5/81.4《速度變化快慢的描述——加速度》教學(xué)設(shè)計北京景山學(xué)校滿娜教學(xué)設(shè)計思路：加速度是描述物體運動的重要概念之一，也是連接運動學(xué)與動力學(xué)的橋梁．加速度的概念，對于剛邁進高中門檻的學(xué)生來講，實在是很抽象．因為在日常生活中，學(xué)生更多地只接觸到物體運動了多少路程、位移，或物體運動得有多快．而對于速度變化快慢的問題則往往是與速度的概念相混淆的．可以這樣說：如果不學(xué)物理，人們在頭腦中不會自發(fā)地形成“加速度”的概念．這也就為本節(jié)課的教學(xué)設(shè)置了一個不小的難度．在以往的教學(xué)中，更多的情況是教師直接把加速度的概念給學(xué)生，或是通過對勻變速直線運動的研究得到加速度這個物理量．但這種教學(xué)方式忽略了學(xué)生對知識的認知和學(xué)習(xí)過程，也不利于對學(xué)生思維能力的培養(yǎng)．因此本課在設(shè)計時從對運動描述的知識線索和日常生活中速度變化連接快慢很常見這兩個角度引發(fā)學(xué)生感受，有必要引入加速度的概念．新的課程理念與舊課程最大的區(qū)別就在于：學(xué)生才是課堂的主體，教師是連接學(xué)生與教材的橋梁，教師通過多種方式的教學(xué)手段幫助學(xué)生經(jīng)歷學(xué)習(xí)的過程、體會學(xué)習(xí)的方法．本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計時希望能盡量體現(xiàn)這一宗旨，盡量做到教師與學(xué)生一起學(xué)習(xí)，并充分利用教材提供的素材，深挖教材內(nèi)容，讓學(xué)生體會如何使用教材來學(xué)習(xí)．學(xué)習(xí)任務(wù)分析：1．加速度概念的建立，理解平均加速度和瞬時加速度．2．比較瞬時速度概念的建立方法，體會數(shù)學(xué)極限思想在瞬時加速度概念建立上的應(yīng)用．3．通過建立知識線索的教學(xué)模式，使學(xué)生感受到知識與知識之間的內(nèi)在聯(lián)系，體會物理學(xué)的研究方法．學(xué)習(xí)者分析：知識方面，學(xué)生在本課前已經(jīng)掌握了描述物體運動的幾個物理量即位置、位移、速度的概念，以及它們所形成的知識體系．物理學(xué)研究方法方面，一是學(xué)生通過前面幾個概念的學(xué)習(xí)，逐步了解到一個物理概念是與描述一定的物理現(xiàn)象聯(lián)系在一起的；二是已初步了解了物理知識之間是有其內(nèi)在聯(lián)系的；三是本節(jié)課由平均加速度引出瞬時加速度，其中涉及數(shù)學(xué)極限思想，這一點與學(xué)習(xí)速度時使用的方法是相同的．教學(xué)目標(biāo)：一、知識與技能1．知道加速度是描述物體速度變化的快慢和方向的物理量．2．了解用比值的方法定義加速度概念的過程．3．能用計算有關(guān)問題．并能根據(jù)加速度與速度方向間的關(guān)系判斷物體是加速運動還是減速運動．4．知道瞬時加速度是時間t趨近于零時的平均加速度．體會數(shù)學(xué)極限的思維方式．二、過程與方法在對物體運動變化分析的過程中，嘗試尋找描述速度變化快慢的物理量——加速度．三、情感、態(tài)度與價值觀體會對物體運動的描述是逐步深入的，對事物的認識是逐步深入的，科學(xué)研究是一種嚴謹、求實、逐步逼近真理的過程．教學(xué)重點：平均加速度的定義及其物理意義，瞬時加速度的定義及意義．教學(xué)難點：平均加速度意義的理解，瞬時加速度意義的理解．教學(xué)準(zhǔn)備：圖片、錄像資料教學(xué)過程：一、本課引入：知識線索我們這一章學(xué)習(xí)的是如何描述物體的運動，當(dāng)我們要描述一個物體的運動時，我們要明確的第一件事是什么？物體的位置（學(xué)生回答）引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑：速度變化是否也有快慢?引導(dǎo)從生活感受出發(fā)．視頻啟發(fā)：F1賽車與F18戰(zhàn)斗機比賽的情景．教師：賽車與戰(zhàn)斗機的運動情況有什么不同？學(xué)生分析：速度都增加了；但賽車速度增加得比飛機要快．教師：類似視頻中的這種情況你在日常生活中有切身的感受嗎？學(xué)生：幾個運動員同時起跑、汽車剎車等．總結(jié)：以上現(xiàn)象說明物體的速度變化是有快慢的，就好像物體具有速度一樣，是自然界中十分常見的現(xiàn)象，因此很有必要去研究它．引導(dǎo)學(xué)生質(zhì)疑：那么如何描述物體速度變化的快慢呢？學(xué)生活動：觀察圖片數(shù)據(jù)，思考問題．引入四幅圖及數(shù)據(jù)：教材第16頁教師：觀察圖中所給數(shù)據(jù)，說明物體的速度發(fā)生了怎樣的變化．學(xué)生：1、2兩圖中物體的速度增加了；3、4兩圖中物體的速度減小了．教師：根據(jù)數(shù)據(jù)試著將圖片分組，并利用所給數(shù)據(jù)，比較每組物體速度變化的快慢．學(xué)生：1、2一組Δt相同，Δv大的速度變化得快；3、4一組Δv相同，Δt小的速度變化得快．教師：如果要比較2、4圖中兩物體速度變化得快慢呢？學(xué)生：可用Δv/Δt，則圖2中物體速度變化得更快．教師追問：Δv、Δv/Δt的物理含義是什么？學(xué)生：Δv是速度的變化量，即：Δv＝v2-v1；表示單位時間（1s）內(nèi)物體速度的變化量，即速度的變化率．教師：那我們現(xiàn)在來算一下1、2兩圖中物體速度的變化率，并說明數(shù)值的含義．學(xué)生活動：貨輪0.2/10＝0.02m/s2火箭100/10＝10m/s2貨輪每秒鐘速度增加了0.02m/s，火箭每秒鐘速度增加了10m/s．教師總結(jié)：從數(shù)值上的確能看到火箭發(fā)射時的速度變化率比貨輪起航時要大．看來Δv/Δt確實能夠幫助我們描述物體速度變化的快慢，在物理學(xué)中我們把它叫做平均加速度．（引出平均加速度的概念）二、平均加速度教師：我們剛剛計算過的火箭的平均加速度是10m/s2,是否可以認為它每秒鐘速度都是增加了10m/s？學(xué)生：不可以．它只是反映了速度的一個平均變化率．我們不可能確切地知道它每一秒鐘速度的增加量．教師：在物理學(xué)中我們把速度的改變量跟發(fā)生這一改變所用時間的比值叫做平均加速度．物理概念的認識：1．定義：速度的改變量跟發(fā)生這一改變所用時間的比值．2．公式：a平均＝(v2-v1)/(t2-t1)＝Δv/Δt（用比值法定義的又一物理量）教師：觀察加速度的定義方法，我們前面學(xué)過的哪個物理量用了類似的定義方法學(xué)生：平均速度的定義，均是比值定義法．3．單位：米/秒2(m/s2)讀作：米每二次方秒．教師：計算圖2、4兩物體的平均加速度，并解釋結(jié)果的含義．學(xué)生活動：計算2、4兩幅圖中物體的平均加速度，a2平均＝10m/s2，a4平均＝（0-8）/2.5＝-3.2m/s2數(shù)值大小表示單位時間速度的增量或減量，正號表示平均加速度方向與速度方向相同，速度增大；負號表示平均加速度方向與速度方向相反，速度減?。處煟嚎梢姡骄铀俣仁鞘噶浚粢阎晃矬w沿直線運動，某一時刻的速度是v1，經(jīng)過一段時間后，速度變?yōu)関2．設(shè)其運動的方向為正方向．（關(guān)于方向，可用圖說明）4．性質(zhì)：矢量，的方向與Δv一致．引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：直線運動中在確定了正方向的前提下，可用+、-號來表示加速度的方向．教師：汽車制動時平均加速度大小為3.2m/s2,能認為每一秒鐘它的速度都減少了3.2m/s嗎？我們引入平均加速度的目的是什么？5．物理意義：粗略地描述了一段時間內(nèi)物體速度變化的快慢．教師：那么如果我想知道火箭第10秒末的加速度是多少，怎么描述？學(xué)生：瞬時加速度．（引入瞬時加速度）三、瞬時加速度教師：類比平均速度和瞬時速度的關(guān)系，能否從平均加速度推出瞬時加速度？說說你的想法．學(xué)生：瞬時加速度是當(dāng)時間趨近于零時的平均加速度．1．定義：瞬時加速度是當(dāng)時間趨近于零時的平均加速度．簡稱加速度．2．公式：a＝Δv/Δt（Δt0）3．單位:米/秒2(m/s2)教師：瞬時加速度的方向是怎樣的？學(xué)生：與速度的變化量Δv的方向相同．4．性質(zhì)：矢量．學(xué)生活動：觀察討論教以下三幅圖．教師：Δv的變化都包括哪些方面？學(xué)生：Δv的變化包括大小和方向，只要其中之一發(fā)生變化就會有加速度．圖a中物體速度先增大后減小，方向不變；圖b中物體速度大小不變，方向改變；圖c中物體速度的大小方向都改變了．說明物體速度的改變應(yīng)包含大小和方向兩個方面，只要其一發(fā)生變化，速度就改變了，就說明有加速度．四、總結(jié)教師總結(jié)：加速度雖然我們無法感知，但是在日常生活中經(jīng)常會用到．（1）以下四幅圖片分別展示出四種汽車速度從0到100km/h所用的時間，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，這幾輛車的什么性能不同？在實際行駛中體現(xiàn)在哪方面？（幻燈片配圖片）路寶轎車約12.7s雷克薩斯sC430約6.2s寶馬新Z43.0si約5.7s威廉姆斯車隊的FW25賽車約2.4s教師：對于一輛賽車來說，加速性能的好壞是非常重要的．（2）死亡加速度在西方，交通管理部門為了交通安全，特地測定了死亡加速度為5000m/s2．教師：你覺得這是什么意思？一般情況下，我們是不會遇到這個問題的，那么在什么情況下可能出現(xiàn)這個問題？學(xué)生活動：一輛摩托車以200km/h（約56m/s）的速度撞向一棵樹，碰撞時間為毫秒級（約0.01s），那么在這樣短的時間內(nèi)，產(chǎn)生的加速度為多少呢？（學(xué)生計算一下）a＝Δv/Δt＝56/0.01＝5600m/s2，可見在碰撞中能產(chǎn)生這么大的加速度．由此可見，如果高速行駛中發(fā)生碰撞，就可能出現(xiàn)車毀人亡的慘劇，這也就是為什么道路上要有限速的原因．小結(jié)：現(xiàn)在可以把知識體系上又添上一個新的內(nèi)容——加速度．可以說至此我們已經(jīng)把描述物體運動的三個基本物理概念，即位移、速度、加速度都建立起來了，在后面的學(xué)習(xí)中我們將利用這些物理概念和方法進一步學(xué)習(xí)對運動的描述，并逐步把我們的知識體系完善起來．通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們找到了如何描述物體運動速度變化快慢的方法，即引入了加速度的概念．加速度由于無法被直接感知，所以這個概念的建立在歷史上十分困難，愛因斯坦曾經(jīng)說過，“今天我們難以估量，在精確地建立加速度概念的公式并且認識它的物理意義時，該顯示出多么大的想像力．”這比起我們今天的學(xué)習(xí)過程要復(fù)雜很多．課后思考問題：1．指出速度v、速度的變化量Δv、加速度a三個物理量的區(qū)別．2．再次回顧速度－時間圖像，并試著從速度－時間圖像認識加速度．3．查閱有關(guān)資料，看看加速度的概念在歷史上是如何建立起來的，代表人物及研究方法是什么？你對加速度概念的建立方法有什么想法嗎？教學(xué)流程：學(xué)習(xí)效果評價：（略）根據(jù)教學(xué)實際來設(shè)計．教學(xué)反思：1．利用視頻圖像資源，創(chuàng)設(shè)物理情境本節(jié)課希望能夠盡量體現(xiàn)新課程的教學(xué)理念，通過問題情境的創(chuàng)設(shè)使學(xué)生充分參與到課堂學(xué)習(xí)中來，并成為學(xué)習(xí)過程的主體．即通過教師的問題和學(xué)生活動的安排，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中充分思考，