第3節(jié)位置變化快慢的描述—速度教學(xué)設(shè)計(jì)備課人學(xué)科物理課題1.3位置變化快慢的描述—速度教學(xué)內(nèi)容分析速度是描述物體運(yùn)動(dòng)的重要物理量，本節(jié)內(nèi)容圍繞速度概念的建立展開。教科書的內(nèi)容安排是有層次的。具體表現(xiàn)為首先通過問題引導(dǎo)學(xué)生回憶初中時(shí)如何描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢，并且引導(dǎo)學(xué)生分析運(yùn)動(dòng)員在比賽中不同時(shí)段的運(yùn)動(dòng)快慢是否相同，這為引入瞬時(shí)速度做好了鋪墊。然后在分析的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到為了描述物體的運(yùn)動(dòng)，不僅應(yīng)該描述物體位置的變化多少，還要描述其快慢，這就需要建立速度的概念。為進(jìn)一步精確描述物體的運(yùn)動(dòng)快慢，又引入了平均速度和瞬時(shí)速度的概念。最后，結(jié)合瞬時(shí)速度的概念，研究測(cè)量速度的方法以及描繪速度我—時(shí)間圖像的方法。學(xué)情分析速度是學(xué)生初中已有的概念，難點(diǎn)表現(xiàn)在對(duì)概念的重建和進(jìn)階學(xué)習(xí)上，由于位移和路程的不同，高中所學(xué)的速度概念與初中不同，教科書提醒學(xué)生注意這個(gè)差異。平均速度過度到瞬時(shí)速度的極限思想學(xué)生首次接觸，因此是本節(jié)的另一個(gè)難點(diǎn)。學(xué)生對(duì)?t非常非常小的含義，不一定理解的很清楚，教師可以用勻速直線運(yùn)動(dòng)作為過渡例子引導(dǎo)學(xué)生思考，學(xué)生一時(shí)不理解也不必強(qiáng)求。隨著物理和數(shù)學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)逐漸加深對(duì)極限思想的理解。教學(xué)目標(biāo)1.通過抽象概括，理解速度的含義。2.理解平均速度和瞬時(shí)速度的區(qū)別與聯(lián)系，初步體會(huì)極限法在研究物理問題中的應(yīng)用和意義。3.理解v-t圖像的含義，并會(huì)根據(jù)v-t圖像分析物體運(yùn)動(dòng)的速度隨時(shí)間的變化。4.聯(lián)系與速度有關(guān)實(shí)例，體會(huì)物理學(xué)在生產(chǎn)、生活中的用途，增強(qiáng)對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重難點(diǎn)1.理解平均速度與瞬時(shí)速度的區(qū)別和聯(lián)系。（重點(diǎn)）2.理解平均速度和平均速率的區(qū)別。（重點(diǎn)）3.理解計(jì)時(shí)點(diǎn)與計(jì)數(shù)點(diǎn)的區(qū)別以及比值定義法。（難點(diǎn)）4.瞬時(shí)速度概念的形成與瞬時(shí)速度的計(jì)算方法。（難點(diǎn)）教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課首先，觀看百米比賽視頻?！窘處熖岢鰡栴}】(1)運(yùn)動(dòng)員在100m比賽過程中，運(yùn)動(dòng)員同時(shí)出發(fā)，他們是否同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)？(2)他們不同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)，說明了什么？我們應(yīng)該用哪個(gè)物理量來描述這種不同？(3)根據(jù)我們初中學(xué)習(xí)，速度的定義是什么？學(xué)生觀看視頻，然后根據(jù)教師所提問題，分組討論問題。第（1）（2）兩個(gè)問題是為了引出學(xué)生初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過的速度概念；第（3）問題讓學(xué)生回憶初中物理對(duì)速度的定義，未后面和高中速度定義做比較做好鋪墊；講授新課【教師提出問題】(1)運(yùn)動(dòng)員在100m比賽過程中，運(yùn)動(dòng)員同時(shí)出發(fā)，經(jīng)過長短相同的路徑，不同時(shí)到達(dá)終點(diǎn)，這段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)員們位置變化的快慢相同嗎？運(yùn)動(dòng)的方向相同嗎？(2)有兩輛車從同一地點(diǎn)同時(shí)沿直線出發(fā)，一輛向東開，一輛向南開，路程與時(shí)間的比都是20m/s，你認(rèn)為它們的運(yùn)動(dòng)相同嗎？位置變化相同嗎？(3)有兩輛車從同一地點(diǎn)同時(shí)出發(fā)，經(jīng)過長短不同的路徑，同時(shí)到達(dá)一個(gè)終點(diǎn)，這段時(shí)間內(nèi)兩輛車位置變化的快慢相同嗎？(4)通過以上三點(diǎn)的分析，我們研究物體運(yùn)動(dòng)的快慢，很多時(shí)候要研究物體的位置隨時(shí)間變化的快慢，此時(shí)應(yīng)如何定義速度呢？一、速度1.定義：位移與發(fā)生這個(gè)位移所用時(shí)間的比值。2.公式：3.物義：描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢（或描述物體位置變化的快慢）。4.單位：國際單位制為m/s或m?s1；其它單位：km/h或km?h15.矢量性：速度既有大小，又有方向，是矢量。速度v的方向與時(shí)間Δt內(nèi)的位移Δx的方向相同?！窘處熖岢鰡栴}】(1)觀察上面截圖，我們說取得冠軍的運(yùn)動(dòng)員跑的快，那么這位運(yùn)動(dòng)員在100m全程中的每個(gè)位置跑的都是最快的嗎？(2)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的速度，我們應(yīng)該怎樣理解才更為準(zhǔn)確？二、平均速度和瞬時(shí)速度1.平均速度(1)定義：位移與發(fā)生這個(gè)位移所用時(shí)間的比值，叫做物體在這段時(shí)間（或這段位移）內(nèi)的平均速度。(2)公式：(3)物義：粗略地描述物體在某段時(shí)間內(nèi)的平均快慢程度。(4)方向：與某段時(shí)間內(nèi)位移的方向一致。(5)注意：計(jì)算物體的平均速度時(shí)必須指明物體是在哪段時(shí)間內(nèi)或哪段位移上的平均速度?！窘處熖岢鰡栴}】(1)平均速度描述物體在一段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的平均快慢程度及方向。那么，怎樣描述物體在某一時(shí)刻運(yùn)動(dòng)的快慢和方向呢？(2)我們是否可以用由t到t+?t一小段時(shí)間內(nèi)的平均速度來替代某時(shí)刻t的速度呢？如果可以，我們應(yīng)該如何做呢？2.瞬時(shí)速度(1)定義：運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻（或某一位置）的速度，叫做瞬時(shí)速度。(2)當(dāng)△t非常非常小，△x/△t就可以看做某時(shí)刻（或某位置）的瞬時(shí)速度。（極限思想）(3)物義：精確地描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢。(4)方向：這一時(shí)刻物體的運(yùn)動(dòng)方向。(5)在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度等于瞬時(shí)速度。(6)瞬時(shí)速度的大小叫做速率，為一標(biāo)量。(7)平均速度與瞬時(shí)速度的區(qū)別與聯(lián)系(8)在xt圖像中認(rèn)識(shí)平均速度與瞬時(shí)速度①數(shù)學(xué)知識(shí)補(bǔ)充：在數(shù)學(xué)一次函數(shù)y＝kx+b所對(duì)應(yīng)的圖像中，用斜率表示圖線傾斜程度大小，公式中的K值即為直線的斜率。圖像中對(duì)斜率的定義：②xt圖像的斜率意義：若物體做變速直線運(yùn)動(dòng)，xt圖像如圖所示，過A點(diǎn)的割線AB的斜率反映是AB段內(nèi)的平均速度，顯然與5s時(shí)的瞬時(shí)速度差異較大?？s短了與A點(diǎn)的時(shí)間間隔割線AC，其斜率反映的平均速度更接近5s時(shí)的瞬時(shí)速度，進(jìn)一步縮短時(shí)間間隔，趨近于0，過A點(diǎn)的切線斜率就準(zhǔn)確反映了5s的瞬時(shí)速度。3.平均速率(1)定義：路程與發(fā)生這段路程所用時(shí)間的比值。(2)公式：(3)平均速率為一標(biāo)量。(4)平均速度和平均速率的區(qū)別與聯(lián)系【教師出題】【例題1】在一次室內(nèi)田徑賽期間，有三位運(yùn)動(dòng)員A、B、C從所住地M出發(fā)到賽場(chǎng)N。他們選擇了三個(gè)不同的路徑同時(shí)出發(fā)，最后同時(shí)到達(dá)賽場(chǎng)，如圖所示，則下列說法中正確的是（）A．三個(gè)運(yùn)動(dòng)員從M點(diǎn)到N點(diǎn)的平均速度相同B．三個(gè)運(yùn)動(dòng)員到達(dá)N點(diǎn)時(shí)瞬時(shí)速度相同C．三個(gè)運(yùn)動(dòng)員從M點(diǎn)到N點(diǎn)的平均速率相同D．B運(yùn)動(dòng)員從M到N的平均速度方向與任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度的方向相同【例題2】如圖所示為甲、乙、丙三個(gè)物體相對(duì)同一位置的位移圖像，則在時(shí)間內(nèi)，下列說法正確的是（）A．它們的平均速度相等B．甲的平均速度最大C．它們的平均速率相等D．乙和丙的平均速率相等三、測(cè)紙帶平均速度和瞬時(shí)速度【教師引導(dǎo)】根據(jù)上節(jié)課對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的學(xué)習(xí)和對(duì)紙帶數(shù)據(jù)處理的知識(shí)，你能設(shè)計(jì)出一個(gè)測(cè)紙帶平均速度的實(shí)驗(yàn)方案嗎?1.測(cè)量平均速度【教師給出思路】(1)實(shí)驗(yàn)思路：①用手拉通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶時(shí)，紙帶運(yùn)動(dòng)確定時(shí)間內(nèi)的位移信息就被記錄下來。②測(cè)出紙帶計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移Δx和所用的時(shí)間Δt，就可以算出平均速度。數(shù)據(jù)收集處理2.測(cè)量瞬時(shí)速度【教師引導(dǎo)】根據(jù)這節(jié)課我們對(duì)瞬時(shí)速度的學(xué)習(xí)，你能設(shè)計(jì)出一個(gè)測(cè)紙帶某個(gè)點(diǎn)瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)方案嗎?【教師給出思路】(1)實(shí)驗(yàn)思路：①如果不要求很精確，用這個(gè)平均速度粗略地代表某個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，也未嘗不可。②如果要求更為精確，可以把包含某個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)在內(nèi)的間隔取得小一些，那么時(shí)間Δt就會(huì)變短，用兩點(diǎn)間的位移Δx和時(shí)間Δt算出的平均速度代表紙帶在該計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，就會(huì)精確一些。數(shù)據(jù)收集處理四、速度—時(shí)間圖像【教師引導(dǎo)】根據(jù)上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道可以通過xt圖像形象直觀的描述物體運(yùn)動(dòng)過程中的不同時(shí)刻的位置關(guān)系，那么我們是否可以用圖像的辦法，把物體的每個(gè)時(shí)刻的速度也反映出來呢？1.圖像繪制（視頻展示）(1)以時(shí)間t為橫軸，速度v為縱軸建立平面直角坐標(biāo)系；(2)根據(jù)自己算出的是手拉紙帶的v、t，數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)；(3)用一條平滑的曲線描出這些點(diǎn)，曲線所反映的情況就是速度v隨時(shí)間t變化的情況。2.速度時(shí)間圖像的物理意義：直觀地反映了速度隨時(shí)間變化的情況。3.注意：①速度時(shí)間圖像并不表示物體運(yùn)動(dòng)的軌跡，且只能描述直線運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樵谒俣葧r(shí)間圖像中速度只有正、負(fù)兩個(gè)方向。②圖線在t軸上方速度方向?yàn)檎瑘D線在t軸下方速度方向?yàn)樨?fù)。拓展學(xué)習(xí)：借助傳感器與計(jì)算機(jī)測(cè)速度課堂練習(xí)根據(jù)教師所提問題，分組討論問題。學(xué)生記憶并掌握速度的定義、單位、物理意義、v的方向?qū)W生思考討論學(xué)生記憶并理解平均速度及其物理意義學(xué)生思考討論學(xué)生記憶并掌握瞬時(shí)速度的有關(guān)知識(shí)。學(xué)生分組討論匯總學(xué)生學(xué)習(xí)記錄學(xué)生分組討論xt圖像斜率如何表述？這個(gè)斜率有何物理意義？學(xué)生分組討論學(xué)生記憶并掌握平均速率的概念。學(xué)生分組討論匯總學(xué)生限時(shí)完成學(xué)生分組討論，寫出方案設(shè)計(jì)思想學(xué)生分組展示說明，是否有更好的方案。學(xué)生實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)學(xué)生分組討論，寫出方案設(shè)計(jì)思想學(xué)生分組展示說明，是否有更好的方案。學(xué)生實(shí)驗(yàn)收集數(shù)據(jù)學(xué)生嘗試畫圖像學(xué)生動(dòng)手再畫圖像學(xué)生記憶并掌握速度時(shí)間圖像的物理意義。學(xué)生觀看視頻學(xué)生練習(xí)第（1）個(gè)問題的設(shè)置，意在說明單向直線運(yùn)動(dòng)，速度方向相同，位置變化相同，但是時(shí)間不同，時(shí)間短速度大。第（2）個(gè)問題的設(shè)置，意在說明依然是單向直線運(yùn)動(dòng)，位置變化大小相同，但運(yùn)動(dòng)方向不同，引導(dǎo)學(xué)生注意速度是有方向的。第（3）個(gè)問題的設(shè)置，意在路徑不一樣，但經(jīng)歷時(shí)間和位置變化相同，引導(dǎo)學(xué)生思考位置變化快慢與路徑長度是否有關(guān)？第（4）個(gè)問題的設(shè)置，意在引導(dǎo)學(xué)生思考速度的準(zhǔn)確定義。牢固掌握基礎(chǔ)知識(shí)與概念深入了解速度，引入下一節(jié)點(diǎn)：平均速度和瞬時(shí)速度的學(xué)習(xí)牢固掌握基礎(chǔ)知識(shí)滲透極限思想分析物理問題牢固掌握基礎(chǔ)知識(shí)從本質(zhì)上區(qū)別平均速度和瞬時(shí)速度為xt圖像的斜率意義做鋪墊用數(shù)學(xué)的方法借助圖像說明xt圖像斜率意義，為后續(xù)學(xué)習(xí)做好鋪墊。一方面讓學(xué)生進(jìn)一步明確用極限思想處理物理問題，同時(shí)也要讓學(xué)生明確xt圖像中的圖線不管是直線還是曲線，某個(gè)時(shí)刻圖線上切線的斜率表述這個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)速度。進(jìn)一步讓學(xué)生知道平均速度和平均速率概念上的不同。全方位對(duì)平均速度和平均速率做比較通過例題加深對(duì)概念的理解培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考問題的能力培養(yǎng)學(xué)生思辨的能力培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)遷移能力拓展學(xué)生對(duì)速度測(cè)量的方法，明確現(xiàn)代技術(shù)在物理中的應(yīng)用鞏固知識(shí)