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文檔簡介
1、第一章 運動的描述教材分析包偉清一課程標準:1通過史實,初步了解近代實驗科學產(chǎn)生的背景,認識實驗對物理學發(fā)展的推動作用。2通過對質(zhì)點的認識,了解物理學研究中物理模型的特點,體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。3經(jīng)歷勻變速直線運動的實驗研究過程,理解位移、速度和加速度,了解勻變速直線運動的規(guī)律,體會實驗在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用。4能用公式和圖像描述勻變速直線運動,體會數(shù)學在研究物理問題中的重要性。二解讀課程標準:1強調(diào)力學是物理學的基礎,也是物理學及其他科學研究的典范對物體運動的研究是物理學產(chǎn)生和發(fā)展的源頭之一。在物理學中,研究物體做機械運動規(guī)律的分支就是力學。人們在力學的研究中,不僅了解了物體作
2、機械運動的規(guī)律,而且還創(chuàng)造了科學研究的基本方法。力學是物理學及其他科學研究的典范,其表現(xiàn)是多方面的。在本章中最為突出的是理想化模型的建立質(zhì)點模型的建立。理想化模型源于具體事物又高于具體事物,是感知、思維的產(chǎn)物。它的建立既是一種典范,又具有普遍意義。2明確區(qū)分位置和位移質(zhì)點位置隨時間的變化規(guī)律是運動學的核心問題。教科書明確提出位置坐標以區(qū)分位置和位移,研究質(zhì)點的位置坐標隨時間變化的關系。3突出了變化率的概念任何事物的變化總是伴隨著一個過程。在這一過程中,我們關心兩件事,一是變化的多少,一是變化的快慢即變化率。在本章研究的直線運動中,速度是位移的變化率,加速度是速度的變化率。變化率在描述各種變化過
3、程中起著非常重要的作用。4注重對科學思維方法的感悟通過認識描述運動的物理量:位移、路程、速度、瞬時速度、平均速度、時間、時刻、加速度等,學會用比值定義物理量。在對瞬時速度、瞬時加速度的理解和學習的過程中,體會極限思想,并學會用圖象法研究和反映物理規(guī)律、辯析物理慨念、解決實際問題,從而提高應用數(shù)學工具解決物理問題的能力。5教學中加強與生活、技術、社會的聯(lián)系,滲透STS的思想STS強調(diào)的是科學、技術與社會的互動關系,而不僅僅是科學在技術中的應用。本教材無論是概念的引入、闡述、應用、練習中都注意理論聯(lián)系實際。如在質(zhì)點、參考系和坐標系的教學中聯(lián)系全球衛(wèi)星定位系統(tǒng);在速度一節(jié)教學中,在“STS”欄目中設
4、置了“速度與現(xiàn)代社會”的文章。介紹了車輛速度的提高與城市發(fā)展等方面的關系,并討論了環(huán)境、資源等問題。在測定物體運動的速度的實驗中,還特別介紹借助傳感器用計算機測定速度的新方法。在涉及科學技術與社會的問題時,重要的是啟發(fā)學生進行這方面的思考,鼓勵他們發(fā)表自己的見解。6注意為學生自主學習、教師教學方式的多樣化創(chuàng)造條件教科書編寫注意激發(fā)學生學習的興趣和積極性,讓學生積極參與、樂于探究。如教科書增加了許多旁批,設置了“說一說”,“做一做”,“思考與討論”等欄目,充分調(diào)動了學生參與的積極性和自主學習的主動性。又如在測速度的實驗中介紹了多種測速度的的方法,供教師選用。三課時分配建議:第1單元:1、質(zhì)點參考
5、系和坐標系(1學時)2、時間和位移(2學時)第2單元:3、運動快慢的描述速度(2學時)習題課(1課時)4、實驗:練習使用打點計時器(2學時)5、速度改變快慢的描述加速度(2學時)習題課(1課時)四教學要求和建議:本章重點講述的是描述機械運動的物理量:質(zhì)點、參考系和坐標系、位置、位移、路程、時間、時刻、速度、瞬時速度、平均速度、加速度等,不僅是下一章學習的基礎,也是以后力學各章學習的基礎知識。作為高中物理的第一章對學生的要求雖然不高,但在教學中更應注重教會學生探究物理問題的方法和研究物理問題的科學思維方法,為后面的學習打好基礎。第一節(jié) 質(zhì)點參考系和坐標系【三維目標】知識與技能:1、知道質(zhì)點的概念
6、及條件。2、理解參考系的選取在物理中的作用,會根據(jù)實際情況選定參考系。3、會用坐標系描述物體的位置和位置的變化。過程與方法:1、體驗質(zhì)點的條件及意義,知道科學抽象是一種普遍的研究方法。2、體驗不同參考系中運動的相對性,知道從不同角度研究問題的方法,促使學生形成勤于觀察、勤于思考的習慣,提高學生自主獲取知識的能力。3、體會用坐標方法,描述物體位置的優(yōu)越性,可用不同的方法設計實驗并體會比較。增強學生發(fā)現(xiàn)問題并力求解決問題的意識和能力。情感、態(tài)度與價值觀:1、認識運動是宇宙中的普遍現(xiàn)象,運動和靜止的相對性。培養(yǎng)學生熱愛自然、關心科技發(fā)展、勇于探索的精神.2、通過質(zhì)點概念和參考系的學習,體會物理規(guī)律與
7、生活的聯(lián)系.3、滲透抓住主要因素,忽略次要因素的哲學思想.4、滲透具體問題具體分析的辯證唯物主義思想,幫助學生建立辯證唯物主義的世界觀.5、通過本節(jié)學習,激發(fā)學生學習高中物理課程的興趣?!局攸c難點】重點:1、理解質(zhì)點概念以及初步建立質(zhì)點概念所采用的抽象思維方法;2、參考系的選擇。難點:將一個實際的物體抽象為質(zhì)點的條件?!窘虒W過程和方法】(一)質(zhì)點模型是高中物理提出的第一個理想模型我們對質(zhì)點概念的形成,以及質(zhì)點模型的建立過程,其教學要求是初步的。學生對科學思維方法也只能是有所認識,要求不能太高。教科書對質(zhì)點模型建立的思維過程有以下考慮:1物理概念、規(guī)律是對一定的物理模型來說的,物理模型的建立過程
8、體現(xiàn)了科學思維方法。2更重要的是引導學生領悟質(zhì)點概念的提出和分析、建立質(zhì)點模型的過程;為此,教材通過實例說明要準確描述物體的運動是十分困難的,分析困難的原因,并逐步指出建立質(zhì)點概念的必要性,充分展示了物理學研究的科學思維過程,讓學生體驗什么是科學思維的方法。如在教學中可以創(chuàng)設這樣的問題情景:2003年10月15日,我國自行研制的第一艘載人宇宙飛船成功升空。據(jù)報道,“神舟五號”載人宇宙飛船的載人艙長7.4m、直徑2.8m。升空后,顯示在指揮部熒光屏上的僅是一個小小的光點??茖W家們研究它在空中的位置、離開地面的高度、飛行的速度、運動軌道等問題時,是否還需要考慮載人艙自身的大小和形狀呢?當我們忽略飛
9、船的大小和形狀把它看作一個點時,能夠飛船的質(zhì)量嗎?(質(zhì)量是物體的固有屬性)教師引導學生討論并總結(jié)質(zhì)點概念。此處教會學生研究問題的方法理想模型法。在研究某一問題時,對結(jié)果影響非常小的因素把它忽略掉,突出研究對象的主要方面,這是一種科學抽象,物理學中稱之為理想模型。滲透抓住主要因素,忽略次要因素的哲學思想。又如:可通過“做一做”:書本在桌面上各種運動情景中能否被看成質(zhì)點?由學生結(jié)合實例總結(jié)將一個實際的物體抽象為質(zhì)點的條件:(1)一個物體能否被看作質(zhì)點,取決于它的大小和形狀在所研究問題中是否可以忽略不計,而跟自身體積的大小、質(zhì)量的多少和運動速度的大小無關。(2)一個物體能否被看作質(zhì)點,取決于所研究問
10、題的性質(zhì),即使是同一個物體,在研究的問題不同時,有的情況下可以看作質(zhì)點,而有的情況可能不可以看作質(zhì)點。此處可適當?shù)募尤雽ζ絼雍娃D(zhuǎn)動的理解,提出是不是平動的物體一定能使作質(zhì)點,轉(zhuǎn)動的物體一定不能視作質(zhì)點。(二)參考系的教學學生在初中已學過參照物,教師可讓學生舉例說明同一物體對不同的參照物運動情況不同,教師說明“參照物”的科學名稱是“參考系”即可。(三)坐標系的建立:坐標系的建立是教學重點??蓜?chuàng)設一個情景讓學生思考,如:假設你在教室前沿南北方向筆直地走了幾步,如果要你精確地描述出你前后的位置,你會怎么表示呢?由此可總結(jié)出選擇某個標志作為參考,借助數(shù)學方法來說明位置,即建立坐標系來描述物體的位置。為
11、后面位移的導入作鋪墊。由學生自主探究如何選擇坐標軸和正方向、如何選坐標原點、如何確定坐標軸上的刻度值。通過對不同的運動,如直線運動、平面運動、空間運動如何選擇坐標系來準確描述運動物體的位置,提前滲透高中研究的運動不再局限在一維空間,為將來幫助學生建立空間運動情景作鋪墊。教材在“科學漫步”欄中介紹了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS),教材沒有介紹定位原理,而是通過讓學生了解圖中顯示屏上提供的信息來說明它的許多用途。此處不僅加深了學生對坐標系的理解,更強調(diào)的是科學、技術與社會的互動關系,可讓學生利用課余時間收集一些有關全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的資料,提高學習物理的興趣?!窘虒W目標細化】目標等級目標細化典
12、型例題級1理解質(zhì)點的定義,知道質(zhì)點是一個理想化的物理模型,掌握把物體視為質(zhì)點的條件。例:下列關于質(zhì)點的說法中,正確的是( )A體積很小的物體都可看成質(zhì)點B質(zhì)量很小的物體都可看成質(zhì)點C不論物體的質(zhì)量多大,只要物體的尺寸對所研究的問題沒有影響或影響可以忽略不計,就可以看成質(zhì)點D只有低速運動的物體才可看成質(zhì)點,高速運動的物體不可看作質(zhì)點2理解參考系的概念,知道在不同的參考系中對同一個運動的描述可能是不同的;例:對于參考系,下列說法正確的是( )A參考系必須選擇地面B研究物體的運動,參考系選擇任意物體其運動情況是一樣的C選擇不同的參考系,物體的運動情況可能不同D研究物體的運動,必須選定參考系3理解坐標
13、系概念,會用一維坐標系定量描述物體的位置以及位置的變化。例:質(zhì)點由西向東運動,從A點出發(fā)到達C點再返回B點靜止。若AC=100m,BC=30m,以B點為原點,向東為正方向建立直線坐標,則:出發(fā)點的位置為 m,B點位置是 m,C點位置為 m,A到B位置變化是 m,方向 。C到B位置變化為 m,方向 。例:如圖所示,桌面離地面的高度是0.8m,坐標系原點定在桌面上,設豎直向下為坐標軸的正方向,A、B離地面的高度分別是1.3m、0.4m,問A、B的坐標應該是多少?級1 掌握把物體視為質(zhì)點的條件并分析實際問題。例:下列情形中的物體可以看作質(zhì)點的是(C ) A.跳水冠軍郭晶晶在跳水比賽中 B.一枚硬幣用
14、力上拋,猜測它落地時是正面朝上還是反面朝上 C.奧運會冠軍邢慧娜在萬米長跑中D花樣滑冰運動員在比賽中2參考系的實際應用:會根據(jù)實際情況選定參考系。參考系轉(zhuǎn)化時物體運動轉(zhuǎn)化的實際應用(運動的相對性)例:敦煌曲子詞中有這樣的詩句:“滿眼風波多閃爍,看山恰似走來迎,仔細看山山不動,是船行。”其中“看山恰似走來迎”和“是船行”所選的參考系分別是( )A船和山 B山和船 C地面和山 D河岸和流水例:甲物體以乙物體為參考系是靜止的,甲物體以丙物體為參考系,又是運動的,那么,以乙物體為參考系,丙物體的運動情況是 ( )A一定是靜止的 B一定是運動的C運動或靜止都有可能 D條件不足,無法判斷級【反饋練習】級1
15、、下列物體能看做質(zhì)點的是( )A沿著斜面下滑的木塊 B研究斜面上的木塊是下滑還是翻滾C電扇的葉片 D自轉(zhuǎn)中的地球2、公路上向左勻速行駛的汽車如圖甲,經(jīng)過一棵果樹附近時,恰有一顆果子從上面自由落下,圖乙是其運動的軌跡.地面上的觀察者看到的運動軌跡是( )車中人以車為參考系看到的果子的運動軌跡卻是( )(不計阻力)3、關于人造地球通訊衛(wèi)星的運動,下列說法正確的是( )A以地面衛(wèi)星接收站為參照物,衛(wèi)星是靜止的。B以太陽為參照物,衛(wèi)星是運動的。C以地面衛(wèi)星接收站為參照物,衛(wèi)星的軌跡是圓周。D 以太陽為參照物,衛(wèi)星的軌跡是圓周。4、關于坐標系,下列說法正確的是( )A建立坐標系是為了定量描寫物體的位置和
16、位置變化 B坐標系都是建立在參考系上的C坐標系的建立與參考系無關D物體在平面內(nèi)做曲線運動,需要用平面直角坐標系才能確定其位置5、指出以下所描述的各運動的參考系是什么?(1) 太陽從東方升起,西方落下; (2) 月亮在云中穿行;(3) 汽車外的樹木向后倒退。6、一物體從O點出發(fā),沿東偏北30°的方向運動10 m至A點,然后又向正南方向運動5 m至B點。(sin30°=0.5)(1)建立適當坐標系,描述出該物體的運動軌跡;(2)依據(jù)建立的坐標系,分別求出A、B兩點的坐標。級7甲、乙、丙三人各乘一個熱氣球,甲看到樓房勻速上升,乙看到甲勻速上升,丙看到乙勻速下降,那么,從地面上看,
17、甲、乙、丙的運動情況是 (AB)A、甲、乙勻速下降,v乙v甲,丙停在空中B、甲、乙勻速下降,v乙v甲,丙勻速上升C、甲、乙勻速下降,v乙v甲,丙勻速下降,且v丙v乙D、以上說法均不對解析:甲、乙、丙三人在觀察其他物體的運動時,是以自已所乘的熱氣球為參孝系的樓房和地面連為一體,是同一個參考系,甲看到樓房勻速上升,說明甲相對于地面勻速下降;乙看到甲勻速上升,說明乙相對于地面也在勻速下降,且乙下降的速度大于甲下降的速度;甲看到丙勻速上升,則丙的運動有三種可能:1.丙靜止;2.丙勻速上升;3.丙勻速下降,但。在這三種可能的情況下,丙看到乙一定是勻速下降,符合題意。故選擇AB正確。第二節(jié) 時
18、間和位移【三維目標】知識與技能:1、知道時間和時刻的區(qū)別和聯(lián)系。2、理解位移的概念,了解路程與位移的區(qū)別。3、知道標量和矢量,知道位移是矢量,時間、時刻和路程是標量。4、能用數(shù)軸或一維直線坐標表示時刻和時間、位置和位移。5、知道時刻與位置、時間與位移的對應關系過程與方法:1、聯(lián)系實際引出時間、時刻、位移、路程等,使學生學會將抽象問題形象化的處理方法。2、會用坐標表示時刻與時間、位置和位移及相關方向,體會用坐標方法,描述物體運動的優(yōu)越性。3、會用矢量表示和計算質(zhì)點位移,用標量表示路程,體會矢量在物理中的意義。情感、態(tài)度與價值觀:1、通過時間位移的學習,要讓學生了解生活與物理的關系,同時學會用科學
19、的思維看待事實。2、通過用物理量表示質(zhì)點不同時刻的不同位置,不同時間內(nèi)的不同位移(或路程)的體驗,領略物理方法的奧妙,體會科學的力量。3、養(yǎng)成良好的思考表述習慣和科學的價值觀。4、從知識是相互關聯(lián)、相互補充的思想中,培養(yǎng)同學們建立事物是相互聯(lián)系的唯物主義觀點。5、通過本節(jié)學習,激發(fā)學生學習高中物理課程的興趣?!局攸c難點】1、時間和時刻的概念以及它們之間的區(qū)別和聯(lián)系。2、位移的概念以及它與路程的區(qū)別。【教學過程和方法】本節(jié)介紹描述質(zhì)點運動的時刻、時間間隔、路程、位移、矢量等概念的含義和區(qū)別。本節(jié)和上節(jié)的內(nèi)容都是為下面的速度和加速度的學習奠定基礎。時刻和時間間隔、位置、路程、距離和位移的含義學生容
20、易混淆,要注意讓學生弄清楚它們的區(qū)別。(一)時刻和時間間隔可通過實例讓學生體會為什么要研究時刻和時間間隔以及它們的區(qū)別。如:通過火車運行的時刻表,你都能讀出哪些信息?鍛煉學生從生活中發(fā)現(xiàn)物理問題的能力。學生容易出錯的是在時間軸上標出第3秒,前3秒,第3秒初第3秒末。(二)路程、距離和位移1利用教科書中圖分析北京到重慶你有哪些不同的選擇?這些選擇有何相同或不同之處?通過實例分析路程、距離、位移等概念的含義,以及它們之間的關系和區(qū)別。2位移是有大小和方向的物理量,是矢量。學生第一次接觸矢量感到不習慣是自然的,我們可考慮充分利用有向線段表示矢量的直觀、形象的特點,用初位置指向末位置的有向線段來表示位
21、移。讓學生進一步領悟描述質(zhì)點位置的變化量是位移,根據(jù)位移就能確定質(zhì)點的新位置。3聯(lián)系實際例子,讓學生初步了解矢量相加的法則。如本節(jié)的“思考與討論”的內(nèi)容同樣是教學的重要環(huán)節(jié),但不是要求矢量的教學一步到位。不要將結(jié)論告訴學生,讓學生從一個實例出發(fā)思考矢量相加的法則。讓學生初步領悟矢量加法不同于標量加法,這只是矢量加法教學的一個鋪墊。關于矢量的加法問題要在第三章相互作用中完成。(三)直線運動的位置和位移、坐標和坐標的變化量此處可把第三節(jié)速度一節(jié)中的坐標和坐標的變化量提前到這節(jié)與物體直線運動的位置和位移對應。教材以一輛汽車沿平直公路行駛為例,讓學生通過思考與討論理解用坐標軸上的點x表示物理的位置,用
22、坐標軸上的有向線段x表示位移大小和方向的方法。由于學生第一次涉及矢量的正負的含義,可先用坐標軸上畫出的位移的方向來理解矢量正負的含義,再結(jié)合x=x2x1理解矢量正負的含義。學生學會直線運動中質(zhì)點的位移用坐標的變化量x來表示的方法是重要的。為今后學習勻變速直線運動、牛頓運動定律、做功等中位移方向與其它量之間的關系打好基礎。【教學目標細化】目標等級目標細化典型例題級1. 能夠區(qū)分時刻和時間間隔例:關于時刻和時間間隔的下列理解,哪些是正確的?(BC ) A.時刻就是一瞬間,即一段很短的時間間隔 B.不同時刻反映的是不同事件發(fā)生的順序先后 C.時間間隔確切地說就是兩個時刻之間的間隔,反映的是某一事件發(fā)
23、生的持續(xù)程度 D.一段時間間隔包含無數(shù)個時刻,所以把多個時刻加到一起就是時間間隔2掌握位移的概念,知道位移和路程的不同3知道矢量和標量的定義例:關于質(zhì)點的位移和路程的下列說法中正確的是(CD)A.位移是矢量,位移的方向即質(zhì)點運動的方向B.路程是標量,即位移的大小C.質(zhì)點沿直線向某一方向運動,通過的路程等于位移的大小D.物體通過的路程不等,位移可能相同級1知道矢量與標量運算的差異,會進行一維情況下的矢量運算2會用時間、時刻、位移、路程等概念分析實際問題例:關于時間和時刻,下列說法正確的是()ADA物體在5s時就是指物體在5s末時,指的是時刻B物體在5s時就是指物體在5s初時,指的是時刻C物體在5
24、s內(nèi)就是指物體在4s末到5s末的這1s時間D物體在第5s內(nèi)就是指物體在4s末到5s末的這1s的時間3能用平面坐標系正確描述直線運動的位置和位移例:一位健身愛好者在廣場上散步,從廣場上的A點出發(fā),向東走了30m到達B點,然后又向南走了40m到達C點,最后又向西走了60m到達D點做深呼吸運動。取在出發(fā)點A正東10m處的一點為坐標原點,在平面直角坐標系中表示出該人的運動過程。例:一質(zhì)點繞半徑為R的圓周運動了一周,則其位移大小為 ,路程是 若質(zhì)點運動了周,其位移大小是 ,路程是 ,運動過程中最大位移是 ,最大路程是 解析:質(zhì)點繞半徑為R的圓周運動一周,位置沒有變化,位移是零,走過的路程是2R,質(zhì)點運動
25、周,始末位置如圖所示,位移是R,路程是個周長,即7R/2;運動過程位移最大是2R,最大路程即為全程是7R/2例:氣球升到離地面80 m高空時,從氣球上掉下一物體,物體又上升了10 m高后才開始下落,規(guī)定向上方向為正方向.討論并回答下列問題:(1)物體從離開氣球開始到落到地面時的位移大小是多少米?方向如何?(2)表示物體的位移有幾種方式?其他矢量是否都能這樣表示?(注意體會“”“”號在表示方向上的作用)解析:(1)80 m,方向豎直向下;(2)語言表述法:如“位移的大小為80 m,方向豎直向下”;矢量圖法:“”“”號法,如“規(guī)定豎直向上為正方向,則物體的位移為80 m”。級【學習反饋】級:1我國
26、在2003年10月成功地進行了首次載人航天飛行.10月15日09時0分,“神舟”五號飛船點火,經(jīng)9小時40分50秒至15日18時40分50秒,我國宇航員楊利偉在太空中展示中國國旗和聯(lián)合國旗,再經(jīng)11小時42分10秒至16日06時23分,飛船在內(nèi)蒙古中部地區(qū)成功著陸.在上面給出的時間或時刻中,哪些指的是時間,哪些又指的是時刻?答案:這里的“10月15日09時0分”、“15日18時40分50秒”和“16日06時23分”,分別是指這次航天飛行點火、展示國旗和著陸的時刻;而“9小時40分50秒”和“11小時42分10秒”分別指的是從點火到展示國旗和從展示國旗到著陸所用的時間.2關于質(zhì)點運動的位移和路程
27、,下列說法正確的是()ABA質(zhì)點的位移是從初位置指向末位置的有向線段,是矢量B路程就是質(zhì)點運動時實際軌跡的長度,是標量C任何質(zhì)點只要做直線運動,其位移的大小就和路程相等D位移是矢量,而路程是標量,因而位移不可能和路程相等級3質(zhì)點向東運動了30 m,然后又向北運動了40 m,質(zhì)點發(fā)生的位移是(C)A.70米,方向是向東偏北53° B.70米,方向是向北偏東53°C.50米,方向是向北偏東37° D.50米,方向是向東偏北37°4一人沿著半徑是40 m的圓形噴水池邊散步,當他走了3圈半時,他的位移大小和經(jīng)過的路程是(B)A.879 m、879 m B.80
28、m、879 m C.80 m、80 m D.879 m、80 m5小球從3米高處落下,被地板彈回,在1 m高處被接住.那么,小球通過的路程和位移的大小分別是(D)A.4 m,3 m B.3 m,1 m C.3 m,2 m D.4 m,2 m6一輛小汽車從某路標出發(fā)向南行駛1000m時,司機忽然想起有一件工具丟在那個路標的北側(cè)3m處,于是沿原路返回,找回工具后繼續(xù)向南600m停在那里休息。試在坐標軸上表示出幾個特殊的位置,并求出位移與路程。597m,2603m7紫珠拿出了一枚一元硬幣,綠妹找來了一把刻度尺,她們想辦法測出了硬幣的直徑,然后令它在水平課桌上沿直線滾動了10圈,她們合作探究,提出了下
29、面的問題.請你幫她們來解決,你可以親身體驗一下喲!問題:(1)硬幣圓心的位移和路程相同嗎?如果不同,各是多少?(2)硬幣圓周上的每一點的位移和路程的大小是否相同?解析:測得1元硬幣的直徑為2.5 cm,則:(1)硬幣圓心的位移大小和路程相等,均為×2.5×10 cm=78.5 cm.(2)硬幣圓周上每一點的位移大小為78.5 cm,其運動軌跡為一擺線,如圖所示.硬幣沿直線運動滾動10圈時,圓周上每一點的路程為圖中擺線長的10倍,兩者大小不同.第三節(jié) 運動快慢的描述速度【三維目標】知識與技能:1.理解坐標變化量的物理意義,能用坐標變化量表示直線運動的位移和時間。2理解速度的概
30、念和定義,知道速度是矢量,知道速度的物理意義式。3理解平均速度的概念和定義,知道平均速度是粗略描述變速運動快慢的物理量,會用平均速度解決實際問題。4理解瞬時速度和瞬時速率的的概念,知道二者的區(qū)別。過程與方法:1通過對日常生活中有關速度的實例的分析,體會變化率的概念及表達方式。2借助勻速直線運動的速度定義平均速度,初步了解等效的思想。3比值定義法定義速度,復習用比值定義法定義物理量。4通過極短時間內(nèi)的平均速度認識瞬時速度。通過瞬時速度,初步了解極限的思想。情感態(tài)度與價值觀:1能領略自然界的奇妙與和諧,發(fā)展對科學的好奇心與求知欲,樂于探究自然界的奧秘,能體驗探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅。2有將物理知識
31、應用于生活和生產(chǎn)實踐的意識,勇于探究與日常生活有關的物理學問題。3了解并體會物理學對社會發(fā)展的貢獻,關注并思考與物理學相關的熱點問題,有可持續(xù)發(fā)展的意識,能在力所能及的范圍內(nèi)為社會的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻?!局攸c難點】重點:速度、平均速度和瞬時速度概念的理解。 難點:對用極限思想測量瞬時速度方法的理解。【教學過程和方法】教材進一步說明如何用坐標和坐標的變化量來表示質(zhì)點的位置和位移,為速度概念的敘述作好準備。教材的重點是速度,從平均速度引入,通過極限的思維方法過渡到瞬時速度,說明瞬時速度表示物體在時刻t的速度。教材最后說明速度的應用,特別以“STS”欄目形式從一個側(cè)面說明速度與社會發(fā)展的關系。(一)
32、速度的教學強調(diào)初高中知識的對比和銜接在本章研究的直線運動中,速度是位移的變化率,通過實例的討論,使學會學生用比值定義速度的概念。通過對初、高中速度定義的對比,使學生認識到初、高中對速度定義的不同,認識到高中對速度的定義更嚴謹,并認識到速度是矢量,具有方向性。(二)平均速度和瞬時速度的教學教材在定義了平均速度后進一步指出“為了使運動的描述精確些,可以把t取得小一些,運動快慢的差異也就小一些;t越小,描述越精確;想像t非常小,可以認為表示物體的瞬時速度。”這樣處理較清晰地體現(xiàn)了極限思想,目的是讓學生進一步加深對科學思維方法的感悟,但又回避了嚴格的極限概念和計算,也沒有引入“極限”這個術語。為后面用
33、極限思想定義物理量以及處理問題打下基礎。在教學中可利用設支實例探究來幫助學生理解極限思想。如:劉翔在瑞士洛桑世界超級田徑大獎賽以12.88 s奪得110 m欄冠軍、并打破世界紀錄。劉翔的教練員反映劉翔起跑技術不好,欄間技術比較好,還有的評價劉翔沖刺技術不如歐美運動員等等,這些評價的依據(jù)是什么?你怎么用數(shù)據(jù)分析劉翔的情況幫助他提高成績?如果劉翔想知道在跨越第七欄瞬間的速度你能幫助他嗎?(三)速度教學中滲透STS的思想“STS”強調(diào)的是科學、技術與社會的互動關系,而不僅僅是科學在技術中的應用。本節(jié)教材在“STS”欄目中設置了“速度與現(xiàn)代社會”的文章。介紹了車輛速度的提高與城市發(fā)展等方面的關系,并討
34、論了環(huán)境、資源等問題。在涉及科學技術與社會的問題時,重要的是啟發(fā)學生進行這方面的思考,鼓勵他們發(fā)表自己的見解。如文章的最后提出這樣的問題:“交通工具的速度是不是越快越好?”另外,可設置一些研究性課題供學生在課余時間完成,培養(yǎng)學生有將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐的意識,勇于探究與日常生活有關的物理學問題。讓學生了解并體會物理學對社會發(fā)展的貢獻,關注并思考與物理學相關的熱點問題,有可持續(xù)發(fā)展的意識,能在力所能及的范圍內(nèi)為社會的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻。教材列出了常見的速度表,也可讓學生補充一些感興趣的、重要的速率,如:空氣中0時的聲速為3.3×102 m/s,大陸板塊移動速度約109 m/s
35、等。最后,教材在“說一說”欄目中列舉了費恩曼所舉的有趣的例子,可通過組織同學閱讀、議論,鼓勵學生提出自己的想法。教師引導學生認識到警察所說的超速指的是瞬時速度,女士說的是一段時間走的路程和將要走過的路程,這位女士不懂瞬時速度。(四)位移時間圖像:教材中沒有講授位移時間圖像,但在下一節(jié)中介紹了速度時間圖像,為了給學生學習速度時間圖像作鋪墊,可在此節(jié)補充位移時間圖像的教學,可利用描述運動快慢的多樣性來啟發(fā)學生認識到位移時間圖像不僅可反映做直線運動的物體位置、位移的變化,還可反映物體運動的快慢即速度,讓學生充分理解位移時間圖像中點、線、斜率的含義?!窘虒W目標細化】目標等級目標細化典型例題級1. 理解
36、速度的概念和定義,知道速度是矢量,知道速度的物理意義式。2理解平均速度的概念和定義,知道平均速度是粗略描述變速運動快慢的物理量,會用平均速度定義式進行簡單計算。3理解瞬時速度的概念,初步了解極限的思想。4會區(qū)分平均速度和瞬時速度。5知道平均速度和平均速率的區(qū)別例題:下列對各種速率和速度的說法中,正確的是( )A平均速率就是平均速度B瞬時速率是指瞬時速度的大小C汽車儀表盤上的速度指汽車的瞬時速率D勻速直線運動中任何一段時間內(nèi)的平均速度都相等例題:判斷下列各速度各為何速度?A百米賽跑沖線速度 B返回艙以5m/s的速度著陸C子彈射出槍口時的速度為700m/s D火車提速例題:短跑運動員在
37、100m競賽中,測得7s末的速度是9ms,10s末到達終點時的速度是10.2ms,則運動員在全程內(nèi)的平均速度是A、9ms B、9.6ms C、10ms D、10.2ms級1會用平均速度定義式解決實際問題。2會由直線運動的位移時間圖像判斷和比較速度大小。*理解平均速度和平均速率的概念,知道二者的區(qū)別。例題:一物體做單向直線運動,前一半時間以9.0 m/s的速度做勻速運動,后一半時間以6.0 m/s的速度做勻速運動,則物體全程的平均速度是 m/s另一物體也做同向直線運動,前一半路程以3.0 m/s的速度做勻速運動,后一半路程以7.0 m/s的速度做勻速運動,則物體全程的平均速度是 m/s(保留一位
38、小數(shù))(7.5 , 4.2)例題:如圖所示為一做直線運動的物體的xt圖象,由圖象可知物體在0到1s內(nèi)的位移大小為 m,0到4s內(nèi)的平均速度大小為 m/s3s時的瞬時速度是 m。(2,1.5)例:某物體的位移圖象如圖所示.若規(guī)定向東為位移的正方向,試求:物體在OA、AB、BC、CD、DE各階段的速度.分析物體在t=0開始從原點出發(fā)東行作勻速直線運動,歷時2s;接著的第3s5s內(nèi)靜止;第6s內(nèi)繼續(xù)向東作勻速直線運動;第7s8s勻速反向西行,至第8s末回到出發(fā)點;在第9s 12s內(nèi)從原點西行作勻速直線運動.級【學習反饋】級:1關于速度的下述說法中正確的是( )A速度是描述物體位置變化大小的物理量 B
39、速度是描述物體位置變化快慢的物理量 C物體向東勻速運動,若物體發(fā)生的位移大,則速度就大 D物體向東勻速運動,若物體通過的路程越大,則速度就大2著名物理學家、諾貝爾獎獲得者費恩曼(R.P.Feynman,19181988),曾講過這樣一則笑話:一位女士由于駕車超速而被警察攔住,警察走過來對她說:“太太,您剛才的車速是60英里每小時!”(1英里=1.609千米)這位女士反駁說:“不可能的!我才開了7分鐘,還不到一小時,怎么可能走了60英里了呢?”“太太,我的意思是:如果您繼續(xù)像剛才那樣開車,在下一個小時里,您將駛過60英里?!薄斑@也是不可能的,我只要再行駛10英里就到家了,根本不需要再開過60英里
40、的路程?!睆奈锢韺W的觀點看,這位女士沒有認清下列哪個科學概念( D )A時間 B.路程 C位移 D速度 3試判斷下列幾個速度中哪個不是瞬時速度( C )A子彈出槍口的速度是800m/sB小球第3s末的速度是6m/sC汽車從甲站行駛到乙站的速度40km/hD百米賽跑沖線速度4短跑運動員在100m競賽中,測得7s末的速度是9ms,10s末到達終點時的速度是10.2ms,則運動員在全程內(nèi)的平均速度是A、9ms B、9.6ms C、10ms D、10.2ms級5一物體做單向直線運動,前一半時間以9.0 m/s的速度做勻速運動,后一半時間以6.0 m/s的速度做勻速運動,則物體全程的平均速度是 m/s另
41、一物體也做同向直線運動,前一半路程以3.0 m/s的速度做勻速運動,后一半路程以7.0 m/s的速度做勻速運動,則物體全程的平均速度是 m/s(保留一位小數(shù))(7.5 , 4.2)6下邊是京九鐵路北京至深圳某一車次運行的時刻表,設火車在表中路段做直線運動,且在每一個車站都準點開出,準點到達(1)火車由霸州開出直至到達衡水站,運行的平均速度為 86.0 km/h (2)在零時10分這一時刻,火車的瞬時速度是 0 km/h 北京西深圳自北京西起公里站名北京西深圳22:180北京西6:3523:3023:3292霸州5:225:200:080:11147任丘4:394:361:391:45274衡水
42、3:103:047如圖所示,是A、B兩質(zhì)點沿同一條直線運動的位移圖象,由圖可知(AD )A質(zhì)點A前2s內(nèi)的位移是1mB質(zhì)點B第1s內(nèi)的位移是2mC質(zhì)點A、B在8s內(nèi)的位移大小相等D質(zhì)點A、B在4s末相遇第四節(jié) 實驗:用打點計時器測速度【三維目標】知識與技能:1、了解打點計時器的計時原理,理解紙帶中包含的物體運動的信息(時間、位移);2、會安裝并使用打點計時器,理解根據(jù)紙帶測量速度的原理并測量瞬時速度;3、明確速度時間圖象的物理意義,描點法畫圖象的方法,并畫出該實驗中的速度時間圖象,能從圖象中獲取有用的信息;過程與方法:1、通過學生自己看打點計時器的說明書,培養(yǎng)學生獨立學習的能力;2、通過實驗得
43、出物體的運動信息,用數(shù)學方法表述出來,培養(yǎng)學生獲取信息、處理信息的能力,體會處理問題的方法,領悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法;3、通過畫速度時間圖象培養(yǎng)學生用圖象法處理數(shù)據(jù)的能力,體驗數(shù)學工具在物理發(fā)展中的作用;4、體驗實驗中理性思維的重要,既要動手,更要動腦.5、經(jīng)歷科學探究過程,認識科學探究的意義,嘗試應用科學探究的方法研究物體運動。情感、態(tài)度與價值觀:1、感受打點計時器的巧妙設計思路,體會物理原理在解決實際問題中的指導作用,增強將物理知識應用于生活實際的意識;2、經(jīng)歷實驗過程,體驗科學實驗過程的艱辛與喜悅,并樂于探索自然界的奧妙;3、體驗用圖象的方法描述物理現(xiàn)象的樂趣,培養(yǎng)學
44、生用數(shù)學方法處理物理問題的意識。培養(yǎng)學生敢于創(chuàng)新和實事求是的科學態(tài)度和科學精神;4、培養(yǎng)學生合作與交流的精神,有將自己的見解與他人交流的愿望,養(yǎng)成在合作中既堅持原則又尊重他人的習慣。【重點難點】重點:1、學會使用打點計時器;2、能根據(jù)紙帶計算物體運動的瞬時速度.3、會用描點法描繪物體的速度時間圖象,并從中獲取物理信息.難點:處理紙帶的方法,用描點法畫圖象的能力?!窘虒W過程和方法】將實驗教學與其他教學內(nèi)容緊密地結(jié)合在一起的教學形式是這次實驗教學的一個特點。雖然教材中沒有規(guī)定學生必做實驗,但凡是課程標準做出這樣要求的,教材都安排了實驗。本節(jié)實驗要求全體學生都必須完成。本節(jié)在教材中除了介紹電磁打點計
45、時器外,還介紹了電火花打點計時器,在“科學漫步”欄目中又介紹了用氣墊導軌和數(shù)字計時器測速度,在“做一做”欄目中還特別介紹借助傳感器用計算機測定速度的新方法,為教師教學方式的多樣化創(chuàng)造了條件。(一)介紹打點計時器可在課前讓學生設計測速度方案,并在其中找出接近打點計時器原理的設計方案,讓學生體會打點計時器作為計時工具,為何能很方便的測速度。再要求學生通過教科書和閱讀“說明卡”觀察儀器,理解紙帶中包含的物體運動的信息(時間、位移),掌握使用打點計時器在紙帶上記錄時間和位移的技能。此處可通過“做一做”讓學生更深的體會打點計時器原理及用途。做一做:(1)甲:用手代替小車,拉動紙帶,可勻速、可變速乙:左手
46、拿秒表,右手手腕緊靠桌面,并且筆要拿豎直,每隔1s打一點(2)討論:1)紙帶上記錄了那些信息? 2)紙帶上的點與小車的位移和時間是如何對應的,怎樣將紙帶上的點變成相關的數(shù)據(jù)?3)同一紙帶,為何也疏密也不一樣? (3)使用打點計時器。與人工相比,有何優(yōu)點? (二)用打點計時器測量平均速度和瞬時速度此處教材變化較大,在老教材中是利用勻變速直線運動的中間時刻速度等于平均速度來測量瞬時速度的,而新教材中是利用極限思想來粗略測量瞬時速度的。學生通過用極限思想測量瞬時速度,對瞬時速度的理解體會會更深。(三)對速度時間圖象的教學圖象是表示變化規(guī)律的好方法,如何用圖象來描述物體的速度變化情況,引導學生理解vt
47、圖象的物理意義和可從vt圖象獲取的信息:點、線、面、斜率的含義。體會用平滑曲線“擬合”速度實際變化情況。(四)實驗過程教師重在指導:(1)打點計時器的安裝和紙帶的安裝方法:(2)打的點不清晰或打不出點可能是哪些原因?怎樣調(diào)整?(3)打完紙帶后應立即切斷電源。(4)紙帶上點不是圓點而是一些短線的原因。(5)指導學生:紙帶上的點與小車的位移和時間是如何對應的,怎樣將紙帶上的點變成相關的數(shù)據(jù)?(6)怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的平均速度?(7)怎樣根據(jù)紙帶上的點跡計算紙帶的瞬時速度?如何更精確的測量某點的瞬時速度(五)借助傳感器用計算機測速度及介紹氣墊導軌和數(shù)字計時器本節(jié)在教材中除了介紹電磁打點計時
48、器外,還介紹了電火花打點計時器,在“科學漫步”欄目中又介紹了用氣墊導軌和數(shù)字計時器測速度,在“做一做”欄目中還特別介紹借助傳感器用計算機測定速度的新方法,為教師教學方式的多樣化創(chuàng)造了條件。從課程標準教學要求來看,“科學漫步”和“做一做”欄目的內(nèi)容不是硬性的,可根據(jù)學校的具體情況選做。【教學目標細化】目標等級目標細化典型例題級1了解兩種打點計時器的構(gòu)造、工作原理和使用方法 例:電磁打點計時器的電源應是_電源,通常的工作電壓為_伏,實驗室使用我國民用電時,每隔_秒打一次點,如果每打5個取一個計數(shù)點,即相鄰兩個計數(shù)點間的時間間隔為_秒。答案:交流;4-6;0.02;0.1分析:考察電磁打點計時器的工
49、作原理例:接通電源與釋放紙帶讓紙帶(隨物體)開始運動,這兩項操作的時間順序是(A)A先接通電源,后釋放紙帶 B先釋放紙帶,后接通電源C釋放紙帶的同時接通電源 D先接通電源或先釋放紙帶都可以分析:考察打點計時器使用注意事項2會根據(jù)紙帶判斷物體的運動情況例: 關于打點計時器打出的紙帶,下列敘述中正確的是(ABD)A點跡均勻,說明紙帶做勻速運動 B點跡變稀,說明紙帶做加速運動C點跡變密,說明紙帶做加速運動 D相鄰兩點間的時間間隔相等分析:考察根據(jù)紙帶上點跡的疏密判斷物體的運動情況級1.并求某段時間內(nèi)的平均速度及某時刻的瞬時速度例:下圖是一位同學利用電磁打點計時器打出的一條紙帶,相鄰點的時間間隔為0.
50、02 s,紙帶旁邊是一把最小刻度為1 mm的直尺,試計算拖著紙帶做直線運動的物體:(1)在AC這段時間內(nèi)的平均速度;(2)在B點的瞬時速度分析:考察平均速度和瞬時速度的計算2.速度時間圖象的理解(會根據(jù)vt圖像判斷物體的運動情況)例: 如圖所示為某物體的vt圖象,試說明該物體的運動情況答案:04 s物體做加速運動,末速度為12 m/s;46 s物體做減速運動,末速度為0;67 s物體做反向加速運動,末速度大小為4 m/s;78 s物體做反向減速運動,末速度為0.分析:考察速度時間圖象的理解 根據(jù)圖像判斷物體在某段時間案內(nèi)做加速(或減速、勻速)運動;拐點不表示運動反向(因為速度的正負沒變),圖線
51、與時間軸的交點表示運動反向級【學習反饋】級:1.打點計時器是一種使用 流電源的 儀器,它的工作電壓為 V,當電源頻率為50Hz時,它第隔 s打一次點,當電源的頻率為60Hz時,它第隔 s打一次點。2.下列說法中正確的是()A電磁打點計時器和電火花計時器的計時原理基本一樣B電磁打點計時器和電火花計時器外接的交流電壓一樣C電磁打點計時器和電火花計時器外接的交流電頻率是一樣的D電磁打點計時器和電火花計時器打點的時間間隔都是0.02 s3.電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器,根據(jù)打點計時器打出的紙帶,我們可以從紙帶上直接得到的物理量是( AB )21世紀教育網(wǎng)A時間間隔 B位移 C平均速度 D
52、瞬時速度21世紀教育4.一同學在使用打點計時器時,紙帶上點不是圓點而是一些短線,這可能的原因是( D)A接在直流電源上 B電源電壓不穩(wěn)C電源頻率不穩(wěn) D打點針壓得過緊5.使用電火花計時器來分析物體運動情況的實驗中,有如下基本步驟:A把電火花計時器固定在桌子上B安裝好紙帶C松開紙帶讓物體帶著紙帶運動D接通220 V交流電源E按下脈沖輸出開關,進行打點這些步驟正確的排列順序為_6.一物體做直線運動的圖象如圖所示,則該物體()A先做加速運動,后做減速運動,速度方向相同B先做加速運動,后做減速運動,速度方向相反C先做減速運動,后做加速運動,速度方向相同D先做減速運動,后做加速運動,速度方向相反7在練習
53、使用打點計時器時,得到如圖所示的紙帶,從O點開始,每隔0.1 s取一個測量點測得OA3.20 cm,AB3.90 cm,BC5.86 cm,CD7.58 cm,DE9.72 cm., 則可判斷紙帶的運動是_ _;CD段的平均速度為_ _;OD段的平均速度為_ _;B點的速度 級:8一同學利用打點計時器打出的紙帶分析小車的運動速度時,從幾條紙帶中選出了一條不很完整的紙帶,如圖所示紙帶上有六個計數(shù)點,相鄰兩計數(shù)點之間還有四個點沒有畫出,所用交流電的頻率為50 Hz,相鄰計數(shù)點之間的距離已標在圖中,單位是厘米(1)計算06點之間的平均速度;(2)打點計時器打第4個點時小車的瞬時速度接近多少?(3)若實驗中電源頻率低于50 Hz時,計算時因為不知而仍按50 Hz的時間間隔打一個點計算,則測出的速度數(shù)值將比物體的真實值是偏大還是偏???答案(1)0.68 m/s(2)0.83 m/s(3)偏大解析當交流電的頻率為5
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