資源簡(jiǎn)介

教學(xué)設(shè)計(jì)
人教版 必修一
2.3勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系 教學(xué)設(shè)計(jì)
課型 新授課 第1課時(shí)
一、教學(xué)目標(biāo)
物理觀念 知道勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間關(guān)系； 了解位移公式的推導(dǎo)方法，掌握位移公式; 理解v-t圖像中圖線與t軸所夾面積表示物體在這段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移； 會(huì)適當(dāng)?shù)剡x用公式對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析和計(jì)算；
科學(xué)思維 能通過(guò)多種方法思考問(wèn)題，解決問(wèn)題； 能通過(guò)數(shù)據(jù)分析理解“割之彌細(xì)，所失彌少”的微元法思維； 通過(guò)分析圖像，能在數(shù)學(xué)工具中理解物理含義，并學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題； 通過(guò)經(jīng)歷探尋規(guī)律的過(guò)程，建立用理論分析輔助實(shí)驗(yàn)分析，用實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證推理結(jié)果的意識(shí)；
科學(xué)探究 通過(guò)近似推導(dǎo)位移公式的過(guò)程，體會(huì)微元法的特點(diǎn)和技巧； 通過(guò)操作excel表格處理數(shù)據(jù)并作圖，掌握數(shù)據(jù)處理手段，并對(duì)圖像顯示規(guī)律有更深刻的認(rèn)識(shí) 經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)遇到困難后轉(zhuǎn)向理論分析得到結(jié)果，再回到實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證的過(guò)程，學(xué)會(huì)深入探究的方法；
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 經(jīng)歷微元法推導(dǎo)位移公式和公式法推導(dǎo)速度位移關(guān)系，培養(yǎng)自己動(dòng)手的能力，增加物理情感； 了解v-t圖像圍成的面積vt等于時(shí)間t內(nèi)的位移，提高利用數(shù)學(xué)研究物理問(wèn)題的能力，體會(huì)變與不變的辯證關(guān)系。
二、教材分析
本節(jié)內(nèi)容是人教版高中物理必修一，第二章第三節(jié)。在第一章中，學(xué)生剛剛學(xué)會(huì)位移、速度等概念，對(duì)運(yùn)動(dòng)研究用語(yǔ)有了初步了解。在本章前兩節(jié)里，通過(guò)實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析和理論分析，了解了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度變化規(guī)律。在本節(jié)之后，將要學(xué)習(xí)自由落體運(yùn)動(dòng)這一經(jīng)典的勻變速直線運(yùn)動(dòng)案例，是對(duì)前面學(xué)習(xí)內(nèi)容的運(yùn)用和鞏固。 教科書(shū)通過(guò)類比勻速直線運(yùn)動(dòng)v-t圖像求位移的方法，引出勻變速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)v-t圖像求位移的方法。雖然這是通過(guò)勻速直線運(yùn)動(dòng)的特殊例子類比得出的，但這種方法具有一般性，是物理學(xué)中常用的方法。在得到勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間關(guān)系式后，，再通過(guò)典型例題的講解，分析解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，特別是加速、減速等不同實(shí)際情況中各矢量正負(fù)號(hào)的正確使用方法。最后結(jié)合速度、位移與時(shí)間的關(guān)系式，推導(dǎo)出速度與位移的關(guān)系式，并通過(guò)例題使學(xué)生體會(huì)如何根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)墓椒治鼋鉀Q勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。 微元法是利用分割求和的數(shù)學(xué)方法，由已有的數(shù)理知識(shí)不易直接推導(dǎo)出正確結(jié)論。在教材中，沒(méi)有詳細(xì)推導(dǎo)位移公式，但是滲透了v-t圖像所圍面積求位移的積分思想。把物理學(xué)發(fā)展中極為深刻而有效的思維方法，以簡(jiǎn)化的方式呈現(xiàn)出來(lái)了。這樣處理的目的是為了防止教學(xué)中僅僅側(cè)重知識(shí)點(diǎn)的“吞咽”和“套用”，而忽略了科學(xué)思維方法的培養(yǎng)。
三、學(xué)情分析
在初中學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生已經(jīng)具備一定的物理思維能力和實(shí)驗(yàn)操作能力。高中物理更加注重邏輯線索，要求學(xué)生能夠從現(xiàn)象中總結(jié)整理歸納出數(shù)學(xué)規(guī)律。在學(xué)習(xí)中，有許多概念學(xué)生理解起來(lái)比較困難，比如“瞬時(shí)”概念，需要逐漸建立的過(guò)程。而將概念、規(guī)律與核心概念建立聯(lián)系，適時(shí)加以整合提升，形成科學(xué)的物理概念，更是在學(xué)生有了一定基礎(chǔ)后才能辦到。 本節(jié)課利用新舊知識(shí)對(duì)比降低理解難度，利用物理數(shù)學(xué)相結(jié)合、實(shí)驗(yàn)理論兩條路，再配合信息技術(shù)運(yùn)用，讓推導(dǎo)分析過(guò)程更清楚直觀，且更具有可信度。同時(shí)能幫助學(xué)生豎立實(shí)事求是的務(wù)實(shí)態(tài)度，培養(yǎng)探索精神和科研能力。
四、教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)：理解勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間的關(guān)系及其應(yīng)用； 難點(diǎn)：v-t圖像中圖線與t軸所夾面積表示物體在這段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移； 微元法推導(dǎo)位移時(shí)間關(guān)系式； 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系及其靈活應(yīng)用。
五、教學(xué)策略與教學(xué)方法
講授法、討論法、實(shí)驗(yàn)法、數(shù)學(xué)分析法、圖像分析法、練習(xí)法
六、教學(xué)過(guò)程
環(huán)節(jié) 內(nèi)容 意圖 時(shí)間
1、引入 師：各位同學(xué)可能坐過(guò)飛機(jī)，但你開(kāi)過(guò)過(guò)飛機(jī)嗎？ 生答：沒(méi)有！ 師：今天老師帶大家開(kāi)一回飛機(jī)。 【視頻】飛機(jī)滑行測(cè)試 駕駛艙視角 飛機(jī)在直跑道運(yùn)行，速度越來(lái)越快，直至升空 師：可以看出，飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)越來(lái)越？ 生：快！ 我找來(lái)了飛機(jī)起飛前速度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)，請(qǐng)同學(xué)們來(lái)分析分析。 師：你會(huì)算出它的加速度嗎？ 生：會(huì)！速度變化量除以時(shí)間 師：可以看出，飛機(jī)的加速度比較穩(wěn)定，飛機(jī)的速度在均勻變化 師：像這樣的運(yùn)動(dòng)，我們把它叫勻變速直線運(yùn)動(dòng)。飛機(jī)在10至40秒這段時(shí)間里的運(yùn)動(dòng)是其中的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 我?guī)煟耗隳芩愠鲲w機(jī)這段時(shí)間內(nèi)的位移嗎？ 生：不會(huì) 師：我們今天來(lái)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間有怎樣的關(guān)系。 首先請(qǐng)同學(xué)們思考討論，你可以怎樣研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間關(guān)系？ 生1：用小車和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 生2：用圖像。勻速直線運(yùn)動(dòng)v-t圖像中矩形面積是位移，勻變速直線運(yùn)動(dòng)中可能也是。 師：下面我們就來(lái)用這兩種方法試著探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間關(guān)系 通過(guò)“開(kāi)飛機(jī)”引入勻變速直線運(yùn)動(dòng)，調(diào)起學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生探究熱情，并埋下后面要解決的問(wèn)題的伏筆，為特殊情況下公式運(yùn)用做好鋪墊。 設(shè)計(jì)探究思路 鼓勵(lì)學(xué)生用多種思路探究 4‘
2、實(shí)驗(yàn)探究 【分組實(shí)驗(yàn)】 學(xué)生分組： 利用小車、重物和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，收集位移x與時(shí)間t數(shù)據(jù)，并填入Excel表格。 利用Excel做出x-t圖像 圖像是一條彎曲的線。 分組實(shí)驗(yàn) 獲取原始數(shù)據(jù) 并通過(guò)做出圖像初步感受位移與時(shí)間的關(guān)系 5’ + 3’
3、理論探究 師：由這條線還是很難看出位移與時(shí)間的關(guān)系。接下來(lái)我們?cè)囋嚴(yán)碚撎骄?1、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 提問(wèn)1：可不可以用初速度乘以時(shí)間求位移？ 生：不可以，因?yàn)樗俣仍谧儭?利用編輯好的表格，填入位移數(shù)據(jù)，生成瞬時(shí)速度數(shù)據(jù) 【分組操作】利用Excel已經(jīng)生成的表格4 問(wèn)題2：我們可以怎樣求位移？ 生1：看作4小段勻速運(yùn)動(dòng)，求出每一段的位移，再相加得到總位移。 問(wèn)題3：有沒(méi)有不同看法？ 生2：只能估算，結(jié)果會(huì)比真實(shí)值小。 師：怎樣提高估算精確度？ 生3：分成更多段。 【分組操作】利用Excel求分成8段、16段后的結(jié)果 分成8小段： 分成16小段： 師：發(fā)現(xiàn)了什么？ 生1：結(jié)果越來(lái)越大，越來(lái)越接近真實(shí)值。 師：也就是說(shuō)，分段越多，得到的結(jié)果越來(lái)越接近真實(shí)值。那如果分成無(wú)數(shù)段，會(huì)怎樣？ 2、圖像分析 師：剛才我們?cè)诒砀裰杏?jì)算的是什么？是勻變速直線運(yùn)動(dòng)v-t圖像中的梯形面積嗎？如果不是，那又是什么？ 剛才計(jì)算的每一段位移是這樣分割后的每一個(gè)小矩形的面積。 分段越多，上方空白處就越少，如果分成無(wú)數(shù)段，就等于梯形面積。說(shuō)明我們剛才計(jì)算的結(jié)果所接近的位移真實(shí)值對(duì)應(yīng)的就是圖像中的梯形面積。 這里所用到的方法叫做微元法，大家在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)求圓面積時(shí)已經(jīng)用過(guò)這種方法。 祖沖之求圓面積用到割圓術(shù)，就是微元法。 祖沖之：“割之彌細(xì)，所失彌少，割之又割，以至于不可割，則與圓合體，而無(wú)所失矣” 3、找出表達(dá)式 師：我們現(xiàn)在已經(jīng)明確，求出梯形面積就能求出位移。那請(qǐng)同學(xué)們利用你們的數(shù)學(xué)知識(shí)，寫(xiě)出梯形面積的表達(dá)式。 【分組討論】 生1：利用梯形面積公式S=（上底＋下底）×高÷2，得到 生2：利用S=S矩形+S三角形，得到 生3：利用S=S大矩形-S三角形，得到 師：后面兩式中的在圖像中表示三角形的一條邊，它在物理中又可以怎樣表示？ 生： 師：我們要找位移與時(shí)間關(guān)系，就要找到只有時(shí)間變化的式子。在給定的勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，有哪些是不變的？ 生：初速度、加速度。 師：那么我們把剛才的式子化簡(jiǎn)可得： 在數(shù)學(xué)上，這是一個(gè)什么函數(shù)？它的圖像是怎樣的？ 生：是二次函數(shù)，圖像是拋物線。 先由已有知識(shí)嘗試用公式計(jì)算位移 不能用初速度代入計(jì)算，學(xué)生能想到需要分段。 利用準(zhǔn)備好的表格4，幫助學(xué)生思考，分四段可以如何求總位移 再分成8段、16段。 通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)規(guī)律，為微元法建立理解基礎(chǔ)。 剛才是通過(guò)代數(shù)感受分段求解的規(guī)律，現(xiàn)在通過(guò)幾何圖形感受分割的效果，更加直觀形象。同時(shí)，能對(duì)v-t圖像中面積的含義有更深的理解。 將求位移問(wèn)題落到求梯形面積上，難度大大降低，學(xué)生可以很容易利用數(shù)學(xué)知識(shí)推導(dǎo)出公式。 再分析函數(shù)結(jié)構(gòu)，確定自變量和因變量，將公式化簡(jiǎn)，得到最終形式。 10‘ 5‘ 5‘
4、綜合分析 師：還記不記得一開(kāi)始我們畫(huà)出來(lái)的x-t圖像？再來(lái)看一看它。 在Excel中，生成它的函數(shù)表達(dá)式。發(fā)現(xiàn)是怎樣的式子？ 生：有兩項(xiàng)，一項(xiàng)有x ，一項(xiàng)有x。 師：它是二次函數(shù)，這條曲線是拋物線！說(shuō)明我們的理論分析是正確的。 再理解一下，式中各項(xiàng)的系數(shù)表示什么？ 生：的系數(shù)表示，的系數(shù)表示 梳理推導(dǎo)過(guò)程： 將推導(dǎo)出的公式（函數(shù)式）和實(shí)驗(yàn)得到的曲線擬合出來(lái)的公式對(duì)比，驗(yàn)證理論推導(dǎo)的合理。 梳理一遍整個(gè)探究推導(dǎo)過(guò)程，可以讓學(xué)生對(duì)探究方法有更深的理解，將其內(nèi)化到思維中。 5‘
5、解決問(wèn)題 師：現(xiàn)在你能計(jì)算飛機(jī)的位移嗎？ 生：能！ 計(jì)算1： 已知：，， 求：x 解： 答：飛機(jī)這段時(shí)間的位移是1680m. 如果你是一名工程師，在建機(jī)場(chǎng)時(shí)需要你給出跑道參數(shù)，你能不能算出跑道至少要多長(zhǎng)？ 已知：, 起飛速度 求：x 解： 答：跑道至少要2025m. 利用推導(dǎo)出來(lái)的公式解決問(wèn)題
6、小結(jié) 與作業(yè) 師：今天這節(jié)課我們學(xué)到了什么知識(shí)？掌握了什么解決問(wèn)題的方法？ 生：知識(shí)：勻變速直線運(yùn)動(dòng)x-t關(guān)系；方法：微元法、數(shù)學(xué)圖像-物理結(jié)合、實(shí)驗(yàn)-理論結(jié)合 課后作業(yè)：查閱神舟5號(hào)載人飛船升空與著陸數(shù)據(jù)，并完成課后題5. 3‘
七、板書(shū)設(shè)計(jì)

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