高一物理必修三《勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系》教案
時(shí)間：2018-09-29 14:07:00 來源：無憂考網(wǎng) [字體：小 中 大]教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能
1.知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v—t圖象特點(diǎn)，理解圖象的物理意義.
2.掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的概念，知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的特點(diǎn).
3.理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的物理意義，會(huì)根據(jù)圖象分析解決問題，
4.掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系的公式，能進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算.
過程與方法
1.培養(yǎng)學(xué)生識(shí)別、分析圖象和用物理語言表達(dá)相關(guān)過程的能力.
2.引導(dǎo)學(xué)生研究圖象、尋找規(guī)律得出勻變速直線運(yùn)動(dòng)的概念.
3.引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)公式表達(dá)物理規(guī)律并給出各符號(hào)的具體含義.
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.培養(yǎng)學(xué)生用物理語言表達(dá)物理規(guī)律的意識(shí)，激發(fā)探索與創(chuàng)新*.
2.培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看本質(zhì)、甩不同方法表達(dá)同一規(guī)律的科學(xué)意識(shí).
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
1.理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的物理意義
2.掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)中速度與時(shí)間的關(guān)系公式及應(yīng)用.
教學(xué)難點(diǎn)
1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)v—t圖象的理解及應(yīng)用.
2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度一時(shí)間公式的理解及計(jì)算.
教學(xué)工具
多媒體、板書
教學(xué)過程
一、勻變速直線運(yùn)動(dòng)
1.基本知識(shí)
(1)定義：沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，且加速度不變的運(yùn)動(dòng).
(2)分類
�、賱蚣铀僦本�運(yùn)動(dòng)：速度隨時(shí)間均勻增加的直線運(yùn)動(dòng).
�、趧驕p速直線運(yùn)動(dòng)：速度隨時(shí)間均勻減小的直線運(yùn)動(dòng).
(3)圖象：勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線.
2.思考判斷
(1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)是速度均勻變化的直線運(yùn)動(dòng).(√)
(2)物體的加速度為負(fù)值時(shí)，不可能是勻加速直線運(yùn)動(dòng).(×)
(3)加速度不變的運(yùn)動(dòng)一定是勻變速直線運(yùn)動(dòng).(×)
探究交流
某物體的速度—時(shí)間圖象如圖所示，試說明物體做什么運(yùn)動(dòng)?
【提示】由于物體的v-t圖象是一條傾斜直線，首先確定該物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng);又由于它的速度逐漸增大，所以說物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)為勻加速直線運(yùn)動(dòng).
二、速度與時(shí)間的關(guān)系式
1.基本知識(shí)
(1)速度公式：v=v0+at.
(2)對(duì)公式的理解：做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，在t時(shí)刻的速度v，就等于物體在開始時(shí)刻的速度v0，再加上在整個(gè)過程中速度的變化量at.
2.思考判斷
(1)公式v=v0+at僅適用于勻加速直線運(yùn)動(dòng).(×)
(2)速度隨時(shí)間不斷增加的運(yùn)動(dòng)叫做勻加速直線運(yùn)動(dòng).(×)
(3)速度隨時(shí)間均勻減小的直線運(yùn)動(dòng)，叫做勻減速直線運(yùn)動(dòng).(√)
探究交流
試根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，分別通過v-t圖象和加速度的定義式推導(dǎo)出速度v和時(shí)間t關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式.
【提示】
(1)圖象推導(dǎo)：
由圖可知末速度大小由初速度v0和t時(shí)間內(nèi)增加的部分at組成，故v=v0+at.
(2)加速度定義式推導(dǎo)：
由得：v=v0+at.
三、對(duì)速度-時(shí)間圖象的理解
【問題導(dǎo)思】
1.上節(jié)課“探究小車的速度與時(shí)間的變化關(guān)系”中所畫出的v-t圖象是什么形狀?圖象的物理意義是什么?
2.v-t圖線的傾斜程度具有什么含義?
3.速度圖象中的縱截距和橫截距代表什么意義?
1.勻速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象
一條平行于時(shí)間軸的直線.從圖象中可以直接讀出速度的大小和方向.
2.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象
如圖所示，勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線.
(1)直線a反映了速度隨著時(shí)間是均勻增加的，為勻加速直線運(yùn)動(dòng)的圖象.
(2)直線b反映了速度隨著時(shí)間是均勻減小的，為勻減速直線運(yùn)動(dòng)的圖象.
(3)直線c反映了速度隨著時(shí)間先均勻減小，后均勻增加，由于加速度不變，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程也是勻變速直線運(yùn)動(dòng).
3.v-t圖象應(yīng)用
誤區(qū)警示：v-t圖象的兩點(diǎn)說明
1.只能描述直線運(yùn)動(dòng)，無法描述曲線運(yùn)動(dòng).
2.v-t圖象描述的是物體的速度隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并不表示物體的運(yùn)動(dòng)軌跡.
例：如圖所示為某質(zhì)點(diǎn)的v-t圖象，則下列說法中正確的是()
A.在0～6s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
B.在6s～10s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)處于靜止?fàn)顟B(tài)
C.在4s末，質(zhì)點(diǎn)向相反方向運(yùn)動(dòng)
D.在t=12s末，質(zhì)點(diǎn)的加速度為-1m/s2
【審題指導(dǎo)】解答該題主要是觀察圖線，通過圖線的特點(diǎn)得出有關(guān)結(jié)論，觀察圖線時(shí)，需要注意：
(1)速度的正、負(fù)問題.
(2)速度的大小變化趨勢(shì).
(3)圖線斜率大小問題.
(4)圖線斜率的正負(fù)問題.
【答案】D
規(guī)律總結(jié)：v-t圖象的意義
1.可求出物體在任一時(shí)刻的速度和物體達(dá)到某一速度所需要的時(shí)間.
2.圖線的斜率等于物體的加速度.
3.圖線在時(shí)間軸的上方表示物體向正方向運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間軸的下方表示物體向負(fù)方向運(yùn)動(dòng).
4.可判斷物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：在v-t圖象中，傾斜直線表示物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng);平行于時(shí)間軸的直線表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng);和時(shí)間軸重合的直線表示物體靜止.
四、速度時(shí)間關(guān)系式的應(yīng)用
【問題導(dǎo)思】
1.汽車從靜止勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間t后的速度怎么求出?需要知道什么物理量?
2.速度公式v=v0+at中各量的含義是什么?它們是矢量還是標(biāo)量?
3.速度公式的適用條件是什么?應(yīng)用其解題時(shí)應(yīng)注意什么問題?
1.適用條件
公式v=v0+at只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng).
2.公式中各量的含義
(1)v0為開始時(shí)刻物體的瞬時(shí)速度，稱為初速度，v為經(jīng)時(shí)間t后物體的瞬時(shí)速度，稱為末速度.
(2)a為物體的加速度，為恒量，表明速度均勻變化，即相等時(shí)間內(nèi)速度的變化量相等.
3.矢量性
(1)公式中的v0、v、a均為矢量，應(yīng)用公式解題時(shí)，一般取v0的方向?yàn)檎较�，a、v與v0的方向相同時(shí)取正值，與v0的方向相反時(shí)取負(fù)值.對(duì)計(jì)算結(jié)果中的正、負(fù)，應(yīng)根據(jù)正方向的規(guī)定加以說明，如v>0，表明末速度與初速度v0同向;若a<0，表明加速度與v0反向.
(2)a與v0同向時(shí)物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，a與v0反向時(shí)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng).
誤區(qū)警示
速度公式v=v0+at雖然是加速度定義式的變形，但兩式的適用條件是不同的：
1.v=v0+at僅適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng).
2.可適用于任意的運(yùn)動(dòng)，包括直線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng).
例：在平直公路上，一輛汽車以108km/h的速度行駛，司機(jī)發(fā)現(xiàn)前方有危險(xiǎn)立即剎車，剎車時(shí)加速度大小為6m/s2，求：
(1)剎車后3s末汽車的速度大小;
(2)剎車后6s末汽車的速度大小.
【審題指導(dǎo)】解答該題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：
(1)剎車時(shí)為減速運(yùn)動(dòng).
(2)計(jì)算結(jié)果是否符合實(shí)際.
【答案】(1)12m/s(2)0
規(guī)律總結(jié)：求解汽車剎車問題時(shí)應(yīng)注意的問題
汽車剎車、飛機(jī)著陸、火車進(jìn)站等實(shí)際減速運(yùn)動(dòng)，由于它們?cè)谒俣葴p小為零后不再返回，此后它們就一直停留在某位置不動(dòng)，故計(jì)算它們的速度時(shí)切不可盲目將所給時(shí)間代入速度公式.若所給時(shí)間小于剎車用時(shí)，則可將所給時(shí)間代入速度公式求解，若所給時(shí)間大于或等于剎車用時(shí)，則它們?cè)谒o時(shí)間速度為零.
五、加速度變化的v-t圖象
例：試說明如圖所示的圖象中物體的運(yùn)動(dòng)情況.
【答案】圖甲中，物體運(yùn)動(dòng)的加速度越來越大，速度越來越大，表示物體做加速度越來越大的變加速直線運(yùn)動(dòng).
圖乙中，物體運(yùn)動(dòng)的加速度越來越小，后為0，速度越來越大，后不變，表示物體做加速度越來越小的變加速直線運(yùn)動(dòng)，直到加速度為0，做勻速直線運(yùn)動(dòng).
圖丙中，物體運(yùn)動(dòng)的加速度越來越大，速度越來越小，后為0，表示物體做加速度越來越大的變減速直線運(yùn)動(dòng)，直到速度減為0.
圖丁中，物體運(yùn)動(dòng)的加速度越來越小，速度越來越小，表示物體做加速度越來越小的變減速直線運(yùn)動(dòng).
規(guī)律總結(jié)：根據(jù)v-t圖象判斷加速度的變化
圖甲中，速度v隨時(shí)間t的延長(zhǎng)而增大，在時(shí)間軸上取兩段相等的時(shí)間間隔Δt，對(duì)應(yīng)的速度變化量Δv不同，而且Δv2>Δv1，所以物體做的不是勻加速直線運(yùn)動(dòng).當(dāng)Δt→0時(shí)，a=Δt/Δv表示Δt內(nèi)任一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，此時(shí)a應(yīng)為該時(shí)刻曲線切線的斜率.即v-t圖象為曲線時(shí)，曲線上面某點(diǎn)的切線斜率等于該時(shí)刻物體的加速度.對(duì)甲圖，隨時(shí)間t的延長(zhǎng)，切線斜率變大，即物體做加速度變大的加速運(yùn)動(dòng).
同理可得，圖乙中的物體做加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng).
課后小結(jié)
本節(jié)重點(diǎn)學(xué)習(xí)了對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的理解和對(duì)公式v=vo+at的掌握.對(duì)于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的理解強(qiáng)調(diào)以下幾點(diǎn)：
1.任意相等的時(shí)間內(nèi)速度的增量相同，這里包括大小方向，而不是速度相等.
2.從速度一時(shí)間圖象上來理解速度與時(shí)間的關(guān)系式：v=vo+at，t時(shí)刻的末速度v是在初速度v0的基礎(chǔ)上，加上速度變化量△v=at得到.
3.對(duì)這個(gè)運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的加速度大小方向不變，但不能說a與△v成正比、與△t成反比，a決定于△v和△t的比值.
4.a=△v/△t而不是a=v/t,a=△v/△t=(vt-v0)/△t即v=vo+at，要明確各狀態(tài)的速度，不能混淆.
5.公式中v、vo、a都是矢量，必須注意其方向.
板書
§2.2勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度和時(shí)間的關(guān)系
1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)
2.速度一時(shí)間圖象
3.速度與時(shí)間的關(guān)系式v=v0+at
4.初速度vo再加上速度的變化量at就得到t時(shí)刻物體的末速度
教學(xué)準(zhǔn)備
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能
1、掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的概念、運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn)。
2、掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系式，會(huì)推導(dǎo)，能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。
3、知道v-t圖象的意義，會(huì)根據(jù)圖象分析解決問題。
過程與方法
引導(dǎo)學(xué)生通過研究v-t圖象，尋找規(guī)律，發(fā)現(xiàn)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系。
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1、學(xué)生通過自己做實(shí)驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)規(guī)律，激發(fā)學(xué)生探索規(guī)律的興趣。
2、體驗(yàn)同一物理規(guī)律的不同描述方法，培養(yǎng)科學(xué)價(jià)值觀。
3、將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際生活相聯(lián)系，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力和*。
教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn)
1、理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象的物理意義。
2、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系式及應(yīng)用。
教學(xué)難點(diǎn)
1、學(xué)會(huì)用v-t圖象分析和解決實(shí)際問題。
2、掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系式并會(huì)運(yùn)用。
教學(xué)過程
新課導(dǎo)入
師：前面幾節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了如何描繪運(yùn)動(dòng)物體的v-t圖象，本節(jié)課我們就從v-t圖象入手，探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
新課教學(xué)
一、勻變速直線運(yùn)動(dòng)
師：請(qǐng)同學(xué)們觀察下面的v-t圖象(課件展示)，它們分別表示物體在做什么運(yùn)動(dòng)?
生1：①中物體的速度的大小和方向都不隨時(shí)間變化，說明物體在做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
生2：②中物體的速度隨時(shí)間不斷增大，說明物體在做假速直線運(yùn)動(dòng)。
師：仔細(xì)觀察②中物體速度增加的有規(guī)律嗎?
生：是均勻增加。如果取相等的時(shí)間間隔，速度的變化量是相同的。
師：很好。請(qǐng)同學(xué)們自己畫圖操作，試一試。
學(xué)生自己畫圖，動(dòng)手操作
教師用課件投影，進(jìn)一步加以闡述。
師：我們發(fā)現(xiàn)每過一個(gè)相等的時(shí)間間隔，速度的增加量是相等的。所以無論△t選在什么區(qū)間，對(duì)應(yīng)的速度v的變化量△v與時(shí)間的變化量△t之比△v/△t都是一樣的，即物體的加速度保持不變。
投影出示勻變速直線運(yùn)動(dòng)的定義
沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，且加速度保持不變的運(yùn)動(dòng)，叫做勻變速直線運(yùn)動(dòng)(uniformvariablerectilinearmotion)。
勻變速直直線運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象是一條傾斜的直線
在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，如果物體的速度隨時(shí)間均勻增加，這個(gè)運(yùn)動(dòng)叫做勻加速直線運(yùn)動(dòng);如果物體的速度隨時(shí)間均勻減小，這個(gè)運(yùn)動(dòng)就叫做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。
生：我知道了，在剛才圖1中③的速度隨時(shí)間均勻減小，表示的就是物體在做勻減速直線運(yùn)動(dòng)。
師：你所的對(duì)!請(qǐng)同學(xué)們?cè)偎伎家幌拢龡l直線的交點(diǎn)表示什么?
生1：是相遇!
生2：不是相遇，交點(diǎn)的橫、縱坐標(biāo)都相等，應(yīng)該表示在同一時(shí)刻，三者的速度相等。
師：是的，在v-t圖象中，交點(diǎn)僅表示他們的速度相等，并不表示相遇，同學(xué)們不要把v-t圖象與x-t圖象相混淆。
教師接著引導(dǎo)學(xué)生思考教材第39頁“說一說”
這條圖線表示物體的速度怎樣變化?在相等的時(shí)間間隔內(nèi)，速度的變化量總是相等的嗎?物體在做勻加速直線運(yùn)動(dòng)嗎?
生：速度增加，但在相等的時(shí)間間隔內(nèi)，速度的變化量越來越大，說明△v/△t逐漸增大，即加速度增大，加速度不是恒量，那物體的運(yùn)動(dòng)就不是勻加速直線運(yùn)動(dòng)了。
師：沒錯(cuò)。在不同的瞬時(shí)，物體的加速度不同，那我們?cè)趺凑夷骋稽c(diǎn)的瞬時(shí)加速度呢?
學(xué)生紛紛討論。
生：是做切線嗎?
師：非常好。我們可以做曲線上某點(diǎn)的切線，這一點(diǎn)的切線的斜率就表示物體在這一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度。
二、速度與時(shí)間的關(guān)系
師：除了圖像外，我們還可以用公式表示物體運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系。
從運(yùn)動(dòng)開始(這時(shí)t=0)到時(shí)刻t，時(shí)間的變化量△t=t-0,速度的變化量△v=v-v0,因?yàn)榧铀俣萢=△v/△t是一個(gè)恒量，所以a=△v/△t=v-v0/t-0
解出速度v,得到v=v0+at
這就是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系式。
師：想一想，at在數(shù)值上等于什么?
生：a在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)速度的變化量，再乘以t就是0—t時(shí)間內(nèi)速度的變化量。
生：at再加上vo就是t時(shí)刻的速度了。
師：我們還可以從圖象上進(jìn)一步加深對(duì)公式的理解。
例題1
(投影)汽車以40km/h的速度行駛，現(xiàn)以0.6m/s2的加速度加速，10s后速度能達(dá)到多少?
教師引導(dǎo)學(xué)生明確已知量、待求量，確定研究對(duì)象和研究過程
學(xué)生自主解題
師：投影出示規(guī)范步驟
解：初速度vo=40km/h=11m/s，加速度a=0.6m/s2，時(shí)間t=10s，10s后的速度為
v=v0+at
=11m/s+0.6m/s2×10s
=17m/s
=62km/h
例題2
(投影)汽車以36km/h的速度勻速行駛，若汽車以0.6m/s2的加速度剎車，則10s和20s后的速度減為多少?
教師指導(dǎo)學(xué)生用速度公式建立方程解題，代入數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果。
教師巡視查看學(xué)生自己做的情況，投影出示典型的樣例并加以點(diǎn)評(píng)。
有的同學(xué)把a(bǔ)=0.6m/s2代入公式v=vo+at，求出v10=16m/sv20=22m/s
師：這種做對(duì)嗎?
生：汽車在剎車，使減速運(yùn)動(dòng)，所以加速度應(yīng)代負(fù)值，即a=﹣0.6m/s2。
有的同學(xué)把a(bǔ)=﹣0.6m/s2代入公式v=vo+at，求出v10=4m/sv20=﹣2m/s
師：這樣做對(duì)嗎?
生：對(duì)，我也是這樣做的
師：v20=—2m/s中負(fù)號(hào)表示什么?
生：負(fù)號(hào)表示運(yùn)動(dòng)方向與正方向相反。
師：請(qǐng)同學(xué)們聯(lián)系實(shí)際想一想，汽車剎車后會(huì)再朝反方向運(yùn)動(dòng)嗎?
生：哦，汽車剎車后經(jīng)過一段時(shí)間就會(huì)停下來。
師：那這道題到底該怎么做呢?
生：先計(jì)算出汽車經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間停下來。
教師出示規(guī)范解題的樣例。
解：設(shè)初速度v0=36km/h=10m/s，加速度a=﹣0.6m/s2，時(shí)間t=10s，由速度公式v=vo+at，可知?jiǎng)x車至停止所需時(shí)間t=v﹣v0/a=0﹣10/﹣0.6=16.7s。
故剎車10s后的速度v10=v0+at=10m/s﹣0.6×10m/s=4m/s
剎車20s時(shí)汽車早已停止運(yùn)動(dòng)，故v20=0
師：通過這道題，我們大家知道了汽車遇到緊急情況時(shí)，雖然踩了剎車，但汽車不會(huì)馬上停下來，還會(huì)向前滑行一段距離。因此，汽車在運(yùn)行時(shí)，要被限定大速度，超過這一速度，就可能發(fā)生交通事故。請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合實(shí)際想一想：當(dāng)發(fā)生交通事故時(shí)，*是如何判斷司機(jī)是否超速行駛的?
生：汽車剎車時(shí)會(huì)留下痕跡，*可以通過測(cè)量痕跡的長(zhǎng)度，計(jì)算出司機(jī)剎車時(shí)的速度。以此來判斷司機(jī)是否超速行駛。
師：好極了。
小結(jié)
本節(jié)重點(diǎn)從圖象和公式兩個(gè)方面研究了勻變速直線運(yùn)動(dòng)，理解時(shí)注意以下幾點(diǎn)：
1、在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的加速度大小和方向不變，但不能說a與△v成正比、與△t成反比，決定于△v和△t的比值。
2、公式中v、v0、a都是矢量，必須注意其方向。
