勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系 (2)

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1、勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系 教材分析 本節(jié)內(nèi)容屬于《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中共同必修模塊物理Ⅰ的內(nèi)容。學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻變速直線運動的定義及加速度概念，學(xué)習(xí)了勻變速直線運動瞬時速度和時間的關(guān)系，本節(jié)內(nèi)容是對勻變速直線運動的進(jìn)一步認(rèn)識。位移公式是這節(jié)課的知識目標(biāo)。根據(jù)課程目標(biāo)，更重要的是以位移公式為載體，讓學(xué)生經(jīng)歷勻變速直線運動規(guī)律的探索過程，體會實驗在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生探究自然現(xiàn)象的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。通常推導(dǎo)勻變速直線位移公式介紹了兩種方法，一是利用V–t圖象結(jié)合極限的思想求位移，二是利用發(fā)(V。+Vt)來推導(dǎo)位移公式。前一種方法涉及極限思想中學(xué)

2、生不容易接受，后一種方法用到平均速度是(V。+Vt)推導(dǎo)位移公式，但平均速度為什么是始末速度和的一半，沒有給出充分的理由，學(xué)生的思維有障礙。本人利用勻速直線運動V–t圖象中“面積”代表“位移”，想到勻變速直線V–t圖象中“面積”是否也代表“位移”，再用實驗驗證，學(xué)生易于接受，也培養(yǎng)了學(xué)生探究能力。 教學(xué)重點 １．使學(xué)生經(jīng)歷“勻變速直線運動位移與時間的關(guān)系”的探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法； ２．位移公式的理解及應(yīng)用。 教學(xué)難點 １．導(dǎo)出勻變速直線運動位移公式的整體思路。 ２．如何使學(xué)生經(jīng)歷“勻變速直線運動位移與時間的關(guān)系”的探究過程 ３．驗證勻變速直線運動速度時間圖象中“面積”大

3、小代表位移大小的實驗方案。 教學(xué)目標(biāo) 一、知識目標(biāo)： １．掌握勻變速直線運動的位移公式，理解公式中各符號的物理意義及正負(fù)號的含義。 ２．能用位移公式解決運動中的簡單計算問題。 二、過程與方法： １．經(jīng)歷探究勻變速直線運動位移和時間規(guī)律的過程，感悟科學(xué)探究的方法與要素，體會實驗在研究物理問題中的作用。 ２．培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力。 三、情感目標(biāo)： 激發(fā)對科學(xué)探究的熱情，體驗探究成功后的喜悅之情。 教學(xué)過程 一、復(fù)習(xí)舊知，引出新課 １．老師邊演示邊講述邊板書：我們在前面學(xué)習(xí)了勻速直線運動（圖１），知道： （1）勻速直線運動的速度Ｖ 是個恒定值，其速度—

4、時間圖象如圖２所示； （2）做勻速直線運動的物體，其位移Ｓ與時間ｔ的關(guān)系是Ｓ＝Ｖｔ； （3）在速度—時間圖象中，勻速直線運動的速度圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積大小等于位移大小， 如圖３所示。 ２．老師繼續(xù)邊演示邊講述邊板書：我們還學(xué)習(xí)了勻變速直線運動的速度公式（圖４）。知道： （1）勻變速直線運動的速度Ｖ 隨時間ｔ而變化的，其速度—時間圖象如圖５所示； （2）那么，在勻變速直線運動中，物體的位移Ｓ與時間ｔ是什么關(guān)系呢？這正是我們這一節(jié)課要研究的問題。 二、根據(jù)對比，提出猜想 既然，在速度—時間圖象中，勻速直線運動的速度圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積大小等于位移大小。那么猜想：在速度—時間圖

5、象中，勻變速直線運動的速度圖線與坐標(biāo)軸所圍的面積大小是否也等于位移大小呢？（圖６） 如果是，那該多好?。∫驗樵谒俣取獣r間圖象中，勻變速直線運動的速度圖線與坐標(biāo)軸所圍的圖形是梯形；而梯形面積是可以根據(jù)數(shù)學(xué)方法求解的。也既是說，如果猜想成立，那么位移Ｓ＝面積Ｓ＝（Ｖ0＋Ｖt）ｔ，就可以由此去推導(dǎo)位移Ｓ與時間ｔ的關(guān)系。 三、設(shè)計方案、實驗驗證 １．設(shè)計方案 教師：根據(jù)上述的對比分析和猜想，請各小組設(shè)計實驗，怎樣驗證上述猜想。 學(xué)生活動：各小組展開設(shè)計和討論，教師參與討論，進(jìn)行指導(dǎo)?！? 教師提問：甲小組，你們在設(shè)計實驗方案的過程中，主要的困難是什么？ 第甲小組：不知道怎樣測量瞬時速度

6、。 教師發(fā)言：誰能幫助他們解決這個問題？ （由其他小組對這個問題進(jìn)行解答，如果所有的學(xué)生都回答不出來，則由教師進(jìn)行解答。） 學(xué)生活動：由其他學(xué)習(xí)小組發(fā)言，幫助甲小組解決他們的障礙。 教師提問：乙小組，你們在設(shè)計實驗方案的過程中，又有什么困難？你們是怎樣解決的？如果你們解決不了，哪個小組能夠幫助他們解決這個問題；如果再解決不了，由教師提供幫助。 學(xué)生活動：……… 經(jīng)過討論，最后得到一個比較完整的實驗方案，運動物體的位移、初速度、末速度以及運動時間等各個物理量都可以進(jìn)行測量。其中瞬時速度的測量和運動時間的測量都是借助于光電門和數(shù)字計時器，由多媒體課件（圖７）進(jìn)行輔助教學(xué)，講述物體在極短

7、時間內(nèi)的平均速度近似等于瞬時速度，即，Ｌ為擋光片的寬度，t２是擋光時間，可由計時器上讀出。 教師：介紹氣墊導(dǎo)軌、光電門、擋光片、計時器；滑塊在氣墊導(dǎo)軌上做勻加速直線運動，兩個光電門之間的距離，等于小車位位移大小，運動時間可由計時器上直接讀出。 教師：經(jīng)過剛才的討論，我們已經(jīng)有了比較完整的實驗方案，在實驗過程中我們還要記錄實驗數(shù)據(jù)，請各個小組設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格，并進(jìn)行交流。 學(xué)生活動：討論并設(shè)計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格。 ２．實驗驗證 教師：借助于氣墊導(dǎo)軌、光電門、數(shù)字計時器等器材進(jìn)行實驗。 學(xué)生：觀察實驗過程，對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，驗證Ｓ位移＝是否成立。 實驗事實證明，猜想成立。

8、 ———勻變速直線運動的位移公式　　 四、反思研究過程 教師：在剛才的研究過程中，你在哪些方面感受最深？今天的研究過程在哪些方面對于今后解決類似的問題有借鑒作用？ 學(xué)生：進(jìn)行討論，發(fā)表各自的感受。 五、鞏固應(yīng)用、深化理解 １．下列表格是某汽車的部分性能參數(shù)表：汽車從靜止啟動開始做勻加速直線運動，試根據(jù)上表的參數(shù)計算汽車加速到１００ｋｍ／ｈ時通過的路程。 發(fā)動機(jī)位置 前置 氣缸數(shù) ６ 排量（ｍＬ） 3000 最大功率（ｋｗ） 150／5800 ０～１００Ｋｍ／ｈ加速時間（ｓ） 7.2 引申：同學(xué)們在１００米短跑時，啟動以后的前２０米可以近似看作初速度為零的勻加速

9、直線運動，你怎樣測量自己在這段距離內(nèi)的加速度大小呢？ ２．汽車在高速公路上以３０ｍ／ｓ的速度行駛，突然前方發(fā)生緊急交通事故而急剎車，剎車加速度大小是６ｍ／ｓ２，經(jīng)過４ｓ鐘汽車行駛多遠(yuǎn)？２０ｓ鐘汽車行駛多遠(yuǎn)？ 解 指導(dǎo)學(xué)生分析結(jié)果：Ｓ２＝－６００ｍ的合理性。 布置作業(yè)，結(jié)束教學(xué)。 點評 勻變速直線運動的位移公式是高中物理教學(xué)中的難點之一，教師在教學(xué)設(shè)計中分析了以往兩種處理方法（既“先分割，再極限求和”以及“根據(jù)平均速度求位移”）的不足，根據(jù)學(xué)生實際提出了自己的教學(xué)思路。其突出的特點有以下幾方面： １．新課程倡導(dǎo)探究，并將科學(xué)探究與科學(xué)知識并列為課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容。猜想與假設(shè)是科學(xué)探究的

10、要素之一，但不是沒有依據(jù)的胡猜亂想。本節(jié)課從復(fù)習(xí)舊知識引出新問題之后，由勻速直線運動速度圖象中“面積”的物理意義，遷移到在勻變速直線運動速度圖象中的“面積”是否也具有同樣的物理意義，提出猜想有根有據(jù)、合情合理，符合高一新學(xué)生的認(rèn)知水平。 ２．教學(xué)過程中，教師要求學(xué)生設(shè)計實驗去驗證“猜想”，這個實驗設(shè)計對于高一學(xué)生有一定的難度，但是不同的學(xué)生有不同的思維“堵塞”點，教師要求各小組提出各自的困難與障礙，由其他同學(xué)幫助該組解決問題，最后達(dá)成共識。實現(xiàn)了對癥下藥，對于困難，鼓勵學(xué)生敢于挑戰(zhàn)，落實了“情感”目標(biāo)，也體現(xiàn)了面向全體學(xué)生的課程理念。之后，教師要求學(xué)生設(shè)計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格，這既是實驗前的準(zhǔn)備工作，也促進(jìn)了學(xué)生對實驗的設(shè)計進(jìn)行整理，使學(xué)生在思維上再經(jīng)歷了一次過程，培養(yǎng)了學(xué)生設(shè)計實驗的能力。當(dāng)學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)驗證了猜想，推導(dǎo)出位移公式，水到渠成，知識目標(biāo)、過程目標(biāo)和情感目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)也得到實現(xiàn)。 ３．當(dāng)推導(dǎo)出勻變速直線運動的位移公式之后，教師沒有急于進(jìn)行鞏固訓(xùn)練，而是要求學(xué)生以上述研究過程為載體進(jìn)行反思，感悟科學(xué)探究的方法和過程。 總之，本節(jié)課較好地實現(xiàn)知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀三維教學(xué)目標(biāo)，是一節(jié)很實在的課。