高中教案 匀变速直线运动的规律(共10篇)
知识与技能
1.知道匀变速直线运动的v—t图象特点,理解图象的物理意义. 2.掌握匀变速直线运动的概念,知道匀变速直线运动v—t图象的特点. 3.理解匀变速直线运动v—t图象的物理意义,会根据图象分析解决问题,4.掌握匀变速直线运动的速度与时间关系的公式,能进行有关的计算. 教学重点
1.理解匀变速直线运动v—t图象的物理意义
2.掌握匀变速直线运动中速度与时间的关系公式及应用. 教学难点
1.匀变速直线运动v—t图象的理解及应用. 2.匀变速直线运动的速度一时间公式的理解及计算. 教学方法
探究、讲授、讨论、练习
[新课导入] 师:匀变速直线运动是一种理想化的运动模型.生活中的许多运动由于受到多种因素的影响,运动规律往往比较复杂,但我们忽略某些次要因素后,有时也可以把它们看成是匀变速直线运动.例如:在乎直的高速公路上行驶的汽车,在超车的一段时间内,可以认为它做匀加速直线运动,刹车时则做匀减速直线运动,直到停止.深受同学们喜爱的滑板车运动中,运动员站在板上从坡顶笔直滑下时做匀加速直线运动,笔直滑上斜坡时做匀减速直线运动.
我们通过实验探究的方式描绘出了小车的v—t图象,它表示小车做什么样的运动呢?小车的速度随时间怎样变化?我们能否用数学方法得出速度随时间变化的关系式呢?
一、匀变速直线运动
速度一时间图象是以坐标的形式将各个不同时刻的速度用点在坐标系中表现出来.它以图象的形式描述了质点在各个不同时刻的速度.
匀速直线运动的v—t图象,如图2—2—1所示.
思考讨论展示的两个速度一时间图象.在v—t图象中能看出哪些信息呢?思考讨论图象的特点,尝试描述这种直线运动.
师:请大家先考虑左图.
生1:我们能从速度一时间图象中得出质点在各个不同时刻的速度,包括大小和方向. 生2:我从左图中能看出这个直线运动的速度不随时间变化,在不同的时刻,速度值都等于零时刻的速度值.不随时间变化的速度是恒定的,说明质点在做匀速直线运动.速度大小为10m/s,方向与规定的正方向相同.
师:匀速直线运动是速度保持不变的直线运动,它的加速度呢? 生(众生):零.
师:大家观察右图,与左图有什么不同和相似的地方? 生3:在这个图中的速度值大小也是10m/s,但它却是负值,与规定的正方向相反,因为速度值也保持不变,所以它也是匀速直线运动.
生4:匀速直线运动的速度一时间图象是一条平行于时间轴的直线. 师:你能断定这两个图象中所表示的运动方向相反吗? 生5:是的,它们肯定相反,因为一个是正值,与规定的正方向相同,一个是负值,与规定的正方向相反.
老师及时引导,提示.
师:它们是在同一个坐标系中吗?这样的信息对你确定它们的方向有没有帮助? 生6:显然不是啊,这有什么用啊? 生7:有了,有了,两个坐标系中规定的正方向一定是相同的吗?对了,不一定相同,所以不能断定它们的方向一定相反.
师:是的,在两个不同的坐标系中不能确定它们的方向关系.
上节课我们自己实测得到的小车运动的速度一时间图象,如图2—2—2所示.
请大家尝试描述它的运动情况.
生:图象是一条过原点的倾斜直线,它是初速度为零的加速直线运动. 师:大家尝试取相等的时间间隔,看它们的速度变化量. 学生自己画图操作后回答.
生:在相等的时间间隔内速度的增加量是相同的. 老师课件投影图2—2—3,进一步加以阐述.
师:我们发现每过一个相等的时间间隔,速度的增加量是相等的.所以无论Δt(选在什么区间,对应的速度v的变化量△v与时间t变化量△t之比Δx/Δt是一样的,即这是一种加速度不随时间(时间间隔)改变的直线运动.
师:质点沿着一条直线运动,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动.它的速度一时间图象是一条倾斜的直线.
在匀变速直线运动中,如果物体的加速度随着时间均匀增大,这个运动就是匀加速直线运动;如果物体的速度随着时间均匀减小,这个运动就是匀减速直线运动.
(课件展示)展示各种不同的匀变速直线运动的速度一时间图象,让学生说出运动的性质,以及速度方向、加速度方向.如图2—2—4至图2—2—8所示.
生1:图2—2—4是初速度为v0的匀加速直线运动.
生2:图2—2—5是初速度为v0的匀减速直线运动.速度方向为正,加速度方向与规定的正方向相反,是负的.
生3:图2—2—6是初速度为零的匀加速直线运动,但速度方向与规定的速度方向相反. 生4:图2—2—?是初速度为v0的匀减速直线运动,速度为零后又做反向(负向)匀加速运动。
生5:图2—2—8是初速度为v0的负向匀减速直线运动,速度为零后又做反向(正向)匀加速运动。
教师及时总结和补充学生回答中出现的问题.
师:下面,大家讨论后系统总结我们能从速度一时间图象中得出哪些信息? 生:质点在任一时刻的瞬时速度及任一速度所对应的时刻. 生:比较速度的变化快慢. 生:加速度的大小和方向.
如图2—2—10所示是质点运动的速度图象,试叙述它的运动情况.
答案:表示质点做能返回的匀变速直线运动,第1 s内质点做初速度为零的匀加速直线运动,沿正方向运动,速度均匀增大到4m/s。第1s末到第2s末,质点以4m/s的初速度做匀减速直线运动,仍沿正方向运动,直至速度减小为零;从第2s末,质点沿反方向做匀加速直线运动,速度均匀增大直至速度达到4 m/s;从第3s末起,质点仍沿反方向运动,以4m/s为初速度做匀减速直线运动,至第4s末速度减为零,在2 s末,质点离出发点4 m;在第2 s末到第4s末这段时间内,质点沿反方向做直线运动,直到第4s末回到出发点.
[交流与讨论] 1.为什么v-t图象只能反映直线运动的规律? 参考答案:因为速度是矢量,既有大小又有方向.物体做直线运动时,只可能有两个速度方向.规定了一个为正方向时,另一个便为负值,所以可用正、负号描述全部运动方向.当物体做一般曲线运动时,速度方向各不相同,不可能仅用正、负号表示所有的方向,所以不能画出v-t图象.所以只有直线运动的规律才能用v-t图象描述.任何v-t图象反映的也一定是直线运动规律.
二、速度与时间的关系式
师:数学知识在物理中的应用很多,除了我们上面采用图象法来研究外,还有公式法也能表达质点运动的速度与时间的关系.
从运动开始(取时刻t=0)到时刻t,时间的变化量就是t,所以△t=t一0. 请同学们写出速度的变化量. 学生的黑板板书:△v=v一v0. 因为a=△v/△t不变,又△t=t一0 所以a=△v/△t =(v-v0)/△t,于是解得:v=v0 +at 教师及时评价学生的作答情况,并投影部分在练习本上做的典型情况. 教师强调本节的重点,说明匀变速直线运动中速度与时间的关系式.
师:在公式v=v0+at中,我们讨论一下并说明各物理量的意义,以及应该注意的问题. 生:公式中有起始时刻的初速度,有t时刻末的速度,有匀变速运动的加速度,有时间间隔t师:注意这里哪些是矢量,讨论一下应该注意哪些问题.
生:公式中有三个矢量,除时间t外,都是矢量.
师:物体做直线运动时,矢量的方向性可以在选定正方向后,用正、负来体现.方向与规定的正方向相同时,矢量取正值,方向与规定的正方向相反时,矢量取负值.一般我们都取物体的运动方向或是初速度的方向为正.
教师课件投影图2—2—16.
师:我给大家在图上形象地标出了初速度,速度的变化量.请大家从图象上来进一步加深对公式的理解.
生:at是0~t时间内的速度变化量△v,加上基础速度值——初速度vo,就是t时刻的速度v,即v=vo+at.
师:类似的,请大家自己画出一个初速度为v0的匀减速直线运动的速度图象,从中体会:在零时刻的速度询的基础上,减去速度的减少量at,就可得到t时刻的速度v。
[例题剖析] 例题1:汽车以40km/h的速度匀速行驶,现以0.6m/s2的加速度加速,10s后速度能达到多少?加速多长时间后可以达到80km/h? 例题2:某汽车在某路面紧急刹车时,加速度的大小是6 m/s2,如果必须在2s内停下来,汽车的行驶速度最高不能超过多少? 例题3:一质点从静止开始以l m/s2的加速度匀加速运动,经5 s后做匀速运动,最后2 s的时间质点做匀减速运动直至静止,则质点匀速运动时的速度是多大?减速运动时的加速度是多大? [小结]本节重点学习了对匀变速直线运动的理解和对公式v=vo+at的掌握.对于匀变速直线运动的理解强调以下几点:
1.任意相等的时间内速度的增量相同,这里包括大小方向,而不是速度相等. 2.从速度一时间图象上来理解速度与时间的关系式:v=vo+at,t时刻的末速度v是在初速度v0的基础上,加上速度变化量△v=at得到.
3.对这个运动中,质点的加速度大小方向不变,但不能说a与△v成正比、与△t成反比,a决定于△v 和△t 的比值.
4.a=△v/△t 而不是a=v/t , a=△v/△t =(vt-v0)/△t即v=vo+at,要明确各状态的速度,不能混淆.
5.公式中v、vo、a都是矢量,必须注意其方向.
数学公式能简洁地描述自然规律,图象则能直观地描述自然规律.利用数学公式或图象,可以用已知量求出未知量.例如,利用匀变速直线运动的速度公式或v-t图象,可以求出速度,时间或加速度等.
用数学公式或图象描述物理规律通常有一定的适用范围,只能在一定条件下合理外推,不能任意外推.例如,讨论加速度d=2 m/s2的小车运动时,若将时间t推至2 h,即7 200s,这从数学上看没有问题,但是从物理上看,则会得出荒唐的结果,即小车速度达到了14 400m/s,这显然是不合情理的.
板书设计:§2.2匀速直线运动的速度和时间的关系
现就匀变速直线运动中比较常用的推论公式进行图象法推导, 并就其应用举例加以说明.
一、相等相邻时间位移差是一个常数即Δx=aT2
1.公式推导
对于公式Δx=aT2, 即相邻的相等时间间隔内的位移差等于一个常数aT2, 是在解题和实验中常用的重要结论.对它的理解, 使学生在“研究匀变速直线运动的规律”、“验证牛顿第二定律”、“验证机械能守恒定律”三个实验中产生直接影响.因此, 在强调“相邻的相等时间间隔的位移差”, 这一抽象概念时, 采用速度图象也是很直观的.如图1所示, 每个相邻的ΔT所围成的梯形面积即为相邻时间间隔的位移, 它们正好相差两个小三角形的面积, 而每个小三角形面积又是aT2/2, 那么Δx=aT2, 便十分显而易见了.这个结论不仅不受初速为零的限制, 也与匀加速、匀减速直线运动无关.如图2所示.故此式适用所有匀变速直线运动.
2.应用举例
例1一物体以某一速度冲上一光滑斜面, 前4 s的位移为1.6 m, 随后4 s的位移为零, 那么物体的加速度是多大? (设物体做匀变速运动)
解析:相等的时间为4 s, 相邻时间的位移差为-1.6 m,
由推论公式Δx=aT2可知0-1.6=a×42.
得:a=-0.1 m/s2.
故物体做匀减速运动的加速度大小为:a=0.1 m/s2.
二、某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度, 即
1.公式推导
物体作匀变速直线运动的平均速度公式:, 教师教学时, 一般着重强调这种“取算术平均值”的方法仅适用于匀变速直线运动, 但由于学生不能深刻理解, 在解题中随便使用的情况仍是常见的毛病.
若采用图象法, 则可以这样引出这个公式:如图3所示, 直线是一任意作初速不为零的匀加速直线运动物体的速度~时间图象.
从图中可以看出, 只有两个三角形面积 (阴影部分) 完全相等时, 梯形面积才可用矩形面积代替, 这当然意味着矩形与梯形面积所表示的位移大小相等.即.那么, v珋的大小根据图中的几何关系很容易看出:
此时, 中间时刻t/2所对应的瞬时速度值v恰是平均速度.即:
2.应用举例
例2一辆汽车在平直公路上做匀变速直线运动, 公路边每隔15 m有一棵树, 如图所示, 汽车通过AB两相邻的树用了3 s, 通过BC两相邻的树用了2 s, 求汽车运动的加速度和通过树B时的速度为多少?
解析:由题目条件可知汽车通过AB和BC间的平均速度分别为
AB中间时刻的速度为v1=5 m/s,
BC中间时刻的速度为v2=7.5 m/s,
且v1到v2所用的时间为2.5 s
故汽车运动的加速度为:
通过树B时的速度为
vB=v1+at=5+1×1.5=6.5 m/s
例3一物体由斜面顶端由静止开始匀加速下滑, 最初的3秒内的位移为s1, 最后3秒内的位移为s2, 若s2-s1=6米, s1∶s2=3∶7, 求斜面的长度为多少?
解析:由s2-s1=6 m, s1∶s2=3∶7可求得s1=4.5 m和s2=10.5 m.由位移和时间又可求得平均速度, 根据可得相应的瞬时速度
可知, 在斜面上下滑的时间为t=t1+t2=3.5+1.5=5s.斜面的长为
三、初速为零的匀变速直线运动中比例关系的应用
1.公式推导
研究匀变速直线运动的规律, 常用的结论还有:初速为零的匀变速直线运动, 物体在1秒内, 2秒内, 3秒内…位移之比为1∶4∶9…;在第1秒内, 第2秒内, 第3秒内…, 位移之比为1∶3∶5….即:
s1∶s2∶s3=…=1∶4∶9…
sⅠ∶sⅡ∶sⅢ…=1∶3∶5…
这个结论是公式法推导出来的.学生在理解m秒内与第n秒内的位移的区别时, 会遇到一定的困难. (即便采用了示意图的方法也常常不能领会透彻, 特别是初速为零的使用条件, 也往在被忽视) .若采用速度图象再进行分析, 将会收到良好效果.如图5所示直线为一作初速为零的匀加速直线运动物体的速度~时间图象.
那么, n秒内位移, 便是时间轴上n秒与直线围成的三角形面积.由于时间间隔是相等的, 所以图中所有的小三角形面积都是全等的.因此, 图中任意时间内的位移都是第1秒内位移—小三角形面积的整数倍.
那么, 从图中很容易看出1秒内位移相当于一个小三角形面积, 2秒内位移相当于4个小三角形面积, 3秒内位移相当于9个小三角形面积…;而第2秒内位移则是3个小三角形面积, 第3秒内位移是5个小三角形面积….于是, 上述结论两式便得到印证.
2.应用举例
例4汽车关闭油门后做匀减速直线运动, 最后停下来.在此过程中, 最后三段连续相等时间间隔内的平均速度之比为 ()
(A) 1∶1∶1 (B) 5∶3∶1
(C) 9∶4∶1 (D) 3∶2∶1
解析:逆向看该运动为初速度为零的匀加速运动.由xⅠ∶xⅡ∶xⅢ=1∶3∶5…则, 最后三段连续相等时间间隔内位移比为x1∶x2∶x3=5∶3∶1.再由平均速度公式v珋=x/t可得:v珋1∶v珋2∶v珋3=5∶3∶1.
四、推论公式综合应用
例5已知O、A、B、C为同一直线上的四点、AB间的距离为l1, BC间的距离为l2, 一物体自O点由静止出发, 沿此直线做匀加速运动, 依次经过A、B、C三点, 已知物体通过AB段与BC段所用的时间相等.求O与A的距离.
解析:由物体通过AB段与BC段所用的时间相等, 并已知两段的位移, 故可用公式Δx=aT2, 又知B是AC的中间时刻故可用公式求B的速度, 具体解法如下:设通过AB段与BC段所用的时间相等为T, 所求OA距离为x, 加速度为a, 则:l2-l1=aT2.
关键词:Flash课件;匀变速直线运动
中图分类号: G 434 文献标识码: B 文章编号:1673-8454(2008)04-0041-04
Flash主要用于制作和编辑矢量动画影片的软件。其具有文件体积小、交互性强、演示效果逼真、可任意缩放而不失真等特点,现已成为各类教学活动中常用的课堂演示教学课件制作工具。
本文以山东科学技术出版社出版的《普通高中课程标准实验教科书物理(共同必修1)》第三章第一节《匀变速直线运动的规律》中s-t、v-t图像演示课件的制作为例,介绍Flash在物理教学课件制作过程中的应用。
一、 制作思路
本Flash课件拟设置三个场景:主场景、场景“1”、场景“2”。
主场景:在此场景中显示课件名称以及进入其他场景的控制按钮。
场景“1”:在此场景中演示匀变速直线运动的s-t与v-t图像的基本特征,通过演示,使学生对研究匀变速直线运动过程中经常涉及到的s-t与v-t两种图像产生一定感性认识。
场景“2”:在此场景中对s-t图像与v-t图像进行对比演示,通过演示,使学生对s-t与v-t图像由感性认识上升为理性认识。
二、主场景的实现
1. 主场景的内容
(1)课件标题。
(2)三个按钮,分别控制Flash影片进入场景“1”、场景“2”以及关闭Flash影片播放窗口。
2. 主场景所需元件
背景(bj)、按钮(btan)、三个按钮弹出菜单(bt1、bt2、bt3)
3. 主场景制作过程
(1)舞台背景准备工作
新建Flash文件,根据自己需要设置属性,例如大小550*400像素,帧频12fps。
按shift+F2键,调出场景面板,双击“场景1”,将其改名为“主场景”。
按F11键,打开“库”面版,新建影片剪辑元件bj。
bj元件为主场景的背景元件,色彩、构图以美观、大方、简洁为宜。
返回主场景,将“图层1”改名为“bj”,在bj图层根据需要输入其他文字(如课件标题、作者署名等)。将元件bj拖入bj图层的第一帧。主场景的舞台背景准备完毕。
(2)主场景控制按钮的制作
新建按钮元件btan,在第三帧添加关键帧,然后回到第一帧,在混色器中设置alpha=0%,使按钮在弹起和鼠标经过状态下呈透明不可见状态。在第三帧设置按钮被按下时的形态。
(3)设置按钮动作
在主场景中新建xm图层,把影片剪辑元件bt1、bt2和bt3拖入该图层的适当位置,分三次把按钮元件btan拖入主场景,覆盖在bt1、bt2、bt3上面。
选中覆盖在bt1上面的按钮元件,在动作中输入如下脚本,当鼠标点击该按钮后,Flash动画将进入场景“1”:
on (release) {
gotoAndStop("1", 1);
}
选中覆盖在bt2上面的按钮元件,在动作中输入如下脚本,当鼠标点击该按钮后,Flash动画将进入场景“2”:
on (release) {
gotoAndStop("2", 1);
}
选中覆盖在bt3上面的按钮元件,在动作中输入如下脚本,当鼠标点击该按钮后,Flash动画程序将被关闭:
on (release) {
fscommand("quit");
}
背景图(略)
三、场景“1”的实现
1. 场景“1”的内容
通过输入小球的初速度和加速度,演示小球的运动状态及位移-时间(s-t)图像和速度-时间(v-t)图像。
2. 场景“1”所需元件
场景顶端装饰(top)、底端装饰(bot)、小球(xq)、s-t图像和v-t图像(tx)、四个按钮(play、rewind、stop和ht)。
3. 场景“1”制作过程
(1)建立bj层,在本层设置本场景的顶端和底端背景图案(元件top和元件bot),并在本层添加动作脚本:
stop();
(2)建立bt层,在左上角输入本场景标题“基本概念”,在右下角放置“后退”按钮,按钮动作:
on (release) {
gotoAndPlay("主场景", 1);
}
(3)建立tx层,通过在本层设置影片剪辑元件tx,用来演示匀变速直线运动及其s-t图像和v-t图像。
影片剪辑元件tx制作过程如下:
在库面板新建影片剪辑元件tx,将元件tx编辑模式下的图层1改名为图层zbx,用线条工具和文本工具绘制如图1的平面直角坐标系。
新建图层xq,然后新建影片剪辑元件xq:绘制一个半径为23像素的无边框圆形,作为演示试验的小球。将元件xq拖入图层xq的适当位置。
新建图层go,从“窗口→公用库→按钮”中拖入三个按钮:play、rewind和stop。
对三个按钮分别添加如下动作脚本:
按钮play:
on (release) {
play();
}
按钮rewind:
on (release) {
gotoAndStop(1);
}
按钮stop:
on (release) {
stop();
}
然后用文本工具在本层制作两个输入文本框stringv0和stringa,用来记录用户设置的小球初速度v0和加速度a,默认初始值为v0=0m/s,a=10m/s2,如下图2所示:
d. 新建动作脚本图层jb,在第二帧和第四帧插入关键帧,设置影片剪辑元件tx的动作脚本。同时其他几个图层都在第四帧的位置插入帧。
在第一帧写入如下动作脚本:
//初始化变量以及图形位置
//时间变量,控制小球移动的关键因素
t=0;
//最大的移动距离,小球的_x达到此值将不再增大
maxx=500;
//小球的初始位置
xq._x=0;
xq._y=0;
//清除两个坐标系中刚刚画出的图像
vt.clear();
st.clear();
//(x0,y0),(x1,y1)分别是s-t和v-t图像的坐标原点坐标
x0=18.9;
y0=198.3;
x1=271;
y1=198.3;
stop();
在第二帧写入如下动作脚本:
//读取输入文本框中的字符串,并转化为数值
v0=Number(stringv0);
//读取输入文本框中的字符串,并转化为数值
a=Number(stringa);
//创建空的影片剪辑,用于将来绘制s-t图像
createEmptyMovieClip ("st", 1);
//设置图像起点
st.moveTo (x0, y0);
//创建空的影片剪辑,用于将来绘制v-t图像
createEmptyMovieClip ("vt", 2);
vt.moveTo (x1, y1-v0);
在第四帧写入如下动作脚本:
//判断小球的位置
if (xq._x //使用匀变速直线运动的位移公式,计算并设置小球位置 xq._x = v0*t+0.5*a*t*t; //速度公式,计算当前小球速度 v=v0+a*t; //根据a、v0的默认设置,t最大为10,(坐标轴每单位18象素,横向180,纵向126) //绘制图象 with (st) { lineStyle(2, 0x0000FF, 100); //当t=10,横向达到最右端,纵向达到最上端 lineTo(x0+t*18, y0-xq._x*126/maxx); } with (vt) { lineStyle(2, 0xFF00FF, 100); lineTo(x1+t*18, y1-v); } //0.05根据测试选取 t += 0.05; } gotoAndPlay(3); 场景“1”界面如下图3所示。 四、场景“2”的实现 1.场景“2”的内容 演示小球运动状态分别同位移-时间(s-t)图像和速度-时间(v-t)图像之间的关系,同时对s-t图像和v-t图像进行比较。 2. 场景“2”所需元件 场景顶端装饰(top)、底端装饰(bot)、s-t图像(st)和v-t图像(vt)、四个按钮(play、rewind、stop和ht)。 3. 场景“2”制作过程 场景“2”分为3个图层:背景图层(bj)、标题图层(bt)和内容图层(nr),其中bj图层和bt图层与场景“1”制作方法相同,只需把bt层中的文本改为“sv-t图相比较”。 本文着重讲解nr图层的制作方法。 (1)新建空白影片剪辑元件st,进行如下操作 在st元件编辑模式下的图像图层(tx图层)绘制s-t图像,将场景“1” bt图层中的play、rewind、stop三个按钮拷贝到本图层,调整至适当位置。本层布局图(略) 新建线条图层(xt图层),绘制一条同坐标轴横轴垂直的线段,用于标记物体运动时在图像中所对应的横坐标(时间轴),初始位置与坐标轴纵轴。 物体图层(wt),用椭圆工具绘制一个无边框的圆,用来表示运动物体。 三个图层设置完毕后,整个舞台布局如图4所示。 动画设置及动作脚本:在tx层的第四十六帧插入帧;在xt层的第四十六帧插入关键帧;在wt层的第十五、二十七、三十九、四十六帧分别插入关键帧。 在xt层的第四十六帧,将线条位置调整到上图所示坐标轴t4位置,并在第一帧和第四十六帧之间创建补间动画。 在wt层的第十五帧,将小球移动到运动路线的极右端,第二十七帧保持位置不变,第三十九帧小球返回原点O,第四十六帧小球运动到运动路线的极左端。在上述关键帧之间,创建补间动画。 在wt层的第一帧和第四十六帧分别添加如下运动脚本: stop(); 将本元件拖入场景“2”nr图层中的适当位置。 (2)新建空白影片剪辑元件vt,进行如下操作 在vt元件编辑模式下tx图层、xt图层、wt图层三个图层的制作方法同st元件基本相同,不再赘述。整个舞台布局图(略)。 影片剪辑文件vt动作脚本的设置: 在影片剪辑文件vt编辑模式下,新建脚本图层(jb),在第三帧插入关键帧,相应的其他各层在第三层插入帧。 在jb图层的第一帧添加如下动作脚本: //初始化变量,以下分别是ABCDE五个点处的横坐标 t0=-165; t1=-104; t2=-53; t3=0; t4=31; //初始化小球位置 xq._x=39; //初始化线条位置 xt._x=-165; //初始化时间、速度 t=0; v0=0; //等待用户干预 stop(); 在jb图层的第三帧添加如下动作脚本: //以细线为依据,首先判断它的位置,从而决定小球的运动 //判断是否继续运动,t4是最大的横坐标值 if (xt._x //第一阶段,小球作匀加速运动 if (xt._x v0 = 0; //利用直线斜率求得加速度的值 a = 75/64; //移动小球到新位置,39为小球初始位置 xq._x = 39+v0*t+0.5*a*t*t; //保存临时变量,为下一阶段运动提供初始值 currentx1 = xq._x; countt1 = t; currentv1 = v0+a*t; //第二阶段,小球作匀速直线运动 } else if (xt._x>=t1 && xt._x //初速度为第一阶段的末速度 v0 = currentv1; a = 0; //在第一阶段的基础上继续向右移动 xq._x = currentx1+v0*(t-countt1); //保存本阶段临时变量,为第三阶段提供初始值 countt2 = t; currentx2 = xq._x; currentv2 = v0+a*(t-countt1); //第三阶段,小球作匀减速运动,直到反向运动 } else if (xt._x>=t2 && xt._x //初速度为第二阶段的末速度 v0 = currentv2; //利用斜率求加速度,加速度为负 a = -75/52; //小球作减速运动xq._x=currentx2+v0*(t-countt2)+0.5*a*(t-countt2)*(t-countt2); } //每次细线向右移动一个像素,它应均匀移动 xt._x++; //xt每移动一个像素,时间递增一定量,增量的计算是根据第一阶段总耗时/64得来 t += Math.sqrt(64*64*2/75)/64; } gotoAndPlay(2); c. 将本元件拖入场景“2”nr图层中的适当位置。 场景“2”界面如图5所示。 至此本Flash演示课件制作完毕。 参考文献: [1]廖伯琴.普通高中课程标准实验教科书物理(共同必修1)[M].济南:山东科学技术出版社, 2004. [2]沈大林,关点.Flash MX高级教程[M].北京:电子工业出版社,2003. [3]王杰,李兴保.用Flash制作练习题课件[J].中国教育信息化,2007,(159):37-38. 教学目标概览 1、进一步加深对匀变速直线运动规律的理解 2、能正确地推导出匀变速直线运动的位移和速度的关系式,并能应用它进行计算。 3、培养灵活运用匀速直线运动规律解除题的能力。 4、知道一些匀变速直线运动的某些特殊规律。 聚焦重点难点 重点:匀变速直线运动的位移和速度的关系,匀变速直线运动规律的综合应用 难点:运动过程的分析、应用规律的选取。 教与学师生互动 教学过程: 匀变速直线运动的速度公式、位移公式,反映了速度、位移随时间的变化,在有些不涉及时间的问题中,需要直接来确定位移和速度的关系,另一方面,我们也可以寻找一些匀变速直线运动在特定条件下所显现的特殊规律,以得到解题捷径。 位移和速度的关系 推导:由速度公式vt=v0+at得t=vtv01,代入位移公式s=v0t+at2整 a2 理后得位移和速度的关系式:v2t-v02=2as v2t-v02=2as中的四个量均为矢量,应用时要规定正方向。 [例1]飞机着陆后做匀减速运动,已知初速度是60m/s,问飞机着陆12s内位移是多大? [解析]飞机着陆后做匀减速运动,速度减为零时就停下来,根据速度公式先求出飞机做匀减速运动的时间,vt=v0+at 得0=60+(-6)t t=10s<12s 根据位移公式:s=v0t+ 得s=6010+12at 21(-6)x102=300m 2 121at=60x12+(-6)x22[注意]此题易犯错误是将t=12s直接代入位移公式得:s=v0t+ 122=288m 匀变速直线运动的一些特殊规律 初速度为零的匀速直线运动的物体的速度与时间成正比,即 v1:v2:v3:„vn=1:2:3„n 证明提示:由vt=at而得 初速度为零的匀加速运动,物体在第1、2、3、„„ns内位移之比为时间的平方比,即s1:s2:s3:„:sn=1:4:9„n2 证明提示:由s=12at而得 2 初速度为零的匀变速直线运动的物体在连续相同时间内位移之比为奇数比,即 sI:sII::sIII::„„=1:3:5:„„ 1211aTsII=a(2T)2-aT2 222 11sIII=a(3T)2-a(2T)2而得 22证明提示:由sI= 匀变速直线运动的物体在连续相邻相同的时间间隔内位移之差为常数,刚好等于加速度和时间间隔平方的乘积即 sIIsII = sIV-sIII = „„=aT2 证明提示:由 5、速度为零的匀加速直线运动的物体经历连续相同的位移所需时间之比,即 证明提示:由 做匀变速直线运动的物体,在某段时间中点时刻的瞬时速度等于物体在这段时间的平均速度即 证明提示:由 匀变速直线运动的物体,在某段位移中点位置的瞬时速度等于这段位移始末瞬时速度的方均根速度,即 试通过讨论论证:在匀变速直线运动中(不管是匀加速,还是匀减速),位移中点的速度总是大于时间中点的速度(在匀速直线运动时两者相等)。 [例2]一个物体做匀加速直线运动,第1s内的位移是6m,第2s末的速度为7m/s,求:(1)该物体第7s内的位移。 该物体头4s内的位移。 [解析]应理解如下两点:第一,题意只说物体做匀加速直线运动,应理解为初速度不为零,第二第7s内的位移应是指6s末到第7s末的1s钟时间。 设物体初速度为v0,加速度为a,第7s内的位移为s7,头4s内的位移为s4。 (1)由位移公式s=v0t + 得6=v0 1 + 12at 21a 12 2 根据速度公式:vt=v0 +at 得7=v0+a2 由以上两式得:v0=217m/s,a=m/s2 33 由位移公式得s7=(v07+a7)–(v6+a6)=10m 202 由位移公式得s4=v04+1a42=28m 2 (一)追及和避碰问题 “追及”和“避碰”是研究同一直线上两个物体运动时常常会遇到的两类问题,它们既有区别又有联系。“追及”总是的关键是两个物体在相遇时位置坐标相同,建立各自的位移方程和二者在时间上和位移上的关联方程然后联合求解。能够追上的条件时,当两者的位置坐标相同时,追者的速度大于被追者的速度。物体恰能“避碰”的临界条件为两物体的位置坐标选取大地为参照物,但有时选取被追者为参照物,则解题更方便。另外解这类题时,应养成画图分析的习惯,更能帮助理解题意和启迪思维。 [例3]一辆汽车在十字路口等候绿灯,当绿灯亮时汽车以3m/s的加速度开始行驶,恰在这时一辆自行车以6m/s的速度匀速驶来。试求: (1)汽车从路口开动后,在追上自行车之前经过多长时间两车相距最远?此时距离是多 少? (2)什么时候汽车追上自行车,此时汽车的速度是多少? 一、教学目标 1、知识目标: 会运用匀变速直线运动的规律推导匀变速直线运动的三个重要推论,并会进行简单的运用。 2、技能目标: 通过运用匀变速直线运动的推论解决简单的问题,提高分析解题能力和匀变速直线运动规律的综合运用能力。 3、情感目标: 通过学习匀变速直线运动的推论,感受物理的规律性和可塑性,激发物理学习的兴趣。 二、教学重难点: 会运用匀变速直线运动的规律推导匀变速直线运动的三个重要推论,并会进行简单的运用。 三、教学方法: 讲练结合法 四、教学过程: (一)新课引入: 1、旧知识复习: 教师引导学生回顾旧知识,以增强学生对匀变速直线运动规律的记忆。 速度规律:vtv0at 位移规律:sv0t12at 2 2vt2v02as 平均速度:vv0vt 22、新课引入: 教师:以上匀变速直线运动的规律固然重要,但由以上规律而得到的一些潜在的规律也很重要,而且在运用它解题时常常会轻松快捷得多,比如我们要学习的匀变速直线运动的推论。 (二)新课教学: 1、推论内容及其推导过程 推论一:做匀变速直线运动的物体,任意两个连续相等时间内的位移差是个恒量,即sat 推导:设开始的速度是v0 经过第一个时间t后的速度为v1v0at,这一段时间内的位移为S1v0t212at 23222经过第二个时间t后的速度为v2v02at,这段时间内的位移为S2v1tatv0tat 1222经过第三个时间t后的速度为v2v03at,这段时间内的位移为S3v2tatv0tat 1252 则ss2s1s3s2at2 根据以上方法,可以得到SS2S1S3S2„„SnSn1at2 S,只要t2教师点拨:只要是匀加速或匀减速运动,相邻的连续的相同的时间内的位移之差,是一个与加速度a与时间“有关的恒量”.这也提供了一种加速度的测量的方法:即a测出相邻的相同时间内的位移之差S和t,就容易测出加速度a。 推论二:做匀变速直线运动的物体在中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,Sv0vt即vtvt22 推导:设时间为t,初速v0,末速为vt,加速度为a,根据匀变速直线运动的速度公式 tvva0tv0vts22vv t vtv0at得: 2t2vvattt22即vtv2Sv0vtt2 2v0vt2 2 推论三:做匀变速直线运动的物体在一段位移的中点的瞬时速度vs2推导:设位移为S,初速v0,末速为vt,加速度为a,根据匀变速直线运动的位移公式vv2t20S22vv2a0s222as得: vs2v2v22aSts222v0vt22 例题: 有一个做匀变速直线运动的质点,它在两段连续相等的时间内通过的位移分别是s1=24 m和s2=64 m,连续相等的时间为t=4 s,如图所示。求质点的加速度和B点速度大小。解:由sat得: a2ss2s12.5m/s t2t又由vtv2St得:vBvACSACs1s211m/s 2t2t2、课堂训练: 1、一辆匀减速直线运动的汽车,测得相邻1 s内的位移差为3 m,则其加速度大小()A.1 m/s B.2 m/s C.3 m/s D.1.5 m/s 2、物体做匀加速直线运动,已知第1 s末的速度是6 m/s,第2 s末的速度是8 m/s,则下面结论正确的是()A.物体零时刻的速度是3 m/s B.物体的加速度是2 m/s C.任何1 s内的速度变化都是2 m/s D.第1 s内的平均速度是6 m/s 3、一个滑块沿斜面滑下,依次通过斜面上的A、B、C三点,如图示,已知AB=6m,BC=10m,滑块经过AB、BC两段位移的时间都是2s,求 (1)滑块运动的加速度(2)滑块在A、C点的瞬时速度 C B 6m 10m A 22 22(三)课堂小结: 本节课重点在于匀变速直线运动的三个推论,尤其是推论一和推论二及其运用。这两个推论的运用将在下节的实验课中得到最好的体验,希望大家课后再自行推导,加以理解。 (四)布置作业: 1、完成练习册:练案5 2、课外补充作业 五、教学反思 附: 板书设计: 匀变速直线运动的推论 推论一:做匀变速直线运动的物体,任意两个连续相等时间内的位移差是个恒量,即sat 推论二:做匀变速直线运动的物体在中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,即2vtv2Sv0vtt2 【教学目标】 一、知识与技能 1.知道匀速直线运动的位移与时间的关系。 2.理解匀变速直线运动的位移与时间的关系及其应用。 3.理解v-t图象中图线与t轴所夹的面积表示物体在这段时间内的位移。 二、过程与方法 1.通过近似推导位移公式的过程,体验微元法的特点和技巧,能把瞬时速度的求法与此比较。 2.感悟一些数学方法的应用特点。 三、情感、态度与价值观 1.经过微元法推导位移公式,培养自己动手能力,增加物理情感。2.体验成功的快乐。【教学重点】 1.理解匀变速直线运动的位移及其应用。 2.理解匀变速直线运动的位移与时间的关系及其应用。【教学难点】 1.v-t图象中图线与t轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移。2.微元法推导位移公式。【课时安排】 2课时.【教学过程】 第一课时 一、导入新课 初中已学过匀速直线运动求位移的方法x=vt,在速度—时间图像中可看出位移对应着一块矩形面积。(此处让学生思考回答) 对于匀变速直线运动是否也对应类似关系呢? 二、新授 分析教材 “思考与讨论”,引入微积分思想,对教材P38图2.3-2的分析理解(教师与学生互动)确认v-t图像中的面积可表示物体的位移。 位移公式推导: 先让学生写出梯形面积表达式: S=(OC+AB)OA/2 分请学生析OC,AB,OA各对应什么物理量?并将v = v0 + at 代入,得出:x = v0t + at2/2 注意式中x, v0 ,a要选取统一的正方向。应用:1.书上例题分析,按规范格式书写。 2.补充例题:汽车以10s的速度行驶,刹车加速度为5m/s,求刹车后1s,2s,3s的位移。 已知: v= 10m/s, a=-5m/s2。 由公式:x = v0t + at2/2 可解出:x1 = 10*15*22/2 = 10m x3 = 10*3v02 = 2ax(注意:该式为不独立的导出式) ☺ 练习:由前面例题:v0 =10m/s, a =-5m/s2 求刹车经7.5m时的速度? 由公式: v =-5m/s(舍去) 刹车经7.5米时的速度为5m/s,与初速度方向相同。 补充练习: 1.某航空母舰上飞机在跑道加速时,发动机最大加速度为5m/s2,所需起飞速度为50m/s,跑道长100m,通过计算判断,飞机能否靠自身发动机从舰上起飞?为了使飞机在开始滑行时就有一定的初速度,航空母舰装有弹射装置,对于该型号的舰载飞机,弹射系统必须使它具有多大的初速度?(答:不能靠自身发动机起飞;39m/s。) 2.为了测定某轿车在平直路上运动时的加速度(轿车启动时的运动可以近似看做匀加速运动),某人拍摄了一张在同一底片上多次曝光的照片(如图),如果拍摄时每隔2s曝光一次,轿车车身总长为4.5m那么这辆轿车的加速度约为() A 1m/s; B 2m/s; C 3m/s; D 4m/s; (答:B) 第二课时 一、引入新课 上节课我们学习了匀变速直线运动的位移,知道了匀变速直线运动的速度-时间图象中,图线与时间轴所围面积等于运动的位移;并推导出了匀变速直线运动的位移-时间公式xv0t12at。这节课我们继续探究匀变速直线运动的位移与速度的关系。 2二、新课 匀变速直线运动的位移与速度的关系 我们分别学习了匀变速直线运动的位移与时间的关系,速度与时间的关系,有时还要知道物体的位移与速度的关系,请同学们做下面的问题: (投影)“射击时,火药在枪筒中燃烧,燃气膨胀,推动弹头加速运动。我们把子弹在枪筒中的运动看作匀加速直线运动,假设子弹的加速度是a=5*103m/s2,枪筒长x=0.64m,计算子弹射出枪口时的速度。并推出物体的位移与速度的关系式。 2学生做题并推导出物体的位移与速度的关系:v2v02ax 培养学生在解答题目时简化问题的能力和推导能力;在解答匀变速直线运动的问题时,2如果已知量和未知量都不涉及时间,应用公式 v2v02ax求解,往往会使问题变得简单,方便。 小结:vv0at ①xv0t122at ② v2v02ax③是解答匀变速2直线运动规律的三个重要公式,同学们要理解公式的含义,灵活选择应用。 三、课堂总结 通过两节课的学习,掌握了匀变速直线运动的三个基本公式,vv0at ①xv0t122at ② v2v02ax③,这是解答匀变速直线运动规律的三个重要公2式,同学们要理解公式的含义,灵活选择应用。 在利用公式求解时,一定要注意公式的矢量性问题。一般情况下,以初速度方向为正方向;当a与v0方向相同时,a为正值,公式即反映了匀加速直线运动的速度和位移随时间的变化规律;当a与v0方向相反对,a为负值,公式反映了匀减速直线运动的速度和位移随时间的变化规律。代入公式求解时,与正方向相同的代人正值,与正方向相反的物理量应代入负值。 四、实例探究 公式的基本应用(xv0t12at)2[例1]一辆汽车以10m/s2的加速度做匀减速直线运动,经过6秒(汽车未停下)。汽车行驶了102m。汽车开始减速时的速度是多少? 分析:汽车一直作匀减速运动,其位移可由多种不同方法求解。 11xat2102(1)621222解法1:由xv0tat得v020 m/s 2t6所以,汽车开始减速时的速度是20m/s 解法2: 整个过程的平均速度v又vv0vtat,而vtv0at,得vv0 22x102at1617 m/s,解得v0v1720 m/s t622所以,汽车开始减速时的速度是20m/s 点拨:①运动学公式较多,故同一个题目往往有不同求解方法;②为确定解题结果是否正确,用不同方法求解是一有效措施。 关于刹车时的误解问题 [例2] 在平直公路上,一汽车的速度为15m/s。,从某时刻开始刹车,在阻力作用 下,汽车以2m/s2的加速度运动,问刹车后10s末车离开始刹车点多远? 读题指导:车做减速运动,是否运动了10s,这是本题必须考虑的。 分析: 初速度 v0=15m/s,a =-2m/s2,分析知车运动 7.5s就会停下,在后 2.5s内,车停止不动。 解:设车实际运动时间为t,v t=0,a=-2m/s2 由vv0at知 运动时间tv0157.5s a2说明刹车后7.5s汽车停止运动。 2由v2v02ax得 2v2v0152所以车的位移x56.25m 2a2(2)点评:计算题求解,一般应该先用字母代表物理量进行运算,得出用已知量表达未知量的关系式,然后再把数值代入式中,求出未知量的值。这样做能够清楚地看出未知量与已知量的关系,计算也比较简便。 关于先加速后减速问题(图像的巧妙应用) [例3]从车站开出的汽车,做匀加速直线运动,走了12s时,发现还有乘客没上来,于是立即做匀减速运动至停车。汽车从开出到停止总共历时20s,行进了50 m。求汽车的最大速度。 分析:汽车先做初速度为零的匀加速直线运动,达到最高速度后,立即改做匀减速运动,可以应用解析法,也可应用图像法。 解法1:设最高速度为vm,由题意,可得方程组 x1212a1t1vmt2a2t2 tt1t2 22vma1t1 0vma2t2 整理得vm2x2505m/s t20解法2:用平均速度公式求解。 匀加速阶段和匀减速阶段平均速度相等,都等于 vmv,故全过程的平均速度等于m,22由平均速度公式得vmx2x2505m/s =,解得vmtt202可见,用平均速度公式求解,非常简便快捷,以后大家要注意这种解法。 解法3:应用图象法,做出运动全过程的v-t图象,如图所示。v-t图线与t轴围成三角形的面积与位移等值,故 xvmt2x2505m/s,所以vmt202 布置作业 书面完成P40“问题与练习” 一、自主学习 (一) 匀速直线运动的位移 问题1:匀速直线运动的位移公式? 问题2:在图1的v-t图象中什么表示位移? (二) 匀变速直线运动的位移 阅读课本第40页“思考与讨论 问题3:材料中A学生如何估算匀变速直线运动的位移?B学生如何评价? 问题4:材料中提出如何提高估算的精确程度?体现了什么科学思想? 将此科学思想方法应用到v-t图象上:一物体做匀变速直线运动的速度一时间图象, 如图甲所示.可采用材料中A学生的方法估算如乙、丙图: 如果把运动过程划分为更多的小矩形面积之和, 估算的精确程度更___; 如果把运动过程划分得非常细, 很多很多的小矩形的面积之和就能的代表物体__的位移了。 结论: (图像中) ____ 就代表做匀变速直线运动的物体从0时刻 (速度为v0) 到t时刻 (速度为v) 这段时间间隔的位移。 问题5:从v-t图象推导匀变速直线运动的位移公式: (面积即位移) 以上问题, 让学生在课前看书预习的过程中填写, 突破了学生看书抓不住重点, 无法突破难点的问题, 在一定程度上达到解读教科书的目的。教学实践证明, 多数学生能够通过阅读教材, 正确回答以上问题。这样做既能培养学生的阅读理解能力, 又节约了课堂教学的时间, 课堂上只需让部分表达能力较好的学生来讲解这些问题, 老师只需重点强调研究过程中体现的科学思想方法:把过程先微分再累加 (积分) 的思想 (无限分割, 逐渐逼近) 。 然后, 我让学生 (是在批阅导学案时选定的学生) 讲解由图象的面积如何推导出位移-时间公式。而对公式的理解和应用, 还有几个重点和难点需强化: (1) 公式中哪几个物理量是矢量?运用时注意方向为“+”还是“—”; (2) 正确理解求匀变速直线运动位移的两种方法 (图像法和公式法) (3) 刹车问题不能硬套公式, 要根据实际情况判断停下所需的时间。这几个问题, 既是重点, 又是学生的易错点。如果采用老师先讲, 学生再做的教学程序, 学生的记忆不够深刻。所以, 我在导学案的“合作探究”部分设置了如下3个例题, 要求学生在课前预习时完成。同样是让学生“先错, 再纠错”的教学步骤。 二、合作探究 例1、一辆汽车以1m/s2的加速度行驶了12s, 驶过了180m。汽车开始加速时的初速度是多少? 例2:一质点以一定初速度沿竖直方向抛出, 得到它的v-t图象如图4所示, 试求出它在前2s内的位移和前4s内的位移。 例3、在平直公路上, 一汽车的速度为15m/s。从某时刻开始刹车, 在阻力作用下, 汽车以2m/s2的加速度运动, 问刹车后5s末车离开始刹车点多远? 导学案在课前批阅的过程中发现, 学生在解答过程中存在的以下典型错误或问题: (1) 解题的书写格式不规范; (2) 对V-t图的面积表示位移的理解不到位, 不能在图象中区别位移的方向; (3) 对减速运动, 不清楚规定初速度的方向为正后, 其加速度为负值; (4) 对刹车这类实际问题, 没有判断车子停下所需的时间就直接套公式计算。在批阅过程中找出学生有代表性的错误的解答, 在课堂上展示并让学生自己讲解, 让其他学生主动发现、纠正错误, 讲不到位的地方再由老师补充。这样安排课堂的目的:一是使课堂的讲解更有针对性而不是面面俱到;二是能锻炼学生大胆发言、表达自己观点的能力;三是由学生讲解, 有一定的表率、榜样作用, 其他学生听课更专注, 更易接受, 而错了的学生印象更深刻。 使用了“导学案”教学, 课堂上取得了较好的教学效果。为了巩固效果, 课后必须强化练习。为此, “导学案”还应设置了“课后练习”环节, 练习要有针对性, 针对课堂上强调的三个问题, 让多数学生学以致用。练习的设置还应有层次性, 让少数学优生有思考的空间。 三、课后练习 1.如图1所示为某物体做直线运动的v-t图象。 (1) 物体在0~2s, 2~5s, 5~8s的时间内, 分别做什么运动? (2) 计算物体在0~2s, 5~8s运动的加速度的大小, 分别是什么方向? (3) 用公式法分别计算三个时间段内物体运动的位移 (4) 如何直接用图象法计算0~8s内物体的总位移? 2.某质点的位移随时间的变化关系为x = 6t - 2t2, x单位为米 (m) , t单位为秒 (s) , 那么1s末速度为 ( ) A.6 m/s B.4m/s C.2 m/sD.1m/s 3.某同学骑电动车以8m/s的速度行驶, 发现前面有障碍物。于是, 刹车, 刹车后做匀减速直线运动, 经过1s前进7m, 求: (1) 刹车后电动车的加速度大小。 (2) 刹车后3s时电动车的速度大小。 (3) 刹车后5s内电动车的位移大小。 通过“导学案”在课前、课堂以及课后的使用, 学生对这部分内容掌握较好。实践证明, 在以后的练习中学生很少再犯之前的那些错误, 说明这样的教学方式符合学生的认知规律, 是行之有效的。 摘要:本文以高中物理教材中的《匀变速直线运动的位移和时间的关系》为例, 探讨如何根据教学目的编制“导学案”, 以及如何在课前、课堂及课后应用导学案, 开展学生的自主学习和合作学习, 培养学生更多的学习能力。 这三个公式是解决匀变速直线运动的基石,其他关系式都是通过这三个关系式得出的,在综合应用时,应把v0、v、a、t、x这五个量结合三个公式灵活运用.匀变速直线运动的基本公式均是矢量式,应用时要注意各物理量的符号,一般规定初速度方向为正方向,当v0=0时,一般以a的方向为正方向. 例1物体从静止开始做匀加速直线运动,已知第4s内与第2s内的位移之差是12m,则 () A.第1s内的位移为3m B.第2s末的速度为8m/s C.物体运动的加速度为2m/S2 D.物体在第Ss内的平均速度为15m/s 解析本题全面考察匀变速直线运动规律的应用,以及对规律掌握的熟练程度,题中涉及四个物理量,要求对这些物理量的关系能融会贯通,并抓住加速度这一关键, 由题意,可利用x= aT2先求出a. 设第1s内、第2s内、第3s内、第4s内的位移分别为x1.x2、x3、x4,则 x3 -x2 =aT2 x4-x3=aT2 所以x4-x2=2aT2 可得a=6m/s 又x1= =3m 第2s末的速度v2=at22=12m/s 第5s内的平均速率 故A选项正确. 【总结】 在不涉及位移时,首选速度公式;不涉及时间时,首选速度位移公式;不涉及末速度时,首选位移公式;不涉及加速度时,首选平均速度公式;涉及等时间间隔时,首选逐差公式.因此,正确分析物理过程,灵活运用重要公式和推论是提高解题速度和准确度的有效途径. 二、重要解题方法选讲——图象法 本章公式、推论较多,且各公式间有相互联系,因此不少题目常有多解.解题时要思路开阔,联想比较,筛选最简捷的解题方案.解题时除采用常规的公式法外,图象法、比例法、推论法、逆向思维法(如将匀减速直线运动视为反向的匀加速直线运)等也是本章解题中常用的方法. 利用图象解题可使解题过程简化,思路更清晰,而且比公式法更巧妙、更灵活.在有些情况下运用公式法可能无能为力,但图象法则会使你豁然开朗.充分利用v-t图象的斜率、截距、图线与t轴间面积所对应的物理意义,结合几何关系,提取出形象的思维信息,可以帮助解题. 例2 摩托车从静止开始,以a1=1m/S2的加速度行驶一段距离后做了一段匀速运动,又以a2= -4m/S2的加速度做匀减速运动,直到停止,共走了1440m,历时100s,求此过程中摩托车的最大速度. 【方法1】设摩托车在加速、匀速、减速阶段运动的时间分别为t1、t2和t3,设摩托车匀速运动的速率为vm,则t1+t2+t3=t a1t1+ a2t3 =0 a1t1=vm a2t3=-vm 代入数据,联立方程可得vm=16m/s.这一解法运算量较大. 【方法2】 画出摩托车在运动全过程的v—t图象,摩托车位移为v-t图线中矩形面积减去两个三角形面积.如图1所示 两种方法比较,方法2大大简化了运算过程. 【总结】 运动图象(v-t图象、x-t图t象)能直观描述运动规律与特征,我们可以用来定性比较、分析或定量计算、讨论一些物理量.解题时,要特别重视图象的物理意义,如图象中的截距、斜率、面积、峰值等所代表的物理内涵,这样才能找到解题的突破口,化繁为简. 三、重要模型应用——追及和相遇问题 追及问题是运动学中较为综合且有实际意义的一类习题.除要透彻理解基本概念、熟悉运动学公式外,还应挖掘题中隐含的重要条件,画出v-t图象,确定“一个临界条件,两个等量关系”,构建出一幅运动关系图景.一个条件:速度相等,是物体间能否追上或距离最大、最小的临界条件,也是分析判断问题的切入点;两个关系:时间关系和位移关系,通过厕运动示意图找出两关系是解题的突破口. 例3汽车正以10m/s的速度在平直公路上行驶,突然发现正前方有一辆自行车以4m/s的速度做同方向的匀速直线运动,汽车立即关闭油门做加速度大小为6 m/S2的匀减速直线运动,汽车恰好不碰上自行车,求关闭油门时汽车离自行车多远? 【方法1】汽车在关闭油门减速后的一段时间内,其速度大于白行车速度,因此汽车和白行车之间的距离在不断缩小,当这个距离缩小到零时,若汽车的速度减至与白行车相同,则能满足题设的汽车恰好不碰上白行车的条件,所以本题要求汽车关闭油门时离白行车距离s,应是汽车从关闭油门减速至速度与白行车速度相等时发生的位移s汽与白行车在这段时间内发生的位移s自之差,如图2所示汽车减速到4m/s时发生的位移和运动的时间: 这段时间内白行车发生的位移: S自=v自×t=4 汽车关闭油门时离白行车的距离: s=S汽-S自=7-4=3(m) 【方法2】利用v-v/ms 6t图象求解,如图3. I、II分别是汽车和 白行车的运动图线,因此阴影部分的面积即为要求的距离: 高中物理新课标教学设计 2.4 匀变速直线运动的位移与速度的关系 【学习者分析】 学生在前两节学习了速度与时间、位移与时间的关系,而这节课主要是学习位移与速度之间的关系,因此学生可以通过本身的数学知识消去两个公式中的t而达到这节课的学习目的。学生运用知识解决实际问题的能力比较弱,虽然可以记住这三个公式,但是在实际物理情境中分析就不透彻。【教材分析】 教科书这一部分是直接以实例形式出现,让学生在解决实际问题过程中利用公式2v=v0+at和x=vot+1/2at,推导出速度与位移的关系式。在解决物理问题时非常重要的是分析物理过程,这里就要分析清楚物体的速度、位移随时间变化的具体情况,这样才能正确的应用公式,并对问题的结果进行必要的检验、讨论。【教学目标】 1.知识与技能: (1)知道匀速直线运动的位移与速度的关系 (2)理解匀变速直线运动的位移与速度的关系及其应用 2.过程与方法: (1)体验运用所学习的知识解决实际问题的过程,从而达到学以致用的科学态度。3.情感态度与价值观: (1)物理知识与生活情境结合,培养学生知识从生活中而来而又运用于生活的情感,从而培养学生的学习兴趣。【重点难点】 (1)理解匀变速直线运动的位移及其应用 (2)理解匀变速直线运动的位移与速度的关系及其应用 【设计思想】 从生活情境中得出问题,然后从数学角度分析得出V与x的关系。然后又把这个2v2-v0=2ax运用到生活中去,让学生中生活中体验运用知识解决实际问题的乐趣。 【教学环节】 一、引入新课 教师活动:上节课我们学习了匀变速直线运动的位移与时间的关系,知道了匀变速直线运动的速度-时间图象中,图线与时间轴所围面积等于物体的位移;并推导出了匀变速直线运动的位移-时间公式xv0t究匀变速直线运动的位移与速度的关系。 二、进行新课 1、匀变速直线运动的位移与速度的关系 12at。这节课我们继续探2“备课大师”全科【9门】:免注册,不收费!http:/// 物理备课大师 wl.eywedu.net【全免费】 教师活动:我们分别学习了匀变速直线运动的位移与时间的关系,速度与时间的关系,有时还要知道物体的位移与速度的关系,请同学们做下面的问题: “射击时,火药在枪筒中燃烧,燃气膨胀,推动弹头加速运动。我们把子弹在枪筒中的运动看作匀加速直线运动,假设子弹的加速度是a=5x10m/s,枪筒长x=0.64m,计算子弹射出枪口时的速度。并推出物体的位移与速度的关系式。 2学生活动:学生做题并推导出物体的位移与速度的关系:v2v02ax 32点评:培养学生在解答题目时简化问题的能力和推导能力;在解答匀变速直线运动的问 2题时,如果已知量和未知量都不涉及时间,应用公式 v2v02ax求解,往往会使问题变得简单,方便。 教师总结:vv0at ①xv0t122at ② v2v02ax③是解答匀2变速直线运动规律的三个重要公式,同学们要理解公式的含义,灵活选择应用。 教师活动:投影课堂练习(见“实例探究”),适当加入学生的讨论。学生活动:学生完成课堂练习。点评:在应用中加深对规律的理解。 三、课堂总结、点评 通过两节课的学习,掌握了匀变速直线运动的三个基本公式,vv0at ①xv0t122at ② v2v02ax③,这是解答匀变速直线运动规律的三个重要公2式,同学们要理解公式的含义,灵活选择应用。 在利用公式求解时,一定要注意公式的矢量性问题。一般情况下,以初速度方向为正方向;当a与v0方向相同时,a为正值,公式即反映了匀加速直线运动的速度和位移随时间的变化规律;当a与v0方向相反对,a为负值,公式反映了匀减速直线运动的速度和位移随时间的变化规律。代入公式求解时,与正方向相同的代人正值,与正方向相反的物理量应代入负值。 四、实例探究 1.公式xv0t12at的基本应用 22[例1]一辆汽车以10m/s的加速度做匀减速直线运动,经过6秒(汽车未停下)。汽车行驶了102m。汽车开始减速时的速度是多少? “备课大师”全科【9门】:免注册,不收费!http:/// 物理备课大师 wl.eywedu.net【全免费】 分析:汽车一直作匀减速运动,其位移可由多种不同方法求解。 11xat2102(1)621222解法1:由xv0tat得v020 m/s 2t6所以,汽车开始减速时的速度是20m/s 解法2: 整个过程的平均速度v又vv0vtat,而vtv0at,得vv0 22x102at1617 m/s,解得v0v1720 m/s t622所以,汽车开始减速时的速度是20m/s 点拨:①运动学公式较多,故同一个题目往往有不同求解方法;②为确定解题结果是否正确,用不同方法求解是一有效措施。 2.关于刹车时的误解问题 [例2] 在平直公路上,一汽车的速度为15m/s。,从某时刻开始刹车,在阻力作用下,汽车以2m/s的加速度运动,问刹车后10s末车离开始刹车点多远? 读题指导:车做减速运动,是否运动了10s,这是本题必须考虑的。 分析: 初速度 v0=15m/s,a =-2m/s,分析知车运动 7.5s就会停下,在后 2.5s内,车停止不动。 解:设车实际运动时间为t,v =0,a=-2m/s 由vv0at知 运动时间t 222v0157.5s a2说明刹车后7.5s汽车停止运动。 2由v2v02ax得 2v2v015256.25m 所以车的位移x2a2(2)点评:计算题求解,一般应该先用字母代表物理量进行运算,得出用已知量表达未知量的关系式,然后再把数值代入式中,求出未知量的值。这样做能够清楚地看出未知量与已知量的关系,计算也比较简便。 3.关于先加速后减速问题(图像的巧妙应用) [例3]从车站开出的汽车,做匀加速直线运动,走了12s时,发现还有乘客没上来,“备课大师”全科【9门】:免注册,不收费!http:/// 物理备课大师 wl.eywedu.net【全免费】 于是立即做匀减速运动至停车。汽车从开出到停止总共历时20s,行进了50 m。求汽车的最大速度。 分析:汽车先做初速度为零的匀加速直线运动,达到最大速度后,立即改做匀减速运动,可以应用解析法,也可应用图象法。 解法1:设最大速度为vm,由题意,可得方程组 x1212a1t1vmt2a2t2 tt1t2 22vma1t1 0vma2t2 整理得vm2x2505m/s t20解法2:用平均速度公式求解。 vmvm匀加速阶段和匀减速阶段平均速度相等,都等于,故全过程的平均速度等于,22由平均速度公式得vmx2x2505m/s =,解得vmtt202可见,用平均速度公式求解,非常简便快捷,以后大家要注意这种解法。 解法3:应用图象法,做出运动全过程的v-t图象,如图所示。v-t图线与t轴围成三角形的面积与位移等值,故 xvmt2x2505m/s,所以vmt202 四、作业 (1)已知某物体做匀变速直线运动,加速度为a,试证明:在一段时间t内的平均速度等于该段时间中点t/2时刻的瞬时速度。 (2)P42 第1、2题 【板书设计】 2.4 匀变速直线运动的位移与速度的关系 1、匀变速直线运动的位移与速度的关系 “备课大师”全科【9门】:免注册,不收费!http:/// 物理备课大师 wl.eywedu.net【全免费】 由 vv0at xv0t12at 2消去时间t可得: 2v2v02ax 【教学反思】 逆向思维也叫求异思维。这种思维方式在物理学中有广泛的应用。如:把匀加速直线运动逆过来看,就是匀减速直线运动;把匀减速直线运动逆过来看,就是匀加速直线运动。如果物体做匀减速直线运动且末速度为零,则应用逆向思维就可以看作是初速度为零的匀加速直线运动,那么,所有对于初速度为零的匀加速直线运动的推论就可以应用了。使用要注意:要使逆过来后的运动与逆过来前的运动位移、速度、时间严格对应,它们具有对称性的规律。必须保证逆过来前后物体的加速度大小、方向均要相同。 例1.飞机着陆后以6m/s2的加速度做匀减速直线运动,若其着陆速度为60m/s,求:(1)它着陆后12s内滑行的距离。(2)静止前4s内飞机滑行的距离。 分析:处理汽车刹车,飞机降落在跑道上滑行等末速度为零的匀减速直线运动时,必须先判定运动物体所经历的实际滑行时间。滑行时间为:t0=(数值)。判断物体是否停下来,再求其他量。 解:由题意可知:a=-6m/s2 v0=60m/s求:s和s′ (1)飞机着陆后到停止所用时间t为:t===10s,由此可知:飞机在12s内不是始终做匀减速直线运动,它在后2s内是静止的。故它着陆后12s内滑行的距离为:s=v0t+at2=60×10m-×6×102m=600m-300m=300m或s==m=300m。 本题中飞机后来的速度为0,停下来。像这种情况可以把飞机的减速过程看成是初速度为0的匀加速直线运动的逆过程。飞机经10s停下来所滑行的距离等于把飞机看成是初速度为0的匀加速直线运动经10s滑行的距离:s=at2=×6×102m=300m。 (2)静止前4s内飞机滑行的距离 仍然把飞机的减速过程看成是初速度为0的匀加速直线运动的逆过程,则静止前4s内飞机滑行的距离为:s′=at′2=×6×42m=48m。 可见用这种逆向思维方法解题,可以简化解题过程,提高解题速度。 例2.一汽车以2m/s2的加速度刹车做匀减速直线运动,求它在停止运动前的最后1s通过的位移是多少? 解:本题若按匀减速直线运动的思路去解,未知物理量较多,很难求解,不好下手。但用逆向思维方法分析:把把汽车的运动当作是初速度为v0=0,加速度a=2m/s2的匀加速直线运动求开始运动1s通过的位移是多少?就很简单了:s=at2=×2×12m=1m。 例3.子弹恰能穿过三块同样厚的木板,设子弹在木板里运动的加速度是恒定的,则(1)子弹依次穿过三块木板所用的时间之比为: ,(2)子弹依次射入每块木块时的速度之比为:。 解:用逆向思维方法分析,逆着看,把子弹的运动看作是反方向的初速度为0的匀加速直线运动。通过连续相同位移所用的时间比为:1:-1:-:…:-;。通过连续相同位移的速度比为:1:::…:。则本题答案为:子弹依次穿过三块木板所用的时间之比为:-:-1:1;子弹依次射入每块木块时的速度之比为:::。注意:顺序的严格对应对称规律,千万别写反了。 例4.列车进站前关闭汽阀。匀减速地滑行300m时,其速度减为关闭汽阀时的一半。以后又运动20s恰好停于站台旁。求:(1)列车关闭汽阀后滑行的总距离是多少米?(2)列车运动中最后10s的位移是多少米? 解:(1)列车减速运动的过程可视为沿其反方向的初速度为0的匀加速直线运动。根据匀变速直线运动的规律:中间时刻的速度等于始末速度的平均值。所以知道列车关闭汽阀后运动的总时间为:2×20s=40s。且后20s运动的位移与前20s运动的位移之比为:1∶3。故列车关闭汽阀后滑行的总距离是300m+100m=400m。 (2)由上一问知火车最后20s滑行的位移为100m。把此20s等分,由初速度为0的匀加速直线运动的规律知在这两段时间内火车通过的位移之比为:1∶3。故最后10s火车通过的位移为:×100m=25m。 例5.一物体以某一初速度在粗糙平面上做匀减速直线运动,最后停下来。若此物体在最初5s和最后5s经过的路程之比为11∶5。则此物体一共运动了多少时间? 解:此题若按常规思维方式求解,应根据匀变速直线运动规律列方程,这样必须要考虑总时间t比前后两个5s之和10s是大还是小的问题:计算起来很复杂。如果采用逆向思维的方法将物体的运动情况倒过来看,即物体的运动看作是逆向的初速度为零的匀加速直线运动处理,将会简便得多。设:加速度为a;最后5s时间为t1,最后5s时间内的位移为s1;最初5s时间为t2,最初5s时间内的位移为s2此物体一共运动的时间为t。则有:s1=at12(1) s2=at2-a(t-t2)2 (2) (1)、(2)联立可解得t=8s。 例6.一列火车做匀加速直线运动。已知车头出站台时的速度为1m/s,车尾出站台时的速度为7m/s。则车身的中部经过站台时的速度为多少? 解:本题应该根据逆向思维方法通过转换研究对象来求解。由站台不动,火车做匀加速直线运动转换为火车静止不动,站台从车头向车尾做匀加速直线运动,加速度等于火车加速度。设火车的加速度为a,火车的长度为L,火车头出站台时的速度为v1=1m/s,车尾出站台时的速度为v2=7m/s,车身的中部经过站台时的速度为vL/2。则有:vL2-v12=2aL/2=aL(1) v22-v2L/2=2aL/2=aL(2) (1)、(2)联立可解得vL/2=5m/s。 例7.一物体由斜面底端滑到顶端恰好靜止,历时2s,那么它从斜面中点恰好到顶端所用时间为多少? 解:本题若按物体沿斜面向上作匀减速直线运动来处理,求解难度较大。但若用逆向思维法来思考就显得非常方便;这是因为可以把它看作是由斜面顶端向下的一个初速为零的匀加速直线运动。由:初速度为0的匀变速直线运动通过连续相同时位移所用的时间比为:1∶-1∶-∶…∶-。设CB段用时间为t,则BA段用时间为(-1)t则有:t+(-1)t=2s解得:t=s。 练习: 1.行驶的汽车刹车后做匀减速直线运动。经4s停止。则它在停车前1s内、2s内、3s内通过的位移之比为: 。 解:逆着看,把汽车的运动看成是初速度为0的匀加速直线运动则答案为:1∶4∶9 2.做匀减速直线运动的物体经4s停止。若在第1s内的位移是14m,则最后1s内的位移与4s内的位移各是多少? 解:本题逆向处理非常方便。把物体的运动看成是初速度为0的匀加速直线运动。由运动的特点可知:在连续相等的时间内物体发生的位移之比为:1∶3∶5∶7∶…故物体在第1s内、第2s内、第3s内、第4s内的位移之比为:14∶10∶6∶2。最后1s内的位移是2m,4s内的位移为32m。 3.一观察者站在列车第一节车厢的前端。列车从静止开始做匀加速直线运动,第2节车厢驶过他身边所用的时间为t0。设每节车厢长度相等,不计车厢之间的距离,求第16节车厢驶过他身边所用的时间。 【高中教案 匀变速直线运动的规律】推荐阅读: 《匀变速直线运动的规律》教案设计07-05 物理教案-匀变速直线运动规律的应用11-09 直线运动和曲线运动教案07-19 高中物理必修2曲线运动教案07-03 高中地理 第一章第三节地球的运动教案7 新人教版必修11-13 《探索直线平行的条件》优秀教案11-29 《赤壁赋》的高中语文教案11-21 高中生物《生物群落的演替》的教案11-23高中教案 匀变速直线运动的规律 篇4
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