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匀变速直线运动的位移与时间的关系           ★★★ 【字体:
匀变速直线运动的位移与时间的关系
作者:吴纪平    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2009-12-12

(一)课标要求

1)经历探究匀变速直线运动规律的过程,了解匀变速直线运动的规律,体会实验在研究物理问题中的作用。

2)能用公式和图象描述匀变速直线运动,体会数学在研究物理问题中的重要性。

(二)教学设计

本节课以匀变速直线运动的位移公式为载体,让学生经历匀变速直线运动位移与时间规律的探究过程,感悟科学探究的方法与要素。

(三)教学目标

.知识目标

(1)掌握匀变速直线运动的位移公式,理解公式中各符号的物理意义及正负号的含义。

(2)能用位移公式解决运动中的简单计算问题。

.技能目标

初步了解极限的思想方法,以及科研的一般过程:提出问题、猜想、验证、归纳。

.情感目标

激发对科学探究的热情,体验探究成功后的喜悦之情。

(四)教材分析

.前后知识联系

学习匀变速直线运动速度时间规律是从两个方面学习:图象和关系式,本课学习匀变速直线运动位移时间规律也是从这两个方面学习。本课内容较多,拟将速度—位移公式移至下节课讲授。

.重点

(1)使学生经历“匀变速直线运动位移与时间的关系”的探究过程,学习科学探究的方法。

(2)位移公式的理解及应用。

.难点

(1) 导出匀变速直线运动位移公式的整体思路。

(2) 如何使学生经历“匀变速直线运动位移与时间的关系”的探究过程。

(3) 验证匀变速直线运动的vt图象下四边形的面积等于匀变速直线运动的位移的实验方案。

.学生状态分析

  已基本掌握匀变速直线运动速度与时间的关系,在第1章学会了测量瞬时速度的基本方法。

5.教学方法

师生互动、学生主动观察、回忆、思考、讨论;实验探究,教师配合讲解、演示、提问。

6.教具

CAI课件、斜轨(附有厘米刻度尺)、光电门数字计时器。

(五)教学流程图

图见下页。

(六)教学过程

步骤教师学生活动方法运用导入新课提问:描述物体运动的物理量有哪些?

答:时间、位移、速度、加速度。

上节课我们学习了匀变速直线运动的速度与时间的关系,今天我们主要来学习匀变速直线运动的位移与时间的关系。回忆、思考、学生回答。新课教学一、 匀速直线运动的位移

1.位移公式:x=v·t

2.vt图象看位移。

结论:匀速直线运动的vt图象下面矩形的面积代表匀速直线运动位移。由速度时间图象联系物体实际运动情境分析问题。二、匀变速直线运动的位移1.根据对比,提出猜想。

在速度—时间图象中,匀速直线运动的速度随时间变化的图象与坐标轴所围成的面积对应着物体的位移。猜想,在速度—时间图象中,匀变速直线运动的速度随时间变化的图象与坐标轴所围成的面积是否也可以利用来求物体的位移呢?

如果猜想成立,那么S面积=x位移,即12(v0+vt=x2.运用“极限”思想,进行理论分析。

采用无限分割逐渐逼近的方法,论述匀变速直线运动位移等于vt图象下面的面积。3.设计方案,实验验证。

1)验证思路,即比较12(v0+vt与位移x的关系。

2)提供实验器材:斜轨(附有厘米刻度尺)、光电门数字计时器(两种计时方式S1——测量一次挡光时间、S2——测量前后两次挡光的间隔时间)。

3)引导学生提出实验方案,主要解决以下问题:

①小球从斜轨滑下的运动是什么性质的运动?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

介绍各器材、仪器及其功能。续上表步骤教师学生活动方法运用新课教学答:匀变速直线运动,其v-t图象为一条倾斜直线。

②如何测量瞬时速度?

答:通过测量小球遮挡光电门的时间Δt,而在这段时间内小球的位移为小球的直径,于是可以求出小球在这段时间的平均速度。由于时间较短,可以认为求出小球在这段时间的平均速度是该处的瞬时速度。

③如何测量从速度v0变化到v所需的时间?

答:利用数字毫秒表的第二种记时方式:测量小球前后两次挡光时间。

如何测量从速度v0变化到v的位移?

答:可以通过斜轨上附有的厘米刻度尺读出两光电门的位置坐标。

引导学生讨论设计实验数据记录的表格。(预备表格如下)

S1”计时方式“S2”计

时方式比较Sx过位置1的挡光时间t1/ms过位置2的挡光时间t2/ms在位置1的速度v1

/(cm/ms)在位置2的速度v2

/(cm/ms)从位置1到位置2的时间t

/ms图形包围的面积S

/cm2位移x

/cm1 (测量值)(测量值)(计算值)(计算值)(测量值)(计算值)(测量

值)2

4)数据分析。

结论:在误差的允许范围内,在速度—时间图象中,匀变速直线运动的vt图象下梯形的面积等于匀变速直线运动的位移。

 

 

学生讨论交流实验设计方案、投影学生设计的实验数据、记录表格、学生上台做实验。4.位移公式的推导

1)因为梯形的面积=(上底+下底)×高/2,即

S=12(v0+vt……①

而根据速度公式:v=v0+at……②

把②式代入①式可以得出

梯形面积S=v0t+12at2

所以位移xv0t+12at2。师生共同推导位移公式。续上表步骤教师学生活动方法运用新课教学(2)梯形面积也可以通过由S1S2两部分面积之和求出,加深对公式的理解。

3)明确:①公式对匀加速直线运动和匀减速直线运动都适用。

②初速为零的匀加速直线运动时,可写成x=12at2

③同一直线的矢量运算:习惯取v0的方向为正方向,若匀加速运动,a取正号;若匀减速运动,a取负号;若位移方向与正方向同向,则取正号;反之取负号。(4)课本p42例题讲解。

【出示思考题】

1. 汽车做什么运动?

2. 哪些条件是已知的?哪些条件是未知的?

3.如何求解?

【出示运动示意图】学生回答思考题的同时,教师在黑板书写求解的过程。小结位移公式:xv0t+12at2,其中xv0a都为矢量,要注意方向,t为物体做匀变速直线运动的时间。板书板画的设计第3节匀变速直线运动的位移与时间的关系

一、 匀速直线运动的位移

1.位移公式:x=v·t

2.从匀速直线运动的v-t图象看位移。

结论: v-t图象下面矩形的面积等于匀速直线运动物体的位移。

二、匀变速直线运动的位移

1.从匀变速直线运动的v-t图象看位移。

结论: v-t图象下面积等于匀变速直线运动物体的位移。

2.位移的公式:x=v0t+12at2

(1)公式适用与匀变速直线运动。

(2)初速为零的匀加速直线运动时,可写成x=12at2

(3)同一直线的矢量运算:习惯取v0的方向为正方向。

(广东汕头第一中学吴纪平)

专家点评

本课的主线是从匀速直线运动的速度—时间图象中面积与位移的关系出发,提出猜想:匀变速直线运动是否也有此关系。再由极限的数学思维方法推论,最后引导学生设计实验验证方案、实验测量、数据处理、证实猜想。

设计者是从培养学生探索解决问题、培养学生正确的科学态度的角度出发设计本课的。

在教学过程中,教师并不局限于知识的传授,还给学生传授一些思维方法、研究方法,并大胆地让学生进行设计实验验证方案、实验测量等活动,从而实现了课堂教学培养学生能力的目的,使学生成为知识的“发现者”,成为课堂教学的主人。

本课还注重物理学科以实验为基础的特点,合理使用现代化媒体进行教学。

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