高中物理必修1第二章--教案

1、第二章 勻變速直線運動的研究2.1 實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律一、教學目標（1）鞏固打點計時器的使用、紙帶數(shù)據(jù)處理和測量瞬時速度的方法。（2）通過實驗探究，體驗如何從實驗研究中獲取數(shù)據(jù)，學會利用圖象處理實驗數(shù)據(jù)的科學方法。（3）知道小車在重物牽引下運動速度隨時間變化的規(guī)律。二、重點、難點重點：圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律。難點：對紙帶數(shù)據(jù)的處理。三、教具學生電源、導線、打點計時器、小車、鉤碼、一端帶有滑輪的長木板、帶小鉤的細線、紙帶、刻度尺、坐標紙、投影機、筆記本電腦。四、教學過程在我們的生活中有跳遠助跑、駕車、高山滑雪等運動，在自然界中有雨點下落、鴿子飛翔、蝸牛爬行等運動，在這些運

2、動中都有速度的變化，且變化規(guī)律不盡相同，我們怎樣才能知道速度隨時間變化的規(guī)律呢？如何探究一個物體速度隨時間變化的規(guī)律？如何知道物體在不同時刻的速度？用什么儀器測？復習打點計時器的使用和注意事項，瞬時速度的測量方法（一）進行實驗步驟：（1）把一端附有滑輪的長木板平放（一高一低可否？）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遠離滑輪的一端，連接好電路。（2）把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過滑輪，下邊掛上合適的鉤碼，先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打完一條后立即關閉電源。換上新紙帶，重復操作三次。選擇一條最清晰的來分析。（3）增減所掛的鉤碼數(shù)，再做兩次實驗。本實驗特別要

3、注意哪些事項？打點計時器的限位孔應與長木板縱軸位置對齊再固定在長木板上，使紙帶、小車、拉線和定滑輪在一條直線上。應考慮復寫紙與紙帶的位置關系。鉤碼數(shù)量不能過多，以100g以內(nèi)為宜，長木板兩端高低相差不能太大。小車應由緊靠打點計時器處開始釋放，在撞擊長木板末端前應讓小車停止運動,防止小車從板上掉下來。先接通電源，后讓紙帶運動。打點結(jié)束后立即關閉電源。問題一：怎樣分析和選取紙帶上的點？開頭過于密集的點舍掉；若紙帶上點與點之間的距離較小，可取多個間隔（可5）為一個計數(shù)間隔時間（間隔不再是0.02s）（但要看具體情況靈活選定）；給選取的點加標記。問題二：如何計算出所取點的速度？用求平均速度的方法來代替

4、（用計算較準確的平均速度來代替），如何代替？（選擇包括該點在內(nèi)的一段位移（該點最好處在中間時刻位置）x，找出對應的時間t，用xt作為該點的瞬時速度）；對于選取的兩個端點的速度暫時不計算（誤差較大）；測量各個計數(shù)點之間的距離應考慮估位、單位。（二）作出速度時間圖象問題三：如何處理計算出來的數(shù)據(jù)？1列表法。（注意列表要求）2圖象法：根據(jù)所得數(shù)據(jù)，選擇合適的標度建立坐標系（讓圖象盡量分布在坐標系平面的大部分面積）。描點：觀察和思考點的分布規(guī)律。擬合：從點的分布可以有很大把握地說這些點應該在一條直線上，用直線擬合，讓盡可能多的點處在直線上，不在直線上的點應對稱地分布在直線兩側(cè)。思考：為什么要用直線擬合

5、？若某個點明顯偏離直線，可能是什么原因及怎樣處理？從圖上可以看出小車的速度隨時間怎樣變化？問題四：如何根據(jù)速度時間圖象（ vt圖象）求小車的加速度和初速度？取任意兩組數(shù)據(jù)求出v和t，然后代入vt求解。在vt圖象上取一段時間t（盡量取大一些），找出兩個時刻對應的坐標值求出v，代入vt求解。哪一種方法更好？（畫圖時讓不在直線上的點盡可能等量地分布在直線兩側(cè)，就是為了使偏大或偏小的誤差盡可能地抵消，所以圖象也是減小誤差的一種手段，也就是說應該用圖象上的點，而不是用實驗所得到的數(shù)據(jù)）紙帶上零時刻的速度和末速度如何求？（根據(jù)圖象來求，這樣可以減小誤差）練習：1關于用打點計時器研究小車在重物牽引下運動的實

6、驗操作，下列說法中正確的是（）長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低在釋放小車前，小車應緊靠在打點計時器處應先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車要在小車到達定滑輪前使小車停止運動，再斷開電源2在用打點計時器研究小車在重物牽引下運動的實驗中，某同學有如下操作步驟，其中錯誤的步驟是，遺漏的步驟是。拉住紙帶，將小車移至靠近打點計時器處，松開紙帶后再接通電源將打點計時器固定在平板上，并接好電路把一條細繩拴在小車上，細繩跨過定滑輪下面懸掛適當?shù)你^碼取下紙帶放手，使小車在平板上做加速運動將紙帶固定在小車尾部，并穿過打點計時器的限位孔將以上步驟完善后按合理序號排列。3用打點計時器拉動通過計時器的紙帶

7、來分析物體運動速度和加速度的實驗中，可以分析的運動應該是（）速度恒為正值，加速度亦為正值的運動速度恒為負值，加速度亦為負值的運動速度由正值變負值，加速度為負值的運動速度由負值變正值，加速度為正值的運動ABCDE7.527.660.3105.6cm4在探究小車速度隨時間變化規(guī)律的實驗中，得到一條記錄小車運動情況的紙帶，如圖所示，圖中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點的時間間隔為T=0.1s。（）根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，計算B、C、D各點的速度，填入表中。（）在坐標紙上作出小車的v-t圖象。位置編號ABCDE時間t/s00.10.20.30.4瞬時速度v/(ms-1)2.2 勻變速直線運動的速

8、度與時間的關系一、教學目標（1）知道什么是勻變速直線運動。（2）知道勻變速直線運動的v-t圖象特點，知道直線的傾斜程度反應勻變速直線運動的加速度。（3）理解勻變速直線運動的速度隨時間變化的關系式v=v0+at ，會用v=v0+at解簡單的勻變速直線運動問題。二、重點、難點重點：理解勻變速直線運動的意義； 勻變速直線運動的速度與時間的關系式的推導過程及應用。難點：靈活運用速度公式解決實際問題。三、設計思路科學的探究總是從簡單到復雜，研究運動是從勻速直線運動開始，由勻速直線運動的 圖象入手，先分析勻速直線運動的速度特點，再分析勻變速直線運動，圖象中斜率不變，得到加速度不變，得出勻變速直線運動的概念

9、，并通過推理或數(shù)形結(jié)合兩種途徑得出勻變速直線運動的速度與時間關系的公式v = v0 + at。最后通過兩道例題的教學鞏固對速度與時間的關系式理解。四、教學過程第一課時（一）引入新課上節(jié)課，同學們通過實驗研究了小車速度與時間的關系，并畫出了小車運動的t圖象。設問：小車運動的t圖象是怎樣的圖線？（讓學生畫一下）（ms-1）t/st00學生畫出小車運動的t圖象，并能表達出小車運動的t圖象是一條傾斜的直線。速度和時間的這種關系稱為線性關系。并強調(diào)，縱坐標取速度，橫坐標取時間。學生坐標軸畫反的要更正。設問：在小車運動的t圖象上的一個點P（t1,v1）表示什么？學生回答：t1時刻，小車的速度為v1 ；（二

10、）勻變速直線運動1概念的引入（ms-1）t/st000向?qū)W生展現(xiàn)問題：提問：這個t圖象有什么特點？它表示物體運動的速度有什么特點？物體運動的加速度又有什么特點？學生分小組討論，每一小組由一位同學陳述小組討論的結(jié)果。學生回答：圖象是一條平行于時間軸的直線。物體的速度不隨時間變化，即物體作勻速直線運動。作勻速直線運動的物體，v = 0，= 0，所以加速度為零。向?qū)W生展現(xiàn)問題：提問：在上節(jié)的實驗中，小車在重物牽引下運動的v-t圖象是一條傾斜的直線，物體的加速度有什么特點？直線的傾斜程度與加速度有什么關系？它表示小車在做什么樣的運動？老師引導：從圖可以看出，由于v-t圖象是一條傾斜的直線，速度隨著時間

11、逐漸變大，在時間軸上取取兩點t1，t2,則t1，t2間的距離表示時間間隔t=t2t1，t1時刻的速度為v1，t2時刻的速度為v2，則v2v1= v，v即為間間隔t內(nèi)的速度的變化量。提問：v與t是什么關系？每一小組由一位同學陳述小組討論的結(jié)果。v-t圖象是一條傾斜的直線，由作圖可知無論t選在什么區(qū)間，對應的速度v的變化量v與時間t的變化量t之比都是一樣的，等于直線的斜率，即加速度不變。所以v-t圖象是一條傾斜的直線的運動，是加速度不變的運動。知識總結(jié)：沿著一條直線，且加速度不變的運動，叫做勻變速直線運動。(uniform variable rectilinear motion)。勻變速直線運動的

12、v-t圖象是一條傾斜的直線。物體做勻變速直線運動的條件：沿著一條直線運動 加速度不變2對勻變速直線運動的理解：要注意以下幾點：加速度是矢量，既有大小又有方向。加速度不變，指的是加速度的大小和方向都不變。若物體雖然沿直線運動，且加速度的大小不變，但加速度的方向發(fā)生了變化，從總體上講，物體做的并不是勻變速直線運動。沿一條直線運動這一條件不可少，因為物體盡管加速度不變，但還可能沿曲線運動。例如我們在模塊“物理2”中將要討論的平拋運動，就是一種勻變速曲線運動。加速度不變，即速度是均勻變化的，運動物體在任意相等的時間內(nèi)速度的變化都相等。因此，勻變速直線運動的定義還可以表述為：物體在一條直線上運動，如果在

13、任意相等的時間內(nèi)速度的變化量都相等，這種運動就叫做勻變速直線運動。展示以下兩個v-t圖象，請同學們觀察，并比較這兩個v-t圖象。vto甲vto乙學生回答v-t圖線與縱坐標的交點表示t = 0 時刻的速度，即初速度v0。v-t圖線的斜率在數(shù)值上等于速度v的變化量v與時間t的變化量t之比，表示速度的變化量與所用時間的比值，即加速度。由作圖可得甲乙兩個v-t圖象表示的運動都是勻變速直線運動，但甲圖的速度隨時間均勻增加，乙圖的速度隨著時間均勻減小。知識總結(jié)：在勻變速直線運動中，如果物體的速度隨著時間均勻增加，這個運動叫做勻加速直線運動；如果物體的速度隨著時間均勻減小，這個運動叫做勻減速直線運動（三）速

14、度與時間的關系式提問：除用圖象表示物體運動的速度與時間的關系外，是否還可以用公式表達物體運動的速度與時間的關系？vtoV0VtVt教師引導，取t=0時為初狀態(tài)，速度為初速度V0，取t時刻為末狀態(tài)，速度為末速度V，從初態(tài)到末態(tài)，時間的變化量為t，則t = t0，速度的變化量為V,則V = VV0學生回答：因為加速度 a = ,所以V =a tVV0= a tVV0= a tV= V0 + a t知識總結(jié)：勻變速直線運動中，速度與時間的關系式是V= V0 + a t勻變速直線運動的速度與時間關系的公式：V= V0 + a t的理解：由于加速度a在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)速度的變化量，所以at是從0t這

15、段時間內(nèi)速度的變化量；再加上運動開始時物體的速度V0，就得到t時刻物體的速度V。公式說明，t時刻的速度v與初速度v0、加速度a和時間t有關。讓學生明白該公式不僅可以應用在勻加速直線運動中，也可以應用在勻減速運動中對于勻加速直線運動，若取V0 方向為坐標軸的正方向（V0 0），a等于單位時間內(nèi)速度的增加量，at是從0t這段時間內(nèi)速度的增加量； t時刻物體的速度V等于初速V0加上at。即V= V0 + a t，這說明：對勻加速直線運動，初速V0 0時，加速度a0對于勻減速直線運動，若取V0 方向為坐標軸的正方向（V0 0），a等于單位時間內(nèi)速度的減少量，at是從0t這段時間內(nèi)速度的減少量； t時刻

16、物體的速度V等于初速V0減去at。即V= V0 +（- a t），這說明：對勻加速直線運動，初速V0 0時，加速度ao，a0。對汽車剎車過程，在給定的時間內(nèi)的汽車是否一直在做勻減速直線運動，還需要進行判斷。讓學生感受到一題多解公式法、圖象法和逆向思維法。）2通過物理情景1的分析，讓學生尋找勻變速直線運動中位移與速度的關系?！厩榫?】射擊時，火藥在槍筒中燃燒。燃氣膨脹，推動彈頭做加速運動。若把子彈在槍筒中的運動看做勻加速直線運動，假設槍筒長0.64m，子彈的加速度5105m/s2，我們根據(jù)已知條件能否求出子彈射出槍口時的速度？問題1：能否根據(jù)題意，用前面的運動規(guī)律解決？學生活動用公式得出子彈離開

17、槍口時的速度。問題2：速度公式和位移公式是勻變速直線運動的兩條基本規(guī)律，公式中共有五個物理量，一般來說，已知其中的三個量就可以求出其余的一個或兩個物理量。在這個問題中，已知條件和所求的結(jié)果都不涉及時間t，它只是一個中間量。能否根據(jù)前面學習的運動規(guī)律，得到位移x與速度v的關系呢？學生活動用公式進行推導。（請一位學生板演）教師活動通過以上分析可以看到，如果說問題的已知量和未知量都不涉及時間，利用求解，往往會使問題變得簡單、方便。學生活動用公式求解上面的問題，并與前面的方法進行比較。（五）當堂檢測例1通過測試得知某型號的卡車在某種路面上急剎車時加速度大小是5m/s2。如果要求它在這種路面上行駛時在2

18、2.5m內(nèi)必須停下，它的行駛速度不能超過多少千米每小時？教師活動 分析問題，用公式求解問題，并注意勻減速直線運動中加速度取負值。通過板書提醒學生解題規(guī)范化。例2 美國“肯尼迪”號航空母艦上裝有幫助飛機起飛的彈射系統(tǒng)。已知“F-A-15”型戰(zhàn)斗機在跑道上加速時可產(chǎn)生的最大加速度為5. 0m/s2，起飛速度為50m/s。若要該飛機滑行100m后起飛，則：（1）彈射系統(tǒng)必須使飛機具有多大的初速度？（可保留根號）（2）假設某航空母艦不裝彈射系統(tǒng)，但要求“F-A-15”型戰(zhàn)斗機能在它上面正常起飛，則該跑道至少多長？教師活動分析題意，已知條件，求什么物理量，正確選取運動規(guī)律。學生活動用公式求解問題，同時注

19、意具體問題具體分析。例3 駕駛手冊規(guī)定具有良好剎車性能的汽車在以80km/h的速率行駛時，可以在56m的距離內(nèi)剎??；在以48km/h的速率行駛時，可以在24m的距離內(nèi)剎住。假設對這兩種速率，駕駛員的反應時間（在反應時間內(nèi)駕駛員來不及使用剎車，車速不變）與剎車產(chǎn)生的加速度都相同，則駕駛員的反應時間是多少？教師活動引導學生分析汽車在整個過程中運動規(guī)律，如何解決問題。學生活動根據(jù)題意的分析，正確選用運動規(guī)律求解。五、本課小結(jié)1通過 圖象運用極限的思想這一科學思維方法來推導勻變直線運動的位移公式。2通過實例探究出勻變速直線運動的一個重要推論位移與速度的關系式。六、板書設計第三節(jié) 勻變速直線運動的位移與

20、時間的關系一、勻速直線運動的位移1位移公式：x=t2勻速直線運動的位移對應著圖象中的矩形面積二、勻變速直線運動的位移與時間關系的公式：當a0時，公式為當0時，公式為三、勻變速直線運動的位移與速度的關系式：當0時，公式為2.4 自由落體運動一、教學目標（1）知道物體做自由落體運動的條件。（2）通過實驗探究自由落體運動加速度的大小，建立重力加速度的概念，知道重力加速度的方向、在地球上的不同地方重力加速度的大小不同，通常情況下g取9.8m/s2.（3）掌握自由落體運動的特點和規(guī)律。二、重點、難點重點：物體自由下落的快慢和所受重力無關及自由落體運動的特點和規(guī)律難點：自由落體運動的加速度。三、設計思路自

21、由落體運動是勻變速直線運動的一種具體情形。此前，學生已經(jīng)學習了勻變速直線運動的規(guī)律，也學習了研究勻變速直線運動的基本方法，對本課的學習，實際上是引導學生利用已有知識解決生活實際中的問題。組織學生進行探究活動，既有利于鞏固所學的知識，培養(yǎng)學生解決實際問題、探求規(guī)律的能力，還能對學生進行科學方法和科學思想的教育。四、教學過程（一）情景導入教師兩手分別拿一小球和紙片，從相同的高度釋放兩物體.提出問題：小球和紙片誰先落地呢？這說明什么問題呢？是不是說重的物體比輕的物體落地比較快呢？我們這節(jié)課就來研究這個問題.故事導入一位普通的媽媽，身體纖弱，輕聲細語，幾乎不愛好任何的體育運動.一天，她出門去買東西，孩

22、子和保姆留在家里.保姆拉過一張桌子放在窗戶前，讓孩子自己趴在桌子上玩，自顧自地做其他事情去了.當媽媽的身影在遠方出現(xiàn)的時候，孩子興奮地手舞足蹈起來，他伸出小手想去擁抱那個熟悉的身影，大半個身體頓時懸在半空中.孩子不會理解自己身處的險境，希望媽媽立刻把他抱進懷里.于是，五樓的窗口上，小男孩變得像小鳥一樣輕盈，他張著翅膀向著媽媽飛過去.周圍的人們都目睹了這一幕：遠處的媽媽只感覺自己變成了一支箭飛快地奔向一棟大樓，然后準確地接住了從樓上掉下來的一個小男孩.聞訊趕來的消防隊員對這一幕的發(fā)生簡直難以置信，按照他們的計算，用那么短的時間從女人當時所處的位置跑到樓下是不可思議的，連最優(yōu)秀的消防員也無法達到那

23、樣的速度.你能根據(jù)當時的情景測出這位偉大母親的奔跑速度嗎？需要知道哪些物理量呢？復習導入復習舊知：1.勻變速直線運動的規(guī)律2.推論vt2=v02+2as；=；v0=0我們今天應用這些知識研究一種常見的運動自由落體運動.演示：硬幣和紙片分別從同一高度由靜止開始同時下落，觀察下落速度，從表面上看得到結(jié)論：“物體越重，下落得越快”.是這樣嗎？（二）推進新課一、自由落體運動在現(xiàn)實生活中，不同物體的下落快慢在不少情況下是不同的.從蘋果樹上落下的蘋果和飄下的樹葉能一起同時下落嗎？教師設疑：重的物體一定下落得快嗎？你能否證明自己的觀點？猜想：物體下落過程的運動情況與哪些因素有關，質(zhì)量大的物體下落速度比質(zhì)量小

24、的快嗎？合作探究取兩枚相同的硬幣和兩張與硬幣表面面積相同的紙片，把其中一張紙片揉成紙團，在下述幾種情況下，都讓它們從同一高度自由下落，觀察下落快慢情況.1.從同一高度同時釋放一枚硬幣和一個與硬幣面積相同的紙片，可以看到硬幣比紙片下落得快，說明質(zhì)量大的下落得快.2.兩張完全相同的紙片，將其中一張卷緊后從同一高度同時釋放，觀察到卷緊的紙團比紙片下落得快，說明質(zhì)量相同時體積小的下落得快.3.將一枚硬幣與已經(jīng)粘貼了紙片的硬幣從同一高度同時釋放，觀察到一樣快，說明體積相同質(zhì)量不同時下落一樣快.4.一塊面積較大的硬紙板、一個小軟木塞，分別放到已調(diào)平的托盤天平的兩個盤中，可以看出紙板比軟木塞重，從同一高度同

25、時釋放它們，軟木塞比紙板下落得快，說明在特定的條件下，質(zhì)量小的物體下落得會比質(zhì)量大的物體還快.結(jié)論：物體下落過程的快慢與物體質(zhì)量（輕重）無關. “牛頓管”的實驗（播放視頻）將羽毛和金屬片放入有空氣的玻璃管中，讓它們同時下落，觀察到的現(xiàn)象是金屬片下落得快，羽毛下落得慢.將羽毛和金屬片放入抽去空氣的玻璃管中，讓它們同時下落，觀察到的現(xiàn)象是金屬片和羽毛下落的快慢相同.做牛頓管對比實驗要注意：1.抽氣達到一定的真空度時，應先關閉錢毛管閥門，然后再停止泵的運轉(zhuǎn).2.先讓學生觀察羽毛、軟木塞或金屬片在已抽成真空的牛頓管中同時下落，它們幾乎同時落到管底.3.打開進氣閥，讓學生注意聽到進氣的聲音，看羽毛被氣流

26、吹起的現(xiàn)象，再讓學生觀察羽毛、軟木塞或金屬在有空氣的牛頓管中同時下落，它們的下落快慢差別很大.4.實驗時，勿使金屬片壓在羽毛上，以免不抽氣時出現(xiàn)同時下落的現(xiàn)象.結(jié)論：影響落體運動快慢的因素是空氣阻力的作用，沒有空氣阻力時，只在重力作用下輕重不同的物體下落快慢相同.【課堂訓練】圖2-5-1所示是課題研究小組進行自由落體運動實驗時，用頻閃連續(xù)拍照的方法獲得的兩張照片A和B，任選其中的一張，回答下列幾個問題： A.質(zhì)量相等的紙片和紙團 B.體積相等的鉛球和木球圖2-5-1（1）我選圖_；（2）我從圖中觀察到的現(xiàn)象是:_；（3）請對你所觀察到的現(xiàn)象進行解釋.參考解答1:（1）圖A（2）質(zhì)量相等的紙片和紙團同時釋放，紙片比紙團下落得慢.（3）如圖2-5-2，質(zhì)量相等的紙片和紙團，它們的重力相等.由于空氣的阻力對紙片的影響較大，不能忽略，所以紙片下落加速度較小.如果把紙片揉成紙團，空氣阻力對紙團的影響較小，紙團下落加速度較大，所以質(zhì)量相等的紙片和紙團同時放手，紙片比紙團下落得慢.圖2-5-2參考解答2:（1）圖B（2）體積相等的鉛球和木球同時釋放，幾乎是同時落地的.（3）如圖2-5-3，阻力對它們的影響很小，幾乎可以忽略，雖然G鉛大于G木，但是由于m鉛也大于m木，即鉛球的慣性比木球大，所