高一物理第二单元——匀变速直线运动的规律教学设计

2014-2015学年上学期高一物理第2单元教学设计1第二单元匀变速直线运动的研究一、内容及其解析(一)内容本单元的内容如下:本单元主要内容：速度公式、位移公式及其推论、匀变速直线运动规律的应用。核心内容：匀变速直线运动规律的应用匀变速直线运动的规律速度时间公式位移时间公式自由落体运动竖直上抛运动（扩展）匀变速直线运动规律的相关推论运动学中的“追及和相遇”问题匀变速直线运动规律解决多过程问题初速度为0的匀加速直线运动的特点匀变速直线运动的规律物体只在重力作用下的直线运动2014-2015学年上学期高一物理第2单元教学设计2（二）解析1、对核心内容的分析匀变速直线运动就是一种最简单的变速运动。本单元在学习了参考系、坐标系、时间、位移、速度、加速度和x-t图、v-t图的基础上，进一步研究匀变速直线运动的规律，研究匀变速直线运动中速度、时间、加速度、位移这几个物理量之间的定量关系。本单元首先研究速度时间公式和位移时间公式这个两个基本公式，然后再由这两个基本公式进行变换推导出一系列结论，最后是分类进行专题练习对公式的运用加强练习。本章同时也注重对公式的推导过程，不仅是锻炼学生的逻辑关系，更重要的是让学生通过推导公式，加深对公式的理解记忆，最终能运用公式。所以本单元从每个公式的推导就开始立足于公式的应用，因此规律的应用是本单元的核心内容，应用的前提是熟练公式的使用条件，然后分类进行公式的应用，在应用中贯穿不同的物理分析方法，特别是在初速度为零的匀加速直线运动的特点的应用中重点使用逆向思维分析物理题目，在追击相遇问题中贯穿物理中临界问题的处理方法。2.对有关公式的解析（1）速度时间公式atvv0主要研究匀变速直线运动中速度随时间变化的定量关系，v是末速度，v0是初速度，a为加速度。在此公式推导中切不可直接将加速度的定义式直接变形得到，因为加速度定义式适用于任何运动，而atvv0仅适用于与匀变速直线运动，可以从速度时间图像利用两点之间之间的初、末速度以及两点之间的时间间隔结合加速度定义式进行推导，这样更有利于学生认识atvv0的适用条件和加深对速度时间图像的认识。本公式为矢量式，在应用中要在明确正方向的基础上确定v,v0,a的正负关系，并且注意由于方向的不明确性导致的多解问题。利用本公式不仅可以计算末速度，还可以计算初速度、时间、加速度，在初速度为零的匀加速直线运动中可以推导特定时间的速度比值。特别注意此公式在现实刹车问题中的应用，切不可盲目带入时间计算末速度。（2）位移时间公式2021attvx主要研究物体的位移随时间的变化的关系，x是位移，v0为初速度，a为加速度。该公式同样是利用匀变速直线运动的速度时间图像的面积计算结合atvv0得到，仅适用于匀变速直线运动。此公式为矢量式，特别注意匀加速和匀减速直线运动中加速度的正负选取，在应用中主要用于计算一段时间内的位移，但是在刹车问题中要注意速度减为零的时间计算，利用该时间计算刹车位移。2014-2015学年上学期高一物理第2单元教学设计3（3）速度位移公式axvvt2202，该公式是由atvv0和2021attvx合并消去时间t得到，是矢量式，公式中全部物理量均是矢量，应该注意在正方向的基础上速度与加速度方向的选取，利用此公式的显著特点是没有涉及时间，可以在不同条件下计算末速度、初速度、加速度或者位移。在刹车问题中若末速度为零，利用此公式较为方便。（4）平均速度公式20tvvv，表示做匀变速直线运动的物体的平均速度等于某过程中初末速度矢量和的一半。该公式由2021attvx，atvv0和tvx合并消去加速度、位移和时间得到。此公式严格局限于匀变速直线运动使用，该公式特点在于没有涉及加速度，应用中可以根据初末速度求出平均速度进而计算位移。（5）中间时刻瞬时速度202ttvvv，表示做匀变速直线运动的物体在一段时间t内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，还等于这段时间内初末速度矢量和的一半。该公式仅利用atvv0取前半段时间和后半段时间即可推导出。可以根据该公式计算匀变速直线运动中某过程中间时刻的瞬时速度。（6）中间位置的瞬时速度22202txvvv，此公式根据axvvt2202对某过程前一半位移和后一半位移分别列式即可推导出，利用此公式可计算匀变速直线运动某过程中间位置的瞬时速度。（7）逐差公式21atxxxnn，表示在匀变速直线运动中任意两个连续相等时间t内的位移之差是一个常量，此公式也是由2021attvx对时间t内和2t内分别列公式求两式之差即可得到，此公式常常在实验中结合纸带的数据判断物体是否做匀变速直线运动以及计算物体的加速度。（8）初速度为零的匀加速直线运动的几个推论a.1t末，2t末，3t末，……，nt末瞬时速度之比1v：2v：3v：…：nv=1：2：3…：nb.1t内，2t内，3t内，……，nt内位移之比1x：2x：3x：…：nx=1：4：9…：2nC..第1个t内，第2个t内，第3个t内，……，第n个t内，位移之比1x：2x：3x：…：nx=1：3：5：……，：（2n-1）2014-2015学年上学期高一物理第2单元教学设计4d.通过连续相等位移所用时间之比t1：t2：t3：……：tn=1：1-2：2-3：……：1nn二、目标及其解析（一）目标1、单元目标（1）经历匀变速直线运动的规律的推导过程，理解匀变速直线运动的规律。（2）能用公式和图像描述匀变速直线运动，体会数学和图像在研究物理问题中的重要性。（3）掌握匀变速直线运动的相关规律的应用，能够根据不同的问题灵活选择不同的公式解决相关问题。2、课堂教学目标（1）通过“匀变速直线运动的速度与时间的关系”的教学，理解匀变速直线运动的速度与时间的关系式atvv0，会用atvv0结合tv图象解决有关匀变速直线运动问题。（2）通过“匀变速直线运动的位移与时间的关系”的教学，理解匀变速直线运动的位移与tv图象中四边形面积的对应关系，使学生体会利用极限思想解决物理问题的科学思维方法；理解匀变速直线运动的位移与时间的关系，能够利用2021attvx结合tv图象解决有关问题。（3）通过“匀变速直线运动的速度与位移的关系”的教学，理解匀变速直线运动的速度与位移的关系，掌握匀变速直线运动的位移、速度、加速度之间的相互关系，会用公式解匀变速直线运动的问题。（4）通过“匀变速直线运动规律的推论”教学，让学生能根据不同的公式推导出相关的推论，并且能够利用推论解决相关的匀变速直线运动的问题。（5）匀变速直线运动规律在多过程问题中的应用，让学生经历的每个运动过程的分析，养成利用示意图帮助分析物理题目的习惯，会根据每个过程的不同条件选择不同的公式进行应用。（6）匀变速直线运动规律在追及相遇问题中的应用，理解追及相遇的临界条件，并且掌握在解决该问题中需要找到的物理关系。（7）物体只在重力作用下的匀变速直线运动（自由落体运动和竖直上抛运动），利用一般的匀变速直线运动规律分析此类特殊的匀变速直线运动。（二）解析2014-2015学年上学期高一物理第2单元教学设计51.理解匀变速直线运动的速度与时间的关系式atvv0，会用atvv0结合tv图象解决有关匀变速直线运动问题是指知道公式中每一个物理量的意义，公式是一个矢量式，公式仅适用于匀变速直线运动。在应用中要在明确正方向的基础上确定v,v0,a的正负关系，一般规定初速度方向为正方向。知道公式atvv0与tv图象的对应关系。能够利用本公式根据不同条件计算末速度、初速度、时间、加速度或者结合tv图某时刻的瞬时速度或者瞬时加速度。能够用计算刹车问题中刹车时间以及双向可逆运动中的时间或者加速度。2.理解匀变速直线运动的位移与tv图象面积的对应关系，使学生体会利用极限思想解决物理问题的科学思维方法；理解匀变速直线运动的位移与时间的关系，能够利用2021attvx结合tv图象解决有关问题是指让学生经历由tv图象推导2021attvx的过程，体会数学中的极限思想在物理中的应用，知道公式中每个物理量所表示的意义以及公式与图像的对应关系，并且能根据公式计算匀变速直线运动某段时间内的位移，在双向直线运动中的计算相同位移所用时间的多解问题特别注意在刹车问题中应该用速度减为零所用时间计算位移。3.理解匀变速直线运动的速度与位移的关系，掌握匀变速直线运动的位移、速度、加速度之间的相互关系，会用公式解匀变速直线运动的问题是指知道公式axvvt2202每个物理量的意义以及适用条件，能根据公式在没有时间的条件下计算末速度、初速度、加速度或者位移4.让学生能根据不同的公式推导出相关的推论，并且能够利用推论解决相关的匀变速直线运动的问题是指让学生掌握每个推论的过程，并且能够在不同的问题中灵活选择基本公式或者推论解决问题，在解决问题的过程中有的题目可以有多种解决方法，通过不同的方法所选的公式进行对比，从而体会相关推论在解决问题时的优越性，在推论中包含了初速度为0的匀加速直线运动的特点，在此类问题中注意特别强调逆向思维在本单元中的应用。5.匀变速直线运动规律在多过程问题中的应用，让学生经历的每个运动过程的分析，养成利用示意图帮助分析物理题目的习惯，会根据每个过程的不同条件选择不同的公式进行应用是指在物理题目中多数情况会遇到研究对象经过两个或两个以上的过程的情况，此时应该让学生清楚的认识到每一个过程的运动情况，并且如果没有题目没涉及图时应根据题目情境做出示意图帮助分析，在分析过程中找到各个过程的联系，并且能够选用不同的规律对每个过程进行分析。2014-2015学年上学期高一物理第2单元教学设计66.匀变速直线运动规律在追及相遇问题中的应用，理解追及相遇的临界条件，并且掌握在解决该问题中需要找到的物理关系是指在运用公式解决之前首先在示意图的基础上找到两个相互追及物体的时间关系和空间位移关系，以及理解在满足速度相等这个临界条件的基础上，两个物体之间的距离关系（最大、最小、恰好追上或者恰好追不上等），并且让一般学生能够利用公式法解决此类问题，在此进一步利用速度时间图像帮助学生分析追击相遇问题，让一部分学生也能够利用速度时间图像解决此类问题。7.物体只在重力作用下的匀变速直线运动（自由落体运动和竖直上抛运动），利用一般的匀变速直线运动规律分析此类特殊的匀变速直线运动是指在研究自由落体运动的基础上进一步研究竖直上抛运动。对于自由落体运动，通过实验演示让学生理解自由落体运动的性质，并且通过频闪照相法研究重力加速度的取值，并且让学生知道重力加速度的取值，然后由一般的匀变速直线运动的规律推导出自由落体运动的规律，进而结合规律利用速度时间图象和位移时间图象反映自由落体运动的规律。对于竖直上抛运动可以整体研究运动规律也可分过程（竖直向上的匀减速和竖直向下自由落体）研究，同时可借助tv图象帮助理解在上升过程和下降过程速度和时间的对称性。三、教学问题诊断分析在本单元教学中可能遇到的主要困难是运动过程分析和公式的选择应用，本单元是学生入学以来第一次学习以前从未接触过的一些公式，并且能够利用公式分析不同运动过程，公式多且陌生导致了在选择公式解决具体的物理问题时造成了困难，往往拿到一个问题不知道如何分析运动过程也不清楚什么时候该选择什么公式解决问题，要解决这个困难，就要帮助学生理解公式的基础上记住公式，解例题的过程中带领学生做出物体运动的示意图，让学生体会高中物理注重过程分析的思想，根据问题找出物理情景中涉及到的物理量，最后根据要求解的物理量和题目提供的物理量来选取公式。四、教学支持条件分析本单元主要利用ppt中的投影功能展示课堂练习和动画功能进行一些实验演示帮助学生更好理解课堂内容。五、教学过程设计2.1匀变速直线运动的速度与时间的关系问题一如何利用数学公式表示右图中速度随时间的变化关系？0vvtotvtv0v2014-2015学年上学期高一物理第2单元教学设计7设计意图：通过公式的推导，让学生加深对速度时间图象的理解，