1、第3节 速度和加速度教学目标1理解平均速度概念，知道平均速度是矢量和过程量，能计算和解释直线运动（单向和往复）的平均速度，能区别平均速度和平均速率，体会实验在研究物理问题中的重要性。2理解速度的概念，知道瞬时速度是矢量和状态量，能区别速度和速率，知道瞬时速度的大小总是等于瞬时速率，知道匀速直线运动中瞬时速度等于平均速度，体会实验和数学在研究物理问题中的重要性。3理解加速度概念，知道加速度的单位、单位符号和读法，知道加速度是矢量及其方向的物理意义，知道状态量、状态量变化量和状态量变化率的区别，知道有加速度不变和变化的运动，知道有平均加速度和瞬时加速度，体会数学在研究物理问题中的重要性。教学重点、
2、难点1教学重点及其教学策略理解平均速度、瞬时速度、加速度的概念，知道速度和速率以及它们的区别。在感性经验的基础上，根据等效替代的思想应用比值的方法定义平均速度，应用极限法定义瞬时速度，应用类比法定义加速度。针对存在的困难或偏差设置台阶或问题，展开学生学习和辨析的过程。2教学难点及其教学策略 在比值法的基础上应用极限法由平均速度推导瞬时速度；类比速度导出加速度的概念。 通过实验既要体验时间和位移越小测量某位置（时刻）的速度误差越小，又要领会极限思想即当时间和位移很小时在误差允许范围内平均速度就是瞬时速度。分步设问类比推理、列表归纳类比推理，既要理解加速度概念，又要理解状态量的变化率。教学设计（一
3、）导入新课1复习匀速直线运动的特点和运动快慢的描述方法速度的定义。2观察实例，体验物体运动状态各不相同且不断变化。教师呈现图片（蜗牛的爬行运动、运动员散步、校运动会运动员百米短跑），说明物体有着各式各样的运动，不仅不同的物体运动的快慢程度不一样，而且同一物体在不同阶段的快慢程度也可以不同。请同学们举出日常生活中这种类型物体运动的实例。预期学生：如蜗牛的爬行运动、飞机的起飞、物体沿斜面下滑，火车出站和进站的运动等。3引导学生思考教师他们的运动是不是匀速直线运动呢？那么如何比较变速直线运动的物体的运动快慢呢？（二）新课教学1平均速度11尝试用比值法定义平均速度描述变速运动的运动快慢。教师设问：（1
4、）在运动会的100米短跑上，运动员在整个过程中跑的快慢一样吗？（2）我们如何判断哪位运动员跑的快，用什么方法？请同学们以小组为单位讨论并选派代表发言。预期学生对物体运动快慢认识可能有下面几种：（1）同样长短的位移，看谁用的时间少；（2）如果运动的时间相等，可比较谁通过的位移大；（3）单位时间内的位移来比较，象匀速直线运动那样。教师鼓励：同学们提出的这些比较方法都是正确的。进一步提问：哪种方法比较快慢更好呢？为什么？预期学生会选择比值法，因为更普遍。教师鼓励：我们还象匀速直线运动那样，并把这个比值叫做平均速度。12经历实验观测和数据分析，尝试用等效替代法和比值法引入并定义平均速度粗略描述变速运动
5、在某段位移（时间）内的运动快慢，理解平均速度，知道平均速度是过程量。教师下面我们实验研究小车的运动快慢。请同学们观察实验1：小车沿斜面滑下做变速直线运动。提问：小车的运动快慢如何？为什么？预期学生对小车运动快慢认为：越来越快。有以下几种：（1）同样位移，用的时间越来越少；（2）时间相等，可比较谁通过的位移大。教师指出：我们的直觉可靠吗？怎么办？预期学生对观察直觉与实验观测的区别感受不深就不能体会实验在研究物理问题中的重要性。想到记录小车的运动，但不能给出具体做法。简单介绍打点计时器在通46V由照明电路转化来的交流电压条件下可以每隔0.02s打击一次，通电演示实验2，可以听见振动打击声；把纸带穿
6、过限位孔压在复写纸下面，通电演示实验3手拉纸带，实物投影可以看见纸带上留下系列点。提问：这些打下点记录了什么？能否用这种方法记录小车的运动？引导：让小车后固定一小纸带，小车运动时会拖着小纸带一起运动，小纸带穿过一个打点记时器，通过打点记时器把小车在连续相等的时间的各个位置（小纸带的点）记录下来。教师按上述方法，组装实验器材，通电、释放小车、切断电源、取纸带演示实验4。实物投影指导同学们对纸带打的不同时刻的点进行分析、重点指导如何采集数据进行分析，指导学生采集OA、AB、BC、CD、DE、EF各段的位移，而后研究各小段运动的快慢。讨论：（1）不测量和计算，直接观察纸带，能判断小车在OA、AB、B
7、C、CD、DE、EF各段的运动快慢吗？为什么？注意什么？（2）分别计算出OA、AB、BC的平均速度，比较3个平均速度的大小，思考是否可以用比值来比较各段的运动快慢？（3）分别计算出OA、OB、OC的平均速度，比较3个平均速度的大小，思考三个平均速度不同说明了什么？预期（1）可以；根据相同位移比时间或相同时间比位移，在这里要明白相同时间比位移更好；部分同学会注意到打点的先后不能错。（2）3段的平均速度越来越大，与直接判断的结果一致，确信可以用平均速度即比值比较各段的运动快慢。（3）也是越来越大，明白计算时一定要明确是那段位移（时间）内的平均速度；知道这是等效替代法即把某段位移（时间）内视为匀速直
8、线运动，只能用这个平均速度等效替代地表示这段位移（时间）内的运动快慢，否则就会导致错误；充分引导和讨论才会明白这是粗略地表示运动快慢的方法。师生总结归纳：1.平均速度（1）物理意义：粗略描述运动的快慢（2）定义式：（3）过程量：指明对应哪段时间或哪段位移（4）不要顾名思义：不是速度的平均值（5）矢量：方向与位移方向相同（6）因为位移大小不一定等于路程，所以平均速度大小不一定等于平均速率13知道平均速度是矢量，能计算和解释直线运动（单向和往复）的平均速度，能区别平均速度和平均速率。教师请同学们，根据上面所学，完成下面练习。（1）一辆汽车以20m/s的速度沿平直的公路从甲地开往乙地，又以30m/s
9、的速度从乙地开往丙地。已知甲、乙两地间的距离与乙、丙两地间的距离相等。求该汽车在从甲地开往丙地的过程中平均速度的大小。有一位同学是这样解的：m/s=25m/s。请问上述解法是正确还是错误的？若正确说明为什么，若错误给出正确解答。（2）如图所示，小男孩做小球竖直上抛游戏，从A到B的高度为10m，小球上升和下落都经过时间为1s。分别求出上升、下落和全程的平均速度和平均速率。预期同学交流，教师点评。2瞬时速度21观察实例，认识瞬时速度概念。教师引导：在小男孩做小球竖直上抛游戏中，小球出手时刻（A位置）的速度v0、小球在最高点B位置（经过B位置）的速度v和手接住球前瞬间（C位置）的速度v0，根据观察和
10、经验，它们的大小和方向如何？与平均速度相比大小如何？预期学生对经过某一位置、经过某一时刻（瞬间）的速度的说法并不陌生，但又不是清晰的瞬时速度概念。所以，教师在学生回答了这个问题之后，明确指出这是瞬时速度是可行和必要的。2瞬时速度v：运动的物体在（经过）某一时刻（或某一位置）的速度。22经历实验观测、数据分析，体验在实验误差允许范围内用比值法更精确地去测量物体经过某个位置（时刻）的速度，领会极限思想并定义瞬时速度，理解速度的概念，知道瞬时速度是矢量和状态量。教师设问：如何测量物体的瞬时速度呢？与平均速度相比又有什么物理意义呢？下面我们通过实验来研究这些问题。呈现前面实验得到的纸带，提问：测量小车
11、运动中打下O点时刻（小车经过O位置）的瞬时速度，若以测量平均速度的方法来代替，则OA、OB、OC的平均速度，哪一个更接近小车经过O位置的瞬时速度？那么我们如何测量物体的瞬时速度呢？预期让学生充公发表看法。对第一个问题同学们较容易达成一致意见，认为OA的平均速度更接近小车经过O位置的瞬时速度。受第一个问题的启发，一些同学会想到把位移和时间取得越小越接近，从而想到测量方法。教师用测量平均速度代替测量瞬时速度，把位移和时间取得越小越接近。这样做可以吗？是否有什么不妥呢？预期（1）有同学会认为结果为0；（2）这个结果在不断变化，有的认为越来越大，有的认为越来越小；（3）有的认为不是定值；教师引导：我们
12、通过实验测量“位移和时间取得越小时的平均速度”。演示1，保持斜面倾角，放上小车让它从相同高度下滑，在O位置放光电门1，光电门2由A1移到A2、A3，测量通过O点及其斜下方A1、A2、A3之间位移越来越小的位移和时间，计算平均速度；计算并思考平均速度有什么变化规律？会不会变为0？演示2，保持斜面倾角，放上小车让它从相同高度下滑，在O位置放光电门1，光电门2由B1移到B2、B3，测量通过O点及其斜下方B1、B2、B3之间位移越来越小的位移和时间，计算平均速度；计算并思考平均速度有什么变化规律？会不会变为0？演示3，保持斜面倾角，放上插有挡光片的小车让它从相同高度下滑，在O位置放光电门，改变挡光片的
13、宽度越来越小，计算平均速度；计算并思考时间或位移越来越小的意义？预期有同学根据演示1会认为平均速度趋于0；但通过演示2会让同学们认识到并不是趋于0，而是在演示1的最小值和演示2的最大值之间的某个值，即趋向定值；演示3让同学们通过物理测量体验极限的意义，即在误差允许范围内几乎看不出这些平均速度的差别，即当位移足够小时（或时间足够短时），可以认为物体的运动已经是匀速直线运动，所求的平均速度就可以代表这一小段运动中任何时刻的瞬时速度。但要指出极限是定值，物理测量随着测量精确度的提高趋于这个定值。师生总结归纳（1）物理意义：精确描述运动的快慢（2）状态量：指明v对应哪个时刻或哪个位置（3）矢量：方向与微小位移方向相同（4）因为微小位移大小一定等于路程，所以瞬时速度大小一定等于瞬时速率。教师请同学们阅读“信息窗”思考：汽车或摩托车的速度计指示的是平均速度还是瞬时速度？速度计的工作原理呢？预期工作原理学生不一定能理顺转化关系，机械运动-发电机-电流计-速度计。准备一个小型发电机、电流计及细线（用于绕在发电机的转子上）用手拉细线，请同学上来操作和观察：当手拉的瞬时速度越大；发电机的转速怎样变化？电流计的示数又怎样变化？（四）课堂内容小结1平均速度的概念及物理意义；2瞬时速度的概念及物理意义；速度的大小（速率）的物理意义。
