高中物理鲁科版必修一优秀教案2.3速度和加速度(教师版)

2.3 速度和加速度 从容说课 1.用比值定义物理量是物理学中经常采用的方法，需要学生逐步理解.速度定义是高中物理第一次向学生介绍这种方法，教材讲述得比较详细，可引导学生体会. 2.这一节的讲法，充分体现了本书“同时用图象和公式两种数学工具描述物理量之间的关系”的特点，要充分注意和运用.讲解速度概念时，公式和图象接连出现，要让学生理解匀速运动的位移图象是直线，其斜率是一定值；变速运动的位移图象不是直线. 3.速度和速率的区别，是从定义瞬时速率说起的，要求学生能正确理解. 4.瞬时速度是一个较难理解的概念，学生对此有一个逐渐认识的过程，不要求学生一下子真正理解.对于全体学生，教材只要求他们知道它表示物体在某一时刻或通过某一位置时的快慢程度.书后的阅读材料用“极限”的思想讲解瞬时速度，即时间取得越短，设想的匀速运动就越接近实际的变速运动.当时间取得足够小时，设想的匀速运动的平均速度就等于经过某时刻的瞬时速度了. 5.教学过程中，渗透图象这种方法处理问题的优越性在于直观、清楚地表现出运动物体的速度随时间的变化情况，便于从总体上认识运动过程的特点，提高学生处理实际问题的能力. 6.加速度是高一物理教学中的重点内容，是联系力和运动学之间的桥梁.即力是通过加速度这个物理量与速度、位移建立了数量的关系.加速度还是演绎推导动能定理、动量定理，以及导出动量守恒定律的中间过渡的重要物理量.在教学中，讲好上好速度和加速度这节课，可使学生深刻理解加速度的概念，并对所学知识深刻地理解和掌握.运用有关的物理学公式，是学生掌握高中物理知识和结构的关键物理量之一. 三维目标 知识与技能 1.理解速度的概念.知道速度是表示运动快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量. 2.理解平均速度，知道瞬时速度的概念. 3.知道速度和速率以及它们的区别. 4.理解加速度的概念，并知道它是矢量. 过程与方法 通过对速度、速度的变化量、速度的变化率三者的分析比较，提高学生的比较、分析问题的能力. 情感态度与价值观 培养学生善于区分事物的相同点和不同点. 教学设计 教学重点 1.理解速度的概念，知道它的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量. 2.理解平均速度，知道瞬时速度的概念. 3.理解加速度的概念，并知道它是矢量. 教学难点 理解平均速度，知道瞬时速度的概念，知道速度和速率以及它们的区别、加速度的概念. 教具准备 学生分组实验器材有：带滑轨的斜面、小球、刻度尺、停表、金属片、小木块各一个,教师准备一套并加一小车. 课时安排 1课时 教学过程 导入新课 演示小车从斜面上滑下，提出问题：在物理学中，用什么物理量描述物体运动的快慢？在匀速直线运动中，速度的大小等于什么？速度的计算公式和速度的单位是什么？ 再次让小车从斜面顶端滑到底端，学生观察，教师提出问题：小车从斜面上滑下，做的是什么运动？在物理学中，用什么描述变速运动物体的快慢程度？如何计算一个做变速运动的物体在时间t内的平均速度？ 学生正确回答后，教师引出课题，这节课我们学习平均速度. 推进新课 一、平均速度 定义：运动物体的位移与所用时间的比值，叫这段位移（或这段时间）内的平均速度. 教师提出问题：如何测量小车从斜面顶端滑至底端这个过程的平均速度？ 1.实验介绍 学生讨论后回答出，用刻度尺量出小车通过的位移，用秒表测出小车通过这段位移所用

的时间，再利用v＝ts可以求出小车通过这段位移的平均速度. 本节实验目的是练习用刻度尺和秒表测量变速运动物体的平均速度；实验依据的原理是v＝ts，需要测量的是小车通过的位移和通过这段位移所用的时间. 2.介绍实验步骤 ①用小木块支起带滑槽木板的一端，形成斜面，使小球从斜面顶部向下时做变速直线运动. ②在斜面上确定小球的初始位置“O”，终点位置B，在OB之间确定中间位置A(如图2-3-1)，

让sOA=21sOB.用刻度尺量出sOA、sOB，填入表中. ③一位同学将金属片置于B点，并读秒表，当数到“O”时，另一位同学从O点处释放小球，同时开始计时，当听到小球与金属片相撞的声音时，立即停止计时，读出时间tOB，填入表中. ④将金属片移至OB中点A处，按上述方法测出小球从顶端至A处所需时间tOA，填入表中.

⑤利用v=ts求出小球通过全程sOB的平均速度vOB，通过上半段位移sOA的平均速度vOA，填入表中，并计算小车通过下半段位移sAB的平均速度vAB.

图2-3-1 位移 运动时间 平均速度 sOB= tOB= vOB= sOA= tOA= vOA= sAB=sOB-sOA= tAB=tOB-tOA= vAB= 实验结果讨论： 将几组学生填好的实验表格（投影片）展示出来，对比每组的实验数据，教师提出问题： 通过实验求得的vOA、vOB、vAB是否相等？ 学生回答：不相等.教师指出，做变速运动的同一物体，在各段位移的平均速度并不相等.平均速度描述的是做变速运动的物体，在s这段位移或在t这段时间内的平均快慢程度.严格地讲离开某段位移或某段时间，平均速度是没有意义的.不过，生活中我们所讲的某人步行速度是1.1 m/s，高速公路上汽车速度是30 m/s，这也是平均速度，是一般而论的，并不要求指定时间或位移. 让学生计算2ABOAvv，将结果与vAB对比，二者是否相等？ 学生回答：不相等.教师再次强调求解物体通过某段位移的平均速度时，一定要用物体通过的这段位移除以通过这段位移所用的时间. 二、瞬时速度 平均速度只能粗略地描述物体运动的快慢，要想精确地描述物体运动的快慢,还必须知道某时刻或某一位置的速度.物理学中将物体在某时刻或某位置的速度叫做瞬时速度. 物体在某时刻或某位置的速度的意义是什么呢？继续以上述实验为例，讨论小球经过O点时的快慢.实验中测得OA、OB、OC各段的平均速度都不能表示小球经过O点时的运动快慢，但比较而言A点离O点更近,OA段的平均速度更能反映物体过O点时的运动快慢.如果从O点起所取的位移更小，所得平均速度就更能比较精确地描述物体经过O点的快慢程度.当位移足够小（或时间足够短）时，小球的速度变化很小，可以认为小球在这段时间内的运动是匀速的，所得的平均速度就可以用来描述小球经过O点的瞬时速度. 瞬时速度是矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体运动方向相同，它的大小叫速率. 三、加速度 定义：在变速运动中，速度的变化和所用时间的比值，叫做变速运动的加速度. 物理意义：描述速度变化的快慢. 根据上述实例，同学们思考得出加速度公式.

公式：a=tvvt0 v0为开始时刻物体的速度；vt为经过一段时间t的速度. 单位：在国际单位制中加速度的单位是 m/s2，加速度的单位还可以是cm/s2. 读作：米每二次方秒，厘米每二次方秒. ［例题剖析1］ （1）某一时刻，物体甲的速度为3 m/s，经1 s后速度为5 m/s，又经1 s后速度为7 m/s，则这个物体每经过1 s速度增加2 m/s. （2）某一时刻，物体乙的速度为20 m/s，经1 s后速度为15 m/s，又经1 s后速度为10 m/s，则这个物体每经过1 s速度减小5 m/s. 让同学们动手计算甲、乙两物体的加速度：

a甲=tvvt0=ssmsm1/3/5=2 m/s2或a甲=ssmsm2/3/7=2 m/s2

a乙=tvtv0'=ssmsm1/20/15=-5 m/s2或a乙=ssmsm2/20/10=-5 m/s2 分析：变速运动有两种形式： 加速运动：速度随时间增加，vt>v0，a为正，此时加速度方向与速度方向相同 减速运动:速度随时间减小，vt［例题剖析2］ 下列说法正确的是( ) A.加速度增大，速度一定增大 B.速度改变量Δv越大，加速度就越大 C.物体有加速度，速度就增大 D.速度很大的物体，其加速度可以很小 E.速度等于零，则加速度等于零；反之，加速度等于零，则速度也必然为零 F.加速度为正值，则速度增大；加速度为负值，则速度减小 分析:速度是增大还是减小，取决于加速度的方向与速度方向的关系，如果加速度方向与速度方向相同，不管加速度是增大、减小还是不变，速度一定增大.反之，则速度减小，所以A是错误的.同理，速度是增大还是减小与加速度是正还是负也没有关系，因为加速度的正负是表示加速度的方向是与正方向相同还是相反，如果加速度为正，表示加速度方向与规定正方向相同;为负，则表示两者方向相反.但a为正时，如果v也为正，则表示a和v的方向都与正方向相同，即a与v同方向，此时速度一直在增大;如果a为正，v为负，即a与v反向，则是速度减小，所以F是错误的.同理C也是错误的. 加速度是速度变化量Δv与所用时间Δt的比值.如果Δv很大，而Δt也很大，由a=ΔvΔt可知a不一定大，故B错. 加速度是反映速度变化的快慢的物理量，不能反映速度的大小，所以加速度很大，速度可以很小，加速度很小，速度也可以很大，所以D正确.同理：a=0，v不一定等于0,例如在高速公路上做匀速直线运动的汽车，a=0，但v都不等于0.v=0，a也不一定等于0,例如汽车启动瞬间，所以E是错误的. 答案:D ［例题剖析3］一列火车沿平直轨道运行，先以10 m/s的速度匀速行驶15 min，随即改以15 m/s的速度匀速行驶10 min，最后在5 min内又前进1 000 m而停止.则该火车在前25 min及整个30 min内的平均速度各为多大？它通过最后2 000 m的平均速度是多大？ 分析:根据匀速直线运动的规律，算出所求时间内的位移或通过所求位移需要的时间，即可由平均速度公式算出平均速度. 解答:火车在开始的15 min和接着的10 min内的位移分别为 s1=v1t1=10×15×60 m=9×103 m， s2=v2t2=15×10×60 m=9×103 m. 所以火车在前25 min和整个30 min内的平均速度分别为

v25=60)1015(109109332121ttssm/s=12 m/s

v30=60)51015(10109109333321213tttsss m/s=10.56 m/s

因火车通过最后2 000 m的前一半位移以v2=15 m/s匀速运动，经历时间为t2′=151000s≈66.67 s 所以最后2 000 m内的平均速度为v=60567.662000m/s=5.45 m/s. 说明:由计算可知，变速运动的物体在不同时间内(或不同位移上)的平均速度一般都不相等. 讨论:瞬时速度是指运动物体在某时刻(或某位置)的速度.时刻是没有长短的，位置是没有大小的，那么如何理解“某时刻(或某位置)的速度”呢？我们可以某时刻(或某位置)为中心，选取包含该时刻(或该位置)的某一小段时间(或某一小段位移)计算出平均速度.当所选取的这一小段时间(或位移)越来越短时，计算出来的平均速度也就越能表示该时刻(或该位置)的瞬时速度. 课堂小结 今天我们学习了描述物体运动的三个物理量:平均速度、瞬时速度和加速度，通过今天