人教版高中物理必修一教案3

人教版高中物理必修1教學(xué)設(shè)計課題勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系單元2學(xué)科物理年級高一學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知識與技能⑴知道勻變速直線運動vt圖像的特點，理解圖像的物理意義,并獲取信息；⑵掌握推到勻變速直線運動的速度與時間關(guān)系式，并能利用所學(xué)公式分析解決相關(guān)問題。2．過程與方法⑴培養(yǎng)學(xué)生分析圖像的能力，并掌握對物理規(guī)律進行總結(jié)和歸納的思想與方法；⑵通過對圖像的探究，更加理解微分思想和數(shù)學(xué)方法對物理問題研究解決的重要性，理解探究勻變速直線運動的速度和時間關(guān)系式的過程。3．情感、態(tài)度與價值觀⑴通過聯(lián)系生活中一些現(xiàn)象，讓學(xué)生學(xué)會觀察生活，體會物理源于生活，物理聯(lián)系社會。⑵培養(yǎng)學(xué)生探究興趣，激發(fā)成就感；養(yǎng)成學(xué)科學(xué)、愛科學(xué)、用科學(xué)的習(xí)慣；從探究中體驗科學(xué)之美，體會合作的重要性。（3）通過勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系的公式推導(dǎo)過程，理解并意會微分思想的重要性。重點理解勻變速直線運動vt圖像的物理意義。理解掌握勻變速直線運動中速度和時間的關(guān)系式。難點學(xué)會通過vt圖像判斷物體的運動情況以及從圖像中獲取信息。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖導(dǎo)入新課出示圖片：100米賽跑蘇炳添，1989年8月29日出生于廣東省中山市，廣府人北京體育大學(xué)體能訓(xùn)練學(xué)院博士研究生。男子60米、100米亞洲紀(jì)錄保持者。由蘇炳添介紹，快速增加自己成績，原因有很多，其中包括起步階段的啟動要快，甚至細(xì)致到整個比賽過程要跨多少步。出示圖片：百米賽跑由蘇炳添介紹，對于運動員在100米比賽中，想要提高成績，有很多學(xué)問，比如他們不僅關(guān)注物體運動的速度隨時間變化的規(guī)律，而且還希望知道物體運動的位移隨時間變化的規(guī)律。今天，我們就來重點探究勻變速直線運動的位移與時間有怎樣的關(guān)系？觀察圖片百米賽跑引入引入本節(jié)課題勻變速直線運動的位移與時間有怎樣的關(guān)系？講授新課一、勻速直線運動的位移1、勻速直線運動的位移與時間的的關(guān)系：x=vt，它的vt圖象是平行于t軸的一條直線如圖v–t圖線與t軸所夾的矩形“面積”就是勻速直線運動的位移。思考討論：位移是矢量既有大小又有方向，圖像上如何表示勻速直線運動的位移的方向呢？面積在時間軸上方，表示位移的方向為正方向；面積在時間軸下方，表示位移的方向為負(fù)方向。二、勻變速速直線運動的位移1、從vt圖象中探究勻變速直線運動的位移如圖v–t圖線與t軸所夾的梯形“面積”是否勻變速直線運動的位移呢？出示圖片：粗略地表示位移，分4個小矩形，較精確地表示位移分8個小矩形假如把時間軸無限分割，情況又會怎么樣呢？教師總結(jié)：如果把整個運動過程分割得非常非常細(xì)，很多很多小矩形的面積之和就能非常精確地代表物體的位移了。這是物理上常用的微元法。結(jié)論：勻變速直線運動的位移仍可用圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積表示.下面請同學(xué)們依據(jù)這個結(jié)論和vt圖象，求得位移的計算式。由圖可知梯形的面積：S梯形=（V0+V）×t/2即位移：將v＝v0＋at代入上式，有2.勻變速速直線運動的位移公式：（1）t是指物體運動的實際時間（剎車問題）（2）使用公式時應(yīng)先規(guī)定正方向，一般以υ0的方向為正方向，若a與v0同向，則a取正值；若a與v0反向，則a取負(fù)值；（3）如果初速度為0，（4）解題時先用字母代表物理量，再代入數(shù)值進行計算，代入數(shù)據(jù)時,各物理量的單位要統(tǒng)一。典型例題1．一輛汽車以大小為2m/s2的加速度做勻減速直線運動，經(jīng)過2s(汽車未停下)，汽車行駛了36m。汽車開始減速時的速度是()A．9m/s B．18m/sC．20m/s D．12m/s【答案】C【詳解】由x＝v0t＋at2，將x＝36m，a＝－2m/s2，t＝2s代入解得v0＝20m/s故選C。典型例題2.一輛汽車剎車后運動的位移隨時間變化的運動規(guī)律是x=10t－2t2，x與t的單位分別是m和s。下列說法中正確的是（）A．初速度v0=10m/s，加速度大小a=4m/s2B．初速度v0=4m/s，加速度大小a=10m/s2C．汽車剎車所用時間為5sD．汽車剎車后4s內(nèi)的位移是8m【答案】A【詳解】AB．根據(jù)：，得，v0=10m/s，a=4m/s2，即加速度大小為4m/s2，方向與初速度方向相反，A正確B錯誤；CD．汽車速度減為零的時間為：，則剎車后4s內(nèi)的位移為：，CD錯誤。故選A。3.汽車以10m/s的速度在平直的公路上勻速前進，司機發(fā)現(xiàn)正前方x處有一輛自行車以4m/s的速度做同方向的勻速直線運動，汽車立即關(guān)閉油門做a=﹣6m/s2的勻變速運動，若汽車恰好碰不上自行車，則x的大小為A．3m B．8.33m C．7m D．3.33m【答案】A知識拓展勻變速直線的位移時間圖像因為位移公式是關(guān)于t的一元二次函數(shù)，故x－t圖象是一條拋物線(一部分)。注意：xt圖象不是物體運動的軌跡，而是位移隨時間變化的規(guī)律典型例題1.在某城市的一條水平道路上，規(guī)定車輛行駛速度不得超過30km/h．在一次交通事故中，肇事車是一輛卡車，量得這輛卡車緊急剎車（車輪被抱死）時留下的剎車痕跡長為6.25米，經(jīng)歷時間為1.25s．請判斷該車是否超速．【答案】超速【詳解】設(shè)卡車剎車前的速度為，由勻變速直線運動規(guī)律得：解得：所以卡車超速行駛。三、勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系式和速度與時間的關(guān)系式，那么速度與位移有什么關(guān)系，你能推導(dǎo)嗎？位移與時間的關(guān)系式：速度與時間的關(guān)系式：v=v0+at，將上述兩個公式聯(lián)立求解，消去時間t可得到v2－v02＝2ax這就是勻變速直線運動的速度與位移的關(guān)系式。如果在所研究的問題中，已知量和未知量都不涉及時間，利用這個公式求解，往往會更簡便?！纠}2】如圖為某高速公路出口的ETC通道示意圖．汽車駛?cè)隕TC通道，到達(dá)點的速度大小為，此時開始剎車做減速運動（可視為勻減速），長度為，到時速度減至，并以此速度勻速通過區(qū)．長度為，視汽車為質(zhì)點，求：（1）汽車勻減速運動過程中的加速度大?。唬?）汽車從運動到過程中的平均速度大?。敬鸢浮浚?）（2）【詳解】（1）根據(jù)可得（2）汽車經(jīng)過OM段的時間：汽車經(jīng)過MN段的時間：汽車從O運動到N過程中的平均速度大?。骸纠}3】甲車以16m/s的速度通過某路口做勻速直線運動，2.5s后乙車從此路口由靜止開始以4m/s2的加速度同向做勻加速直線運動。問：（1）乙車出發(fā)多長時間后，它們相遇？（2）相遇時距路口多遠(yuǎn)？（3）在相遇前，乙車運動了多長時間，甲、乙兩車相距最遠(yuǎn)？相距最遠(yuǎn)為多少？【答案】（1）10s；（2）200m；（3）4s，72m【詳解】（1）設(shè)乙車出發(fā)t1后，甲、乙車相遇，相遇時甲、乙車位移相等，則有：代入數(shù)據(jù)得t1=10s（2）相遇時距路口的距離為（3）相遇前當(dāng)兩物體速度相等時距離最大，設(shè)乙車運動了t2時間，則解得所以最遠(yuǎn)距離為1.物體做直線運動，歷時3s，初速度為6m/s，第3s末的速度為9，3s內(nèi)的位移為12m，則全程的平均速度為__________?！敬鸢浮?知識拓展勻變速直線運動的重要推論1．平均速度在勻變速直線運動中，對于某一段時間t，其中間時刻的瞬時速度vt＝v0＋a×1/2t＝v0＋1/2at，該段時間的末速度v＝v0＋at，由平均速度的定義式和勻變速直線運動的位移公式整理加工可得。故在勻變速直線運動中，某一段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度，又等于這段時間內(nèi)初速度和末速度的算術(shù)平均值。拓展學(xué)習(xí)：勻變速直線運動位移公式的推導(dǎo)1、閱讀課文了解勻變速直線運動位移公式的推導(dǎo)，掌握圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積表示位移.2、原則上對于處理任意形狀的vt圖像都適用。對于圖中所示的運動物體的位移，可用其vt圖像著色部分圖形的面積來表示。課堂練習(xí)1、一物體由靜止開始做勻變速直線運動，在時間t內(nèi)通過的位移為x，則它從出發(fā)開始經(jīng)過的位移所用的時間為（）【答案】2、某物體的初速度為1m/s,在2s的時間內(nèi)速度均勻增大到5m/s,那么該物體在這段時間內(nèi)發(fā)生的位移x為————m；【答案】63、2013年歲末，中國首艘航母“遼寧號”在南海傳出“順利完成作戰(zhàn)科目試驗”的消息。殲—15戰(zhàn)機成功起降“遼寧號”，成為中國第一代艦載機。航空母艦上有幫助飛機起飛的彈射系統(tǒng)，已知殲—15戰(zhàn)機在跑道上加速時產(chǎn)生的加速度為4.5m/s2，戰(zhàn)斗機滑行100m時起飛，起飛速度為50m/s，則彈射系統(tǒng)必須使殲—15戰(zhàn)機具有的初速度為（）A．40m/s B．20m/s C．30m/s D．10m/s【答案】A4、一物體從斜面上某點由靜止開始做勻加速直線運動，經(jīng)過3s后到達(dá)斜面底端，并在水平地面上做勻減速直線運動，又經(jīng)9s停止，則物體在斜面上的位移與在水平面上的位移之比是（）A．3∶1 B．1∶2 C．1∶1 D．1∶3【答案】D拓展提高1.如圖所示，直線a和曲線b分別表示在平行的平直公路上行駛的兩輛汽車的速度時間圖線，在時刻兩車剛好在同一位置（并排行駛），則（）A．在時刻，兩車相距最遠(yuǎn)B．在時刻，兩車相遇C．~時間內(nèi)，a線對應(yīng)汽車加速度均勻增大，b線對應(yīng)汽車加速度逐漸增大D．a(chǎn)線對應(yīng)汽車的位移大于b線對應(yīng)汽車的位移【答案】D2、一質(zhì)點沿一直線運動，t＝0時，位于坐標(biāo)原點，下圖為質(zhì)點做直線運動的速度時間圖象．由圖可知：(1)該質(zhì)點的位移隨時間變化的關(guān)系式是：x=____________.(2)在時刻t＝________s時，質(zhì)點距坐標(biāo)原點最遠(yuǎn)．(3)從t＝0到t＝20s內(nèi)質(zhì)點的位移是________；通過的路程是________．【答案】(1)－4t＋0.2t2（2）10(3)0m；40m3.汽車以10m/s的速度在平直的公路上勻速前進，司機發(fā)現(xiàn)正前方x處有一輛自行車以4m/s的速度做同方向的勻速直線運動，汽車立即關(guān)閉油門做a=﹣6m/s2的勻變速運動，若汽車恰好碰不上自行車，則x的大小為A．3m B．8.33m C．7m D．3.33m【答案】A4．兩輛完全相同的汽車，沿水平直線一前一后勻速行駛速度均為v，若前車突然以恒定加速度剎車，在它剛停車后，后車以與前車相同的加速度開始剎車，已知前車在剎車過程中所行駛的距離為x，若要保證兩車在上述情況下不相撞，則兩車在勻速行駛時應(yīng)保持的距離至少為（）A．x B．2x C．3x D．4x【答案】B5.如圖所示，一小滑塊從斜面頂端A由靜止開始沿斜面向下做勻加速直線運動到達(dá)底端C，已知AB=BC，則下列說法正確的是（）A．滑塊到達(dá)B、C兩點的速度之比為1：B．滑塊到達(dá)B、C兩點的速度之比為1：4C．滑塊通過AB、BC兩段的時間之比為1：D．滑塊通過AB、BC兩段的時間之比為（+1）：1【答案】AD回憶勻速直線運動的位移公式并畫出vt圖像，并能得出v–t圖線與t軸所夾的矩形“面積”就是勻速直線運動的位移思考討論：圖像上如何表示勻速直線運動的位移的方向?qū)W生閱讀教材勻變速直線運動位移公式的推導(dǎo)并回答思考并推導(dǎo)位移與時間的關(guān)系式。學(xué)生理解記憶勻變速速直線運動的位移公式：了解勻變速直線的位移時間圖像學(xué)生分析并計算在教師的的引導(dǎo)下學(xué)生推導(dǎo)速度與位移的關(guān)系學(xué)生分析解答學(xué)生掌握勻變速直線運動的重要推論，并明白它的推導(dǎo)過程學(xué)生閱讀課文學(xué)生練習(xí)通過分析勻速直線運動的wt圖象，使學(xué)生掌握通過求圖象面積來求解位移的方法。讓學(xué)生明白面積在時間軸上方，表示位移的方向為正方向；面積在時間軸下方，表示位移的方向為負(fù)方向。鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力體會先微分后再累加(積分)的思想。(無限分割，逐漸逼近)由淺入深，培養(yǎng)學(xué)生觀察推導(dǎo)能力。為以后的應(yīng)用打好基礎(chǔ)掌握圖象不是物體運動的軌跡，而是位移隨時間變化的規(guī)律掌握勻加速和勻減速位移與時間的關(guān)系式計算。并注意建立一維坐標(biāo)系來確定它們的正負(fù)。鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力和計算能力鍛煉學(xué)生的計算能力分析能力以及對公式靈活應(yīng)用能力方便學(xué)生對這一結(jié)論的應(yīng)用拓展學(xué)生的知識面鞏固本節(jié)知識課堂小結(jié)1、勻速直線運動的位移公式：x=Vt2、勻變速直線運動的位移公式：3、在vt圖象中，物體的位移x在數(shù)值上等于圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積。（其中橫軸上方的面積代表位移為正方向，橫軸下方的面積代表位移為負(fù)方向。）4、v2－v02＝2ax梳理自己本節(jié)所學(xué)知識進行交流根據(jù)學(xué)生表述，查漏補缺，并有針對性地進行講解補充。板書一、勻速直線運動的位移勻速直線運動的位移:x=vtv–t圖線與t軸所夾的矩形“面積”就是勻速直線運動的位移。二、勻變速速直線運動的位移位移是v–t圖線與t軸所夾的矩形“面積”三、勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系v2－v02＝2ax四、勻變速直線運動的