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勻加速直線運(yùn)動(dòng)中位移與時(shí)間的關(guān)系
高中物理
1. 教材分析
本部分為《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中公共必修模塊物理I的一部分。
前面我們學(xué)習(xí)了勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的定義和加速度的概念,勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。
本節(jié)內(nèi)容是進(jìn)一步理解勻速加速直線運(yùn)動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系,位移公式是本課的知識(shí)目標(biāo)。
本節(jié)采用V-t圖結(jié)合極限的思想來計(jì)算位移。
在高中物理中引入極限思想的出發(fā)點(diǎn)在于它是一種常用的科學(xué)思維方法。
本節(jié)從勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移和vt圖下方矩形的面積的角度介紹瞬時(shí)速度與瞬時(shí)加速度。
根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系,我們可以推測勻速加速直線運(yùn)動(dòng)是否也有類似的關(guān)系。
vt線下方四邊形的面積表示勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的位移,即應(yīng)用積分的思想得到勻速加速直線運(yùn)動(dòng)。
位移與時(shí)間的關(guān)系。
2. 教學(xué)重點(diǎn)
1、讓學(xué)生體驗(yàn)探索勻速加速直線運(yùn)動(dòng)中位移與時(shí)間關(guān)系的過程,學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法。
法律。
2.位移公式的理解與應(yīng)用。
3.教學(xué)困難
1、勻速加速直線運(yùn)動(dòng)位移公式推導(dǎo)的總體思路。
2、如何讓學(xué)生體驗(yàn)探索勻速加速直線運(yùn)動(dòng)中位移與時(shí)間關(guān)系的過程。
3.實(shí)驗(yàn)方案,驗(yàn)證勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖形中“面積”的大小代表位移的大小。
四、教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)目標(biāo):
1.知道勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移與vt圖像下所圍矩形面積的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
2.理解勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移與vt圖中四邊形面積的對(duì)應(yīng)關(guān)系,讓學(xué)生感受到極點(diǎn)的運(yùn)用
運(yùn)用有限思維解決物理問題的科學(xué)思維方法。
3.理解勻加速直線運(yùn)動(dòng)中位移與時(shí)間的關(guān)系。
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0噸
圖1
0噸
圖 2
0噸
圖片 3
2. 流程與方法:
(1)體驗(yàn)探索勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間規(guī)律的過程,了解科學(xué)探究的方法與要素。
了解實(shí)驗(yàn)在研究物理問題中的作用。
(2)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力。
3.情感目標(biāo):
激發(fā)科學(xué)探索熱情,體驗(yàn)探索成功后的喜悅。
5.教學(xué)過程
1. 復(fù)習(xí)舊知識(shí),引入新課
1、老師問了上節(jié)課的內(nèi)容,也就是勻速加速直線運(yùn)動(dòng)中速度與時(shí)間的關(guān)系:
①V=Vo+at;
②當(dāng)Vo=0,V=at時(shí),物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng),初速度為零;
③當(dāng)a=0,V=Vo時(shí),物體做勻速運(yùn)動(dòng),其速度-時(shí)間圖如圖1所示。
2、老師繼續(xù)提問關(guān)于尋找勻速直線運(yùn)動(dòng)的方法:
①公式法:X=Vt;
②圖像法:通過公式及圖2得到結(jié)論:
在速度-時(shí)間圖中,速度圖與勻速直線運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸所圍成的面積等于位移。
2. 根據(jù)比較,提出假設(shè)
因?yàn)樵谒俣?時(shí)間圖中,勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度圖與坐標(biāo)軸所圍成的面積等于位置
0噸
圖 4
S面積=S位移?
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然后猜測:在速度-時(shí)間圖中,勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的速度圖(圖3)與坐標(biāo)軸一致。
所包圍的區(qū)域的大小是否也等于位移的大小(圖6)?
如果真是這樣,那該有多好啊!因?yàn)樵谒俣?時(shí)間圖中,勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的速度圖是與坐標(biāo)軸平行的。
所圍圖形為梯形;而梯形的面積可以用數(shù)學(xué)方法求解。換句話說,如果猜想成立,那么
則 S 位移 = S 面積 =
(V.+Vt)t,由此可以推導(dǎo)出位移S與時(shí)間t的關(guān)系。
3.思考討論,探索結(jié)論
1. 思考與討論
老師:**根據(jù)學(xué)習(xí)教材進(jìn)行思考和討論。
學(xué)生活動(dòng):各小組進(jìn)行討論,教師參與討論并給予指導(dǎo)。
“““
老師問:甲同學(xué)的估算方法是什么?
學(xué)生:將其視為每秒內(nèi)的勻速直線運(yùn)動(dòng)。
老師提問:估算的位移與實(shí)際位移相比有多大?
學(xué)生:小!
老師提問:如何提高準(zhǔn)確率?
學(xué)生活動(dòng):思考和討論!
經(jīng)過討論留學(xué)之路,我們最終想出了一個(gè)更好的解決方案:把時(shí)間間隔設(shè)置得更小,越小,最終的估算就越好。
接近實(shí)際位移。
2. 體驗(yàn)極端思維
老師:**我們的探究問題:在速度-時(shí)間圖中,勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的速度圖(圖3)
坐標(biāo)軸所圍住的面積是否也等于位移(圖 6)?我想是的。請(qǐng)解釋一下原因。
生:進(jìn)行討論。
得出結(jié)論:
當(dāng)把時(shí)間分成無數(shù)段時(shí),估算的位移等于實(shí)際的位移。
矩形(移動(dòng))的面積之和等于梯形的面積。
因此,在速度-時(shí)間圖中,勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度圖(圖3)與坐標(biāo)軸所圍成的面積為
尺寸等于位移尺寸(圖6)!
學(xué)生活動(dòng):練習(xí)題!
4. 研究過程的反思
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老師:**的研究過程中,您感受最深的是哪些方面?今天的研究過程在哪些方面影響了您?
能否為今后解決類似問題提供借鑒?
生:討論并表達(dá)自己的感受。
猜想成立,推導(dǎo)出公式:
S 位移
將 Vt=V0+at 代入 S=)(
速度vt(1)
出口S=V0t+
在
(2)
————?jiǎng)蛩偌铀僦本€運(yùn)動(dòng)的位移公式
5.鞏固應(yīng)用,深化理解
公式的理解:
1.教材示例:注意步驟!
2、聯(lián)系:一輛汽車在高速公路上行駛,速度為15m/s,突然前方發(fā)生緊急交通事故,汽車緊急剎車。
汽車制動(dòng)加速度為2m/s
,5秒后汽車行駛了多少公里?10秒后汽車行駛了多少公里?
學(xué)生活動(dòng):在黑板上做練習(xí)!
六、總結(jié)
7. 任務(wù)
學(xué)術(shù)分析
1、知識(shí)與能力方面:通過必修課第一章和第二章前兩節(jié)的學(xué)習(xí),學(xué)生掌握了體育方面的基礎(chǔ)知識(shí)。
勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系也滲透著瞬時(shí)速度的概念。
對(duì)點(diǎn)與極限的認(rèn)識(shí),為本課的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。
我剛剛?cè)雽W(xué),還沒有完成從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)、從形象思維到抽象思維的轉(zhuǎn)變。
思維能力和知識(shí)應(yīng)用水平較低,演繹計(jì)算能力不強(qiáng)。
2、在小組合作方面,一年級(jí)小組凝聚力不夠強(qiáng),小組核心尚未確定,但學(xué)習(xí)積極性較強(qiáng)。
因此,我們要盡可能讓學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦,充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。
影響。
電壓
)(
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效果分析
通過本課,學(xué)生對(duì)極限思維方法(微分法)有了更清晰的認(rèn)識(shí),培養(yǎng)
提高學(xué)生的邏輯思維能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,對(duì)他們將來的科學(xué)研究有很大的幫助。
“vt圖與坐標(biāo)軸圍成的面積可用來表示位移”這個(gè)結(jié)論很清晰,比較熟練
一旦了解了均勻加速線性運(yùn)動(dòng)中位移和時(shí)間之間的關(guān)系,就可以應(yīng)用這種關(guān)系來解決更簡單的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題。
在學(xué)習(xí)過程中,對(duì)極端思維的解釋比較模糊,學(xué)生沒有形成良好的解決問題的流程。
有些難題,比如“剎車問題”,仍然難以解決。
到達(dá)。
教科書分析
本部分為《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中公共必修模塊物理I的一部分。
在這節(jié)課之前,我們學(xué)習(xí)了勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的定義和加速度的概念,以及瞬時(shí)
速度和時(shí)間的關(guān)系。本節(jié)內(nèi)容是對(duì)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。
在高中物理中引入極限思想的出發(fā)點(diǎn)在于它是一種常用的科學(xué)思維方法。
本節(jié)從勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移和vt圖下方矩形的面積的角度介紹瞬時(shí)速度與瞬時(shí)加速度。
根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系,我們可以推測勻速加速直線運(yùn)動(dòng)是否也有類似的關(guān)系。
vt線下方四邊形的面積表示勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的位移,即應(yīng)用積分的思想得到勻速加速直線運(yùn)動(dòng)。
位移與時(shí)間的關(guān)系。
這節(jié)課的目標(biāo)不應(yīng)該集中在最終的公式上,而應(yīng)該關(guān)注公式的推導(dǎo)過程,并體會(huì)實(shí)驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用。
該規(guī)律的應(yīng)用可以增強(qiáng)學(xué)生探索自然現(xiàn)象的能力,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
它會(huì)被多次使用,強(qiáng)調(diào)過程和方法的教學(xué)也是新課程與以往課程的一個(gè)重要區(qū)別。
評(píng)估練習(xí)
1. 一輛行駛速度為18m/s的汽車,緊急制動(dòng)后作勻速減速直線運(yùn)動(dòng),其加速度大小為
m/s 6,求汽車在6秒內(nèi)行駛的距離。
2. 如果一個(gè)粒子從原點(diǎn)出發(fā),以 0 t 的速度沿直線運(yùn)動(dòng),它的速度為
圖像如圖1所示,下列關(guān)于該粒子的表述哪一個(gè)是正確的?
A. 在 1 ts 處距離原點(diǎn)最遠(yuǎn)
B. 距離原點(diǎn)最遠(yuǎn)的地方是 2 ts
C. 3 秒內(nèi)返回原點(diǎn)
圖1
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D. 4 秒內(nèi)返回原點(diǎn)
3、一名滑雪者沿85m長的斜坡以勻速變化的直線滑下(如圖2所示),其初速度為8.1m/s。
最終速度為 0.5 m/s。他需要多長時(shí)間才能翻過這座山?
4. 在一條直路上,一輛汽車以 15 米/秒的速度行駛。某一時(shí)刻,汽車開始剎車。在阻力作用下,
以2米/秒的速度
汽車正在加速行駛。剎車后10秒結(jié)束時(shí),距離剎車點(diǎn)有多遠(yuǎn)?
5.如圖3所示,這是直線運(yùn)動(dòng)物體的速度-時(shí)間圖。從圖中我們可以看出,物體
該時(shí)間內(nèi)的加速度為a=,前5s內(nèi)的平均速度為v=。
【參考答案】
1.分析:汽車從制動(dòng)到停止的時(shí)間為t,加速度為
m/s 6 ?? a ,根據(jù)速度公式
在
? ? 我們得到:s 3 s
18 0
及其
,那么這3秒內(nèi)汽車的位移就是:
27立方米)6(
米 3 18
22
在 tx m。
3秒后汽車靜止不動(dòng),因此汽車在6秒內(nèi)行駛的距離為27米。
2.解析:直線運(yùn)動(dòng)的速度-時(shí)間圖形,時(shí)間軸所圍成的圖形面積代表質(zhì)點(diǎn)的位移。
要離原點(diǎn)最遠(yuǎn),封閉圖形的面積要最大。當(dāng)1ts時(shí),封閉圖形為AOB,2ts
時(shí),所附數(shù)字為AOC。顯然
冠捷
>
氣管切開術(shù)
,因此在2ts處位移最大,且距離原點(diǎn)最遠(yuǎn);
當(dāng) 3 ∈ ts 時(shí)高中物理的極限思想有哪些,圖中括號(hào)內(nèi)的數(shù)字分別為 AOC 和 CDE。由于 CDE 在 t 軸下方,位移為負(fù),因此位移
圖 2
噸/秒
速度/(米/秒)
-4
圖片 3
第 7 頁高中物理的極限思想有哪些,共 4 頁
應(yīng)為0
SS x ,同樣,當(dāng) 4 ts 時(shí),位移應(yīng)為 0
SS x ,即位移為
零,粒子返回到起點(diǎn),因此選項(xiàng)B、D正確。
3.分析:滑雪可以看作是勻速加速直線運(yùn)動(dòng),利用勻速加速直線運(yùn)動(dòng)定律可求得
已知量是初速度。
m/s 8.1,最終速度 m/s 0.5,位移 m 85 x,所需量為時(shí)間 t,我們
它可以通過不同的方式解決。
解決方案 I:使用公式
及其
在 tx 處 ? 解。設(shè)滑雪者的加速度為 a,根據(jù)公式
在
? ? 根據(jù)公式得到8.15
在 tx
8 . 1 85 at t ,結(jié)合兩個(gè)方程可得出:
25ts。因此,滑雪者通過該段山路所需的時(shí)間為25s。
解決方案 II:利用平均速度公式 tx
解。根據(jù)已知的初速度
m/s 8.1, 最終速度
m/s 0.5 , 位移m 85 x , 根據(jù)公式tx
:25秒
5 8 . 1
85 2 2
及其
噸。
因此,滑雪者通過這段山路需要25秒。
4、分析:汽車在減速的時(shí)候,10秒內(nèi)是否移動(dòng),是這道題必須要考慮的。
初速度 v0 = 15 米/秒, a = -2 米/秒
,汽車將在7.5秒后停止,在接下來的2.5秒內(nèi),
站著別動(dòng)。
設(shè)汽車實(shí)際行駛時(shí)間為t,vt=0,a= -2m/s
來自 vv
知道鍛煉時(shí)間 5.7
15
特斯
所以汽車的排量是25.56
在 tvxm
5、分析:由于vt的斜率表示加速度,所以,通過第一秒到第三秒的斜率,就可以算出第二秒的加速度。
獲得速率,
22
0 4
3 1
上午/下午/下午
.
要求5秒內(nèi)的平均速度,首先要求出5秒內(nèi)的位移,也就是把前3秒的“三角形面積”加上前3秒的位移。
3到5秒內(nèi)的“三角面積”(注意3到5秒內(nèi)的“面積”是負(fù)值),
4 3 4 2
22
()
嗯嗯
,所以平均速度為
0 4
vm/ s . m/ s .
回答:
2米/秒;0·4米/秒。
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教學(xué)反思
本節(jié)探討勻速加速直線運(yùn)動(dòng)中位移與時(shí)間的關(guān)系。本教學(xué)設(shè)計(jì)首先運(yùn)用微分思維推導(dǎo)出位移
應(yīng)該是vt圖中連線與t軸之間的圖形面積。然后根據(jù)圖形面積推導(dǎo)出位移-時(shí)間關(guān)系。
這種分析方法是采用先求導(dǎo),再積累(積分)定積分的思想來解決問題。
因此本次教學(xué)設(shè)計(jì)注重極限思維的滲透,讓學(xué)生在接受的過程中不至于感到不舒服。
難度。在探索突破極限的過程中,強(qiáng)調(diào)數(shù)字與形狀相結(jié)合的思想。
公式是高中物理教學(xué)的難點(diǎn)之一,本課是本著結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況的教學(xué)思路設(shè)計(jì)的。
其突出特點(diǎn)如下:
1.新課程提倡探究,把科學(xué)探究與科學(xué)知識(shí)并列為學(xué)習(xí)內(nèi)容。
本課從復(fù)習(xí)舊知識(shí)開始,然后引出新問題。
快速直線運(yùn)動(dòng)速度圖中“面積”的物理意義轉(zhuǎn)移到勻加速直線運(yùn)動(dòng)速度圖中“面積”。
無論是否具有相同的物理意義,該猜想都是有理有據(jù)、合理的,并且符合高一學(xué)生的認(rèn)知水平。
2. 推導(dǎo)出勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式后,我沒有急著進(jìn)行鞏固訓(xùn)練,而是要求學(xué)生
以上述研究過程作為反思的載體,vt圖形與時(shí)間軸所圍成的面積,表示物體在時(shí)刻t所處的位置。
將“移位”的結(jié)論推廣至所有動(dòng)作的vt意象,增加了學(xué)生的認(rèn)知范圍,為以后的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。
不足:由于時(shí)間關(guān)系,課前準(zhǔn)備選取的勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的例子是生活中的“剎車問題”。
這門課沒有時(shí)間完成。我在課前準(zhǔn)備中已經(jīng)預(yù)料到了這一點(diǎn),但我個(gè)人認(rèn)為這門課
本課只有一個(gè)勻速加速直線運(yùn)動(dòng)的例子,沒有勻速減速直線運(yùn)動(dòng)的例子。本課不完整。
我本來預(yù)計(jì)備課時(shí)間不夠,但還是沒有刪掉這個(gè)例題,結(jié)果課堂時(shí)間并沒有我預(yù)想的那么長。
同樣,沒有時(shí)間教授這個(gè)例子,說明課堂教學(xué)時(shí)間沒有管理好,有點(diǎn)不足。
課程分析
本節(jié)教學(xué)目標(biāo):
1.知道勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移與vt圖下所圍矩形面積的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
2.理解勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移與vt圖中四邊形面積的對(duì)應(yīng)關(guān)系,讓學(xué)生感受到極限的運(yùn)用
解決物理問題的科學(xué)思維方法。
3.理解勻加速直線運(yùn)動(dòng)中位移與時(shí)間的關(guān)系。
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流程與方法:
1.體驗(yàn)探索勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移和時(shí)間規(guī)律的過程,了解科學(xué)探究的方法和要素,體驗(yàn)
了解實(shí)驗(yàn)在研究物理問題中的作用。
2.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力。
情感目標(biāo):
激發(fā)科學(xué)探索熱情,體驗(yàn)探索成功后的喜悅。