人教版高一物理必修一第二章教案.docx
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人教版高一物理必修一第二章教案
第二章匀变速直线运动的研究
全章概述
本章是在第一章运动描述的基础上，进一步用实验的方法，探索匀变速直线运动的规律和特点，并结合公式、图象对匀变速直线运动进行研究。
通过使用打点计时器设计相关实验探索运动规律，并用语言、公式、图象进行描述。
本章重点是匀变速直线运动规律的掌握，重点掌握其研究的方法和运动的规律及应用。
本章公式和推论较多，在学习时要分清公式的应用条件和前提，不可乱套公式，在物理过程比较复杂时可以分解过程，—一突破并建立相关联系，必要时可借助图象进行分析比较。
本章可分为三个单元
（1）基本规律的探索及描述（一、二、三节）
（2）相关的推论的整理及应用（三节后半部分）
（3）特殊应用及伽利略的研究史实（第四、五节）
新课标要求
本章也是必修模块中物理1模块的第一部分，为第一个二级主题。
1、通过研究匀变速直线运动中速度与时间的关系，位移与时间的关系，体会公式表述和图象表述的优越性，为进一步应用规律奠定基础，体会数学在处理问题中的重要性。
通过史实了解伽利略研究自由落体所用的实验和推论方法，体会科学推理的重要性，提高学生的科学推理能力。
2、在掌握相关规律的同时，通过对某些推论的导出过程的经历，体验物理规律“条件”的意义和重要性，明确很多规律都是有条件的，科学的推理也有条件性。
新课程学习
1.实验：
探究小车速度随时间变化的规律（教案1）
教学目标
一、知识目标：
1、根据相关实验器材，设计实验并熟练操作。
2、会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度。
3、会用表格法处理数据，并合理猜想。
二、能力目标：
1、初步学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。
2、对打出的纸带，会用近似的方法得出各点瞬时速度。
三、德育目标
1、通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对纸带的处理，实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
教学重点
对实验的设计数据的处理
教学难点
1、各点瞬时速度的计算。
2、对实验数据的处理、规律的探究。
教学方法教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
教学用具打点计时器小车钩码纸带
课时安排2课时
教学过程
一、导入新课
我们已经学习了用打点计时器测定物体运动的速度。
我们这节课再利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。
二、新课教学：
1、让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及步骤。
教师活动：
根据实验目的，研究物体运动的特点、规律。
引导学生从具体实例开始，提出问题：
如何设计小车在重物下的运动实验？
学生活动：
思考实验过程并流利地口头阐述实验，包括设计思想、实施步骤和操作过程。
点评：
以前老师比较习惯直接告诉学生如何去做，使学生沿着老师指定的方向“轻松”前进，自然而然地养成了“饭来张口”的惰性，缺乏思考的积极性、主动性，虽然这儿不是重点，但可以顺便培养学生动脑思考的好习惯。
2、引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确地操作，得到一条点迹清晰的纸带。
教师活动：
引导学生“三思而后行”，注意实验逻辑性、合理性及其相关注意事项，而确保准确，并巡视全场，对出现的问题予以及时纠正。
学生活动：
进行实验操作，注意把实验过程和已学过的“练习使用打点计时器”相对比，及时提出问题。
点评：
（1）在动手操作之前，可以让学生先在头脑中实验，提前思考实验顺序和注意事项；保证操作地顺利进行。
（2）和已学实验进行对比，使学生很好地应用了比较法，且有助于加深记忆。
（3）对学生出现的问题，可拿出来让全班同学参与解决，比如：
“有的同学先松手，再开打点计时器电源，有的同学反之，哪种好？
为什么？
”这样让学生参与讨论，调动学生思考的积极性和主动性。
3、选择纸带，并选好计数点，计算各计数点的瞬时速度填入表格。
教师活动：
①让学生思考，面对打出的纸带如何研究小车的运动？
②引导学生学会计算各点瞬时速度的方法和表格处理方法。
学生活动：
①得到纸带上点的速度就代表物体运动速度这个结论。
②用近似法计算各点瞬时速度，并填入表格，有待观察。
点评：
（1）在“为什么要计算各点瞬时速度”这个问题，要让学生自己思考分析，提高其分析问题的能力。
（2）各点瞬时速度的计算虽然是已学内容，但牵扯到学生的计算能力及方法的理解，所以仍是一难点，不容忽视。
4、由上述数据表格猜想出小车运动速度随时间的变化规律：
速度与时间成正比。
教师活动：
鼓励学生大胆猜想，并一一列举学生的各种想法，了解学生猜想的原因，进行总结与点评，纠正盲目的瞎想。
学生活动：
大胆猜想，回答猜想原因，阐述猜想思路。
点评：
（1）以上活动可以说是实验的精华之一，是提高学生思维能力与探究能力的关键之举。
但应注意，猜想也有学问，要让猜想尽可能正确，就得根据自己所学知识和自己积累的经验来寻找答案，否则正确的可能性就很小了。
（2）通过学生回答，可以掌握学生思维习惯，了解学生的内心世界，可以达到知己知彼，对症下药。
（三）实例探究
关于实验的步骤
［例］在研究匀变速直线运动的实验中，某同学操作以下实验步骤，其中错误或遗漏的步骤有（遗漏步骤可编上序号G、H……）
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处放开纸带，再接通电源
B．将打点计时器固定在平板上，并接好电路
C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码
D．取下纸带
E．将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做匀速运动
F．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔
将以上步骤完善后写出合理的步骤顺序。
解析：
（1）问A中应先通电，再放纸带。
（2）D中取下纸带前应先断开电源。
（3）补充步骤G：
换上新纸带，重复三次。
步骤顺序为：
BFECADG
三、小结
这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。
四、作业：
课后完成课本36页“问题与练习”中的习题。
1.实验：
探究小车速度随时间变化的规律（教案2）
★教学过程
（一）引入新课
我们已经学习了用打点计时器测定物体运动的速度。
我们这节课再利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。
（二）进行新课
1、让学生自己设计好实验，并口头阐述相关实验器材及步骤。
教师活动：
根据实验目的，研究物体运动的特点、规律。
引导学生从具体实例开始，提出问题：
如何设计小车在重物下的运动实验？
学生活动：
思考实验过程并流利地口头阐述实验，包括设计思想、实施步骤和操作过程。
点评：
以前老师比较习惯直接告诉学生如何去做，使学生沿着老师指定的方向“轻松”前进，自然而然地养成了“饭来张口”的惰性，缺乏思考的积极性、主动性，虽然这儿不是重点，但可以顺便培养学生动脑思考的好习惯。
2、引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确地操作，得到一条点迹清晰的纸带。
教师活动：
引导学生“三思而后行”，注意实验逻辑性、合理性及其相关注意事项，而确保准确，并巡视全场，对出现的问题予以及时纠正。
学生活动：
进行实验操作，注意把实验过程和已学过的“练习使用打点计时器”相对比，及时提出问题。
点评：
（1）在动手操作之前，可以让学生先在头脑中实验，提前思考实验顺序和注意事项；保证操作地顺利进行。
（2）和已学实验进行对比，使学生很好地应用了比较法，且有助于加深记忆。
（3）对学生出现的问题，可拿出来让全班同学参与解决，比如：
“有的同学先松手，再开打点计时器电源，有的同学反之，哪种好？
为什么？
”这样让学生参与讨论，调动学生思考的积极性和主动性。
3、选择纸带，并选好计数点，计算各计数点的瞬时速度填入表格。
教师活动：
①让学生思考，面对打出的纸带如何研究小车的运动？
②引导学生学会计算各点瞬时速度的方法和表格处理方法。
学生活动：
①得到纸带上点的速度就代表物体运动速度这个结论。
②用近似法计算各点瞬时速度，并填入表格，有待观察。
点评：
（1）在“为什么要计算各点瞬时速度”这个问题，要让学生自己思考分析，提高其分析问题的能力。
（2）各点瞬时速度的计算虽然是已学内容，但牵扯到学生的计算能力及方法的理解，所以仍是一难点，不容忽视。
4、由上述数据表格猜想出小车运动速度随时间的变化规律：
速度与时间成正比。
教师活动：
鼓励学生大胆猜想，并一一列举学生的各种想法，了解学生猜想的原因，进行总结与点评，纠正盲目的瞎想。
学生活动：
大胆猜想，回答猜想原因，阐述猜想思路。
点评：
（1）以上活动可以说是实验的精华之一，是提高学生思维能力与探究能力的关键之举。
但应注意，猜想也有学问，要让猜想尽可能正确，就得根据自己所学知识和自己积累的经验来寻找答案，否则正确的可能性就很小了。
（2）通过学生回答，可以掌握学生思维习惯，了解学生的内心世界，可以达到知此知彼，对症下药。
5、学生独立寻找直观地体现规律的方法：
图象法。
教师活动：
提出体现物理规律的两种方法：
1、公式法；2、图象法，得出图象法的直观优越性。
学生活动：
回答方法，并掌握图象法的直观优越性。
点评：
（1）用图象法来处理物理问题，探究物理规律，在物理学中是比较常用的，也是非常重要的。
（2）此外，在这儿还培养了学生从优选择的习惯。
6、掌握绘制图象的一般方法：
描点法。
根据实验数据绘制v-t图象。
教师活动：
强调绘制图象的方法，并提问引导描点法一般原则，强调作图的精确性，培养严谨的科学态度。
学生活动：
根据实验数据和坐标纸大小先确定标度，再准确描点，并用平滑的曲线进行连接。
点评：
描点法是作图的一种最基本的方法，最重点的两点：
一是准确性（标度要合适），二是要用平滑曲线连接（要让尽可能多的点分布在线上，不在线上的点分布在两侧，离线较远的点删去）。
最后还要注意美观性（使图象分布在坐标纸中央）。
7、观察计算机作图，了解计算机作图优越性。
教师活动：
用Excel软件演示作v-t图。
学生活动：
认真观察、体会并和手工作图加以对比，争取课下独立完成。
点评：
学生每人一机可能有的学校条件不具备，但教师用机基本能实现，因此这儿作一演示，有计算机的学生课下可自行完成，对微机学习也是一个促进，没有条件的学生也可以增强感观认识，同时还能提高学生们兴趣，增强学生们学习主动性。
8、根据所作图线来描述小车运动速度随时间的规律。
教师活动：
根据学生不同回答来进行总结、引导。
培养其规律总结能力，语言表达能力。
学生活动：
回答：
小车速度随时间逐渐增大；相同时间里，速度增量相同；成正比……
点评：
这里答案不唯一，应鼓励学生大胆表达，对正确的地方表扬，不合适的地方应引导、纠正，这样才能使学生加深印象，培养良好的思维习惯，提高创新意识、开阔思维。
（三）课堂总结、点评
这节课重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础。
2.匀变速直线运动的速度与时间的关系
一、教学目标
1．知识与技能：
（1）知道匀速直线运动
图象。
（2）知道匀变速直线运动的
图象,概念和特点。
（3）掌握匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v=v0+at,并会应用它进行计算。
2．过程与方法：
（1）让学生初步了解探究学习的方法.
（2）培养学生的逻辑推理能力,数形结合的能力,应用数学知识的解决物理问题的能力。
3．情感态度与价值观：
（1）培养学生基本的科学素养。
（2）培养学生建立事物是相互联系的唯物主义观点。
（3）培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学重点、难点
重点：
（1）匀变速直线运动的
图象,概念和特点。
（2）匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v=v0+at,并会应用它进行计算。
难点：
应用
图象推导出匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v=v0+at。
四、教学设计
1．引入新课
上节课,同学们通过实验研究了速度与时间的关系,小车运动的υ－t图象。
设问：
小车运动的υ－t图象是怎样的图线？
（让学生画一下）
学生画出小车运动的υ－t图象，并能表达出小车运动的υ－t图象是一条倾斜的直线。
速度和时间的这种关系称为线性关系。
学生坐标轴画反的要更正，并强调调，纵坐标取速度，横坐标取时间。
设问：
在小车运动的υ－t图象上的一个点P（t1,v1）表示什么？
学生回答：
t1时刻,小车的速度为v1；（学生回答不准确，教师补充、修正。
）
2．讲授新课
（1）匀变速直线运动概念的引入：
向学生展现问题：
提问：
这个υ－t图象有什么特点？
它表示物体运动的速度有什么特点？
物体运动的加速度又有什么特点？
学生分小组讨论：
每一小组由一位同学陈述小组讨论的结果。
学生回答：
图象是一条平行于时间轴的直线。
物体的速度不随时间变化，即物体作匀速直线运动。
作匀速直线运动的物体，∆v=0，
=0，所以加速度为零。
向学生展现问题：
提问：
在上节的实验中，小车在重物牵引下运动的v-t图象是一条倾斜的直线，物体的加速度有什么特点？
直线的倾斜程度与加速度有什么关系？
它表示小车在做什么样的运动？
老师引导：
从图可以看出，由于v-t图象是一条倾斜的直线，速度随着时间逐渐变大，在时间轴上取取两点t1,t2,则t1,t2间的距离表示时间间隔∆t=t2—t1，t1时刻的速度为v1,t2时刻的速度为v2,则v2—v1=∆v，∆v即为间间隔∆t内的速度的变化量。
提问：
∆v与∆t是什么关系？
每一小组由一位同学陈述小组讨论的结果。
v-t图象是一条倾斜的直线，由作图可知无论∆t选在什么区间，对应的速度v的变化量∆v与时间t的变化量∆t之比
都是一样的等于直线的斜率，即加速度不变。
所以v-t图象是一条倾斜的直线的运动，是加速度不变的运动。
知识总结：
沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫做匀变速直线运动。
（uniformvariablerectilinearmotion）。
匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线。
物体做匀变速直线运动的条件：
1。
沿着一条直线运动
2．加速度不变
对匀变速直线运动的理解：
要注意以下几点：
●加速度是矢量，既有大小又有方向。
加速度不变，指的是加速度的大小和方向都不变。
若物体虽然沿直线运动，且加速度的大小不变，但加速度的方向发生了变化，从总体上讲，物体做的并不是匀变速直线运动。
●沿一条直线运动这一条件不可少，因为物体尽管加速度不变，但还可能沿曲线运动。
例如我们在模块“物理2”中将要讨论的平抛运动，就是一种匀变速曲线运动。
●加速度不变，即速度是均匀变化的，运动物体在任意相等的时间内速度的变化都相等。
因此，匀变速直线运动的定义还可以表述为：
物体在一条直线上运动，如果在任意相等的时间内速度的变化量都相等，这种运动就叫做匀变速直线运动。
展示以下两个v-t图象，请同学们观察，并比较这两个v-t图象。
学生回答v-t图线与纵坐标的交点表示t=0时刻的速度，即初速度v0。
v-t图线的斜率在数值上等于速度v的变化量∆v与时间t的变化量∆t之比，表示速度的变化量与所用时间的比值，即加速度。
由作图可得甲乙两个v-t图象表示的运动都是匀变速直线运动，但甲图的速度随时间均匀增加，乙图的速度随着时间均匀减小。
知识总结：
在匀变速直线运动中，如果物体的速度随着时间均匀增加，这个运动叫做匀加速直线运动；如果物体的速度随着时间均匀减小，这个运动叫做匀减速直线运动。
（2）速度与时间的关系式
提问：
除用图象表示物体运动的速度与时间的关系外，是否还可以用公式表达
物体运动的速度与时间的关系？
教师引导，取t=0时为初状态，速度为初速度V0，取t时刻为末状态，速度为末速度V,从初态到末态，时间的变化量为∆t，则∆t=t—0，速度的变化量为∆V,则∆V=V—V0
学生回答：
因为加速度
a=
所以∆V=a∆tV—V0=a∆tV—V0=atV=V0+at
知识总结：
匀变速直线运动中，速度与时间的关系式是V=V0+at
匀变速直线运动的速度与时间关系的公式：
V=V0+at的理解：
●由于加速度a在数值上等于单位时间内速度的变化量，所以at是从0—t这段时间内速度的变化量；再加上运动开始时物体的速度V0，就得到t时刻物体的速度V。
●公式说明，t时刻的速度v与初速度v0、加速度a和时间t有关。
●让学生明白该公式不仅可以应用在匀加速直线运动中，也可以应用在匀减速运动中
对于匀加速直线运动，若取V0方向为坐标轴的正方向（V0>0），a等于单位时间内速度的增加量，at是从0—t这段时间内速度的增加量；t时刻物体的速度V等于初速V0加上at。
即V=V0+at，这说明：
对匀加速直线运动，初速V0>0时，加速度a>0
对于匀减速直线运动，若取V0方向为坐标轴的正方向（V0>0），a等于单位时间内速度的减少量，at是从0—t这段时间内速度的减少量；t时刻物体的速度V等于初速V0减去at。
即V=V0+（-at），这说明：
对匀加速直线运动，初速V0>0时，加速度a<0，在利用公式V=V0+at解题代入数据时加速度a应为负值。
3.教材中两道例题的分析
应用公式V=V0+at，此公式用在两种类型中：
匀加速直线运动和匀减速运动。
教材中的例题1，研究的是汽车的加速过程，已知汽车的初速度v0、加速度a和加速的时间t，需求末速度v，如图2－13所示。
此题只需直接应用匀变速直线运动的速度公式即可求解。
教材中的例题2，研究的是汽车的紧急刹车过程，已知汽车的加速度a的大小和刹车减速的时间t，并有隐含条件末速度v=0，需求初速度v0，如图2－14所示。
此题在应用匀变速直线运动的速度公式求解时，若以汽车运动的方向为正方向，则加速度须以负值代入公式。
求解这两道例题之后，可以总结一下，解答此类问题的一般步骤是：
认真审题，弄清题意；分析已知量和待求量，画示意图；用速度公式建立方程解题；代入数据，计算出结果。
补充：
1．匀加速直线运动的再认识（复习）
2．关系式
再认识
在第一节探究小车速度随时间变化规律的实验中，我们已经用到了“匀变速直线运动某段时间内的平均速度，就等于这段时间中间时刻的瞬时速度”这一规律。
你想过没有，为什么有这种等量关系呢？
让我们来证明一下。
设物体做匀变速直线运动的初速度为v0，加速度为a，经时间t后末速度为v，并以
表示这段时间中间时刻的瞬时速度。
由
，
，可得
。
因为匀变速直线运动的速度随时间是均匀变化的，所以它在时间t内的平均速度
，就等于时间t内的初速度v0和末速度v的平均值，即
。
从而，可得
。
3．于初速度为0的匀加速直线运动
因v0=0，由公式
可得
，
这就是初速度为0的匀加速直线运动的速度公式。
因加速度a为定值，由
可得
。
所以，在物体做初速度为0的匀加速直线运动时，物体在时刻t、2t、3t、……nt的速度之比
v1︰v2︰v3︰……︰vn=1︰2︰3︰……︰n。
4．对“说一说”问题的讨论
本节教材在“说一说”栏目中给出了一个物体运动的速度图象，图象是一条斜向上延伸的曲线。
从图象可以看出，物体的速度在不断增大。
在相等的时间间隔△t内，速度的变化量△v并不相等，而是随着时间的推移在不断增大。
所以，物体的加速度在不断增大，物体做的并不是匀加速运动，而是加速度逐渐增大的变加速运动。
请进一步思考：
匀变速直线运动速度图象直线的斜率表示加速度，那么从变加速直线运动的速度图象，又如何求出某段时间内的平均加速度和某一时刻的瞬时加速度呢？
由教材图2.2-5不难看出，变加速直线运动速度图象曲线的割线的斜率，表示相应时间段内的平均加速度；曲线的切线的斜率，表示相应时刻的瞬时加速度。
3.匀变速直线运动的位移与时间的关系
一．教学目标：
1．知识与技能：
掌握用v—t图象描述位移的方法；掌握匀变速运动位移与时间的关系并运用（知道其推导方法）；掌握位移与速度的关系并运用。
2．过程与方法：
通过对微分思想的理解，明确“面积”与位移的关系；练习位移公式不同形式的应用。
3．情感、态度与价值观：
（1）、养成认真分析问题的好习惯，体会一题多解，要解题严谨。
（2）、题目有多解，人生道路有多种选择，青年学生要选择正确的人生观。
二．教学重点：
1．位移与时间关系推导。
2．表达式：
x=v0+at2/2、v2-v02=2ax.
3．运用公式解决具体问题。
三．教学难点：
1．公式中各物理量的理解与准确应用。
2．速度—时间图象中面积表示位移。
四．
教学过程：
初中已学过匀速直线运动求位移的方法x=vt,在速度—时间图像中可看出位移对应着一块矩形面积。
（此处让学生思考回答）
对于匀变速直线运动是否也对应类似关系呢？
☺引入新课
分析书上“思考与讨论”，引入微积分思想，对书P41图2.3-2的分析理解（教师与学生互动）确认v-t图像中的面积可表示物体的位移。
☺位移公式推导：
先让学生写出梯形面积表达式：
S=（OC+AB）OA/2
分请学生析OC,AB,OA各对应什么物理量？
并将v=v0+at代入，
得出：
x=v0t+at2/2
注意式中x,v0,a要选取统一的正方向。
☺应用：
1。
书上例题分析，按规范格式书写。
2．补充例题：
汽车以10s的速度行驶，刹车加速度为5m/s，求刹车后1s，2s，3s的位移。
☺匀变速直线运动的位移与速度的关系：
如果我们所研究的问题不涉及时间，而仍用v=v0+at和x=v0t+at2/2会显得繁琐。
在以上两公式中消去时间t，所得的结果直接用于解题，可使不涉及时间的问题简洁起来。
由：
v=v0+at
x=v0t+at2/2
消去t，得v2-v02=2ax（注意：
该式为不独立的导出式）
☺练习：
由前面例题：
v0=10m/s,a=-5m/s2求刹车经7.5m时的速度？
由公式：
v=-5m/s（舍去）
刹车经7.5米时的速度为5m/s,与初速度方向相同。
☺补充练习：
1．某航空母舰上飞机在跑道加速时，发动机最大加速度为5m/s2，所需起飞速度为50m/s，跑道长100m，通过计算判断，飞机能否靠自身发动机从舰上起飞？
为了使飞机在开始滑行时就有一定的初速度，航空母舰装有弹射装置，对于该型号的舰载飞机，弹射系统必须使它具有多大的初速度？
（答：
不能靠自身发动机起飞；39m/s。
）
2.4匀变速直线运动的位移与速度的关系
★教学目标
（一）知识与技能
1.知道位移速度公式，会用公式解决实际问题。
2.知道匀变速直线运动的其它一些扩展公式。
3.牢牢把握匀变速直线运动的规律，灵活运用各种公式解决实际问题。
（二）过程与方法
1.在匀变速直线运动规律学习中，让学生通过自己的分析得到结论。
（三）情感态度与价值观
1.让学生学会学习，在学习中体验获得成功的兴奋。
★教学重点
1.位移速度公式及平均速度、中间时刻速度和中间位移速度。
2.初速度为零的匀变速直线运动的规律及推论。
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