运动快慢的描述—瞬时速度

运动快慢的描述—瞬时速度 运动快慢的描述—瞬时速度 程俊强 一、教学目标 知识与技能: 1、理解速度的概念。知道速度是表示运动快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量。 2、知道瞬时速度的概念，知道速度和速率以及它们的区别。 过程与方法: 1(通过描述方法的探索，体会如何描述一个有特点的物理量，体会科学的方法，体验用比值定义物理量的方法( 2(同时通过实际体验感知速度的意义和应用( 3(让学生在相互交流中逐渐领会瞬时速度与平均速度的关系，同时初步领略极限的思想并初步领会数学与物理相结合的方法，进而直接给出瞬时速度的定义( 情感态度与价值观: 1(了解从平均速度求瞬时速度的思想方法，体会数学与物理间的关系( 2(培养学生认识事物的规律:由简单到复杂(培养学生抽象思维能力( 3(培养对科学的兴趣，坚定学习思考探索的信念 本节课教学重点: 速度，平均速度，瞬时速度的概念及区别( 本节课教学难点: 1.怎样由速度引出平均速度及怎样由平均速度引出瞬时速度( 2.瞬时速度与平均速度之间有什么区别和联系及在运动中瞬时速度是怎样确定的( 三、教学思路与方法 STS强调的是科学、技术与社会的互动关系，而不仅仅是科学在技术中的应用。本节教材在“STS”栏目中设置了“速度与现代社会”的文章。介绍了车辆速度的提高与城市发展等方面的关系，并讨论了环境、资源等问。在涉及科学 技术与社会的问题时，重要的是启发学生进行这方面的思考，鼓励他们发表自己的见解。如文章最后提出这样的问题:“交通工具的速度是不是越快越好,” 另外，对教材中所列的常见的速度表，可让学生补充一些感兴趣的、重要的速率， o2-9如:空气中0C时的声速为3.3×10m/s，大陆板块移动速度约为10 m/s等。 本节的教学方法:探究、讲授、讨论、练习 四、教学准备 课件 五、课堂教学设计 教设学 计备 教学内容 师生互动 环意注 节 图 日 常 事 师:运动会上，比较哪位运动员跑 例 的快，用什么方法, 引 生:同样长短的位移，看谁用的时 发 间少。 学 师:如果运动的时间相等，又如何 生引比较快慢呢, 运动中如何比较物体运动的学 入 生:那比较谁通过的位移大。 快慢呢, 习 师:那运动物体所走的位移，所用 兴 的时间都不一样，又如何比较其快 趣， 慢呢, 从 生:单位时间内的位移来比较，就 简 找到了比较的统一。 单 入 手 逐 步 深 入 师:指导学生仔细阅读“坐标1(坐标x=,可表示位置 学与坐标的变化量”一部分( ,x2(坐标变化量=x,生2 讨论与交流: x可表示位移 之1 以百米赛跑为例，你参加赛跑例1、建立如图坐标系: 间的跑道是笔直的，你能说明“坐标”1)质点1从A运动到B点 讨与“坐标的变化量”有何不同，又2)质点2从C运动到D点 论有何联系? 3)质点3从E运动到F点 交 学生讨论 4)质点4从G运动到H点 流， 生:坐标用来表示位置，坐标坐请写出各点坐标，并求出各让的变化量表示位移，比如，我在起标个质点的位移。 学点的位置、我在终点的位置或我在与例2(绿妹在遥控一玩具小生全程中点的位置(50 m处)等，都可坐汽车，她让小汽车沿一条东积以在建立坐标系后用坐标上的点标西方向的笔直路线运动，开极 来表示，而在我从起点跑到终点的的始时在某一标记点东2 m参这段过程中，我的位移可以用起点变处，第1s末到达该标记点西与、和终点间的坐标变化量来表示( 化3m处，第2s末又处在该标乐 交流与讨论:课件投影图，让量 记点西1m处(分别求出第于学生观察，用数轴表示坐标与坐标1s内和第2s内小车位移的大探的变化量，能否用数轴表示时间的小和方向((对应的时刻怎样究，变化量? 表示) 促 答案:小车在第1 s内的进 位移为5m，方向向西;第学 2s内的位移为一2m，方向向生 自1(图中汽车(质点)在向哪个方向运 主东( 动? 解析:根据题意可建立一维2(如果汽车沿。轴向另外一个方学直线坐标系，以题中所述标习 向运动，位移Δx是正值还是负值? 记点为参考坐标原点，向西生:在教师的指导下，自主探究，方向为x轴正方向(则质点积极思考，然后每六人一组展开讨的初始位置坐标为x,一2 论，每组选出代表，发表见解，提0 m，第l s末的位置坐标为x出问题( 1 ,3 m，第2 s末的位置坐标 教师帮助并回答学生的为x,1m(这样可以根据位提问( 2 置坐标的变化量表示一段时 生:汽车在沿x轴正方向运动，间内的位移(小车在第1s内,10 m，在经过图示汽车从坐标x1 的位移Δx ,x, x,3m一段时间之后，到达坐标x,30 m1102一(一2m) ,5 m，在第2s处，则Δx ,x, x,30m一10m21 内的位移Δx,x, x,1 ,20m，位移Δx >0，表示位移的221 m一3m=,2m，如图1—3方向沿x轴正方向( —2所示((对应的时刻怎样 师:我们的这种数学表述是与表示Δt,t实际的物理情景相一致的，比如，, t) 21 汽车沿笔直的公路向东行驶，我们 可以规定向东作为x轴的正方向， 来讨论汽车的位置和位移( ,x1(定义:位移跟发北京时间8月28日凌晨2点40分，以 ,t生这段位移所用时间的雅典奥林匹克体育场，这是一个值刘比值，用v表示( 得所有中国人铭记的日子，21岁的翔 2(物理意义:速度是表上海小伙刘翔像闪电一样，挟着狂奥 速示运动快慢的物理量， 风与雷鸣般的怒吼冲过终点，以明运 度 ,xv,2(定义式:( 显的不可撼动的优势获得奥运会夺,t 男子110米栏冠军，12秒91的成冠3(单位:国际单位:m -1绩平了由英国名将科林?约翰逊为,s(或m?s)常用单位: -11993年8月20日在德国斯图加特例，km,h(或km?h)、cm,s -1(或cm?s)( 创造的世界纪录，改写了奥运会纪提 4(方向:与物体运动方录( 高向相同(说明:速度有大小师:那么请问我们怎样比较哪位运了和方向，是矢量 动员跑得快呢?有几种方法呢?试学例3、关于速度，说法正确举例说明( 生的是: 生:讨论、思考 的A.速度就是单位时间内的位生1:同样的位移，比较所用时间学移 的长短，时间短的，运动得快(例习B.速度是描述物体位置变化如刘翔在110米栏比赛中所用的热的物理量 时间最短，跑得最快，所以他夺得情，C.速度是描述物体运动快慢了金牌( 有和运动方向的物理量 生2:也可以用相同的时间，比较时 D.速度的方向就是位移通过的位移，位移大的，运动得代的方向 快(假如用相同的时间，刘翔将跑感， 得更远，说明刘翔跑得更快( 又 师:请同学们再多想一些比较快慢能 的例子，哪些是用相同位移比时激 间，哪些是用相同时间比位移的? 发 生1:我们在校运动会上，百米赛学 跑就是相同位移比时间( 生 生2:我亲身经历了，在校运动会的 前，我们班主任在选拔百米跑运动爱 员的时候，他没有秒表，而是用目国 测的方法来估计哪位同学跑得最热 快(他让我们同时起跑，看谁跑得情 最远(我看这种方法就是相同时间 比位移( 师:由上可知，运动的快慢跟 运动的时间及通过的位移都有关 系(物理学中用速度来描述物体运动的快慢程度( 师:速度公式v=Δx/Δt -1单位:国际单位m/s或m?s -1 常用单位km/h或km?h, ? -1/s或??s 生:我们在初中也学过速度，不过那时是路程跟时间的比值(它们一样吗? 师:那时那样讲是限于当时同学们的接受能力，大家想一下，什么条件下路程等于位移的大小呢? 生:在单方向的直线运动中。 师:初中我们学的速度是路程跟时间的比值(在单向直线运动中，它与位移跟时间的比值是相等的(现在我们学习的速度概念更严谨(路程与所用时间的比值是另一个物理量，它与这里的速度是不同的( 师:位移是矢量，既有大小又有方向(那速度呢? 学生看书后回答( 生:也是矢量，速度的方向就是物体运动的方向( 速度是矢量 速度的大小在竖直上等于单位时间物体位移的大小;速度的方向就是物体运动的方向。 平在匀速直线运动中，在任何师:大自然中，物体的运动有快有 均相等的时间里位移都是相等慢。天空，日出日落;草原，骏马 速的，那v,s/t是恒定的。那奔驰;树丛，蜗牛爬行(仔细观察 度 么如果是变速直线运动，在物体的运动，我们发现，在许多情相等的时间里位移不相等，况下，物体运动的快慢会发生改那又如何白色物体运动的快变:飞机的起飞，汽车的行驶，运慢呢,那么就用在某段位移动员的奔跑等(在自然界和人类生的平均快慢即平均速度来表活中，物体的运动状态各不相同且示。 不断变化(在长期对运动的思索、 探究过程中，为了比较准确地描述 运动，人们逐步建立了平均速度的 概念，并均用平均速度来描述物体 运动的快慢(如何定义平均速度 呢?请大家讨论并总结一下( 生:平均速度:用位移和发生这段 位移的时间来描述物体的运动，平 均速度是指运动物体在某段时间 内的位移与发生这段位移所用时 间的比值( 师:百米运动员，10s时间里跑完 100m，那么他1s平均跑多少呢, 生:回答(每秒平均跑10m。) 师:对，这就是运动员完成这 100m的平均速度。 师:平均速度是矢量，它的方向 由位移的方向决定，它的大小表示 这段时间内运动的快慢( 师:平均速度是在描述变速直线运 动的情况下，能粗略描述物体运动 快慢的物理量( 1(定义:运动物体经过某一讨论与交流 时刻(或某一位置)的速度，在上面我们讨论的美国田径运动叫做此时刻(或此位置)的员刘易斯的百米赛跑记录中，我们瞬时速度( 要想知道他在前10m内的平均速2(意义:反映物体在某一时度已经可以求出来了，我们还可以刻(或经某一位置)时运动求出他在前9 m内的平均速度(前的快慢，它能精确地描述变8 m内的平均速度前2m内的平均速运动的快慢。平均速度只速度，最初1m内的平均速度，等 从平能粗略地描述变速运动( 等(在这些求出的速度中，哪一个 均速3(对瞬时速度的理解:瞬时能更准确地描述刘易斯在起跑时 度到,t,0速度是在运动时间的速度? 瞬时时的平均速度，即平均速度生:取得的位移越接近最初起跑， 速度,s,t,0v,在时的极限越能准确描述他的运动快慢( ,t瞬的推 师:美国田径运动员刘易斯，平均就是某一时刻(或某一位置)时导过 连度只能粗略地描述运动的快 的瞬时速度。 速程， 慢(而当我们把时间间隔取位移间4(瞬时速度的方向:瞬时速度 利于 隔取得越短时，越能更准确地描述度是矢量，在直线运动中，提高 在这一小段时间内的运动快慢，这瞬时速度的方向与物体经过学生 就是瞬时速度。 某一位置时的运动方向相的科 师:在质点从t到t+?t时间内的同，(若是曲线运动，瞬时速学素 平均速度?x/t?中，?t取值非常度的方向是轨迹上物体所在养 非常小时,这个值就可以认为是质点的切线方向(与轨迹在该 点在时刻，的瞬时速度( 点的延伸方向一致) 师:瞬时速度，运动物体在某一时例4、下列所说的速度中， 刻(或某一位置)的速度(准确地讲，哪些是平均速度,哪些是瞬 瞬时速度是物体在某时刻前后无时速度, 穷短时间内的平均速度(是矢量，A.百米赛跑运动员以9.5m/s 大小反映了物体此时刻的运动快的速度冲过终点线 慢，它的方向就是物体此时刻的运B.经提速后列车的速度达到 150km/h 动方向，即物体运动轨迹在该点的 C.由于堵车，在隧道内的车切线方向(瞬时速度的大小叫做瞬 速仅为1.2m/s 时速率( D.返回地面的太空舱以8m/s 的速度落入太平洋 E.子弹以800m/s的速度撞击墙壁 例5、下列所说的速度中不是瞬时速度的是, A.火车以76km/h的速度经过“深圳到惠州”这一路段 B.汽车速度计指示着速度50km/h C.城市繁华路口速度路标上标有“15km/h注意车速”字样 D.足球以12m/s的速度射向球门 例6、某物体沿一直线运动，前一半时间内平均速度为v，后一半时间平均速度为1 v,求全过程的平均速度, 2 如果前一半位移的平均速度为v,后一半位移的平1 均速度为 v，全过程的平均2 速度又是多少, 例7、某人爬山，从山脚爬到山顶，然后从原路返回到 山脚，上山的平均速度为v，1 下山的平均速度为v，则往2 返的平均速度的大小和平均 速率分别是多大, 1(瞬时速率 1)定义:瞬时速度的大 把物小叫瞬时速率，简称速率。 生:阅读教材第18页相应部分的知 理与 2) 瞬时速率的测量:技识点，并总结( 社会术上通常用速度计来测量瞬生:速度既有大小，又有方向，是 联系时速率。 矢量，速度的大小叫速率， 到一2(平均速率: 师:引导学生看教材第18页图1(3 起， 瞬时速度的大小是瞬时—2(观察汽车的速度计，讨论后说 速培养速率，那平均速度的大小是出你从表盘上获取的有用信息。 度学生否也可以叫平均速率呢, 生:汽车的速率(指针指在相 和的社 (NO)其实我们初中所学的应数字的瞬间，就表示汽车在那一 速会参速度也不是没有意义的，我瞬时的速率是那个值( 率 与意们给了他一个新的名字平均 生:还可以从表盘上直接读出 识和速率。 公里里程( 对社 1)定义:路程与发生这 师:日常生活中的“速度”有 会负段路程所用时间的比值。 时指速度，也有时指速率，要看实 责任 2)速率是标量。 际的物理情景。 的态3)注意:平均速率不是平 度 均速度的大小。 本节主要学习了速度的概念 及其物理意义，平均速度和 小 瞬时速度的概念及物理意 结 义(知道了平均速度只能粗 糙描述质点运动的快慢，而 瞬时速度能更准确地描述质 点运动的快慢(速度是矢量， 方向就是物体运动的方 向(平均速度中，速度方向 也与位移方向相同。瞬时速 度的方向就是质点在那一时 刻的运动方向。速率是标量， 是指速度的大小(平均速度 与平均速率是不同的，前者 跟位移相关，后者跟路程相 关( 1(教材第20页问题与练布 习 置 2( 查找资料，以速度与 作 现代社会为题写一篇业 科技小论文