第二章勻變速直線運動的研究之追及相遇問題 教學(xué)設(shè)計-2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊

第二章勻變速直線運動的研究之追及相遇問題教學(xué)設(shè)計-2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊課題：科目：班級：課時：計劃1課時教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容本章節(jié)內(nèi)容為第二章勻變速直線運動的研究之追及相遇問題，選自人教版（2019）必修第一冊物理教材。主要包括勻變速直線運動的基本公式、追及相遇問題的解題思路和方法，以及運用這些公式和方法解決實際問題的能力培養(yǎng)。具體內(nèi)容包括：勻變速直線運動的位移時間公式、速度時間公式、加速度公式及其應(yīng)用；追及相遇問題的基本類型和解決方法。二、核心素養(yǎng)目標培養(yǎng)學(xué)生運用物理知識解決實際問題的能力，提高科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)。通過追及相遇問題的研究，學(xué)生能夠理解勻變速直線運動的規(guī)律，發(fā)展數(shù)學(xué)建模和數(shù)據(jù)分析能力。同時，培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和合作學(xué)習(xí)的精神，提升科學(xué)、技術(shù)、社會與環(huán)境的意識。三、重點難點及解決辦法重點：

1.追及相遇問題的建模：如何將實際問題轉(zhuǎn)化為勻變速直線運動的數(shù)學(xué)模型。

2.解題公式運用：正確應(yīng)用位移時間公式、速度時間公式和加速度公式解決追及相遇問題。

難點：

1.復(fù)雜追及相遇問題的分析：涉及多個運動物體時，如何準確分析每個物體的運動狀態(tài)。

2.解題策略的選擇：針對不同類型的追及相遇問題，選擇合適的解題策略。

解決辦法：

1.通過實例教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生逐步建立追及相遇問題的物理模型。

2.結(jié)合具體問題，指導(dǎo)學(xué)生分析運動物體的速度、加速度和位移關(guān)系，形成解題思路。

3.針對不同問題類型，提供多種解題策略，讓學(xué)生通過練習(xí)和討論，選擇最合適的解決方法。

4.通過小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力和問題解決能力，突破難點。四、教學(xué)方法與策略1.采用講授與討論相結(jié)合的教學(xué)方法，首先系統(tǒng)講解勻變速直線運動的基本公式和追及相遇問題的解題思路，隨后引導(dǎo)學(xué)生討論典型例題，加深理解。

2.設(shè)計角色扮演活動，讓學(xué)生扮演不同的運動物體，通過模擬實驗理解追及相遇的過程。

3.利用多媒體課件展示追及相遇問題的動畫，幫助學(xué)生直觀理解運動規(guī)律。

4.組織小組合作，讓學(xué)生通過小組討論和實驗，共同解決問題，提高團隊協(xié)作能力。五、教學(xué)實施過程1.課前自主探索

教師活動：

-發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：在課前，教師通過學(xué)校在線平臺或班級微信群，發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括PPT、教學(xué)視頻和相關(guān)習(xí)題，明確預(yù)習(xí)勻變速直線運動的基本概念和追及相遇問題的基本解題步驟。

-設(shè)計預(yù)習(xí)問題：教師圍繞勻變速直線運動的位移公式和追及相遇問題的解決方法，設(shè)計一系列問題，如“如何建立追及相遇問題的物理模型？”、“如何選擇合適的解題公式？”等，以激發(fā)學(xué)生的思考。

學(xué)生活動：

-自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生按照要求閱讀預(yù)習(xí)資料，初步了解勻變速直線運動和追及相遇問題的相關(guān)知識。

-思考預(yù)習(xí)問題：學(xué)生針對預(yù)習(xí)問題進行獨立思考，嘗試解答，記錄自己的理解和疑問。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：學(xué)生通過自主閱讀和思考，為課堂學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

-信息技術(shù)手段：利用在線平臺和微信群，方便學(xué)生獲取預(yù)習(xí)資源和及時溝通。

2.課中強化技能

教師活動：

-導(dǎo)入新課：教師通過展示實際生活中的追及相遇實例，如賽跑比賽，引出本節(jié)課的主題。

-講解知識點：教師詳細講解勻變速直線運動的相關(guān)公式和追及相遇問題的解題策略，通過板書和多媒體展示公式推導(dǎo)過程。

-組織課堂活動：教師設(shè)計小組討論，讓學(xué)生分析具體的追及相遇問題，通過實驗?zāi)M實際運動情況。

學(xué)生活動：

-聽講并思考：學(xué)生認真聽講，跟隨老師的思路理解知識點。

-參與課堂活動：學(xué)生在小組討論中積極參與，共同解決問題。

教學(xué)方法/手段/資源：

-講授法：教師通過講解，確保學(xué)生對基礎(chǔ)知識有扎實的掌握。

-實踐活動法：通過小組實驗，讓學(xué)生在實踐中理解和應(yīng)用知識。

-合作學(xué)習(xí)法：通過小組討論，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作和溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動：

-布置作業(yè)：教師布置與追及相遇問題相關(guān)的課后習(xí)題，要求學(xué)生獨立完成，鞏固課堂所學(xué)。

-提供拓展資源：教師推薦相關(guān)書籍、在線教程等資源，鼓勵學(xué)生課后自主探索。

學(xué)生活動：

-完成作業(yè)：學(xué)生認真完成作業(yè)，通過練習(xí)提高解題能力。

-拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用教師提供的資源進行深入學(xué)習(xí)，拓寬知識面。

教學(xué)方法/手段/資源：

-自主學(xué)習(xí)法：學(xué)生通過作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)，提升自主學(xué)習(xí)能力。

-反思總結(jié)法：學(xué)生通過作業(yè)后的反思，總結(jié)學(xué)習(xí)經(jīng)驗，提高學(xué)習(xí)效率。

作用與目的：

-通過課前預(yù)習(xí)和課中強化，幫助學(xué)生掌握勻變速直線運動和追及相遇問題的解題方法。

-通過課后拓展應(yīng)用，提高學(xué)生的實踐能力和解決問題的能力。

-通過合作學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作精神和獨立思考能力。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

在本章節(jié)的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和實踐，取得了以下方面的效果：

1.理解勻變速直線運動的基本概念和規(guī)律

學(xué)生能夠理解勻變速直線運動的定義，掌握速度、加速度和位移之間的關(guān)系，以及如何運用位移時間公式、速度時間公式和加速度公式來描述勻變速直線運動。

2.掌握追及相遇問題的解題方法

學(xué)生通過學(xué)習(xí)，能夠熟練運用勻變速直線運動的公式解決追及相遇問題。他們能夠分析問題，建立物理模型，選擇合適的公式，并計算出最終結(jié)果。

3.培養(yǎng)數(shù)學(xué)建模和數(shù)據(jù)分析能力

學(xué)生在解決追及相遇問題的過程中，不僅應(yīng)用了物理公式，還運用了數(shù)學(xué)建模和數(shù)據(jù)分析的方法。他們學(xué)會了如何從實際問題中提取關(guān)鍵信息，如何將實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，以及如何對數(shù)據(jù)進行處理和分析。

4.提高邏輯思維和問題解決能力

5.增強團隊合作和溝通能力

在小組討論和實驗活動中，學(xué)生學(xué)會了如何與他人合作，如何表達自己的觀點，如何傾聽他人的意見。這些經(jīng)歷有助于他們培養(yǎng)良好的團隊合作精神和溝通能力。

6.提升科學(xué)探究和實驗操作能力

學(xué)生在實驗過程中，學(xué)會了如何使用實驗器材，如何觀察實驗現(xiàn)象，如何記錄實驗數(shù)據(jù)，以及如何分析實驗結(jié)果。這些實踐經(jīng)歷有助于他們提升科學(xué)探究和實驗操作能力。

7.培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度

8.拓寬知識視野和思維方式

學(xué)生在學(xué)習(xí)勻變速直線運動和追及相遇問題的過程中，不僅掌握了物理知識，還了解了數(shù)學(xué)、邏輯學(xué)等學(xué)科的相關(guān)知識。這種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)有助于他們拓寬知識視野，培養(yǎng)多元化的思維方式。

9.增強自信心和成就感

學(xué)生在解決追及相遇問題的過程中，不斷克服困難，最終取得成功。這種成就感有助于增強他們的自信心，激發(fā)他們繼續(xù)學(xué)習(xí)的動力。

10.培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)的能力

本章節(jié)的學(xué)習(xí)不僅讓學(xué)生掌握了物理知識，更重要的是培養(yǎng)了他們的自主學(xué)習(xí)能力、問題解決能力和終身學(xué)習(xí)能力。這些能力將伴隨學(xué)生一生，為他們未來的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。七、課堂課堂評價是確保教學(xué)目標實現(xiàn)和學(xué)習(xí)效果提升的重要環(huán)節(jié)。以下是對本章節(jié)教學(xué)評價的具體實施方法和內(nèi)容：

1.課堂提問

課堂提問是了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況的有效手段。教師可以通過以下方式進行提問評價：

-提出與勻變速直線運動基本概念相關(guān)的問題，檢驗學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握程度。

-通過追及相遇問題的實例提問，考察學(xué)生能否將理論知識應(yīng)用于實際問題。

-設(shè)計開放性問題，鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，提出自己的觀點和解決方案。

2.觀察學(xué)生參與情況

教師在課堂教學(xué)中應(yīng)密切觀察學(xué)生的參與情況，包括：

-觀察學(xué)生在課堂活動中的表現(xiàn)，如小組討論、角色扮演等，評估學(xué)生的參與度和積極性。

-注意學(xué)生的眼神交流、身體語言等非語言行為，了解學(xué)生對課堂內(nèi)容的理解和興趣。

-觀察學(xué)生在實驗過程中的操作是否規(guī)范，是否能夠正確記錄實驗數(shù)據(jù)。

3.課堂小測驗

為了及時評估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，教師可以設(shè)計一些課堂小測驗，如：

-簡單的選擇題和填空題，快速檢驗學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握。

-追及相遇問題的計算題，評估學(xué)生對解題方法的掌握和應(yīng)用能力。

-通過課堂小測驗，教師可以及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的薄弱環(huán)節(jié)，并有針對性地進行講解。

4.學(xué)生反饋

鼓勵學(xué)生課后提交學(xué)習(xí)反饋，包括：

-讓學(xué)生總結(jié)自己在課堂學(xué)習(xí)中的收獲和不足。

-鼓勵學(xué)生提出對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的意見和建議。

5.小組評價

在小組活動中，教師可以對小組的整體表現(xiàn)進行評價，包括：

-評價小組成員之間的溝通協(xié)作情況。

-評價小組完成任務(wù)的質(zhì)量和效率。

-評價學(xué)生在小組活動中的個人貢獻。

6.課堂評價記錄

教師應(yīng)將課堂評價的結(jié)果進行記錄，包括：

-學(xué)生對勻變速直線運動概念的理解程度。

-學(xué)生解決追及相遇問題的能力。

-學(xué)生在課堂活動中的參與度和積極性。

7.評價反饋

教師應(yīng)及時將評價結(jié)果反饋給學(xué)生，包括：

-對學(xué)生正確答案的肯定和鼓勵。

-對學(xué)生錯誤答案的指正和指導(dǎo)。

-對學(xué)生課堂表現(xiàn)的正面激勵。八、板書設(shè)計①勻變速直線運動的基本概念

-勻變速直線運動

-速度、加速度、位移之間的關(guān)系

-位移時間公式：\(x=v_0t+\frac{1}{2}at^2\)

-速度時間公式：\(v=v_0+at\)

-加速度公式：\(a=\frac{v-v_0}{t}\)

②追及相遇問題的解題步驟

-分析問題，確定已知量和未知量

-建立物理模型，選擇合適的公式

-列出方程，進行計算

-檢查結(jié)果，確保物理意義正確

③追及相遇問題的類型及解決方法

-同向追及：兩個物體同向運動，一個在后，一個在前

-\(x_A=v_{A0}t+\frac{1}{2}at^2\)

-\(x_B=v_{B0}t\)

-相向相遇：兩個物體相向運動，在某點相遇

-\(x_A+x_B=v_{A0}t+\frac{1}{2}at^2+v_{B0}t\)

-追上相遇：一個物體追上另一個物體

-\(v_{A0}t+\frac{1}{2}at^2=v_{B0}t\)

-超前相遇：一個物體從后面超過另一個物體

-\(v_{A0}t+\frac{1}{2}at^2=v_{B0}t+x_{B0}\)

④公式運用與注意事項

-確保公式適用條件，如勻變速直線運動

-注意速度和加速度的矢量性質(zhì)

-選擇合適的公式，避免錯誤計算

-檢查結(jié)果，確保物理意義和單位正確典型例題講解例題1：

一輛汽車從靜止開始勻加速直線運動，加速度為2m/s2。求汽車在前5秒內(nèi)通過的距離。

解答：

已知初速度\(v_0=0\)m/s，加速度\(a=2\)m/s2，時間\(t=5\)s。

使用位移時間公式：

\[x=v_0t+\frac{1}{2}at^2\]

代入已知數(shù)值：

\[x=0\times5+\frac{1}{2}\times2\times5^2\]

\[x=0+\frac{1}{2}\times2\times25\]

\[x=25\]m

答：汽車在前5秒內(nèi)通過的距離為25米。

例題2：

一輛火車以20m/s的速度勻速直線行駛，突然發(fā)現(xiàn)前方有一障礙物，緊急剎車，加速度為-4m/s2。求火車從開始剎車到停止所需的時間和剎車過程中的位移。

解答：

已知初速度\(v_0=20\)m/s，加速度\(a=-4\)m/s2，最終速度\(v=0\)m/s。

使用速度時間公式：

\[v=v_0+at\]

代入已知數(shù)值并解方程求時間\(t\)：

\[0=20-4t\]

\[4t=20\]

\[t=5\]s

使用位移時間公式：

\[x=v_0t+\frac{1}{2}at^2\]

代入已知數(shù)值：

\[x=20\times5+\frac{1}{2}\times(-4)\times5^2\]

\[x=100-\frac{1}{2}\times4\times25\]

\[x=100-50\]

\[x=50\]m

答：火車從開始剎車到停止所需的時間為5秒，剎車過程中的位移為50米。

例題3：

一輛自行車以5m/s的速度勻速行駛，當(dāng)它遇到一個坡度時，開始以1m/s2的加速度勻減速上坡。求自行車上坡到停止所需的距離。

解答：

已知初速度\(v_0=5\)m/s，加速度\(a=-1\)m/s2，最終速度\(v=0\)m/s。

使用速度時間公式：

\[v=v_0+at\]

代入已知數(shù)值并解方程求時間\(t\)：

\[0=5-1t\]

\[t=5\]s

使用位移時間公式：

\[x=v_0t+\frac{1}{2}at^2\]

代入已知數(shù)值：

\[x=5\times5+\frac{1}{2}\times(-1)\times5^2\]

\[x=25-\frac{1}{2}\times1\times25\]

\[x=25-12.5\]

\[x=12.5\]m

答：自行車上坡到停止所需的距離為12.5米。

例題4：

一輛汽車從靜止開始以2m/s2的加速度勻加速直線行駛，5秒后遇到一個緊急情況，開始以4m/s2的加速度勻減速直線行駛。求汽車在緊急情況下行駛的總距離。

解答：

首先計算勻加速直線行駛的距離：

已知初速度\(v_0=0\)m/s，加速度\(a_1=2\)m/s2，時間\(t_1=5\)s。

使用位移時間公式：

\[x_1=v_0t_1+\frac{1}{2}a_1t_1^2\]

代入已知數(shù)值：

\[x_1=0\times5+\frac{1}{2}\times2\times5^2\]

\[x_1=25\]m

然后計算勻減速直線行駛的距離：

已知初速度\(v_1=2\times5=10\)m/s，加速度\(a_2=-4\)m/s2，最終速度\(v=0\)m/s。

使用速度時間公式：

\[v=v_1+a_2t_2\]

代入已知數(shù)值并解方程求時間\(t_2\)：

\[0=10-4t_2\]

\[4t_2=10\]

\[t_2=2.5\]s

使用位移時間公式：

\[x_2=v_1t_2+\frac{1}{2}a_2t_2^2\]

代入已知數(shù)值：

\[x_2=10\times2.5+\frac{1}{2}\times(-4)\times2.5^2\]

\[x_2=25-\frac{1}{2}\times4\times6.25\]

\[x_2=25-12.5\]

\[x_2=12.5\]m

汽車在緊急情況下行駛的總距離為勻加速直線行駛的距離加上勻減速直線行駛的距離：

\[x_{總}=x_1+x_2\]

\[x_{總}=25+12.5\]

\[x_{總}=37.5\]m

答：汽車在緊急情況下行駛的總距離為37.5米。

例題5：

一輛火車以30m/s的速度勻速行駛，當(dāng)它進入隧道時，開始以3m/s2的加速度勻減速直線行駛。如果隧道長1000米，求火車完全進入隧道所需的時間。

解答：

首先計算火車完全進入隧道所需的位移：

已知初速度\(v_0=30\)m/s，加速度\(a=-3\)m/s2，最終速度\(v=0\)m/s，位移\(x=1000\)m。

使用速度位移公式：

\[v^2=v_0^2+2ax\]

代入已知數(shù)值并解方程求加速度\(a\)：

\[0=30^2+2\times(-3)\timesx\]

\[0=900-6x\]

\[6x=900\]

\[x=150\]m

這個結(jié)果表明，火車在完全進入隧道前已經(jīng)減速了150米，這意味著火車完全進入隧道所需的時間是減速到0的時間，使用速度時間公式：

\[v=v_0+at\]

代入已知數(shù)值并解方程求時間\(t\)：

\[0=30-3t\]

\[3t=30\]

\[t=10\]s