勻變速直線運動的研究單元設(shè)計

1、.【教材分析】“勻變速直線運動的研究是人教版必修一第二章內(nèi)容。課程標準要求“知道勻變速直線運動，掌握勻變速直線運動的規(guī)律，可以正確運勻變速直線運動的相關(guān)規(guī)律解決生活中的實際問題，以及掌握它的特殊情況自由落體運動的概念和規(guī)律該標準要求學生熟悉勻變速直線運動的定義，掌握勻變速直線運動的規(guī)律，以及相關(guān)的計算公式。本章內(nèi)容從前到后按照實驗規(guī)律、理論實際的順序，這樣不僅可以培養(yǎng)學生獲得知識的才能，還可以培養(yǎng)學生運用知識的才能，最重要的是培養(yǎng)了學生連接性的思維?！救S教學目的】1、 知識與才能1) 理解有關(guān)勻變速直線運動的科學的研究方法。2) 可以運用自勻變速直線運動的規(guī)律解決實際問題。2、 過程與方法1

2、) 通過實驗研究速度變化的物體的性質(zhì)。2) 學會運用理想化法來研究物理中遇到的問題。3) 培養(yǎng)學生分析、綜合、推理等思維才能。3、 情感態(tài)度價值觀通過演示實驗，激發(fā)學生考慮與討論，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。【教學重點和教學難點分析】 勻變速直線運動的規(guī)律和勻變速直線運動規(guī)律的應(yīng)用是本章教學的重點。其中勻變速直線運動規(guī)律以及應(yīng)用是運動學的根底，而且還是考試的必考內(nèi)容之一，所以應(yīng)該引起學生的重視。由于勻變速直線運動在實際中變式比較多，比較抽象，而剛接觸運動學的學生思維邏輯的連接性不搶，物理研究方法掌握不全面，所以這部分內(nèi)容也就成了教學的難點?！驹O(shè)計理念】 新課程倡導(dǎo)將學生學習的重心從過分強調(diào)知識

3、的傳承和積累轉(zhuǎn)向知識的探究過程，讓學生經(jīng)歷科學探究的過程，學習科學的研究方法，受到科學精神的熏陶，同時理解和掌握科學的內(nèi)容。根據(jù)這一根本理念，這部分主要采用老師引導(dǎo)下學生實驗探究的教學方法，和老師引導(dǎo)下，學生通過類比總結(jié)物理規(guī)律的教學方法。整個設(shè)計旨在突出知識的形成過程，讓學生經(jīng)歷科學探究的過程，促進學生的科學探究的才能、邏輯思維才能的和對科學探究本身的理解。【教法與學法】 本節(jié)課的教法主要采用講授法、實驗探究法，通過老師形象生動、富于引導(dǎo)式的講解以及各種實驗的配合，啟發(fā)學生思維，使學生從感性認識上升到理性認識。同時在講授知識的同時浸透探究的思想，在探究過程中講授必要的物理知識。而對于學生，采

4、用“提出問題猜測實驗探究分析論證得出結(jié)論的學法，利用實驗探究啟發(fā)學生學習興趣，同時設(shè)計一系列的比照實驗，使學生在認知上產(chǎn)生矛盾沖突，在解決與前概念的沖突中，一步一步的建構(gòu)正確的知識體系，并且引導(dǎo)學生體會研究物理問題的一般方法?！窘虒W過程】本章內(nèi)容可以分為五個課時進展教學：課時 一 實驗：研究小車速度隨時間變化的規(guī)律一、打點計時器的認識和使用方法1.打點計時器的構(gòu)造，工作原理；使用的是直流電還是交流電?工作電壓為多少?2.我國交流電的頻率為50Hz,使用這種電源時打出的相鄰兩個點之間的時間間隔是多少?3.使用打點計時器時應(yīng)注意那些問題？二、實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1實驗?zāi)康模禾骄啃≤囁?/p>

5、度隨 變化的規(guī)律。2實驗原理：利用 打出的紙帶上記錄的數(shù)據(jù)，以尋找小車速度隨時間變化的規(guī)律。3 實驗器材： 打點計時器、 電源、紙帶、帶滑輪的長木板、小車、 、細線、復(fù)寫紙、 。4實驗步驟1按課本31頁圖2.1-1所示，把附有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。 2把一條細線拴在小車上，使細線跨過滑輪，下邊掛上適宜的 。把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。 3把小車停在靠近打點計時器處，接通 后，放開 ，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器就在紙帶上打下一系列的點，隨后立即關(guān)閉電源。換上新紙帶，重復(fù)實驗三次。 4從三條

6、紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開頭比較密集的點跡，在后邊便于測量的地方找一個點做計時起點。為了測量方便和減少誤差，通常每5個點選取一個計數(shù)點，那么T=5T0=5×0.02 s =0.1 s 。計數(shù)點分別標為A、B、C，用刻度尺量出每兩個相鄰計數(shù)點間的間隔 x1、x2、x3 5求出各計數(shù)點的瞬時速度填入下表：位置ABCDEFG時間s00.10.20.30.40.50.6vm/s6以速度v為 軸，時間t為 軸建立直角坐標系，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在直角坐標系中描點。7通過觀察考慮，找出這些點的分布規(guī)律。5本卷須知1開場釋放小車時，應(yīng)使小車靠近打點計時器。 2先接通電源，計時器工作后，再放開小車

7、，當小車停頓運動時及時斷開電源。 3要防止鉤碼落地和小車跟滑輪相撞，當小車到達滑輪前及時用手按住它。4牽引小車的鉤碼個數(shù)要適當，以免加速度過大而使紙帶上的點太少，或者加速度太小而使各段位移無多大差異，從而使誤差增大。加速度的大小以能在60cm長的紙帶上清楚地獲得六七個計數(shù)點為宜。5要區(qū)別計時點和計數(shù)點。一般在紙帶上每5個計時點取一個計數(shù)點，間隔為0.1 s 。6數(shù)據(jù)處理：根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標紙上畫出vt圖象觀察所畫圖象是 ，可以判斷小車的運動是： 可利用v-t圖象求加速度a是 。例、在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律的實驗中，如圖給出了從0點開場，每5個點取一個計數(shù)點的紙帶，其中0、1、2、3

8、、4、5、6都為計數(shù)點。測得：s1=1.40 cm，s2=1.90 cm，s3=2.38 cm， s4= 2.88 cm，s5=3.39 cm，s6=3.87 cm。那么：01234561在計時器打出點1、2、3、4、5時，小車的速度分別為：v1= m/s ， v2= m/s ，v3= m/s ，v4= m/s ，v5= m/s 。2在平面直角坐標系中作出速度時間圖象。 3分析說明小車運動速度隨時間變化的規(guī)律。課時 二 勻變速直線運動的速度與時間的關(guān)系1、勻變速直線運動老師活動：1導(dǎo)入上節(jié)小車在重物牽引下的運動圖象，引導(dǎo)學生考慮圖象特點，激發(fā)學生的求知欲。2利用多媒體展示小車vt圖象，組織學生

9、討論圖象的特點：圖象形狀、速度、加速度等。學生活動：學生觀看，在老師指導(dǎo)下討論圖象特點。老師活動：1引導(dǎo)學生繼續(xù)考慮，培養(yǎng)學生的探究意識。2組織學生總結(jié)圖象特點，引導(dǎo)學生繼續(xù)考慮加速度與直線的傾斜程度的關(guān)系。學生活動：學生總結(jié)匯報，考慮問題老師活動：老師引導(dǎo)學生概括小車運動的特點，明確運動的性質(zhì)。學生活動：學生在老師指導(dǎo)下得到勻變速直線運動的概念。點評：利用圖象的方法引入勻速和勻變速直線運動，學生在對規(guī)律的把握上感覺比較直觀，有利于學生迅速抓住運動特點，理解概念，培養(yǎng)學生空間想象才能。老師活動：利用多媒體展示變化了的圖象如下圖，組織學生討論：勻變速直線運動可分為哪兩種類型？“均勻變化的含義是什

10、么？啟發(fā)學生考慮后得到結(jié)論學生活動：學生觀看圖象，討論圖象的區(qū)別及共同點，得到勻變速直線運動的兩種類型。老師活動：出示課堂練習如下圖，引導(dǎo)學生考慮和討論：速度、加速度如何變化？是勻加速運動嗎？學生活動：完成課堂練習。點評：讓學生知道圖象是研究物理問題的一種重要方法，優(yōu)點是直觀形象，通過圖象變化，幫助學生進一步理解概念，培養(yǎng)學生考慮的周密性；在應(yīng)用中加深對圖象及概念的理解。2、速度與時間的關(guān)系式老師活動：老師引導(dǎo)學生考慮：除了圖象外，還可以用什么方法表達物理規(guī)律？啟發(fā)引導(dǎo)學生用數(shù)學公式來表達。指導(dǎo)學生推導(dǎo)公式。學生活動：考慮老師的問題，學慣用物理語言表述過程，根據(jù)有關(guān)知識進展公式推導(dǎo)。老師活動：

11、引導(dǎo)學生從物理角度理解公式，進一步考慮：式中各符號是矢量還是標量？直線運動中正負各表示什么意思？學生活動：學生考慮老師提出的問題，理解直線運動中矢量性的表示。老師活動：通過例題1和例題2，加深對公式的理解，培養(yǎng)學生應(yīng)用知識解決問題的才能。老師引導(dǎo)學生讀題和審題，理解題意，畫出運動草圖，挖掘隱含條件，正確應(yīng)用公式及公式變形解題。學生活動：學生讀題，正確理解題意，畫出運動草圖，找出有關(guān)物理量，正確應(yīng)用公式解題。點評：通過推導(dǎo)公式，培養(yǎng)學生用物理語言表達過程的才能和應(yīng)用數(shù)學工具的才能；通過詳細題目，培養(yǎng)學生讀題、審題、畫草圖分析運動學問題的才能。直線運動中，物理量的矢量性通過正負號來表示，要指導(dǎo)學生

12、在矢量運算中的符號如何確定。三、課堂總結(jié)、點評本節(jié)重點學習了對勻變速直線運動的理解和對公式的掌握。對于勻變速直線運動的理解強調(diào)以下幾點：1、任意相等的時間內(nèi)速度的增量一樣，這里包括大小方向，而不是速度相等。2、對這個運動中，質(zhì)點的加速度大小方向不變，但a不能說與成正比，與成反比，a決定于和的比值。3、而不是，即，要明確各狀態(tài)的速度，不能混淆。4、公式中v、v0、a都是矢量，必須注意其方向。課時 三 勻變速直線運動的位移于時間的關(guān)系老師活動復(fù)習討論引入新課：問題：在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律實驗中得到下面的一條紙帶，我們應(yīng)如何測出小車在D點時的瞬時速度？學生活動討論 、答復(fù)： 老師活動小結(jié)：

13、1.在變速運動中，可以用平均速度來近似地代表瞬時速度。2.假如時間間隔t獲得越小，平均速度就越接近瞬時速度。獲得共識，引入講述：以上我們已經(jīng)學習了勻變速直線運動的速度公式，下面我們用 vt圖象來研究勻變速直線運動的位移規(guī)律。板書：一、用vt圖象研究勻變速直線運動的位移明確學習目的【探究】為了研究勻變速直線運動的位移規(guī)律，我們先來看看勻速直線運動的位移規(guī)律：在勻速直線運動的v-t圖象中， 圖象與時間軸所圍的面積表示位移x=vt。老師活動問題1：對于勻變速直線運動，圖象與時間軸所圍的面積是否也可以表示相應(yīng)的位移呢？啟發(fā)：我們能否運用類似“用平均速度來近似地代表瞬時速度的思想方法，把勻變速直線運動粗

14、略地當成勻速直線運動來處理？學生活動答復(fù)： 老師活動小結(jié)：可以把整個勻變速直線運動的運動過程分成幾個比較小的時間段，把每一小段時間內(nèi)的勻變速運動粗略地看成是勻速直線運動。為了簡單處理，我們可以用時間間隔t內(nèi)任意一個時刻的瞬時速度來代表該段時間內(nèi)運動的平均速度，然后把運動物體在每一個時間間隔內(nèi)的位移即小矩形的面積都表示出來，最后求和，就得到勻變速直線運動的總位移了。老師活動問題2：由于時間間隔t獲得比較大，所以上面的做法比較粗糙。為了得到更準確的結(jié)果，該如何改進？討論得出：可以把時間間隔t獲得很小。課件演示：時間間隔t獲得越小，小矩形面積的總和就越準確地表示物體發(fā)生的位移：1假如時間間隔t獲得非

15、常非常小，所有小矩形的面積之和就能非常準確地代表物體發(fā)生的位移。浸透“無限逼近的思維方法2假如時間間隔t獲得非常非常小，所有小矩形的面積之和剛好等于v-t圖象下面的面積。結(jié)論：勻變速直線運動的v-t 圖象與時間軸所圍的面積表示位移。【拓展】：所有的v-t 圖象與時間軸所圍的面積都表示位移，其正負表示位移的正負。問題3：對于非勻變速直線運動，圖象與時間軸所圍的面積是否也可以表示相應(yīng)的位移呢？ 通過課件的演示，讓學生發(fā)現(xiàn)“面積表示位移。加深認識浸透“化曲為直的思維方法 結(jié)論：因為勻變速直線運動的 v-t圖象中“面積表示位移，所以我們只要把“面積表示出來即可得到勻變速直線運動位移的計算公式。板書：二

16、、勻變速直線運動的位移公式學生活動板演：學生通過計算“面積推導(dǎo)出位移公式：1.把“面積看作梯形或割補后的矩形，都得到： 。2.把“面積看作小矩形加上三角形，得到： 。3.把“面積看作大矩形減去三角形，得到： 。老師活動講述：以上公式適用于勻變速直線運動；假設(shè)以初速度方向為正方向，那么勻加速時a為正值，勻減速時a為負值?！就卣埂浚簩τ谒械淖兯僦本€運動都有，而對于勻變速直有 ，比較以上兩道公式，你能發(fā)現(xiàn)什么？討論得出：勻變速直線運動的平均速度 。引入：“理論是檢驗真理的唯一標準，下面我們通過實驗來驗證以上得出的勻變速直線運動的位移公式。板書：三、位移公式的驗證1.問題：是否需要三道公式都一一驗證

17、？學生活動學生討論與答復(fù)：老師活動分析：不需要，因為由 結(jié)合，即可推導(dǎo)出其他兩道位移公式培養(yǎng)學生的發(fā)散思維才能，加深理解2.實驗驗證：三道公式中驗證哪一道位移公式比較方便？驗證 最方便，因為它不涉及加速度，容易測量3.如何利用桌面上的儀器來驗證 ？學生活動學生設(shè)計實驗方案討論得出：用一條細線跨過定滑輪拉動軌道上的小車，讓小車拖著紙帶在軌道上作勻加速直線運動，利用打出的紙帶就可以測出v0、v、t和x，從而驗證x是否等于。學生動手實驗：每組打一條紙帶，利用這一條紙帶進展兩次測量。數(shù)據(jù)處理,得出結(jié)果。分析實驗結(jié)果，證明上面推導(dǎo)出來的公式是正確的。t1tvv00v1經(jīng)歷科學的探究過程，培養(yǎng)科學探究的才

18、能和培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度練習：某物體沿程度地面向東做直線運動，其v-t圖象如右圖所示，請你能盡量詳細地說出該物體位移的變化情況。 通過練習加深對知識的理解老師活動小結(jié)：1.所有的v-t 圖象與時間軸所圍的面積都表示位移?！懊娣e的大小表示位移的大小：第一象限內(nèi)“面積為正，表示位移為正。第四象限內(nèi)“面積為負，表示位移為負。概括歸納，使本節(jié)知識系統(tǒng)化2.勻變速直線運動常用的位移公式：3.勻變速直線運動的平均速度公式： 。課時 四 自由落體運功1.自由落體運動的概念1.概念引入引問：由于落體運動受到空氣阻力影響，要想研究落體運動就必須排除空氣阻力，那么，假如物體在下落過程中忽略空氣阻力，物體的受力有什么

19、特征。學生以原有的力學根底可以很快答出：忽略空氣阻力，那么物體只受重力作用。2.自由落體運動物體僅在重力作用下，從靜止即初速度為零開場豎直下落的運動，叫做自由落體運動。學生考慮，聯(lián)想，答問。概念認識強調(diào)自由落體運動實際上是一種理想條件下的運動，實際生活中物體受到空氣阻力，但一般重力大于空氣阻力。2.學生自主實驗探究自由落體1.引問：假設(shè)要研究某種運動規(guī)律，我們可以采用怎樣的方法和器材？學會回憶前面學習勻變速直線運動的體驗，可想到：利用打點計時器采用示蹤軌跡記錄法研究。2組織學生分組實驗：利用打點計時器記錄重物的下落過程。提醒學生操作本卷須知3引導(dǎo)學生考慮、討論如何合理利用紙帶記錄的信息作初步分

20、析：A.軌跡直線    方向豎直向下B.變速速度越來越大比較相等時間內(nèi)發(fā)生的位移。小組實驗、操作、記錄、考慮、交流討論，可提醒學生課前復(fù)習打點計時器的工作原理，重點強調(diào)任意兩個相鄰點無論勻速或變速的等時性。3.引導(dǎo)考慮討論引導(dǎo)學生認識到研究運動規(guī)律的方法之一為尋找位移與時間的關(guān)系，故可以想到做st圖象，分析推測自由落體運動規(guī)律?；诒緦嶒灥奶攸c，不容易確定起始點，故不方便準確測出s，從而給st圖象的得出帶來一定難度，這一點可在下一節(jié)課探究自由落體運動規(guī)律時解決。5.解釋亞里士多德的錯誤結(jié)論4.課堂總結(jié)、點評老師活動：讓學生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學到黑板上總結(jié)，其他同學在筆記本上總結(jié)，然后請同學評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學生活動：認真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。課時 五 穩(wěn)固練習一、問題概述師：兩物體在同一直線上