勻加速直線運(yùn)動(dòng)

1、第一章 F 勻加速直線運(yùn)動(dòng)一、教學(xué)任務(wù)分析本節(jié)內(nèi)容是繼勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律后，對(duì)直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，本節(jié)內(nèi)容還為牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用以及一些更復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的研究奠定了基礎(chǔ)。本節(jié)內(nèi)容與人們的日常生活緊密聯(lián)系，有著廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容需要以位移、瞬時(shí)速度、加速度、位移圖像、速度圖像等概念為基礎(chǔ)。從“重物豎直下落”入手，通過(guò)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論，發(fā)現(xiàn)初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的平方成正比。通過(guò)對(duì)“小車沿斜面下滑”過(guò)程的DIS實(shí)驗(yàn)研究，得到vt圖像。然后通過(guò)對(duì)vt圖像的分析、討論，建立勻變速運(yùn)動(dòng)的概念，認(rèn)識(shí)勻加速直線運(yùn)動(dòng)速度變化的特點(diǎn)。 結(jié)合加速度的概念，通過(guò)演繹推理得到初速為零的勻加速

2、直線運(yùn)動(dòng)的速度公式。類比利用速度圖像的“面積”表示勻速直線運(yùn)動(dòng)位移，利用flash課件交互，演示“無(wú)限逼近”的情景，然后經(jīng)過(guò)演繹推理，得出初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式。最后，通過(guò)實(shí)際問(wèn)題的應(yīng)用，使學(xué)生知道公式的應(yīng)用思路。本節(jié)課的學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與，使學(xué)生在獲得知識(shí)的同時(shí)，感受科學(xué)探究的過(guò)程與方法，發(fā)展抽象思維能力，學(xué)會(huì)應(yīng)用DIS實(shí)驗(yàn)研究實(shí)際問(wèn)題，促使學(xué)生形成樂(lè)于探究的情感。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）理解勻加速直線運(yùn)動(dòng)的概念和特征。（2）理解勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式和位移公式。（3）初步學(xué)會(huì)利用圖像分析、歸納勻加速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及推導(dǎo)速度公式與位移公式。2、過(guò)程與方法（1）通過(guò)處

3、理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、研究初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，認(rèn)識(shí)猜測(cè)假設(shè)、分析驗(yàn)證的科學(xué)探究方法。（2）通過(guò)用圖像推導(dǎo)勻加速直線運(yùn)動(dòng)位移公式的過(guò)程，感受轉(zhuǎn)化、無(wú)限逼近的思想方法。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）在實(shí)驗(yàn)探究中，體驗(yàn)嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神。（2）在通過(guò)探索發(fā)現(xiàn)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的特征和規(guī)律的過(guò)程中，感悟求真務(wù)實(shí)的科學(xué)精。三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：勻加速直線運(yùn)動(dòng)的概念和特征，初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移與速度公式。難點(diǎn)：由速度圖像探究初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式。四、教學(xué)資源1、探究模板：學(xué)生探究學(xué)習(xí)工作單。2、信息平臺(tái)：基于校園網(wǎng)的教學(xué)平臺(tái)，基于視頻投影儀的交流平臺(tái)。3、DIS實(shí)驗(yàn)：

4、力學(xué)小車、導(dǎo)軌、位移傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)等。五、教學(xué)思路本設(shè)計(jì)包括勻變速運(yùn)動(dòng)的概念和初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律兩部分內(nèi)容。本設(shè)計(jì)的基本思路是：以真實(shí)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，驅(qū)動(dòng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究，在初步發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，以新的問(wèn)題，將研究引向深入。通過(guò)應(yīng)用DIS研究小車沿斜面的下滑運(yùn)動(dòng)，測(cè)出速度圖像，然后從圖像上歸納出勻加速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，推導(dǎo)出初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式和位移公式。本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：勻加速直線運(yùn)動(dòng)速度變化的特點(diǎn)，初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式和位移公式。方法是：以DIS實(shí)驗(yàn)及由實(shí)驗(yàn)得到的v-t圖像為基礎(chǔ)，運(yùn)用類比、猜測(cè)假設(shè)、分析歸納、演繹推理、無(wú)限逼近等科學(xué)方法，通過(guò)對(duì)

5、v-t圖像認(rèn)識(shí)的討論、交流，理解勻加速直線運(yùn)動(dòng)速度變化的特點(diǎn)，歸納出初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式和位移公式。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：由速度圖像探究初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式。方法是：類比利用速度圖像的“面積”表示勻速直線運(yùn)動(dòng)位移，利用flash課件演示“無(wú)限逼近”的情景，通過(guò)分析、討論，得出可用速度圖像“面積”表示位移的結(jié)論，然后經(jīng)過(guò)演繹推理，得出初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與，重視概念的形成過(guò)程以及伴隨這一過(guò)程的多種方法的教育。 完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需2課時(shí)。六、教學(xué)流程勻加速位移公式問(wèn)題設(shè)問(wèn)2活動(dòng)課件交互活動(dòng)公式推導(dǎo)活動(dòng)實(shí)際應(yīng)用應(yīng)用思路勻加速概念速度

6、公式問(wèn)題設(shè)問(wèn)1活動(dòng)DIS實(shí)驗(yàn)活動(dòng)V分析推導(dǎo)小車下滑的v-t圖像活動(dòng)化曲為直活動(dòng)交流討論下落運(yùn)動(dòng)St2物體下落的S-t圖活動(dòng)問(wèn)題討論1、教學(xué)流程圖2、流程圖說(shuō)明活動(dòng) 交流討論對(duì)課外用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究物體由靜止開(kāi)始下落結(jié)果的交流，重點(diǎn)交流由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的位移時(shí)間圖像，及對(duì)位移變化規(guī)律的猜想?；顒?dòng) 問(wèn)題討論討論如何確定物體下落運(yùn)動(dòng)位移跟時(shí)間之間具體函數(shù)關(guān)系的“化曲為直”的研究方法?；顒?dòng) 化曲為直學(xué)生對(duì)S-t 圖像進(jìn)行“化曲為直”的猜想進(jìn)行具體驗(yàn)證，得出物體由靜止下落位移與時(shí)間之間S = At 2 的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。問(wèn)題I 設(shè)問(wèn)1重物下落速度究竟怎樣隨時(shí)間變化？規(guī)律如何？關(guān)系式S = At 2中的A所代表的物

7、理意義是什么？活動(dòng)IV DIS實(shí)驗(yàn)用位移傳感器和數(shù)據(jù)采集器，采集小車由靜止開(kāi)始沿斜面加速向下運(yùn)動(dòng)的位移、時(shí)間數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)畫(huà)出小車的S-t圖像，老師應(yīng)啟發(fā)學(xué)生根據(jù)斜率求速度的思路，再由計(jì)算機(jī)畫(huà)出小車的v-t圖像?；顒?dòng)V 分析推導(dǎo)學(xué)生分析小車沿斜面下滑的v-t圖像，歸納得出勻加速直線運(yùn)動(dòng)速度變化的特征，然后根據(jù)圖像推導(dǎo)出勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式。問(wèn)題I 設(shè)問(wèn)2。能從v-t 圖像上找出從t = 0s開(kāi)始，經(jīng)過(guò)任意長(zhǎng)時(shí)間t小車通過(guò)的位移的公式嗎？活動(dòng)VI 課件交互應(yīng)用flash課件對(duì)勻加速直線速度圖像進(jìn)行勻速跳變分割和無(wú)限逼近的交互與講解，得出勻加速直線運(yùn)動(dòng)速度圖像面積也可以表示位移的結(jié)論?；顒?dòng)I

8、公式推導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用勻加速直線運(yùn)動(dòng)速度圖像面積表示位移的結(jié)論，推導(dǎo)得出位移公式。活動(dòng)VIII 實(shí)際應(yīng)用應(yīng)用勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式和位移公式，解決生活中簡(jiǎn)單的勻加速直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，讓學(xué)生感受應(yīng)用規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的思路。3、教學(xué)的主要環(huán)節(jié) 本節(jié)課的教學(xué)主要有如下四個(gè)環(huán)節(jié)：第一環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)課外用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究重物下落過(guò)程中，得到的位移隨時(shí)間變化規(guī)律的圖像進(jìn)行交流討論，感受應(yīng)用圖像進(jìn)行科學(xué)探究的方法，為本節(jié)課研究勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律奠定方法論基礎(chǔ)。第二環(huán)節(jié)，通過(guò)用DIS實(shí)驗(yàn)研究小車沿斜面下滑的運(yùn)動(dòng)，由實(shí)驗(yàn)得出的速度時(shí)間圖像，引導(dǎo)學(xué)生分析歸納勻加速直線運(yùn)動(dòng)速度變化的特征、建立勻加速直線運(yùn)動(dòng)的概念，并從圖像上推

9、導(dǎo)速度公式。第三環(huán)節(jié)，通過(guò)教師進(jìn)行結(jié)合課件交互，“點(diǎn)拔”講解，使學(xué)生理解速度圖像面積表示位移，在此基礎(chǔ)上，再引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)得出勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移公式。第四環(huán)節(jié)，通過(guò)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度和位移公式的實(shí)際應(yīng)用，讓學(xué)生感受應(yīng)用規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題的思路，鞏固所學(xué)知識(shí)，反饋教學(xué)的效果。七、教案示例（一）實(shí)驗(yàn)回顧，交流討論上節(jié)課，大家利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到了記錄重物由靜止開(kāi)始下落運(yùn)動(dòng)的紙帶，課后，大家通過(guò)測(cè)量紙帶和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探究了重物下落位移和速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。那么，探究的情況如何呢？我們請(qǐng)幾組同學(xué)來(lái)作一交流，全班參與討論。交流討論請(qǐng)圍繞以下話題進(jìn)行：1、你們是怎樣挑選計(jì)數(shù)點(diǎn)的？計(jì)時(shí)單位是多少

10、？測(cè)了哪些數(shù)據(jù)？2、你們是如何處理數(shù)據(jù)的？得到怎樣的結(jié)果？3、由數(shù)據(jù)處理結(jié)果，能確定重物位移隨時(shí)間變化的規(guī)律和速度是如何隨時(shí)間變化的嗎？（對(duì)速度只追問(wèn)變化趨勢(shì)，對(duì)位移追問(wèn)函數(shù)關(guān)系。）4、探索研究中碰到或產(chǎn)生了什么問(wèn)題？（二）交流討論，猜想驗(yàn)證1、學(xué)生圍繞 話題，進(jìn)行交流討論。2、教師追問(wèn)引導(dǎo)，進(jìn)行猜想驗(yàn)證：（1）從S-t圖像上能看出重物下落速度是如何隨時(shí)間變化的嗎？為什么？（2）那么，S-t之間究竟是什么樣的函數(shù)關(guān)系呢？能猜猜嗎？怎樣驗(yàn)證？3、學(xué)生畫(huà)S-t 2圖像，驗(yàn)證關(guān)于S-t函數(shù)關(guān)系的猜測(cè)或假設(shè)是否正確并交流結(jié)果。4、提出新的問(wèn)題：（1）重物下落速度究竟怎樣隨時(shí)間變化？規(guī)律如何？（2）S

11、= At 2，式中A代表什么？（三）實(shí)驗(yàn)演示，討論探索1、教師對(duì)實(shí)驗(yàn)演示先作“點(diǎn)拔”指導(dǎo)課件演示 要探索重物下落速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，由前面所學(xué)知識(shí)，可作S-t圖像上各點(diǎn)的切線，求各個(gè)時(shí)刻切線的斜率，即瞬時(shí)速度，然后以v為縱軸，t為橫軸，將各個(gè)時(shí)刻和速度描點(diǎn)畫(huà)v-t圖像，即可找到重物下落速度隨時(shí)間的變化規(guī)律。人工進(jìn)行這項(xiàng)工作比較困難，我們交由計(jì)算機(jī)來(lái)完成。2、用DIS實(shí)驗(yàn)研究小車沿斜面的加速直線運(yùn)動(dòng)（1）教師指導(dǎo)：課件演示 簡(jiǎn)介DIS系統(tǒng)測(cè)S、t并畫(huà)S-t圖像的原理和過(guò)程。（2）實(shí)驗(yàn)演示：應(yīng)用DIS進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到小車運(yùn)動(dòng)的S-t圖像，再由計(jì)算機(jī)求斜率繪v-t圖像。（3）教師指導(dǎo)：v-t圖像不過(guò)

12、原點(diǎn)，說(shuō)明開(kāi)始計(jì)時(shí)t = 0s時(shí)，小車已有了速度（稱為初速度）。雖然小車是從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的，但我們是在小車運(yùn)動(dòng)起來(lái)后才啟動(dòng)DIS采集數(shù)據(jù)繪圖。所以v-t 圖上t = 0s時(shí)小車速度不為零。這樣，由實(shí)驗(yàn)得到的v-t 圖像代表的是一個(gè)初速度不為零的變速直線運(yùn)動(dòng)。3、學(xué)生分組討論，由v-t圖探究變速直線運(yùn)動(dòng)的特征和規(guī)律（1）v-t 圖像是直線，代表速度隨時(shí)間的變化有何特點(diǎn)？（2）加速度表示速度變化快慢，v-t圖像為直線，表明小車運(yùn)動(dòng)的加速度有何特點(diǎn)？（3）請(qǐng)從v-t 圖像導(dǎo)出小車從t = 0s開(kāi)始，經(jīng)任意長(zhǎng)時(shí)間t 后速度v t的公式？（4）能從v-t 圖像上找從t = 0s開(kāi)始，經(jīng)過(guò)任意長(zhǎng)時(shí)間t小車

13、通過(guò)的位移嗎？請(qǐng)說(shuō)明你們的理由或依據(jù)，并導(dǎo)出位移公式。4、交流討論，“點(diǎn)拔”指導(dǎo)，歸納總結(jié)（1）強(qiáng)調(diào)： 課件演示 v-t 圖像是直線，代表速度均勻增加，稱勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 勻加速直線運(yùn)動(dòng)加速度不隨時(shí)間而變，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中恒定。 將公式v t = a t、S = a t 2 與勻速直線運(yùn)動(dòng)v = 恒量、S = vt 對(duì)比發(fā)現(xiàn)，勻加速直線運(yùn)動(dòng)比勻速運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，但應(yīng)該是變速運(yùn)動(dòng)中最簡(jiǎn)單的（內(nèi)容決定形式，內(nèi)容與形式統(tǒng)一）。（2）討論：為什么v-t 圖像是傾斜直線，面積仍表示位移？是怎么想的？課件演示 以勻速直線運(yùn)動(dòng)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生用替代轉(zhuǎn)化、無(wú)限逼近方法論證變速直線運(yùn)動(dòng)的v-t 圖像與橫軸包圍的面積表示位移。（3）拓展：勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度隨位移又如何變化呢?只要聯(lián)列速度時(shí)間公式和位移時(shí)