2.3《勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系》— 【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一冊教學設(shè)計

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1、第二章 勻變速直線運動的研究第3節(jié) 勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系安徽省臨泉第一中學 郭雪鵬一、 教學內(nèi)容分析勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系是普通高中物理課程標準（2017年版）必修課程必修1模塊中“機械運動與物理模型”主題下的內(nèi)容，要求為：理解勻變速直線運動的規(guī)律，能運用其解決實際問題，體會科學思維中的抽象方法和物理問題研究中的極限方法。本節(jié)主要有兩個任務(wù)，一是介紹位移與時間的關(guān)系以及推導(dǎo)出公式的過程，滲透微元法這一重要的物理方法；二是推導(dǎo)勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系，主要培養(yǎng)學生的邏輯思維能力、科學的思維方法，強化學生分析和論證的能力。本節(jié)課內(nèi)容是上一節(jié)課內(nèi)容的延伸，是對第一章所學習

2、的速度、加速度的應(yīng)用，是對速度-時間圖像的應(yīng)用。本節(jié)內(nèi)容在整個運動學中具有基礎(chǔ)性的地位，具有重要的地位和作用。二、 學情分析學生在初中學習過勻速直線運動的位移與時間的關(guān)系，具有一定基礎(chǔ)。通過前兩節(jié)的學習，學生掌握了勻變速直線運動速度與時間的關(guān)系，學習瞬時速度對極限思想有了初步的認識，為學生學習本節(jié)知識奠定了基礎(chǔ)。讓學生體會v-t圖像與時間軸所圍的面積代表位移的過程中，逐步滲透“無限分割再求和”這種微元法的思想，使學生感悟科學的物理思想方法，提高物理思維能力。三、 教學目標1.學生通過與勻速直線運動的類比和微元法的推導(dǎo)，理解勻變速直線運動的位移與v-t圖像與時間軸所圍面積的關(guān)系。2.學生掌握勻變

3、速直線運動的速度位移關(guān)系，能在物理情境中利用公式解決問題。四、 教學重難點教學重點：勻變速直線運動的位移-時間關(guān)系、速度-位移關(guān)系教學難點：微元法推導(dǎo)位移時間關(guān)系式、靈活運用公式解決實際問題教學方法：講授法、啟發(fā)式教學、小組合作五、 教學過程(一) 導(dǎo)入新課師：勻變速直線運動跟我們的生活關(guān)系密切，研究勻變速直線運動具有重要意義。對于運動問題，人們不僅關(guān)注物體運動的速度與時間的關(guān)系，還希望知道物體運動的位移隨時間變化的規(guī)律。師：我們先從最簡單的勻速直線運動入手，討論位移與時間的關(guān)系。取初始時刻，質(zhì)點所在的位置為坐標原點，則t時刻的位置坐標與質(zhì)點在0-t時間的位移相同，得出位移公式x=vt。請大家

4、根據(jù)v-t圖像的意義，畫出勻速直線運動的v-t圖像。學生活動：動手定性畫出質(zhì)點做勻速直線運動的v-t圖像。如圖所示。師：請同學們結(jié)合自己所畫的圖像，求時間t內(nèi)圖線和時間軸圍成的矩形面積。生：正好是x=vt。師：當速度值為正值和為負值時，它們的位移有什么不同？生：當速度值為正值時，x=vt0，圖線與時間軸所圍成的矩形在時間軸的上方。當速度為負值時，x=vt0，表示位移方向與規(guī)定的正方向相同，位移x0，表示位移方向與規(guī)定的正方向相反。對于勻變速直線運動，它的位移與它的v-t圖像，是否也有類似的關(guān)系呢？下面我們一起來學習一下。(二) 新課講授1. 勻變速直線運動的位移師：做勻速直線運動物體的位移可以

5、通過它的v-t圖像求解，這個方法對于分析勻變速直線運動的位移問題有很好的啟示。下面請同學們閱讀教材43頁的內(nèi)容：勻變速直線運動位移公式的推導(dǎo)。師：下面我們一起來看一下勻變速直線運動位移公式的推導(dǎo)過程。（課件展示）一物體做勻變速直線運動的速度-時間圖像，如圖（甲）所示。師：請同學們思考一下這個物體的速度-時間圖像，用自己的語言描述物體的運動情況。生：物體做初速度為v0的勻加速直線運動。師：我們來“分割”圖像中圖線與初、末時刻線和時間軸圖線所圍成的面積。請大家討論。將學生分組后各個進行“分割”操作。A組生1：我們先把物體的運動分成5個小段，例如算一個小段，在v-t圖線中，每小段起始時刻物體的瞬時速

6、度由相應(yīng)的縱坐標表示（如圖乙）。A組生2：我們以小段起始時刻的速度乘以時間近似當作各小段中物體的位移，各位移可以用一個又窄又高的小矩形的面積代表。5個矩形的小面積之和近似代表物體在整個過程的位移。B組生：我們是把物體的運動分成了10段。師：請大家對比不同組所做的分割，當它們分成的小段數(shù)目越多，長條矩形與傾斜直線間所夾的小三角形面積越小，這說明什么？生：分割的小矩形數(shù)目越多，小矩形的面積總和越接近于傾斜直線所圍成的梯形的面積。用所有這些小段的位移之和，近似代表物體在整個過程的位移。從v-t圖線看，就是用更多的但更窄的小矩形的面積之和代表物體的位移。可以想象，如果把整個運動過程劃分得非常非常細，很

7、多很多小矩形的面積之和，就能準確地代表物體的位移了。這時，“很多很多”小矩形頂端的“鋸齒形”就看不出來了，這些小矩形合在一起組成了一個梯形OABC，梯形OABC的面積就代表做勻變速直線運動物體在0到t這段時間內(nèi)的位移。教師引導(dǎo)學生分析求解梯形的面積，指導(dǎo)學生怎樣求梯形的面積。生：在圖丁中，v-t圖像中直線下面的梯形OABC的面積是，把面積及各條線段換成所代表的物理量，上式變成x = 師：前面已學習過速度與時間的關(guān)系式，v=v0+at代入進去，得到x=v0t +at2，這就是勻變速直線運動位移與時間的關(guān)系。如果初速度為0，則簡化為到x= at2。師：我們討論一下說明各物理量的意義，以及應(yīng)該注意的

8、問題。生：公式中有起始時刻的初速度v0，t時刻的位置x，加速度a，時間間隔t。除時間t外，其余都是矢量。師：物體做直線運動，矢量的方向性體現(xiàn)在符號，與規(guī)定的方向相同，符號為正，與規(guī)定的方向相反，符號為負。一般我們選取初速度的方向為正方向。2. 勻變速直線運動的速度與位移的關(guān)系式射擊時，子彈在槍筒內(nèi)獲得加速度加速。已知a=5105m/s2，槍筒長x=0.64m，求子彈出槍口的速度。師：題中所給的已知條件合所求結(jié)果都不涉及時間t，能否根據(jù)學習的規(guī)律，得到位移x與速度v的關(guān)系呢？學生活動：利用位移時間關(guān)系和速度時間關(guān)系推導(dǎo)，得出結(jié)果v2- v02=2ax.師：同學們推導(dǎo)出來的公式v2- v02=2a

9、x體現(xiàn)了哪兩個物理量之間的關(guān)系？什么條件下適用這個公式？生：體現(xiàn)了速度與位移之間的關(guān)系，當不涉及時間t時使用較為方便。【鞏固練習】航空母艦的艦載機既要在航母上起飛，也要在航母上降落。(1)某艦載機起飛時，采用彈射裝置使飛機獲得10m/s的速度后，由機上發(fā)動機使飛機獲得25m/s2的加速度在航母跑道上勻加速前進，2.4s后離艦起飛。飛機勻加速滑行的距離是多少？(2)飛機在航母上降落，需要阻攔索使飛機迅速停下來。若某次飛機著艦時的速度為80m/s，飛機鉤住阻攔索后2.5s停下來。將這段運動視為勻減速直線運動，此過程中飛機的加速度的大小及滑行距離各是多少？(三)布置作業(yè)完成教材44頁練習與應(yīng)用1-6

10、題。六、 板書設(shè)計 2.3 勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系 一、 位移-時間關(guān)系1.v-t圖像面積表示位移2.二、速度-位移關(guān)系七、 教學反思本節(jié)求勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系用到了微元思想，學生理解微元思想存在困難。位移的教學首先要講清楚一個問題，即每段時間認為物體做勻速直線運動運動。這一點很多學生思想上不能接受，學生認為在每段時間內(nèi)物體也在做加速運動，不是勻速直線運動。要向?qū)W生講清楚，這是一種近似處理方法，當劃分的時間間隔很小時，每段時間的初速度和末速度差別很小，此時就可以認為速度不變，這段時間內(nèi)做勻速直線運動。在理解這一思想后，位移的計算可以用圖像，也可以用數(shù)學微元法計算。微元法計算方法如下：設(shè)物體運動時間為t，劃分為N段，N，質(zhì)點初速度為v0。在第i段時間，質(zhì)點的速度為第i段時間質(zhì)點的位移為總位移為當N，