体运动的方法。

二、进行课堂-展开探究活动

（一）速度

①讨论实例得出比较运动员的运动快慢的两种方法：相同时间比较位移（观众），位移大的物体运动得快，位移小的物体运动得慢；相同位移比时间（裁判），时间短的物体运动快，时间长的物体运动慢。由于初中物理是用路程与时间的比值来定义速度的，接下来，引导学生思考，比较两物体的运动快慢是比较单位时间的位移还是单位时间的路程?哪种方法更有意义？从生活实例中分析，两辆汽车从某地出发, 速度大小都是20m/s, 他们的运动情况完全相同吗？通过坐标系分析得出可能存在的两种情况，即汽车可能是背道而驰，让学生，明白速度的矢量性，知道速度光指出大小是不够的, 还必须具有方向。得出初中阶段用单位时间内物体运动的路程定义速度的局限性（描述的不够精确），经分析可得出分析单位时间内的位移更有意义, 这样不仅可以得出运动快慢而且可以得出物体的运动方向。

②提出物体运动快慢的表述—速度，引出速度的定义，提出比值定义法定义速度-位移

x∆跟发生这段位移所用时间t∆的比值，用v表示，即

x

v

t

∆

=

∆，

其物理意义是表示运动快

慢的物理量。再次强调速度的方向性问题，其方向与物体运动方向相同，

并说明速度有大小和方向，是矢量。介绍速度单位，国际单位：

m ／s （或m ·s -1），常用单位：km ／h 及其单位换算。然后通过例题巩固速度的矢量性。

（二）平均速度与瞬时速度

1. 平均速度：

在龟和兔赛跑中，各个阶段的运动快慢不一样,用x v t

∆=∆计算整个过程的位移比时间只是粗略的描述物体的运动快慢 ,进而引出平均速度概念-物体在时间间隔Δt 内的平均快慢程度，称为平均速度。并说明平均速度只是对运动物体在某一段时间内（或某一段位移内）而言的，对同一运动物体，在不同的过程，它的平均速度可能是不同的，例如，兔子在睡觉前后的平均速度是不一样的。因此，平均速度必须指明“哪段时间”或“哪段位移”的。强调，平均速度不是各段运动速度的平均值，必须根据平均速度的定义来求解。

2. 瞬时速度：进一步引导学生分析出平均速度的局限性, 同时用极限的思维方法由平均速度引出瞬时速度。

①如果物体做变速直线运动，在相等的时间里位移是否都相等？那速度还是否是恒定的？那又如何描述物体运动的快慢呢？结合龟兔赛跑例子，通过实例的计算分析瞬时速度。兔子和乌龟在同一起点同时出发都是匀速直线运动，经过一棵树后兔子跑到中途睡了一觉，而乌龟在一直往前爬，最后乌龟先到达了终点。分析在经过树时兔子和乌龟的速度谁大谁小。

如图 乌龟在平直的公路上爬行，O 、A 、A1是运动轨迹上的几个点。如何计算乌龟在 A 点的运动快慢呢？

已知，OA 、AA 1段位移的大小和所用时间，计算出平均速度。可否用这个平均速度表示物体经过 A 点时的运动快慢呢？学生可以根据生活经验即可知道这显然是不可行的。乌龟在 A 点的运动快慢就代表乌龟经过A 点那一瞬间的瞬时速度。从而引出，瞬时速度定义：运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，叫做此时刻（或此位置）的瞬时速度。 ②采用极限思想理论：瞬时速度是在运动时间0→∆t 时的平均速度，即平均速度t

x

v ∆∆=在0→∆t 时的极限就是某一时刻（或某一位置）的瞬时速度。 若在 AA 1 之间找一点 A 2，用同样的办法计算出AA 2段的平均速度，相比AA 1段而言，

是不是更能够反映物体经 A 点的运动快慢？以此类推，如果从 A 点起，所选的位移更小一些，AA 3、AA 4、AA 5段的平均速度，哪个更能够反映物体经过 A 点时的运动快慢？

当位移足够小，所用的时间间隔也足够小，可以用无限分割的方法，取很短的一段时间，用

初始位置/m 经过时间/s 树位置/m 经过时间/s 末了位置/m 乌龟

0 60 3 600 10 兔子 0 5 3

900 10