高一物理匀变速直线运动课件(精选12篇)
高中物理教学中的难点之一:匀变速直线运动的位移公式,教师在教学设计中分析了以往两种处理方法(既“先分割,再极限求和”以及“根据平均速度求位移”)的不足,根据学生实际提出了自己的教学思路。其突出的特点有以下几方面:
1.新课程倡导探究,并将科学探究与科学知识并列为课程的学习内容。猜想与假设是科学探究的要素之一,但不是没有依据的胡猜乱想。本节课从复习旧知识引出新问题之后,由匀速直线运动速度图象中“面积”的物理意义,迁移到在匀变速直线运动速度图象中的“面积”是否也具有同样的物理意义,提出猜想有根有据、合情合理,符合高一新学生的认知水平。
2.教学过程中,教师要求学生设计实验去验证“猜想”,这个实验设计对于高一学生有一定的难度,但是不同的学生有不同的思维“堵塞”点,教师要求各小组提出各自的困难与障碍,由其他同学帮助该组解决问题,最后达成共识。实现了对症下药,对于困难,鼓励学生敢于挑战,落实了“情感”目标,也体现了面向全体学生的课程理念。之后,教师要求学生设计记录实验数据的表格,这既是实验前的准备工作,也促进了学生对实验的设计进行整理,使学生在思维上再经历了一次过程,培养了学生设计实验的能力。当学生根据实验数据验证了猜想,推导出位移公式,水到渠成,知识目标、过程目标和情感目标教学目标也得到实现。
一、探究匀速运动过程中的位移与时间关系
从学生已经掌握的匀速直线运动规律开始研究,得到物体在时间贼内的位移,从图1 可以看出,匀速直线运动的位移为v-t图象下面的面积.
二、探究匀变速直线运动位移与时间的关系
以教材《思考与讨论》为基础,定性体会估算匀变速运动位移的思想和方法,数据和处理方法如表1.
可以这样估算:
在此基础上,可用简化的匀变速直线运动数学模型,例如:一个匀变速直线运动物体的初速1m/s,加速度为1m/s2,运动时间为1s. 这段时间最小速度为1m/s,在1s内运动的位移应大于1m,这段时间运动的最大速度为2m/s,运动的位移应小于2m,由于匀变速运动的物体速度是均匀变化的,运动的位移可能是多少,让学生去猜想,几乎所有的同学都感知到好像应该是1.5m. 当学生猜想出位移的准确值之后,就为研究过程提供了可靠的方向性量化证据.
如果将全过程认为速度是1m/s的匀速运动,得到:x=vt=1×1=1(m). 则位移是1m,比我们猜想的距离少了0.5m.
如果每小段用0.5s时间间隔来估算整个过程,这样全过程就分为2 段处理,得到:x=1×0.5+1.5×0.5=1.25(m). 比我们猜想的距离少了0.25m,有极个别同学发现并注意到是原来的二分之一.
如果每小段用0.2s时间间隔,分为5 段处理,有的同学在计算求和时,还应用了如下所描述的数学取平均思想,这正是匀变速运动求平均速度的思想萌芽,为理解匀变速运动平均速度奠定了坚实的数学基础.
此时,相当多的同学惊喜地预见了个别同学的结论,比猜想的结论少0.1m,为原来的五分之一.
最后,让学生验证,如果每小段用0.1s时间间隔来估算,分为10 段处理,是否是十分之一. 此时学生的研究热情很高,学生们通过自己的努力,得到验证,如下式,差异0.05m,为第一次的十分之一.
通过数学归纳和推测,学生很清楚地得出定量结论,如果时间段是原来的几倍,与真实结果的差异就是原来的多少分之一,如果取很多很多个时间段,就可以认为等于原来的真实值了.
三、利用图象进一步探究匀变速直线运动位移与时间的关系
教材利用了如图2 所示的四幅图,定性说明,时间间隔越少,很多很多的小矩形顶端就“看不出来了”,物体的位移就是v-t图象的梯形面积.
四幅图让学生直观清晰地领会了前面处理的思想和方法,再进行以下定量拓展研究,会让学生的思维得到升华.
如图3 所示,以vc速度运动OA时间,比匀变速运动的v-t图下的面积差异了S0. 如图4,如果将OA时间分为二段,物体第一段运动图线CD,第二段运动EF,则运动图线下面的面积与匀变速运动的CB段下面的面积相比,差异的如图4 所示的两个三角形△CDE和△EFB的面积,其面积刚好为原来S0面积的二分之一. 如果将时间段变为四段,如图5 所示,四段匀速运动的位移与匀变速运动的CB段下面的面积相比,差异了四个小三角形△ab c的面积,△ab c的边长是△CG B的四分之一,其面积为S0面积的十六分之一,四个就相差了S0面积的四分之一,这样从理论上得到同样的定量结论,如果估算时所取的时间段为原来的几倍,两者相差的面积就为原来的几分之一,当所取的时间段“很多很多”时,两者图线下的面积就可以认为相等了.
所以匀变速直线运动的位移为CB图线下的梯形面积,为:
【关键词】物理 匀变速直线运动 教学
匀变速直线运动是直线运动中的一个典型,教师在展开这种运动形式的教学时一定要找到合适的方法与技巧。比起匀速直线运动而言,匀变速直线运动相对更为复杂,变式也更多,学生很容易在思维上对于很多内容产生混淆。教师在教学匀变速直线运动时要让教学过程循序渐进的进行,可以进行知识点间的良好过渡,让学生接受新知更加容易,这样才会更加有助于预设的教学目标的达成。
一、重视对于核心公式的推导教学
匀变速直线运动这部分内容的教学中,对于核心公式的推导是一个绝对的教学重点,这也是学生基础知识的重要构成。很多教师没有在公式推导中投入足够的重视程度,往往是简单的几个推导步骤,没有将公式是怎样得来的清楚的给学生呈现出来。在这样的背景下,学生往往对于公式只是一知半解,没有真正弄清楚公式的实质,在应用时也容易产生差错。教师在这个教学环节上要有所改善,要充分提升对于公式推导的重视程度,并且采取灵活有效的推导策略,这样才能够让学生的基础知识更加牢固。
教师在推导公式时可以把握如下几个要点:(1)不要因为繁琐直接给出公式,要体现极限的思想。(2)从最简单的匀速直线运动位移与时间关系入手,得出位移公式s=vt,然后说明v-t图像面积可以反映位移。(3)利用书中“思考与讨论”讨论如何求小车的位移。根据v-t图像面积可以反映位移的认识结合图像指出Δt越小,对位移估算就越精确。(4)结合图像让学生自行推导求匀变速直线运动v-t图像面积的表达,进而得到位移公式。教师要让推导的过程循序渐进的进行,结合学生的理解与认知程度再给予相应的点拨,这样学生才能够真正在理解的基础上认识与吸收这些公式,才能够夯实自身的理论基础。
二、对于运动过程展开有效分析
在匀变速直线运动的学习中,让学生具备对于运动过程的分析能力是教学的一个重点。匀变速直线运动相对比较复杂,在解决具体问题时往往需要对于运动的整个过程,乃至每一个具体的环节都有清晰的剖析。教师要从一开始就培养学生对于运动过程的分析能力,可以结合一些具体的范例带给学生引导,让学生掌握分析运动过程的一般方法,并且在不断的练习中让自己的分析和探究能力得到提升。
对于匀变速直线运动的过程分析而言,有一个非常重要的辅助手段,那便是画运动示意图。教师要培养学生画运动示意图的习惯和方法,帮助学生建立运动情景,将抽象的物理問题具体化、形象化,尤其是一些相对运动的追及、相遇、相对滑动问题,这一方法显得尤为重要。运用匀变速直线运动规律解决稍微复杂的匀变速直线运动问题,很多学生常常感到很困难,对物理规律的选择,不是试试这个公式,就是套套那个公式,这些都是非常低效的学习方式。教师要提升学生问题分析的成效,要让学生掌握更加有效的方法,画图就是一个典范。因此,培养学生的画图能力会给学生分析很多具体问题带来非常明显的辅助效果。
三、提升学生的图像分析与处理能力
在这部分知识的学习中,需要学生对于几个典型的图像有较好的分析与处理能力,这是教学的核心,也是学生知识应用和问题解答能力的来源。在匀变速直线运动的分析中,需要学生对于位移-时间图像和速度-时间图像有较好的识别能力,这两个图像的有效分析可以给学生解题提供很多重要信息,学生解题的效率和准确性很大程度由学生的图像分析能力决定。教师在教学中要加强对于学生识图和分析图像能力的培养,让学生对于这两个典型图像的一些基本分析方法较为熟悉,并且可以借助具体的范例来深化图像教学。
以速度-时间图像的分析的教学为例。对于v-t图像的读图过程而言,教师要让学生理解几个要点:(1)纵轴上的截距其物理意义是运动物体的初速度v0。(2)图线的斜率其物理意义是运动物体的加速度a;图线是直线表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动;图线是曲线表示物体做变加速运动。(3)图线下的“面积”其物理意义是运动物体在相应的时间内所发生的位移x。(4)两图线相交说明两物体在交点时的速度相等,图线与横轴交叉,表示物体运动的速度反向。学生如果能够对于这几个要点有非常清晰的理解与记忆能力,看到图像后通常能够立刻做出反应与识别,提炼出图像中体现出的核心信息,为问题的解答带来突破口,这才是学生对于这部分知识有良好掌握的一种状态呈现。
【参考文献】
[1] 张明亮. 匀变速直线运动规律的应用[J]. 中学物理,2013(23).
[2] 王凌娆. 匀变速直线运动的规律总结及应用[J]. 中学生数理化(高一版),2014(09).
[3] 蒋勇. 有关匀变速直线运动的速度与位移的关系解析[J]. 数理化解题研究(高中版),2014(05).
三维目标:
1、掌握匀变速直线运动的速度、位移公式以及速度-位移公式;
2、能灵活选用合适的公式解决实际问题;
3、通过解决实际问题,培养学生运用物理规律对实际生活中进行合理分析、解决问题的能力;
4、通过教学活动使学生获得成功的愉悦,培养学生参与物理学习活动的兴趣,提高学习的自信心。
教学重点:灵活选用合适的公式解决实际问题; 教学难点:灵活选用合适的公式解决实际问题。教学方法:启发式、讨论式。教学用具:多媒体课件 课时安排:1课时 教学过程
一、复习重要公式:
1、匀变速直线运动的两个基本公式:
速度公式:
;
位移公式:。
2、匀变速直线运动的两个导出公式:
平均速度公式:
;
速度-位移公式:。
二、新课引入(用汽车行驶安全问题引入追及问题)
三、案例分析
案例
1、贼车A以10m/s的速度匀速行驶, 贼车A通过停着的警车B位置时警车即开始2做加速度2.5m/s的匀加速追赶。求警车B追上贼车A时的时间、速度和通过的位移。B车追赶过程中,什么时候与A车的距离最大?有多大?(先画草图,然后讲解,再用课件模拟实验。)练习
1、走私车A以15m/s的速度匀速行驶, 警察发现时该车已驶到警车B前方50m处.警2车立即以4m/s的加速度追赶。求警车B追上走私车A的时间、速度和通过的位移。(先让学生做,然后讲解,再用课件模拟实验。)
案例
2、汽车以10m/s的速度在平直公路上行驶,突然发现前方S0米处有一辆自行车以
24m/s的速度作同方向的匀速直线运动,若汽车立即关闭油门作加速度为-6m/s的匀减速运动,汽车恰好不碰上自行车,则S0是多大?(先画草图,然后讲解,再用课件模拟实验。)练习2.课本P44T14 经检测,汽车A以20m/s的速度在平公路上行驶时,紧急制动后4.0s停下。现在汽车A在平直公路上以20m/s的速度行驶,发现前方18m处有一货车B正以6m/s的速度匀速行驶,因该路段只能通过一辆车,司机立即制动。
关于能否发生撞车事故,某同学的解答过程如下
设汽车A制动后4.0s的位移为S1,货车B在这段时间内的位移为S2,则
s1vAt40m;A车的位移
s2vBt24m;B车的位移
两车的位移差为40-24=16m<18m;两车不相撞
你认为该同学的结论是否正确?如果正确,请定性说出理由;如果不正确,请说明理由并求出正确结果。
(先让学生做,然后讲解,再用课件模拟实验。)
四、小结:(生做)能追上则 位移关系 时间关系 速度关系 分析追及问题的方法(1)公式法(速度关系、位移关系)(2)图象法(面积法求位移)特例:1.匀加速运动的物体追赶匀速物体时,追上前具有最大距离的条件:2.匀减速物体追赶同向匀速物体时,追不上时具有最小距离的条件:
五、巩固提高(学生做)
1.有一辆摩托车,设它的最大速度vm=30m/s,要想从静止开始用3min的时间正好追上前方100m处一辆汽车,汽车以20m/s的速度向前匀速行驶,摩托车的加速度应是多大?(设摩托车在加速阶段做匀加速运动)
2.某人骑自行车以v=4m/s的速度匀速前进,某时刻在他前面s=7m处以v0=10m/s的速度行驶的汽车开始关闭发动机,而以a=2m/s的加速度减速前进,此人需要经过多长时间才能追上汽车?
教学目标
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.
过程与方法
1.培养学生识别、分析图象和用物理语言表达相关过程的能力.
2.引导学生研究图象、寻找规律得出匀变速直线运动的概念.
3.引导学生用数学公式表达物理规律并给出各符号的具体含义.
情感态度与价值观
1.培养学生用物理语言表达物理规律的意识,激发探索与创新_.
2.培养学生透过现象看本质、甩不同方法表达同一规律的科学意识.
教学重难点
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.
教学工具
多媒体、板书
教学过程
一、匀变速直线运动
1.基本知识
(1)定义:沿着一条直线运动,且加速度不变的运动.
(2)分类
①匀加速直线运动:速度随时间均匀增加的直线运动.
②匀减速直线运动:速度随时间均匀减小的直线运动.
(3)图象:匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线.
2.思考判断
(1)匀变速直线运动是速度均匀变化的直线运动.(√)
(2)物体的加速度为负值时,不可能是匀加速直线运动.(×)
(3)加速度不变的运动一定是匀变速直线运动.(×)
探究交流
某物体的速度—时间图象如图所示,试说明物体做什么运动?
【提示】由于物体的v-t图象是一条倾斜直线,首先确定该物体做匀变速直线运动;又由于它的速度逐渐增大,所以说物体的运动性质为匀加速直线运动.
二、速度与时间的关系式
1.基本知识
(1)速度公式:v=v0+at.
(2)对公式的理解:做匀变速直线运动的物体,在t时刻的速度v,就等于物体在开始时刻的速度v0,再加上在整个过程中速度的变化量at.
2.思考判断
(1)公式v=v0+at仅适用于匀加速直线运动.(×)
(2)速度随时间不断增加的运动叫做匀加速直线运动.(×)
(3)速度随时间均匀减小的直线运动,叫做匀减速直线运动.(√)
探究交流
试根据匀变速直线运动的特点,分别通过v-t图象和加速度的定义式推导出速度v和时间t关系的数学表达式.
【提示】
(1)图象推导:
由图可知末速度大小由初速度v0和t时间内增加的部分at组成,故v=v0+at.
(2)加速度定义式推导:
由得:v=v0+at.
三、对速度-时间图象的理解
【问题导思】
1.上节课“探究小车的速度与时间的变化关系”中所画出的v-t图象是什么形状?图象的物理意义是什么?
2.v-t图线的倾斜程度具有什么含义?
3.速度图象中的纵截距和横截距代表什么意义?
1.匀速直线运动的v-t图象
一条平行于时间轴的直线.从图象中可以直接读出速度的大小和方向.
2.匀变速直线运动的v-t图象
如图所示,匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线.
(1)直线a反映了速度随着时间是均匀增加的,为匀加速直线运动的图象.
(2)直线b反映了速度随着时间是均匀减小的,为匀减速直线运动的图象.
(3)直线c反映了速度随着时间先均匀减小,后均匀增加,由于加速度不变,整个运动过程也是匀变速直线运动.
3.v-t图象应用
误区警示:v-t图象的两点说明
1.只能描述直线运动,无法描述曲线运动.
2.v-t图象描述的是物体的速度随时间的运动规律,并不表示物体的运动轨迹.
例:如图所示为某质点的v-t图象,则下列说法中正确的是
A.在0~6s内,质点做匀变速直线运动
B.在6s~10s内,质点处于静止状态
C.在4s末,质点向相反方向运动
D.在t=12s末,质点的加速度为-1m/s2
【审题指导】解答该题主要是观察图线,通过图线的特点得出有关结论,观察图线时,需要注意:
(1)速度的正、负问题.
(2)速度的大小变化趋势.
(3)图线斜率大小问题.
(4)图线斜率的正负问题.
【答案】D
规律总结:v-t图象的意义
1.可求出物体在任一时刻的速度和物体达到某一速度所需要的时间.
2.图线的斜率等于物体的加速度.
3.图线在时间轴的上方表示物体向正方向运动,在时间轴的下方表示物体向负方向运动.
4.可判断物体的运动性质:在v-t图象中,倾斜直线表示物体做匀变速直线运动;平行于时间轴的直线表示物体做匀速直线运动;和时间轴重合的直线表示物体静止.
四、速度时间关系式的应用
【问题导思】
1.汽车从静止匀加速运动,经时间t后的速度怎么求出?需要知道什么物理量?
2.速度公式v=v0+at中各量的含义是什么?它们是矢量还是标量?
3.速度公式的适用条件是什么?应用其解题时应注意什么问题?
1.适用条件
公式v=v0+at只适用于匀变速直线运动.
2.公式中各量的含义
(1)v0为开始时刻物体的瞬时速度,称为初速度,v为经时间t后物体的瞬时速度,称为末速度.
(2)a为物体的加速度,为恒量,表明速度均匀变化,即相等时间内速度的变化量相等.
3.矢量性
(1)公式中的v0、v、a均为矢量,应用公式解题时,一般取v0的方向为正方向,a、v与v0的方向相同时取正值,与v0的方向相反时取负值.对计算结果中的正、负,应根据正方向的规定加以说明,如v>0,表明末速度与初速度v0同向;若a<0,表明加速度与v0反向.
(2)a与v0同向时物体做匀加速直线运动,a与v0反向时物体做匀减速直线运动.
误区警示
速度公式v=v0+at虽然是加速度定义式的变形,但两式的适用条件是不同的:
1.v=v0+at仅适用于匀变速直线运动.
2.可适用于任意的运动,包括直线运动和曲线运动.
例:在平直公路上,一辆汽车以108km/h的速度行驶,司机发现前方有危险立即刹车,刹车时加速度大小为6m/s2,求:
(1)刹车后3s末汽车的速度大小;
(2)刹车后6s末汽车的速度大小.
【审题指导】解答该题应把握以下两点:
(1)刹车时为减速运动.
(2)计算结果是否符合实际.
【答案】(1)12m/s(2)0
规律总结:求解汽车刹车问题时应注意的问题
汽车刹车、飞机着陆、火车进站等实际减速运动,由于它们在速度减小为零后不再返回,此后它们就一直停留在某位置不动,故计算它们的速度时切不可盲目将所给时间代入速度公式.若所给时间小于刹车用时,则可将所给时间代入速度公式求解,若所给时间大于或等于刹车用时,则它们在所给时间速度为零.
五、加速度变化的v-t图象
例:试说明如图所示的图象中物体的运动情况.
【答案】图甲中,物体运动的加速度越来越大,速度越来越大,表示物体做加速度越来越大的变加速直线运动.
图乙中,物体运动的加速度越来越小,最后为0,速度越来越大,最后不变,表示物体做加速度越来越小的变加速直线运动,直到加速度为0,做匀速直线运动.
图丙中,物体运动的加速度越来越大,速度越来越小,最后为0,表示物体做加速度越来越大的变减速直线运动,直到速度减为0.
图丁中,物体运动的加速度越来越小,速度越来越小,表示物体做加速度越来越小的变减速直线运动.
规律总结:根据v-t图象判断加速度的变化
图甲中,速度v随时间t的延长而增大,在时间轴上取两段相等的时间间隔Δt,对应的速度变化量Δv不同,而且Δv2>Δv1,所以物体做的不是匀加速直线运动.当Δt→0时,a=Δt/Δv表示Δt内任一时刻的瞬时加速度,此时a应为该时刻曲线切线的斜率.即v-t图象为曲线时,曲线上面某点的切线斜率等于该时刻物体的加速度.对甲图,随时间t的延长,切线斜率变大,即物体做加速度变大的加速运动.
同理可得,图乙中的物体做加速度逐渐减小的变加速直线运动.
课后小结
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.
板书
§2.2匀速直线运动的速度和时间的关系
1.匀变速直线运动
2.速度一时间图象
3.速度与时间的关系式v=v0+at
4.初速度vo再加上速度的变化量at就得到t时刻物体的末速度
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
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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?
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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
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由 vv0at
xv0t12at 2消去时间t可得:
2v2v02ax
【教学反思】
一、用匀变速直线运动的位移公式构造等差数列
二、几个推论
1.初速度为0的匀变速直线运动的第一秒内、第二秒内、第三秒内、第四秒内、……第n秒内的位移的比是1∶3∶5∶7∶…… (2n-1) 。证明:因为根据题意V0=0, 所以所以所以初速度为0的匀变速直线运动的第一秒内、第二秒内、第三秒内、第四秒内、……第n秒内的位移的比是1∶3∶5∶7:…… (2n-1) 。
2.初速度为0的匀变速直线运动的前一秒内、前二秒内、前三秒内、前四秒内、……前n秒内的位移的比为1∶4∶9∶16∶……n2证明:我们可以将一般匀变速直线运动的前一秒内、前二秒内、前三秒内、前四秒内、……前n秒内的位移所构成的数列记为{cn}, 则, 又知V0=0。所以所以c1∶c2∶c3∶c4∶…cn=1∶4∶9∶16∶…n2。所以初速度为0的匀变速直线运动的前一秒内、前二秒内、前三秒内、前四秒内、……前n秒内的位移的比为1∶4∶9∶16∶……n2。
综上所述, 我们从讨论的匀变速直线运动的位移公式出发, 从一般的情况入手, 对它们做恰当的数学处理就可以构造出一系列的等差数列, 它与初速度和加速度的具体值的大小无关, 事实上也与初速度和加速度的方向无关。但是当仅考虑具体问题的计算时, 所得的值是依赖于初速度和加速度的。正如以上的推论, 当初速度为0且仅计算比值时, 则所得结论与加速度的大小也无关, 这都充分说明匀变速直线运动规律的普遍性。
摘要:从匀变速直线运动的位移公式出发, 从一般的情况入手, 对它们做恰当的数学处理就可以构造出一系列的等差数列, 它与初速度和加速度的具体值的大小无关, 事实上也与初速度和加速度的方向无关。但是当仅考虑具体问题的计算时, 所得的值是依赖于初速度和加速度的。
1.关于位移和路程下列说法正确的是
()
A.物体沿直线向某一方向运动,通过的路程就是位移
B.几个物体有相同位移时,它们的路程也相同
C.几个运动物体通过的路程不等,但它们的位移可能相同
D.物体通过的路程不等于零,其位移也一定不等于零
2.一个学生在百米赛跑中,测得他在7s末的速度为9 m/s,10 s末到达终点的速度为10.2 m/s,则他在全程内的平均速度是()
A.9 m/s
B.9.6 m/s
C.10 m/s
D.10.2m/s
3.汽车以20 m/s的速度做匀速运动,刹车后的加速度大小为5 m/s2,刹车后2s与刹车后6s汽车通过的位移大小之比为()
A.1:1
B.3:1
C.4:3
D.3:4
4.质点做直线运动的v-t图象如图1所示,初速度为v0,末速度为v1,则时间t1内的平均速度为()
5.一小球从4点由静止开始做匀变速直线运动,若到达B点时速度为v,到达C点时速度为2v,则
等于
()
A.1:1
B.1:2
C.1:3
D.1:4
6.一辆汽车从车站由静止开始匀加速直线运动,开出一段时间后,司机发现一乘客未上车,便紧急刹车做匀减速直线运动.从启动到停止一共经历t=10 s.前进了15 m,在此过程中,汽车的最大速度为
()
A.1.5 m/s2
B.3 m/s
C.4m/s
D.无法确定
7.一个小石子从离地某一高度处由静止白由落下,某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB.该爱好者用直尺量出轨迹的长度,如图2所示.已知曝光时间为
,估算小石子出发点离A点的距离约为 ()
A.45 m
B.20 m
C.10 m
D.6.5 m
二、多选题
8.关于加速度的定义式a=
,下列说法正确的是
()
A.物体做匀加速直线运动,加速度与
成正比,与时间
成反比
B.物体做匀变速直线运动,加速度与
和
都无关
C.加速度表示速度变化的大小
D.加速度表示速度变化的快慢
9.一个质点沿x轴做直线运动,它的位置坐标随着时间变化的规律是x=-2t2-3t+1(m),式中t单位为s.关于质点的运动,下列说法正确的是
()
A.质点从坐标原点开始运动
B.质点一直向x轴的负方向运动
C.在最初的1s内,质点位移是-4m,“-”表示位移方向与x轴正方向相反
D.在最初的1s内,质点的位移大小是5m,位移的方向与x轴正方向相反
10.一辆汽车从静止开始由甲地出发,沿平直公路开往乙地,汽车先做匀加速运动,接着做匀减速运动,开到乙地刚好停止,其速度一时间图象如图3所示,那么在0~t0和t0~3t0这两段时间内的
()
A.加速度大小之比为2:1
B.加速度大小之比为3:1
C.位移大小之比为1:2
D.位移大小之比为1:3
11.甲乙两辆汽车在平直的公路上沿同一方向做直线运动,t=0时同时经过公路旁的同一个路标.在描述两车运动的v-t图中(如图4),直线a、b分别描述了甲乙两车在0-20s的运动情况.关于两车之间的位置关系,下列说法正确的是()
A.在0-10 s内两车逐渐靠近
B.在10-20 s内两车逐渐远离
C.在5-15 s内两车的位移相等
D.在t=20 s时两车在公路上相遇
12.一物体做初速度为零的匀加速直线运动,在时间T内通过位移S1.到达A点,接着在时间T内又通过位移S2到达B点,则以下判断正确的是
()
A.物体在A点的速度大小为
B.物体运动的加速度为
C.物体运动的加速度为
D.物体在B点的速度大小为
三、填空题
13.在探究小车速度随时间变化规律的实验中,得到一条如图5所示的纸带,按时间顺序取0、1、2、3、4、5、6共7个计数点.每相邻两计数点间有四个打印点未画出,测得相邻计数点的距离依次为
(1)求小车的加速度a=________m/s2
(2)在打点1、2时,小车速度分别为
(3)作出小车运动的速度一时间图象.
四、计算题
14.从离地面h=500 m的空中自由落下一个小球,取g=10m/s2,求:
(1)小球经过多长时间落到地面?
(2)白开始下落计时,小球在第1s内的位移、最后1s内的位移.
15.假设飞机着陆后做匀减速直线运动,经10s速度减为一半,滑行了450m,求:
(1)飞机着陆时的速度为多大?
(2)飞机着陆后30s内滑行的距离是多大?
16.跳伞运动员做低空跳伞表演,他离开飞机后先做自由落体运动,当距离地面125m时打开降落伞,伞张开后运动员就以14.3m/s2的加速度做匀减速运动,到达地面时速度为5 m/s,问:
(1)运动员离开飞机时距地面的高度为多少?
(2)离开飞机后,经过多少时间才能到达地面?(g =10m/s2)
17.汽车前方s= 120 m有一白行车正以v1=6m/s的速度匀速前进,汽车以v0=18m/s的速度追赶自行车,若两车在同一条公路不同车道上做同方向的直线运动,求:
(1)经多长时间,两车第一次相遇?
(2)若汽车追上白行车后立即刹车,汽车刹车过程中的加速度大小n=2m/s2,则再经多长时间两车第二次相遇?
参考答案
1.C 2.C3.D4.B5.C6.B7. B 8. BD 9. BD 10. AC11. CD 12. ACD13. (1) 0. 50
(2) 0. 17
【教学设计思路】 从生活走向物理,从物理走向生活,学习物理规律的目的之一是应用规律分析解决社会生活中的问题,因此这堂课的教学设计是结合实际以学生应用规律为主线,贯穿整个教学过程。此课采用“对话互动式”的教学方法,从概念直接引入,直接简洁。无论从基本公式理解,还是位移图像和速度图像及其应用都让学生在做中加深巩固理解。这样,在引导学生复习接受知识的同时,不仅培养了学生的分析能力、建模能力、思考能力以及应用理论知识解决身边简单的实际问题能力,教学活动中以学生为主体教师为主导使每一位学生积极参与课堂并积极主动思考,更重要的是通过这堂课的学习充分体现学习物理和研究处理物理问题的基本方法。
课堂设计理论联系实际,注入原汁原味的地方元素,容易激发学生的学习兴趣,将所学知识与实际有机结合,既可加深理解,又可激发学生的求知欲望。突出了物理知识与学生生活的联系,突出了物理知识在技术、社会领域的应用,突出了物理知识形成和应用过程中的科学方法。
【教学目标】
(1)了解匀变速直线运动的规律。
(2)了解自由落体运动规律,体验实验对发现自然规律中的作用。
(3)能用公式和图像描述匀变速直线运动,体会数学在研究物理问题中的重要性。(4)通过史实,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。
【会考考点及说明】
(1)匀变速直线运动规律。(2)速度公式。
(3)位移公式。
(4)自由落体运动。(5)重力加速度。
(6)只要求了解速度图像,不要求用速度图像讨论问题。
【教材分析】
本章主要复习匀变速直线运动规律,熟悉自由落体运动。了解研究解决问题的基本思路和方法,学习科学家对科学的探索精神。
【学情分析】 文科学生已经在高一学过一年的必修物理,学习本章之前也复习了如何描述物体的运动,在此基础上学生继续复习匀变速直线运动规律应该障碍不是很大。
【教学目标】 1.知识与技能
(1)深入理解速度与加速度。
(2)了解匀变速直线运动中加速度的特点以及位移、速度的变化规律。(3)了解自由落体运动的特点及重力加速度。
(4)能利用匀变速直线运动规律解释或解决一些实际问题。2.过程与方法
(1)会用公式和图像法处理匀变速直线运动问题,体会数学在研究物理问题中的重要性。
(2)会用理想化方法处理匀变速直线运动和自由落体运动。3.情感态度价值观
体会匀变速直线运动规律的妙境,增强对运动探究的快乐与兴趣。【教学重点难点】
1.重点:匀变速直线运动规律及应用。
2.难点:匀变速直线运动的特点,用公式和图像法研究匀变速直线运动。【教学资源】
1.多媒体教学设备(电脑、投影仪等)、ppt课件。
2.人教版高中物理必修一课本(第二章匀变速直线运动的研究)、海南省普通高中新课程学业基础测评指导(物理)。
【教学流程图】
【教学过程】
一、导入
本节课我们复习匀变速直线运动规律。引入课题并板书:匀变速直线运动规律。
二、新课
教师提问学生回顾匀变速直线运动概念、特点、规律,特别是两个基本公式。匀变速直线运动:沿着一条直线且加速度不变的运动。匀变速运动的特点:加速度不变。
(一)匀变速直线运动规律 速度公式:。
位移公式:。
v0:初速度;vt:末速度;a:加速度;t:我们所选择的研究过程的时间间隔。
例1.汽车在平直公路上以v0 =10m/s的初速度开始做匀加速直线运动,汽车的加速度a=4m/s2运动时间t=3s。求(1)汽车做匀加速直线运动的末速度vt。(2)汽车做匀加速直线运动的位移s。
教师在黑板划定区域示范解答、总结解题思路方法。①审题、分析已知量和待求量。
②选定研究对象、分析物体运动性质、画出草图并在草图中标出各个物理量。③选定规律列方程代进数据求解。练习
1、海南东环高速铁路上行使的“和谐号”列车,从由静止开始以加速度a=1m/s做匀加速直线运动,经过时间t=60s,求(1)t=60s时列车的瞬时速度vt。(2)在这段时间内,列车的位移s。
学生先在座位上思考作答,教师请几个同学上讲台在黑板上写出完整解答过程,师生共同评价,教师点评,表扬好的方面并及时指出不足之处。然后,教师以练习1为背景引导学生领悟得出特殊情况(初速度为零)下的匀变速直线运动规律。
(二)初速为零、加速度为a的匀变速直线运动规律
速度公式,即初速为零的匀变速直线运动,其瞬时速度与时间成正比。
位移公式,即初速为零的匀变速直线运动,其位移与时间的平方成正比。
2练习
2、椰子从树上自由下落,若不考虑空气阻力,椰子下落的加速度g=___m/s(精确到小数点后一位)。测得椰子下落得时间t=1s,求椰子下落的高度。
学生先在座位上思考作答,教师请一个同学上讲台在黑板上写出完整解答过程,师生共同评价,教师点评,表扬好的方面并及时指出不足之处。
教师指出练习2中椰子运动已经视为自由落体运动。
物理学中,把物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动。
自由落体是匀变速直线运动,其初速v0=0,a=g(同一地点g不变),其速度公式,位移公式。
(三)v-t图和s-t图 运动图像有位移图像,位移图像描述了物体位置随时间变化情况,教师黑板上把划出各种不同的s-t图像后让学生分辨物体所处位置随时间变化情况。接着继续熟悉v-t图。
教师引导学生理解速度图像是描述物体运动速度随时间变化情况。
提问:①开始计时时刻物体速度多大? 4②2秒末物体运动速度多大?8。
。
加速度为a=
2的匀加速直线。
③加速度多少?由加速度定义式算出a=2④图像表示的是什么运动?物体做初速度为4运动。
教师黑板画图示范,请学生逐个说明以下各速度图像表示物体运动情况,教师点评。
学生思考以下两个例题进一步熟悉运动的位移图像和速度图像。
1、下哪个图表示物体做匀加速直线运动()
2、在下面s-t图像和v-t图象描述的运动中,哪个图像表示物体做匀变速直线运动?()
教师分析得出答案:B、B。
三、课堂小结
教师提问:请思考这节课你学到那些知识或方法? 这节课我们主要复习了匀变速直线运动规律及其应用,特别是速度公式和位移公式,在掌握基本知识的基础上用数学方法(公式法和图像法)深入分析了历年海南物理会考真题。从一般到特殊,自由落体运动就是匀变速直线运动的一个特例,自由落体运动的加速度叫重力加速度,方向竖直向下。
四、布置作业
1、科技活动小组制作的快艇模型质量m=2kg,假设快艇模型由静止开始做匀加速直线2运动,加速度a=3m/s,运动时间t=2s,求:(1)快艇模型在这2s内的位移s。(2)快艇模型在2s末的速度v。
2、一同学在游乐场中驾驶一辆电动车,做匀加速直线运动,经过时间t=4s,速度由v0 =1 m/s增大到vt =5 m/s求:(1)电动车的加速度a。(2)在这段时间内,电动车的位移s。
23、龙舟由静止开始做匀加速直线运动,加速度a=1m/s,运动时间t=4s,求龙舟的位移。
4、下面哪个v-t图描述物体做匀速直线运动()
5、下列v-t图中描述物体做匀速直线运动的是()
至此学生已经熟练应用基本公式解题和熟悉位移图像和速度图像。
五、板书设计
匀变速直线运动规律
速度公式
位移公式
—————————————————————————————————————————————————————
第2章匀变速直线运动的研究复习教案
【知识结构】
匀
一. 特点:初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动 自由落体运动 自由落体加速度(g)(重力加速度)定义:在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都
相同,这个加速度叫做自由落体加速度 数值:在地球不同的地方g不相同,在通常的计算中,g
取9.8m/s2,粗略计算g取10m/s2 速度-时间图象 变速直线运动
图象 主要关系式: 速度和时间的关系:
vv0at
匀变速直线运动的平均速度公式: v位移和时间的关系: 位移和速度的关系:
xv0t12at 2vv0 22v2v02ax
意义:表示位移随时间的变化规律
位移-时间图象
应用:①判断运动性质(匀速、变速、静止)②判断运动方向(正方向、负方向)③比较运动快慢④确定位移或时间等 意义:表示速度随时间的变化规律
应用:①确定某时刻的速度②求位移(面积)③
判断运动性质④判断运动方向(正方向、负方向)⑤比较加速度大小等
定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动
注意:匀变速直线运动的基本公式及推论都适用于自由落体运动,只要把v0取作零,用g来代替加速度a就行了
匀变速直线运动的基本规律
12at(位移时间关系)2v0vt(平均速度位移关系)2(1)基本公式:vtv0at(速度时间关系)sv0t22as(位移速度关系)svt(2)两个重要推论:vt2v0
二、匀变速直线运动的重要导出规律:
(1)任意两个边疆相等的时间间隔(T)内的,位移之差(△s)是一恒量,即 海 博 教 育
—————————————————————————————————————————————————————
ss2s1s3s2s4s3aT2
(2)在某段时间的中间时刻的速度等于这段时间内的平均速度,即vtv2v0vt 22vt2v0 2(3)在某段位移中点位置的速度和这段位移的始、末瞬时速度的关系为vs
2三、初速度为零的匀变速直线运动以下推论也成立(1)设T为单位时间,则有
①瞬时速度与运动时间成正比,v1:v2:v3:vn1:2:3n ②位移与运动时间的平方成正比s1:s2:s3:sn1:22:32n2 ③连续相等的时间内的位移之比s1:s2:s3:sN1:3:5(2n1)(2)设S为单位位移,则有
①瞬时速度与位移的平方根成正比,v1:v2:v3:vn1:2:3n ②运动时间与位移的平方根成正比,t1:t2:t3:tn1:2:3n
③通过连续相等的位移所需的时间之比。t1:t2:t3:tN1:21:32::nn1
1.如何灵活选用匀变速直线运动的有关公式解决具体问题?
由于反映匀变速直线运动的规律很多,因此对同一个具体问题往往有许多解法,但
不同的解法繁简程度不一样.那么怎样才能恰当地、灵活地选用有关公式,比较简捷地解题呢?首先在仔细审题的基础上,正确判断物体的运动性质,或它在各个阶段的运动性质.根据物体的运动性质选用相应的公式;其次,注意每个公式的特点,它反映了哪些物理量之间的22as不涉及时间,svt函数关系,而与哪些物理量无直接联系,例如公式vt2v0v0vt2不涉及加速度,△s=aT2不涉及速度„„,所以如果题目的已知条件缺时间,一般使用公式2vt2v02as求解较简捷。同样,题目条件缺加速度,则选用公式svtv0vt求解较好,2睁开眼睛条件缺速度,则选用公式△s=aT2,解题较方便,最后,在练习中加强对解题规律的总结.在初学阶段,对一道题不妨多用几种解法试一试,并比较各种解法的优劣,想一想这个题有什么特点,为什么选用这几个公式解题最简便,多作这种训练,灵活应用公式解决实际 海 博 教 育
—————————————————————————————————————————————————————
问题的能力必定会提高.2.怎样解“追击”和“相遇”问题
这类问题关键要抓住“速度相等”时距离有极值,找到二者位移的关系。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.【难点解析】
一.匀变速直线运动规律应用 1.匀变速直线运动的规律
实质上是研究做匀变速直线运动物体的初速度v0、末速度v、加速度A、位移x和时间t这五个量的关系。具体应用时,可以由两个基本公式演绎推理得出几种特殊运动的公式以及各种有用的推论,一般分为如下情况:
(1)从两个基本公式出发,可以解决各种类型的匀变速直线运动的问题。(2)在分析不知道时间或不需知道时间的问题时,一般用速度位移关系的推论。(3)处理初速为零的匀加速直线运动和末速为零的匀减速直线运动时,通常用比例关系的方法来解比较方便。
2.匀变速直线运动问题的解题思想
(1)选定研究对象,分析各阶段运动性质;(2)根据题意画运动草图
(3)根据已知条件及待求量,选定有关规律列出方程,注意抓住加速度A这一关键量;(4)统一单位制,求解方程。
3.解题方法:(1)列方程法(2)列不等式法(3)推理分析法(4)图象法(5)比例法
二、巧用运动图象解题
运动图象(v-t图象、x-t图象)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。【典例精析】
例1
一物体以初速度v1做匀变速直线运动,经时间t速度变为v2求:(1)物体在时间t内的位移.(2)物体在中间时刻和中间位置的速度.(3)比较vt和vx的大小.223 海 博 教 育
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例2 特快列车甲以速率v1行驶,司机突然发现在正前方距甲车s处有列车乙正以速率v2(v2 <v1)向同一方向运动.为使甲、乙两车不相撞,司机立即使甲车以加速度A做匀减速运动,而乙车仍做原来的匀速运动.求A的大小应满足的条件.例3 跳伞运动员做低空跳伞表演,他在离地面224 m高处,由静止开始在竖直方向做自由 落体运动.一段时间后,立即打开降落伞,以12.5 m/s2的平均加速度匀减速下降,为了运动员 的安全,要求运动员落地速度最大不得超过5 m/s(g取10 m/s2).(1)求运动员展开伞时,离地面高度至少为多少?着地时相当于从多高处自由落下?(2)求运动员在空中的最短时间是多少?
【好题解给你】1.本课预习题
(1)对于做匀变速直线运动的物体()
A、加速度减小,其速度必然随之减少
B、加速度增大,其速度未必随之增大 C、位移与时间平方成正比
D、在某段时间内位移可能为零(2)关于速度和加速度的说法中,正确的是:()
A、速度是描述运动物体位置变化大小的物理量,而加速度是描述物体运动速度变化快慢的 B、运动物体速度变化大小与速度变化快慢在实质上是同一个意思;
C、速度的变化率表示速度变化的快慢,速度变化的大小表示速度增量的大小;
D、速度是描述运动物体位置变化快慢的物理量,加速度是描述物体位移变化快慢的物理量。(3)质量都是m的物体在水平面上运动,则在下图所示的运动图像中表明物体做匀速直 线运动的图像的是 海 博 教 育
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(4)物体的位移随时间变化的函数关系S=4t+2t2(m), 则它运动的初速度和加速度分别是
A、0、4m/s
2B、4m/s、2m/sC、4m/s、1m/sD、4m/s、4m/s2
(5)一物体沿长为l的光滑斜面,从静止开始由斜面的顶端下滑到斜面底端的过程中,当物体的速度达到末速度的一半时,它沿斜面下滑的长度为
()
A、l∕4
B、l(2-1)
C、l∕2
D、l∕2
2.基础题
(1)质点从坐标原点O沿y轴方向运动到y=4m后,又沿x轴负方向运动到坐标为(-3,4)的B点,则质点从O运动以B通过的路程是________m,位移大小是_________m。(2)物体从静止开始作匀加速直线运动,第2s内的位移是6m,则其加速度是_____m/s2,5s内的位移是______m,它运动最初18m的时间是_____s,速度从6m/s增大到10m/s所发生的位移是_____m.(3)一辆汽车沿平直公路运动,以速度v1=25m/s匀速通过前1/3路程,以速度v2=50m/s通过其余2/3路程,则汽车在全程中的平均速度是______m/s.3.应用题
(1)当小船逆水而上划行时,从船上掉下一物体,经过t时间才发现。小船立即回头追赶,设水的流速和船对静水的划速都不变,则由调转船头到赶上物体所需要的时间是()
A、0.5t
B、t
C、2t
D、3t(2)利用打点计时器测定物体做匀加速直线运动的加速度,某次实验取得的纸带记录如图 所示.电源频率是50Hz,图中所标的是每隔5个打点间隔所取的计数点,则相 邻计数点间的时间间隔是T=________s.由图中给出数据计算加速度的公式是a=________,代入数值求得加速度的计算值为________m/s2.(3)从离地500m的空中自由落下一个小球,取g= 10m/s2,求: ①经过多少时间落到地面;
②从开始落下的时刻起,在第1s内的位移、最后1s内的位移; ③落下一半时间的位移.海 博 教 育
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4.提高题
(1)短跑运动员中在100m竞赛中,测得7s末的速度为9 m∕s,10s末到达终点时的速度为 10.2, m∕s,则运动员在全程内的平均速度为
()
A、9 m∕s
B、9.6 m∕s C、10 m∕s
D、10.2m∕
(2)一观察者站在第一节车厢前端,当列车从静止开始作匀加速运动时:()A、每节车厢末端经过观察者的速度之比是1∶2∶3∶„∶n; B、每节车厢经过观察者所经历时间之比是1∶2∶3∶„∶n ; C、在相等时间里经过观察者的车厢数之比是1∶3∶5∶„; D、在相等时间里经过观察者的车厢数之比是1∶2∶3∶„。
(3)客车以20m/s的速度行驶,突然发现同轨前方120m处有一列货车正以6m/s的速度同向匀速前进,于是客车紧急刹车,刹车引起的加速度大小为0.8m/s2,问两车是否相撞?
【课后演武场】
(4)从同一地点同时出发做变速运动的几个物体,某一段时间内位移最大的是()A、加速度最大的物体
B、初速度最大的物体 C、末速度最大的物体
D、平均速度最大的物体
(5)A、B两个物体,沿同一条直线向同一方向运动,它们的速度图象如图所示,3秒末A、B相遇。则开始运动时,它们的出发点间的关系为:()A、A在B前4米;
B、B在A前2米; C、A在B前2米;
D、B在A前4米。
(6)以下说法正确的是
()A、由公式VS可知,做匀速直线运动的物体,其速度与位移成正比 tB、物体运动的时间越短,其速度一定越大 C、速度是表示物体运动快慢的物理量
D、做匀速直线运动的物体,其位移跟时间的比值是一个恒量
(7)对于自由落体运动,下列说法正确的是
()A.在1s内、2s内、3s内„„的位移之比是1∶3∶5∶„ 海 博 教 育
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B.在1s末、2s末、3s末的速度之比是1∶3∶ 5
C.在第1s内、第2s内、第3s内的平均速度之比是1∶3∶5 D.在相邻两个1s内的位移之差都是9.8m
(8)如图所示的v—t图象中,表示物体作匀减速运动的是
()
(9)物体沿一条直线作加速运动,从开始计时起,第1s内的位移是1m,第2s内的位移是2m,第3s内的位移是3m,第4s内的位移是4m,由此可知 A.此物体一定作匀加速直线运动
B.此物体的初速度是零
C.此物体的加速度是1m/s
2D.此物体在前4s内的平均速度是2.5m/s
(10)如图是甲乙两物体从同一地点沿同一方向运动的速度图线,其中t2=2t1,则 A、在t1 时刻乙物体在前,甲物体在后
B、甲的加速度比乙大 C、在t1时刻甲乙两物体相遇
D、在t2 时刻甲乙两物体相遇(11)甲车以加速度3m/s2由静止开始作匀加速直线运动,乙车落后2s钟在同一地点由静止开始,以加速度4m/s2作匀加速直线运动,两车的运动方向相同,求:(1)在乙车追上甲车之前,两车距离的最大值是多少?
(2)乙车出发后经多长时间可追上甲车?此时它们离开出发点多远?
()海 博 教 育
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基础题参考答案:(1)7,5(2)4,50,3,8(3)37.5 应用题参考答案:(1)B(2)0.1 a=
s4s1
0.75(3)10秒;5米,95米;125米 3T2提高题参考答案:(1)C
(2)AC
(3)分析与解答:这是多个质点运动问题。两车不相撞的条件是:当客车减速到6m/s时,位移差△s=s货+s0-s客>0。设客车刹车后经时间t两车速度相同。即v2=6(m/s)
此时两车相距为
=-2.5(m)
因为△s<0,故两车会相撞。
课后演武场参考答案:(1)D(2)A(3)CD(4)CD(5)B
(6)D
(7)AD(8)24m,12.9s,332.8m 例1(1)物体做匀加速直线运动,在时间t内的平均速度vv1v2t
2v1v2,2则物体在时间t内的位移x=vtvv2t(2)物体在中间时刻的速度vtv1a,v2v1at
故 vt1
2222x22vv2a1x2
vx物体在中间位置的速度为vx,则 222v2v22ax12v1v2 2图2-17(3)如图2-17所示,物体由A运动到C,B为AC的中点,若物体做 匀加速直线运动,则经t时间物体运动到C点左侧,vt<vx;若物体做 222匀减速运动,则经t时间物体运动到C点右侧,vt<vx,故在匀变速直线运动中,vt<vx 22222例2 解析 开始刹车时甲车速度大于乙车速度,两车之间的距离不断减小;当甲车速度减 小到小于乙车速度时,两车之间的距离将不断增大;因此,当甲车速度减小到与乙车速度相 等时,若两车不发生碰撞,则以后也不会相碰.所以不相互碰撞的速度临界条件是: v1-At = v2 ①
不相互碰撞的位移临界条件是s1≤s2+s ② 海 博 教 育
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(v1v2)212即v1t-At≤v2t+s ③
由①③可解得 A≥
2s2例3 解析(1)设运动员做自由落体运动的高度为h时速度为v,此时打开伞开始匀减速运动,落地时速度刚好为5 m/s,这种情况运动员在空中运动时间最短,则有
v2=2gh ①
vt2-v2=2A(H-h)②
由①②两式解得h=125 m,v=50 m/s 为使运动员安全着地,他展开伞时的高度至少为H-h=224 m-125 m=99 m.他以5 m/s
v25的速度着地时,相当于从h′高处自由落下,由vt=2gh′得h′=t m=1.25 m
2g2102
2(2)他在空中自由下落的时间为 t1=HhHh224125vvt505v222hg212510 s=5 s他减速运动的时间为
t2=
m/s=3.6 s
他在空中的最短时间为
关键词: 多媒体教学 Photoshop 动画制作
1.引言
“科技是第一生产力”,长久以来,人们对教育的重视有增无减,在教育中的投入越来越多,比如多媒体设施。其实,多媒体早已走进课堂,以高中物理授课为例,多媒体教学集文字、图像、声音于一体,动静结合的教学图像、声像同步的教学情境,为原本枯燥的课堂带来形象性与趣味性[1]。
2.匀变速直线运动
匀变速直线运动—在任意相等的时间内速度的变化都相等的直线运动—是高中物理必修知识点之一[2],授课中,学生需了解匀速直线运动、速度与加速度等概念。
有了多媒体,教师可以为学生呈现可视的动画效果,让学生在直观上理解概念,授课效果非常理想。虽然了解多媒体的好处,但不少教师苦于不会动画制作。尽管网络资源丰富,但要找到符合要求的动画并不容易。
3.Photoshop动画制作
教师们十分熟悉Photoshop,但提及动画,却很陌生。下文将详细介绍Photoshop的动画制作步骤。
3.1匀速直线运动
物体在一条直线上运动,如果在相等时间内位移相等,这种运动就叫做匀速直线运动[3]。匀速直线运动是掌握匀变速直线运动的基础。因此,动画制作从匀速直线运动开始。
(1)运行Photoshop,新建文件,对其命名。新建后,“图层窗口”[4]中默认有一名为“背景”的图层。
(2)点击“图层窗口”下端右数第二个按键—“创建新图层”[4]—新建图层。默认情况下,该图层名为“图层1”。
(3)若界面上无标尺显示,选择“功能菜单→视图→标尺”[4]显示标尺。这是为了使后续操作位移方面有量化的依据。
(4)按ALT键的同时滚动滑轮,将图像编辑窗口中的画布[4]放大至合适的尺寸。
(5)在“图层1”上安置或画一个模型,如图1,小鱼刚好介于刻度0与1之间:
(6)选择“功能菜单→窗口→动画”,打开动画编辑窗口[4],默认情况下,会有一个帧。
(7)拖动“图层1”至“创建新图层”按键处复制一个新图层,该图层默认名为“图层1副本”。右击新建图层,选择“图层属性”修改名称,如“图层1.1”。
(8)点击“图层1.1”前的小眼睛图案,将图层设置为不可见。
(9)点击“动画编辑窗口”下端右数第三个按键—“复制所选帧”—新建一个帧。
(10)将“图层1”设置为不可见,“图层1.1”设置为可见。
(11)选择“工具盒”中的“移动工具”[4],按方向键,将画布上的小鱼移动至合适位置,如鱼头位于标尺1.1处。如图2:
(12)拖动一个不可见的图层(如图层1)至“创建新图层”按键处;修改新建图层名称,如“图层1.2”;再拖动“图层1.2”至“图层窗口”顶端。
(13)在动画编辑器上,点击“复制所选帧”按键;将“图层1.2”设置为可见,除“背景”图层可见外,其余图层均设置为不可见;最后移动小鱼至鱼头位于标尺1.2处。
(14)重复步骤12与13,直至小鱼移动的位移满足要求。
以上匀速直线运动的动画制作,基于假设:鱼长为1,速度为1/s,每秒位移为1。为让人眼感觉流畅,因此在每段位移1中加入9帧,实际上,帧数越多动画越流畅。
3.2匀变速直线运动
匀变速直线运动的动画制作,与匀速直线运动的制作几乎一样,只需考虑每秒位移的区别。
根据匀变速直线运动的速度公式(公式3-1):
v■=v■+at(公式3-1)
若假定a=1、v■=1,则下一秒速度为v■=2,那么,在动画制作时,小鱼匀速从标尺1移动至标尺2时,作匀加速直线运动的小鱼移动至标尺3,即动画制作的步骤13处,对小鱼的移动位置进行修改即可。
参考文献:
[1]石娜娜.多媒体课件在高中物理教学中的运用[D].河南大学,2013,4.
[2]高中物理必修——知识点整理版[EL].http://wenku.baidu.com/link?url=AGHkmGDia9MqabYsKf3C4idU5BKe86vjGnfQs1
NuQNKjQUTGV_BPqxrxKOLs-whjYeuMrQo_tPxN71jNFG4gMR
UvyThvj-ywnU6kH1vvSbS
[3]高中物理必修——知识大集合[EL].http://mt.sohu.com/20150717/n416940106.shtml.
教学实践和经验告诉笔者, 学生在学习某一项物理知识之前, 头脑里并非一片空白, 对物理现象的理解和解释, 往往有一套自己的观点和想法, 其中一些观点和想法有时与科学的物理概念、思维方式并无冲突, 但许多时候与科学的物理概念、思维方式大相径庭。因而, 国内外的研究者们把上述后者的这种现象称之为“前概念” (preconception) 或“相异构想” (alternative frameworks) 【1】。
研究与实践表明, 学生的前概念具有顽固性, 与科学的物理概念的正确形成相抵触。学生头脑中这些不同于科学的物理概念的相异构想如果得不到及时纠正, 它将影响新物理知识的同化和顺应, 并使他们对新物理知识只停留在表面接受上, 甚至歪曲新物理知识的科学含义。为了在“匀变速直线运动”教学过程中纠正这些相异构想, 进而形成科学的物理概念, 现在有必要对中专学生学习“匀变速直线运动”的相异构想进行调查研究, 以便分析其中产生的相异构想的原因, 并提出转变相异构想的教学策略, 以期为今后中专物理教学提供了有益借鉴。
二、“匀变速直线运动”相异构想的问卷调查与分析
1. 调查目的与意义
本调查研究的目的是了解中专学生在学习“匀变速直线运动”时主要存在的相异构想, 通过对中专学生学习“匀变速直线运动”相异构想及其原因的深入调查研究与分析, 探究学生认知结构中的知识缺失, 分析中专学生“匀变速直线运动”的认知结构、认知过程的特点, 以便采取相应的教学策略, 以期帮助学生在中专物理的起始阶段顺利过渡, 逐步形成正确的物理认知结构, 提高学习水平。
2. 调查时间与对象
本调查研究的时间考虑到“匀变速直线运动”内容都在中专第一学期中完成, 其内容涉及到加速度、匀变速直线运动及其规律和自由落体运动三部分, 并且本课题主要关注“匀变速直线运动”的相异构想, 所以测试时间定在2008学年中专第一学期的期末考试之后为好。
本调查研究的对象是浙江省温州电视中专瑞安分校和瑞安市职业中专的218名学生。
3. 调查内容与方法
本问卷调查内容可分三个项目:主要是加速度概念、匀变速直线运动及其规律、自由落体运动。共10小题。
本调查研究的方法是通过座谈、问卷及专项调查等方法, 对2所中专学校218名学生就“匀变速直线运动”的相异构想情况进行了调查。
4. 调查结果分析
为了更好地了解中专学生在“匀变速直线运动”中的相异构想的一些基本情况, 我在浙江省温州电视中专瑞安分校2个班和瑞安市职业中专2个班一共发了218张调查问卷, 最后收回的问卷有218份。调查问卷的回收率为100%。下面是对问卷结果的统计与分析, 具体情况见表2.3【2】。
通过对2所中专学校218名学生问卷调查结果的统计分析, 结合学生座谈, 笔者认为中专学生学习“匀变速直线运动”的相异构想主要来自于以下几个方面:
(1) 初中科学教材对于某些物理概念和规律的阐述不够科学和严密, 在初、中专教材的衔接上出现脱节。如由表2.3可知, 关于速度的变化与速度变化量的关系, 自由落体运动的描述等知识, 在初中科学教材的编写时, 考虑到初中学生的年龄特征和认知能力, 采取了不够科学或不甚确切的定义和叙述, 认为速度变化等同于速度变化量、重的物体总比轻的物体落地要快。这种做法减轻了初中学生的学习负担, 降低了初中科学教学的难度, 但在中专阶段学习同一概念和相关知识时, 这些非科学观点就会长驱直入, 严重影响了科学概念、规律的建立和理解。
(2) 教师在阐述物理知识、演示物理实验时, 为了某个知识点的教学需要而过分地突出某一方面现象或结果的观察和分析, 忽视了相关的其他知识, 造成以偏概全, 产生相异构想。如表2.3中探究匀变速直线运动规律的教学时, 教师为了加深学生对匀变速直线运动的速度与时间关系的理解, 在小车开始拉动纸带时, 过分地引导学生对纸带上相邻两点间的距离变化越来越大这一现象的观察, 忽略了相邻两点间的速度变化是始终不变, 以致有53%的学生认为“随着时间的变化, 速度变化会越来越大”, 同样在后面匀变速直线运动的位移与时间的关系和匀变速直线运动的位移与速度的关系的教学中, 也出现了相类似的问题。再如在有关自由落体运动的教学中, 由于强化了在地球表面同一地点, 物体的重力加速度是不变的, 忽视了纬度对重力加速度的影响, 以致有51%的学生认为在地球表面, 一切物体的重力加速度都相同。
(3) 由于中专物理课时安排较少, 教师又迫于升学的压力, 加快教学进度, 教学方法上采用了传统观念上的“结论性教学法”, 学生对物理知识死记硬背、一知半解, 对物理问题的分析缺乏科学的观察、科学的依据和方法【2】。如表2.3中学生关于对加速度的理解、匀变速直线运动及其规律分析、自由落体运动现象的解释等, 都说明学生缺乏科学的观察素质, 缺乏物理学的基本观点和方法。
三、笔者的问卷调查对中专物理教学的启示
相异构想的研究, 其实质就是为了掌握学生的认知结构。关于原有认知结构在学习中的作用不仅可以从古代教学思想中找到如“以其所知, 使其知之”, 而且从当代认知心理学上更加得到了强调【3】。根据调查研究及学生的实际情况以及走访一线教师, 针对如何转化存在学生头脑中的相异构想, 提出以下几点建议。
1. 发挥教师主导, 弄清相异构想
在教授学生物理概念之前, 教师自己必须首先正确地理解和掌握科学的物理概念, 努力纠正本身认知结构中的一些相异构想, 不断进行观念的自我更新, 排除人为造成学生相异构想的干扰源。由于传授知识是通过语言、表情、教具、实物等教学手段来实现的。因此, 要求教师在教学过程中, 时刻注意自己言行的科学性和严谨性, 并在采用教具、实物的授课前对其存在的局限性和容易导致错误的地方作深刻地了解和研究, 再结合具体概念向学生做适当的交代。
教师对所教的学生进行充分地调查和了解, 针对学生头脑中确实存在的“相异构想”来制订教学计划, 选择并实施一种有效的教学策略, 来帮助学生实现“概念的转变”。例如, 学习加速度之前, 教师可以与学生谈话, 或编制相关的诊断性题目来了解学生头脑中对速度、速度变化量和加速度等存在的相异构想。这样有助于教师更好地转变学生的相异构想。
2. 创设教学情境, 引发认知冲突
中专学生有比较强烈的自我发展意识, 对与自己有关经验相冲突的现象、具有挑战性的任务会很感兴趣。因此, 物理教学中应当充分考虑到学生的实际生活背景和趣味性, 根据教学内容设计具有认知冲突的教学情境, 引发学生认知冲突, 激发他们探求知识的愿望。如:在“自由落体运动”教学中, “重的物体下落快, 轻的物体下落慢”, 这种思维定势在学生的大脑中根深蒂固。教师可以出示一张纸和粉笔, 设疑:同时放下时, 它们谁下落得快?根据学生已有思维定势, 他们一般猜测粉笔下落得快, 而这时教师将纸揉成一团, 将纸团和粉笔同时放下, 它们竟几乎同时下落。利用这些认知冲突情境激发了学生的思考意识, 学生就会想:为什么粉笔不先下落?影响物体下落快慢的因素有哪些?从而顺利提出了问题, 进入了要探究的课题。
3. 利用实验教学, 增加感性经验
感性经验是对事物的直接反映, 是心理活动的基础, 也是学生实现相异构想转变的基础。相异构想转变过程中增加学生的感性经验主要途径是观察和实验, 教师经常通过观察和实验来增加学生的感性经验, 运用实验来展开有关的科学现象和过程, 可以使学生通过观察来获得更丰富、更生动、更深刻、更能反映事物共同特征和本质特征的感性经验【4】。例如, 通过实验让学生观察羽毛和石块在真空中同时下落, 增加学生的感性认识过程, 学生头脑中存在的相异构想“重的物体先下落, 轻的物体后下落”就较容易转变。在教学中还可以通过模型、幻灯和视频录像等手段增加学生的感性经验, 为相异构想的转变打好基础。
四、结束语
新课改提倡从生活走向物理, 因此要选择符合学生认知特点的教学策略, 如果忽视学生的相异构想势必会造成对学生开放性思维的束缚。希望通过此文, 能够给其他物理教师在教学中带来一些启示, 并期待着今后有更深入的研究。
参考文献
[1]郑晓宇.中专学生物理学习相异构想的教学对策研究[J].物理教师, 2006 (09) :5-6
[2]杜军义.高中学生学习物理的相异构想初探[J].物理教师, 2002 (06) :1-3
[3]鲁志祥.高中力学相异构想的研究[D].武汉:华中师范大学, 2000:2-8
[4]沈金林, 霍万林.从建构主义认识论谈相异构想的形成及纠正策略[J].中学物理教学参考, 2005, (07) :4-7
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