【教材分析】
本節(jié)是學(xué)生學(xué)習(xí)了位移、時(shí)間與時(shí)刻、參考系等之后又學(xué)習(xí)的一個(gè)描述物體運(yùn)動(dòng)的物理量。平均速度是對(duì)初中速度這一概念的延伸,用位移代替路程,并首次利用比值定義法來定義概念。利用極限思想引出瞬時(shí)速度的概念,是學(xué)生學(xué)習(xí)極限思想方法的很好途徑,為學(xué)生對(duì)瞬時(shí)速度的理解做好了鋪墊。
【教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)】
物理觀念:掌握平均速度和瞬時(shí)速度的概念,理解利用極限求瞬時(shí)速度的方法。
科學(xué)思維:了解從平均速度求瞬時(shí)速度的思想方法,體會(huì)數(shù)學(xué)與物理間的辯證邏輯關(guān)系。能根據(jù)所要研究的實(shí)際問題,運(yùn)用物理思維進(jìn)行科學(xué)抽象,建立理想化質(zhì)點(diǎn)模型。
科學(xué)探究:通過描述方法的探索,體會(huì)如何描述一個(gè)有特點(diǎn)的物理量,體會(huì)科學(xué)的方法,同時(shí)通過實(shí)際體驗(yàn)感知速度的意義和應(yīng)用。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任:通過介紹或?qū)W習(xí)各種工具的速度,去感知科學(xué)的價(jià)值和應(yīng)用。培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的興趣,堅(jiān)定學(xué)習(xí)思考探索的信念。
【教學(xué)重難點(diǎn)】
教學(xué)重點(diǎn):平均速度、瞬時(shí)速度概念的理解和區(qū)別。
教學(xué)難點(diǎn):利用極限法得出瞬時(shí)速度。
【教學(xué)過程】
導(dǎo)入新課
動(dòng)畫模擬蝸牛和飛機(jī)運(yùn)動(dòng)快慢動(dòng)畫,激發(fā)學(xué)生興趣,引出“誰(shuí)快?誰(shuí)慢?”這一問題。
新課講授
一、平均速度
蝸牛從A運(yùn)動(dòng)到B,飛機(jī)從C運(yùn)動(dòng)到D。蝸牛和飛機(jī)在一定的時(shí)間內(nèi)都發(fā)生了相應(yīng)位置的變化。蝸牛從位置XA=1cm到XB=5cm 用時(shí)4s,飛機(jī)從位置XC=100m到XD=500m 用時(shí)10s。
問題:他們運(yùn)動(dòng)的位移不同,所用的時(shí)間也不同,怎么比較他們運(yùn)動(dòng)的快慢呢?
學(xué)生利用已有的知識(shí)很容易得出“可以用單位時(shí)間內(nèi)的位移來表示運(yùn)動(dòng)的快慢”這一結(jié)論。引導(dǎo)學(xué)生得出平均速度的定義。
1.定義:物體運(yùn)動(dòng)的位移與所用時(shí)間之比,稱為這段位移(或這段時(shí)間)內(nèi)的平均速度。
(平均速度是通過比值定義法來定義的,后面還會(huì)遇到多個(gè)利用比值定義法來定義的物理量)
2.定義式:
3.矢量性:方向與位移方向相同。
4.單位:m/s
觀察小球運(yùn)動(dòng)情況
小球沿斜槽滾下,依次通過O、A、B、C四點(diǎn)。分析小球在OA、OB、OC這三段的運(yùn)動(dòng)情況。
問題1:小球在這三段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)得快慢相同么?
問題2:如何準(zhǔn)確的用平均速度來描述小球的運(yùn)動(dòng)?
注意:必須指明是“哪段時(shí)間”或“哪段位移”
二、瞬時(shí)速度
問題:一段位移(一段時(shí)間)內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)得快慢可以由平均速度來表示?某個(gè)位置(某個(gè)時(shí)刻)運(yùn)動(dòng)得快慢如何表示呢?
為了精確描述物體的運(yùn)動(dòng)引出瞬時(shí)速度的概念。
圖一圖二
問題:圖一、圖二中OA、OB、OC、OA1、OA2、OA3這六段位移中哪一段的平均速度更接近O點(diǎn)這一位置的瞬時(shí)速度?
學(xué)生通過思考比較得出OA3段的平均速度更接近,利用極限思想得到瞬時(shí)速度,即當(dāng)位移足夠小(時(shí)間足夠短)時(shí),小球的速度變化很小,可近似認(rèn)為小球在這段位移(時(shí)間)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)是勻速的,對(duì)應(yīng)的平均速度可用來描述小球經(jīng)過O點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。
1.定義:物體在某位置(時(shí)刻)的速度。
2.大小:又叫瞬時(shí)速率; 當(dāng)△t 非常非常小,△x/△t就可以看作某時(shí)刻(或某位置)的瞬時(shí)速度(極限思想)
平均速率:(不是平均速度的大?。┪矬w運(yùn)動(dòng)的路程與所經(jīng)歷的時(shí)間之比。
3.矢量性:與物體的運(yùn)動(dòng)方向相同。
4.單位:m/s
5.如果瞬時(shí)速度始終保持不變,則物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)?;蚶斫鉃樵趧蛩僦本€運(yùn)動(dòng)中,平均速度等于瞬時(shí)速度。
例1:光電計(jì)時(shí)器是一種研究物體運(yùn)動(dòng)情況的常用計(jì)時(shí)儀器,其結(jié)構(gòu)如圖甲所示,a、b分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置,當(dāng)有物體從a、b間通過時(shí),光電計(jì)時(shí)器就可以顯示物體的擋光時(shí)間,圖乙中MN是水平桌面,Q是木板與桌面的接觸點(diǎn),1和2是固定在木板上適當(dāng)位置的兩個(gè)光電門,與之連接的兩個(gè)光電計(jì)時(shí)器沒有畫出,讓滑塊d從木板的頂端滑下,光電門1、2各自連接的計(jì)時(shí)器顯示的擋光時(shí)間分別為2.5×10﹣2 s和1.0×10﹣2 s,小滑塊d的寬度為0.5cm,可以測(cè)出滑塊通過光電門1的速度v1=0.20 m/s,滑塊通過光電門2的速度v2=0.50 m/s。(保留兩位有效數(shù)字)
結(jié)論:由于遮光板寬度較小,遮光時(shí)間極短,所以遮光板經(jīng)過光電門這一極短時(shí)間內(nèi)平均速度的大小,可近似認(rèn)為這就是遮光板運(yùn)動(dòng)到光電門時(shí)的瞬時(shí)速率。
例2:關(guān)于瞬時(shí)速度,下列正確的是(BCD)
A.瞬時(shí)速度是物體在某一段時(shí)間內(nèi)或在某一段位移內(nèi)的速度的平均值
B.瞬時(shí)速度可以看成是時(shí)間趨于無窮小時(shí)的平均速度
C.瞬時(shí)速度是物體在某一位置或某一時(shí)刻的速度
D.物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),瞬時(shí)速度等于平均速度
例3:下列對(duì)各種速率和速度的說法中正確的是(BCD)
A.平均速率就是平均速度
B.瞬時(shí)速率是指瞬時(shí)速度的大小
C.勻速直線運(yùn)動(dòng)中任何一段時(shí)間內(nèi)的平均速度都相等
D.勻速直線運(yùn)動(dòng)中任意一段時(shí)間內(nèi)的平均速度都等于其任一時(shí)刻的瞬時(shí)速度
例4:為使交通有序、安全,高速公路設(shè)立了許多交通標(biāo)志,甲、乙兩幅圖是高速公路指示牌,下列說法中正確的是(BC)
三、課堂小結(jié)
A.甲圖中“25km”是指從此處到下一個(gè)出口的位移是25km
B.甲圖中“25km”是指從此處到下一個(gè)出口的路程是25km
C.乙圖中“80km/h”是指要求汽車在該路段行駛的瞬時(shí)速度不超過80km/h
D.乙圖中“80km/h”是指要求汽車在該路段行駛的平均速度小于80km/h
平均速度
瞬時(shí)速度
平均速率
瞬時(shí)速率
定義
物體運(yùn)動(dòng)的位移與所用時(shí)間之比
物體在某位置(時(shí)刻)的速度
物體運(yùn)動(dòng)的路程與所經(jīng)歷時(shí)間之比
瞬時(shí)速度的大小
方向
有方向,矢量
有方向,矢量
無方向,標(biāo)量
無方向,標(biāo)量
意義
粗略描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢
精確描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢
粗略描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢
精確描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢
對(duì)應(yīng)
某段時(shí)間(或位移)
某一時(shí)刻(或位置)
某段時(shí)間(或路程)
某一時(shí)刻(或位置)

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第3節(jié) 速度

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