高中物理速度教案
發(fā)表時間:2020-09-17高一物理勻變速直線運動的位移與速度的關(guān)系。
4勻變速直線運動的位移與速度的關(guān)系整體設(shè)計
本節(jié)的教學(xué)目標是讓學(xué)生熟練運用勻變速直線運動的位移與速度的關(guān)系來解決實際問題.教材先是通過一個例題的求解,利用公式x=v0t+at2和v=v0+at推導(dǎo)出了位移與速度的關(guān)系:v2-v02=2ax.到本節(jié)為止勻變速直線運動的速度—時間關(guān)系、位移—時間關(guān)系、位移—速度關(guān)系就都學(xué)習(xí)了.解題過程中應(yīng)注意對學(xué)生思維的引導(dǎo),分析物理情景并畫出運動示意圖,選擇合適的公式進行求解,并培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范書寫的習(xí)慣,解答后注意解題規(guī)律.學(xué)生解題能力的培養(yǎng)有一個循序漸進的過程,注意選取的題目應(yīng)由淺入深,不宜太急.對于涉及幾段直線運動的問題,比較復(fù)雜,引導(dǎo)學(xué)生把復(fù)雜問題變成兩段簡單問題來解.
教學(xué)重點
1.勻變速直線運動的位移—速度關(guān)系的推導(dǎo).
2.靈活應(yīng)用勻變速直線運動的速度公式、位移公式以及速度—位移公式解決實際問題.
教學(xué)難點
1.運用勻變速直線運動的速度公式、位移公式推導(dǎo)出有用的結(jié)論.
2.靈活運用所學(xué)運動學(xué)公式解決實際問題.
課時安排
1課時
三維目標
知識與技能
1.掌握勻變速直線運動的速度—位移公式.
2.會推導(dǎo)公式vt2-v02=2ax.
3.靈活選擇合適的公式解決實際問題.
過程與方法
通過解決實際問題,培養(yǎng)學(xué)生靈活運用物理規(guī)律合理分析、解決問題和實際分析結(jié)果的能力.
情感態(tài)度與價值觀
通過教學(xué)活動使學(xué)生獲得成功的喜悅,培養(yǎng)學(xué)生參與物理學(xué)習(xí)活動的興趣,提高學(xué)習(xí)的自信心.
教學(xué)過程
導(dǎo)入新課
問題導(dǎo)入
發(fā)射槍彈時,槍彈在槍筒中的運動可以看作是勻加速運動.如圖2-4-1.如果槍彈的加速度大小是5×105m/s2,槍筒長0.64m,槍彈射出槍口的速度是多大?
圖2-4-1子彈加速運動
學(xué)生思考得出:由x=at2求出t.再由v=at求出速度.
同學(xué)們回答得很好,我們今天可以學(xué)習(xí)一個新的公式,利用它直接就可求解此問題了.
情境導(dǎo)入
為研究跳高問題,課題研究組的同學(xué)小李、小王、小華,在望江樓圖書館的多媒體閱讀室里上多媒體寬帶網(wǎng)的“世界體壇”網(wǎng)站,點播了當年朱建華破世界紀錄的精彩的視頻實況錄像,如圖2-4-2,并展開了相關(guān)討論.
圖2-4-2
解說員:“……各位觀眾你們瞧,中國著名跳高選手朱建華正伸臂、擴胸、壓腿做準備活動,他身高1.83米.注意了:他開始助跑、踏跳,只見他身輕如燕,好一個漂亮的背躍式,將身體與桿拉成水平,躍過了2.38米高度,成功了!打破了世界紀錄.全場響起雷鳴般的掌聲……”
我們能否運用運動學(xué)知識求出朱建華離地瞬間的速度?
復(fù)習(xí)導(dǎo)入
在前面兩節(jié)我們分別學(xué)習(xí)了勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系、速度與時間的關(guān)系.其公式為:v=v0+atx=v0t+at2
若把兩式中消去t,可直接得到位移與速度的關(guān)系.
這就是今天我們要學(xué)習(xí)的內(nèi)容.
推進新課
一、勻變速直線運動的位移與速度關(guān)系
問題:(多媒體展示)上兩節(jié)學(xué)習(xí)了勻變速直線運動速度—時間關(guān)系與位移—時間關(guān)系,把兩式中的t消去,可得出什么表達式?
學(xué)生運用兩個公式推導(dǎo),v=v0+att=①
x=v0t+at2②
把①式代入②式得:
x===v2-v02=2ax
點評:通過學(xué)生推導(dǎo)公式可加深學(xué)生對公式的理解和運用,培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力.
注意:
1.在v-t關(guān)系、xt關(guān)系、xv關(guān)系式中,除t外,所有物理量皆為矢量,在解題時要確定一個正方向,常選初速度的方向為正方向,其余矢量依據(jù)其與v0方向的相同或相反,分別代入“+”“-”號,如果某個量是待求的,可先假定為“+”,最后根據(jù)結(jié)果的“+”“-”確定實際方向.
2.末速度為零的勻減速直線運動可看成初速度為零,加速度相等的反向勻加速直線運動.
例1某飛機著陸時的速度是216km/h,隨后勻減速滑行,加速度的大小是2m/s2.機場的跑道至少要多長才能使飛機安全地停下來?
解析:這是一個勻變速直線運動的問題.以飛機著陸點為原點,沿飛機滑行的方向建立坐標軸(如圖2-4-3).
圖2-4-3以飛機的著陸點為原點,沿飛機滑行方向建立坐標軸
飛機的初速度與坐標軸的方向一致,取正號,v0=216km/h=60m/s;末速度v應(yīng)該是0.由于飛機在減速,加速度方向與速度方向相反,即與坐標軸的方向相反,所以加速度取負號,a=-2m/s2.
由v2-v02=2ax解出
x=
把數(shù)值代入x==900m
即跑道的長度至少應(yīng)為900m.
另一種解法:飛機著陸后做勻減速直線運動,并且末速度為零.因此可以看成初速度為零,加速度相等的反向勻加速直線運動.
即v0=0,v=216km/h=60m/s,a=2m/s2
由v2-v02=2at得v2=2ax
解出x==m=900m.
答案:900m
課堂訓(xùn)練
做勻減速直線運動的物體經(jīng)4s后停止,若在第1s內(nèi)的位移是14m,則最后1s的位移與4s內(nèi)的位移各是多少?
不給學(xué)生提示,讓學(xué)生自由發(fā)揮,引導(dǎo)學(xué)生用多種解法求解此題.學(xué)生完成后讓學(xué)生回答此題的答案及思路.充分調(diào)動學(xué)生利用物理知識解決實際問題的思維意識.
參考答案:解法一(常規(guī)解法)
設(shè)初速度為v0,加速度大小為a,由已知條件及公式:
v=v0+at,x=v0t+at2可列方程
解得
最后1s的位移為前4s的位移減前3s的位移.
x1=v0t4-at42-(v0t3-at32)
代入數(shù)值x1=[16×4-×4×42-(16×3-×4×32)]m=2m
4s內(nèi)的位移為:x=v0t+at2=(16×4-×4×16)m=32m.
解法二(逆向思維法)
思路點撥:將時間反演,則上述運動就是一初速度為零的勻加速直線運動.
則14=at42-at32
其中t4=4s,t3=3s,解得a=4m/s2
最后1s內(nèi)的位移為x1=at12=×4×12m=2m
4s內(nèi)的位移為x2=at42=×4×42m=32m.
解法三(平均速度求解)
思路點撥:勻變速直線運動中間時刻的瞬時速度等于這段時間內(nèi)的平均速度.
由第1秒內(nèi)位移為14m解出v0.5=m/s=14m/s,v4=0
由v4=v0.5+a×3.5得出a=-4m/s2
再由v=v0+at得:v0=16m/s,v3=4m/s
故最后1秒內(nèi)的位移為:x1=t=×1m=2m
4s內(nèi)的位移為:x2=t=×4m=32m.
點評:通過用多種方法解決同一問題,可以加深學(xué)生對公式的理解,提高學(xué)生靈活應(yīng)用公式解決實際問題的能力.發(fā)散學(xué)生思維,培養(yǎng)多角度看問題的意識.
小結(jié)1:勻變速直線運動問題的解題思路
(1)首先是選擇研究對象.分析題意,判斷運動性質(zhì).是勻速運動還是勻變速運動,加速度方向、位移方向如何等.
(2)建立直角坐標系,通常取v0方向為坐標正方向.并根據(jù)題意畫草圖.
(3)根據(jù)已知條件及待求量,選定有關(guān)規(guī)律列方程.要抓住加速度a這個關(guān)鍵量,因為它是聯(lián)系各個公式的“橋梁”.為了使解法簡便,應(yīng)盡量避免引入中間變量.
(4)統(tǒng)一單位,求解方程(或方程組).
(5)驗證結(jié)果,并注意對結(jié)果進行有關(guān)討論,驗證結(jié)果時,可以另辟思路,運用其他解法.
以上各點,弄清運動性質(zhì)是關(guān)鍵.
小結(jié)2:勻變速直線運動問題解題的注意點
注意物理量的矢量性:對運動過程中a、v、x賦值時,應(yīng)注意它們的正、負號.
(1)勻減速運動:①勻減速運動的位移、速度大小,可以看成反向的勻加速運動來求得;②求勻減速運動的位移,應(yīng)注意先求出物體到停止運動的時間.
(2)用平均速度解勻變速運動問題:如果問題給出一段位移及對應(yīng)的時間,就可求出該段的平均速度.因為有關(guān)平均速度的方程中,時間t都是一次函數(shù),用平均速度解題一般要方便些.
(3)應(yīng)用v-t圖象作為解題輔助工具
從勻變速直線運動的v-t圖象可以得出,物體在任一時刻的速度大小、速度方向、位移大小,可以比較兩個物體在同一時刻的速度大小、位移大小.無論選擇題、非選擇題,v-t圖象都可以直觀地提供解題的有用信息.
小結(jié)3:解題常用的方法
1.應(yīng)用平均速度.勻變速運動的平均速度=,在時間t內(nèi)的位移x=t,相當于把一個變速運動轉(zhuǎn)化為一個勻速運動.
2.利用時間等分、位移等分的比例關(guān)系.對物體運動的時間和位移進行合理的分割,應(yīng)用勻變速直線運動及初速度為零的勻變速運動的特殊關(guān)系,是研究勻變速運動的重要方法,比用常規(guī)方法簡捷得多.
3.巧選參考系.物體的運動都是相對一定的參考系而言的.研究地面上物體的運動,常以地面為參考系,有時為了研究的方便,也可以巧妙地選用其他物體作參考系,從而簡化求解過程.
4.逆向轉(zhuǎn)換.即逆著原來的運動過程考慮,如火車進站剎車滑行;逆看車行方向考慮時就把原來的一個勻減速運動轉(zhuǎn)化為一個初速為零的勻加速運動.
5.充分利用v-t圖象.利用圖象斜率、截距、圖線與t軸間面積所對應(yīng)的物理意義,結(jié)合幾何關(guān)系,提取出形象的思維信息,從而幫助解題.
二、追及相遇問題
現(xiàn)實生活中經(jīng)常會發(fā)生追及(如警察抓匪徒)、相遇或避免碰撞(如兩車在同一直線上相向或同向運動時)的問題.我們現(xiàn)在就利用物理學(xué)知識探究警察能否抓住匪徒、兩車能否相遇或避免相撞.
討論交流:1.解追及、相遇問題的思路
(1)根據(jù)對兩物體運動過程的分析,畫出兩物體運動的示意圖.
(2)根據(jù)兩物體的運動性質(zhì),分別列出兩個物體的位移方程,注意要將兩物體運動時間的關(guān)系反映在方程中.
(3)由運動示意圖找出兩物體位移間的關(guān)聯(lián)方程,這是關(guān)鍵.
(4)聯(lián)立方程求解,并對結(jié)果進行簡單分析.
2.分析追及、相遇問題時應(yīng)注意的問題
(1)分析問題時,一定要注意抓住一個條件兩個關(guān)系,一個條件是兩物體速度相等時滿足的臨界條件,如兩物體的距離是最大還是最小,是否恰好追上等.兩個關(guān)系是時間關(guān)系和位移關(guān)系,時間關(guān)系是指兩物體運動時間是否相等,兩物體是同時運動還是一先一后等;而位移關(guān)系是指兩物體同地運動還是一前一后運動等,其中通過畫運動示意圖找到兩物體間的位移關(guān)系是解題的突破口,因此在學(xué)習(xí)中一定要養(yǎng)成畫草圖分析問題的良好習(xí)慣,對幫助我們理解題意,啟迪思維大有裨益.
(2)若被追趕的物體做勻減速運動,一定要注意,追上前該物體是否停止運動.
(3)仔細審題,注意抓住題目中的關(guān)鍵字眼,充分挖掘題目中的隱含條件,如“剛好”“恰巧”“最多”“至少”等,往往對應(yīng)一個臨界狀態(tài),滿足相應(yīng)的臨界條件.
3.解決追及相遇問題的方法
大致分為兩種方法:一是物理分析法,即通過對物理情景和物理過程的分析,找到臨界狀態(tài)和臨界條件,然后列出方程求解;二是數(shù)學(xué)方法,因為在勻變速運動的位移表達式中有時間的二次方我們可列出位移方程,利用二次函數(shù)求極值的方法求解,有時也可借助v-t圖象進行分析.
點評:通過該交流討論,學(xué)生可在教師的引導(dǎo)下尋找解決實際問題的思路與方法,以及解決問題時的注意事項,這樣可加快學(xué)生對理論知識的掌握,為自主地解決問題打下堅實的基礎(chǔ).
例2一輛汽車以3m/s2的加速度開始啟動的瞬間,一輛以6m/s的速度做勻速直線運動的自行車恰好從汽車的旁邊通過.求:
(1)汽車在追上自行車前多長時間與自行車相距最遠?此時的距離是多少?汽車的瞬時速度是多大?
(2)汽車經(jīng)多長時間追上自行車?追上自行車時汽車的瞬時速度是多大?
(3)作出此過程汽車和自行車的速度—時間圖象.
解法一:(物理分析法)
分析:解決追及問題的關(guān)鍵是找出兩物體運動中物理量之間的關(guān)系.當汽車速度與自行車速度相等時,兩者之間的距離最大;當汽車追上自行車時,兩者的位移相等.
(1)令v汽=v自,即at=v自,代入數(shù)值3t=6得t=2s
Δx=x自-x汽=v首t-at2=(6×2-×3×4)m=6m.
(2)x汽=x自,即at2=v自t,得t=s=s=4s
v汽=at=3×4m/s=12m/s.
(3)見解法二.
解法二:(1)如圖2-4-4所示,設(shè)汽車在追趕自行車的過程中與自行車的距離為Δx,根據(jù)題意:
圖2-4-4
Δx=x2-x1=v-t-at2=6t-×3t2=(t-2)2+6
可見Δx是時間的一元二次函數(shù),根據(jù)相關(guān)的數(shù)學(xué)知識作出的函數(shù)圖象如圖2-4-5所示.顯然當t=2s時汽車與自行車相距最遠,最大距離Δxm=6m.此時汽車的速度為:
圖2-4-5
v2=at=3×2m/s=6m/s.
(2)汽車追上自行車,即Δx=0
∴(t-2)2+6=0
解得:t=4s
此時汽車的速度為v4=at=3×4m/s=12m/s.
(3)圖象如圖2-4-6所示.
圖2-4-6
點評:通過利用兩種方法求解此題,可使學(xué)生體會兩種方法的優(yōu)、缺點.法一邏輯思維性強,需要研究運動過程的細節(jié),雖比較麻煩,但可提高學(xué)生分析問題的能力;法二是把數(shù)學(xué)方程與物理過程相結(jié)合,把數(shù)學(xué)結(jié)果與物理意義相結(jié)合,充分體現(xiàn)了數(shù)學(xué)方法在解決物理問題中的意義和作用.但數(shù)學(xué)方法解出的答案需要檢驗其結(jié)果是否符合實際情況.
課堂訓(xùn)練
1.在平直公路上,一輛自行車與同方向行駛的汽車同時經(jīng)過某點,它們的位移隨時間的變化關(guān)系是自行車:s1=6t,汽車:s2=10tt2,由此可知:
(1)經(jīng)過_________時間,自行車追上汽車.
(2)自行車追上汽車時,汽車的速度為_________.
(3)自行車追上汽車的過程中,兩者間的最大距離為_________.
解析:(1)由方程可知,自行車以6m/s的速度做勻速直線運動,汽車做初速度為10m/s,加速度為0.5m/s2的勻減速直線運動,自行車若要追上汽車,則位移相同,即
6t=10tt2
t=16s.
(2)vt=v0+at=(10-×16)m/s=2m/s.
(3)當自行車與汽車速度相等時,兩者相距最遠.
vt=v0+at′=6m/s
10-t′=6m/s
t′=8s
Δs=10t′-t′2-6t′=16m
此題也可用數(shù)學(xué)方法解決.
Δs=10t-t2-6t=-t2+4t.
將二次函數(shù)配方,可得
Δs=-(t-8)2+16.
可見當t=8s時,Δs有最大值為16m.
當Δs=0,即-t2+4t=0時,
t=16s
此時兩者相遇,vt=v0-at=2m/s.
答案:(1)16s(2)2m/s(3)16m
2.如圖2-4-7所示,處于平直軌道上的甲、乙兩物體相距x,同時同向開始運動,甲以初速度v1,加速度a1做勻加速直線運動,乙以初速度為零,加速度a2做勻加速直線運動,下述情況可能發(fā)生的是(假定甲能從乙旁邊通過互不影響)()
A.a1=a2能相遇一次B.a1>a2能相遇二次
C.a1<a2可能相遇一次D.a1<a2可能相遇二次
圖2-4-7
分析:本題屬相遇問題,求解方法可以用公式(代數(shù)法),分別列出甲、乙的位移方程及相遇時的位移關(guān)系方程,再聯(lián)立求解、討論.也可以用圖象法(幾何法),結(jié)合v-t圖象分析,這種方法很直觀,尤其是本題只需進行定性判斷,用圖象法能迅速求解.
解法一:公式法
設(shè)經(jīng)時間t,甲、乙相遇,時間t內(nèi)甲、乙位移分別為:
x1=v1t+a1t2①
x2=a2t2②
相遇時位移滿足x1=x2+x③
由①②③解得(a1-a2)t2+2v1t-2x=0④
①當a1=a2時,④變?yōu)橐辉淮畏匠?,t有一解t=,即表示甲、乙只相遇一次.
②當a1≠a2時,④為關(guān)于時間t的一元二次方程,由求根公式得
t=
當a1>a2時,t的兩個根中一正一負,合理解為t>0,故只有一個解,即只能相遇一次.
當a1<a2時,t=
這時解的情況比較復(fù)雜.若Δ=4v12+8(a2-a1)x<0,方程無解,即表示不可能相遇.若Δ=0,t有唯一解且t>0,表示相遇一次;若Δ>0,方程有兩解,可能兩根一正一負,取合理解t>0,故只能相遇一次;也可能兩根均為正,表示相遇兩次.
根據(jù)以上分析,本題選A、C、D.
解法二:圖象法
圖2-4-8
我們畫出滿足題給條件的v-t圖象.如圖2-4-8所示圖a對應(yīng)a1=a2的情況,兩條圖線平行,兩物體僅在t=t1時相遇一次.圖中陰影部分面積為x.
圖b對應(yīng)a1>a2的情況,兩物體僅在t=t2時相遇一次.
圖c對應(yīng)a1<a2的情況,若在兩條圖線的交點對應(yīng)的時刻t3兩物體相遇,則僅相遇一次,圖中陰影部分面積為x,若圖中陰影面積小于x,則甲、乙不可能相遇.若圖中陰影部分面積大于x,則可能相遇兩次.
如圖d,在t4和t4″兩個時刻相遇.圖中四邊形ABCD的面積等于x,在0——t4時間內(nèi),甲在后,乙在前,v甲>v乙,甲追趕乙,距離逐漸減小,在t4時刻甲、乙相遇,在t4——t4′時間內(nèi),甲在前,乙在后,甲將乙拉得越來越遠.t4′——t4″時間內(nèi),甲在前,乙在后,v乙>v甲,乙追甲,距離逐漸減小.到t4″時刻甲、乙再次相遇.當t>t4″后,乙在前,甲在后,v乙>v甲,兩者距離一直變大,不可能再相遇.圖中S△BCE為從第一次相遇后,甲把乙拉開的距離,S△FCD為從t4′起乙追上甲的距離.顯然,S△BCE=S△FCD.
答案:ACD
課堂小結(jié)
本節(jié)課我們利用前兩節(jié)速度時間關(guān)系,位移時間關(guān)系推導(dǎo)出了勻變速直線運動的位移與速度的關(guān)系.要求同學(xué)們能熟練運用此公式求解問題.之后共同總結(jié)了如何應(yīng)用運動學(xué)知識求解實際問題,這是本節(jié)課的重點,接著探究了追及、相遇問題.重點介紹了處理追及相遇問題的兩種方法:物理分析法、數(shù)學(xué)方法.
布置作業(yè)
1.教材第40頁“問題與練習(xí)”第1、2題.
2.利用兩個基本公式進行有關(guān)推導(dǎo),體會各個公式解決問題的優(yōu)、缺點.
板書設(shè)計
4勻變速直線運動的位移與速度的關(guān)系
一、位移與速度關(guān)系的推導(dǎo):
二、位移與速度的關(guān)系:v2-v02=2ax
三、追及相遇問題
活動與探究
課題:將一個物體以某一初速度v0豎直向上拋出,拋出的物體只受重力作用,這個物體的運動就是豎直上拋運動.豎直上拋運動的加速度大小為g,方向豎直向下,豎直上拋運動是勻變速直線運動.
根據(jù)所學(xué)勻變速直線運動的有關(guān)知識,探究豎直上拋運動的基本規(guī)律,以及豎直上拋運動的處理方法.
探究結(jié)論:1.豎直上拋運動的基本規(guī)律
速度公式:vt=v0-gt
位移公式:h=v0t-gt2
速度位移關(guān)系:vt2-v02=-2gh.
2.豎直上拋運動的處理方法
整個豎直上拋運動分為上升和下降兩個階段,但其本質(zhì)是加速度恒為g的完整的勻變速運動,所以處理時可采用兩種方法:
(1)分段法:上升過程是a=-g,vt=0的勻變速直線運動,下落階段是自由落體運動.
(2)整體法:將全過程看作是初速為v0、加速度是-g的勻變速直線運動,上述三個基本規(guī)律直接用于全過程.但必須注意方程的矢量性.習(xí)慣上取v0的方向為正方向,則vt>0時正在上升,vt<0時正在下降,h為正時物體在拋出點的上方,h為負時物體在拋出點的下方.
習(xí)題詳解
1.解答:設(shè)初速度為v0,且其方向為正方向.已知:a=-5m/s2,x=22.5m,vt=0
由公式v2-v02=2ax,代入數(shù)值0-v02=2×(-5)×22.5
得v0=15m/s=54km/h.
2.解答:此題信息較多,關(guān)鍵是分清物體參與了哪個過程,從而提取解題的有用信息.
在最后勻減速階段,v0=10m/s,x=1.2m,v=0,求a.
由公式v2-v02=2ax,得a==m/s2=m/s2.
3.解答:設(shè)靠自身的發(fā)動機起飛需要跑道的長度為x.
由v2-v02=2ax得x==m=500m>100m
故不能靠自身的發(fā)動機從艦上起飛.
由v2-v02=2ax得v02=v2-2ax
代入數(shù)值v02=(2500-2×5×100)m2/s2=1500m2/s2
得v0=m/s.
設(shè)計點評
由于反映勻變速直線運動的規(guī)律很多,因此對同一個具體問題往往有許多解法,但不同的解法繁簡程度不一樣,那么怎樣才能恰當?shù)?、靈活地選用有關(guān)公式,比較簡捷地解題呢?本教學(xué)設(shè)計就是圍繞這一問題展開探究的.
先推導(dǎo)出了位移—速度關(guān)系.然后與同學(xué)們合作探究出解決勻變速直線運動問題的思路、注意點、常用的方法等.接著又通過追及、相遇問題對這些思路、方法進一步加強.引導(dǎo)學(xué)生對一道題不妨多用幾種解法,并比較各種解法的優(yōu)劣,多做這種訓(xùn)練,靈活應(yīng)用公式解決實際問題的能力必定會提高.
精選閱讀
勻變速直線運動的速度與位移關(guān)系導(dǎo)學(xué)案
一名優(yōu)秀負責的教師就要對每一位學(xué)生盡職盡責,作為高中教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動起來,幫助高中教師更好的完成實現(xiàn)教學(xué)目標。你知道怎么寫具體的高中教案內(nèi)容嗎?經(jīng)過搜索和整理,小編為大家呈現(xiàn)“勻變速直線運動的速度與位移關(guān)系導(dǎo)學(xué)案”,供您參考,希望能夠幫助到大家。
第二章勻變速直線運動的研究
第四節(jié)勻變速直線運動的速度與位移的關(guān)系導(dǎo)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標】
1.掌握勻變速直線運動的速度和位移關(guān)系,提高應(yīng)用公式分析和計算運動問題的能力。
2.自主學(xué)習(xí),合作探究,會用推論法探究勻變速直線運動中v、a、t、x之間的關(guān)系。
3.激情投入,全力以赴,體驗成功的快樂。
【重點、難點】
重點:勻變速直線運動中位移與速度的關(guān)系式的應(yīng)用
難點:初速度為零的勻加速直線運動的規(guī)律的推導(dǎo)過程
【使用說明】
1.先通讀教材,熟記并理解本節(jié)的基本知識,再完成導(dǎo)學(xué)案設(shè)置的問題,依據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題,然后再讀教材或查閱資料,解決問題。
2.課堂上通過小組合作討論、展示點評加深對本節(jié)知識的理解達成目標。
【問題導(dǎo)學(xué)】
1、射擊時,火藥在槍筒中燃燒。燃氣膨脹,推動彈頭加速運動。如果把子彈在槍管中的運動看
做勻加速直線運動,子彈的加速度是a=5×105m/s2,槍筒長x=0.64m。
請用前面的速度公式和位移公式計算子彈射出槍口時的速度。
【合作探究】
探究點一:勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系
問題1:想一想,問題導(dǎo)學(xué)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。我們能不能消去t,從而直接得到速度v與位移x的關(guān)系?
運用前兩節(jié)的公式消去t得到:公式中各物理量分別代表什么意義?
【針對訓(xùn)練】
1、一輛汽車原來的速度是36km/h,在一段下坡路上做勻加速直線運動,加速度是0.2m/s2,行駛下坡路末端時速度增加到54km/h。求這段下坡路的長度。
2、某飛機的起飛速度是60m/s,在跑道上可產(chǎn)生的最大加速度為4m/s。該飛機從靜止到起飛成功需要跑道的最小長度為多少?
勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系
2.3勻變速直線運動的位移與時間關(guān)系(二)
學(xué)習(xí)目標:
1.進一步理解勻變速直線運動的速度公式和位移公式。
2.能較熟練地應(yīng)用速度公式和位移公式求解有關(guān)問題。
3.能推導(dǎo)勻變速直線運動的位移和速度關(guān)系式,并會應(yīng)用它進行計算。
4.掌握勻變速直線運動的兩個重要要推論。
5.能靈活應(yīng)用勻變速直線運動的規(guī)律進行分析和計算。
學(xué)習(xí)重點:1.
2.推論1:S2-S1=S3-S2=S4-S3=…=Sn-Sn-1=△S=aT2
3.推論2:
學(xué)習(xí)難點:推論1
學(xué)習(xí)過程:
一、勻變速直線運動的位移和速度關(guān)系
1.公式:
2.推導(dǎo):
【例1】發(fā)射槍彈時,槍彈在槍筒中的運動可以看做勻加速運動,如果槍彈的加
速度大小是5×105m/s,槍筒長0.64米,槍彈射出槍口時的速度是多大?
【例2】一光滑斜面坡長為l0m,有一小球以l0m/s的初速度從斜面底端向上運
動,剛好能到達最高點,試求:小球運動的加速度。
二、勻變速直線運動三公式的討論
1.三個方程中有兩個是獨立方程,其中任意兩個公式可以推導(dǎo)出第三式。
2.三式中共有五個物理量,已知任意三個可解出另外兩個,稱作“知三解二”。
3.Vo、a在三式中都出現(xiàn),而t、Vt、s兩次出現(xiàn)。
4.已知的三個量中有Vo、a時,另外兩個量可以各用一個公式解出,無需聯(lián)立方程.
5.已知的三個量中有Vo、a中的一個時,兩個未知量中有一個可以用一個公式解出,另一個可以根據(jù)解出的量用一個公式解出。
6.已知的三個量中沒有Vo、a時,可以任選兩個公式聯(lián)立求解Vo、a。
7.不能死套公式,要具體問題具體分析(如剎車問題)。
【例3】一個滑雪的人,從85m長的山坡上勻變速滑下,初速度是1.8m/s,末速度是5.0m/s,他通過這段山坡需要多長時間?
三、勻變速直線運動的兩個推論
1.勻變速直線運動的物體在連續(xù)相等的時間(T)內(nèi)的位移之差為一恒量。
①公式:S2-S1=S3-S2=S4-S3=…=Sn-Sn-1=△S=aT2
②推廣:Sm-Sn=(m-n)aT2
③推導(dǎo):
2.推導(dǎo):某段時間中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度,即:
【例4】做勻變速直線運動的物體,在第一個4秒內(nèi)的位移為24米,在第二個4秒內(nèi)的位移是60米,求:(1)此物體的加速度。(2)物體在第四個4秒內(nèi)的位移。
【例5】一個從靜止開始做勻加速直線運動的物體,第10s內(nèi)的位移比第9s內(nèi)的位移多l(xiāng)0m求:
(1)它在第l0s內(nèi)通過的位移
(2)第10s末的速度大小
(3)前10s內(nèi)通過的位移大小。
【例6】已知物體做勻加速直線運動,通過A點時的速度是V0,通過B點時的速度是Vt,求運動的平均速度及中間時刻的速度。
【例7】已知物體做勻加速直線運動,通過A點時的速度是V0,通過B點時的速度是Vt,求中點位置的速度。
當堂達標:
1.某物體作變速直線運動,關(guān)于此運動下列論述正確的是()
A.速度較小,其加速度一定較小
B.運動的加速度減小,其速度變化一定減慢
C.運動的加速度較小,其速度變化一定較小
D.運動的速度減小,其位移一定減小
2.火車從車站由靜止開出做勻加速直線運動,最初一分鐘行駛540米,則它在最初l0秒行駛的距離是()
A.90米B.45米C.30米D.15米
3.一物體由靜止沿光滑斜面勻加速下滑距離為L時,速度為V,當它的速度是v/2時,它沿全面下滑的距離是()
A.L/2B.L/2C.L/4D.3L/4
4.一物體做勻變速直線運動,某時刻速度的大小為4m/s,lS后的速度的大小變?yōu)?0m/s,在這1s內(nèi)該物體的()(1996年高考題)
A.位移的大小可能小于4m,B.位移的大小可能大于l0m,.
C.加速度的大小可能小于4m/s2。D.加速度的大小可能大于l0m/s2。
5.一物體做勻加速直線運動,初速度為0.5m/s,第7s內(nèi)的位移比第5s內(nèi)的位移多4m.求:
(1)物體的加速度,
(2)物體在5s內(nèi)的位移.
6.飛機著陸以后以6m/s2的加速度做勻減速直線運動,若其著陸時速度為60m/s,求它著陸后12秒內(nèi)滑行的距離。
7.兩物體都做勻變速直線運動,在給定的時間間隔內(nèi)()
A.加速度大的,其位移一定也大B.初速度大的,其位移一定也大
C.末速度大的,其位移一定也大D.平均速度大的,其位移一定也大
8.一輛汽車從車站開出,做初速度為零的勻加速直線運動。開出一段時間后,司機發(fā)現(xiàn)一乘客未上車,便緊急剎車做勻減速直線運動。從啟動到停止一共經(jīng)歷10s,前進了15m,在此過程中,汽車的最大速度為()
A.1.5m/sB.3m/sC.4m/sD.無法確定
9.某物體做初速度為零的勻變速直線運動,若第1s末的速度為0.1m/s,則第3s末的速度為__________,前三秒內(nèi)的位移為__________,第三秒內(nèi)的位移為_______。
10.做勻加速直線運動的物體,速度從v增加到2v時通過的位移為x,則它的速度從2v增加到4v時通過的位移是_________。
11.火車由甲地從靜止開始以加速度a勻加速運行到乙地,又沿原方向以a/3的加速度勻減速運行到丙地而停止。如甲、丙相距18km,車共運行了20min。求甲、乙兩地間的距離及加速度a的值
12.列車由靜止開始以a1=0.9m/s2的加速度做勻加速直線運動,經(jīng)t1=30s后改為勻速直線運動,又經(jīng)一段時間后以大小為a2=1.5m/s2的加速度做勻減速直線運動直至停止,全程共計2km,求列車行駛的總時間.
閱讀材料:汽車車速指示機構(gòu)
為了知道汽車行駛的速度和經(jīng)過的里程數(shù),汽車上裝有車速里程表。這是一種組合儀表。車速里程表通過軟軸和變速器連接,汽車驅(qū)動輪的運動經(jīng)減速器、傳動軸、變速器和軟軸傳至車速里程表的接頭,并經(jīng)過儀表內(nèi)部的減速機構(gòu)和電磁感應(yīng)作用分別指示出汽車駛過的里程與車速。
車速里程表所指示的汽車行駛速度,實際上是通過測量汽車驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速換算出來的。測量轉(zhuǎn)速的儀表種類很多,有離心式轉(zhuǎn)速表、磁轉(zhuǎn)速表、直流電轉(zhuǎn)速表、交變電流轉(zhuǎn)速表等,通常多采用磁轉(zhuǎn)速表,它的原理是通過測量旋轉(zhuǎn)磁場跟它在金屬感應(yīng)罩內(nèi)產(chǎn)生的電流間的相互作用力測出車速的。
圖為車速里程表中測量車速部分的示意圖。轉(zhuǎn)軸1下端通過一系列傳動機構(gòu)同汽車驅(qū)動輪相連,隨驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn).轉(zhuǎn)軸I上端鉚接一永久磁鐵2,磁鐵外面罩著鋁罩3,鋁罩3固定在針軸4上。當磁鐵2隨驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)時,鋁罩中產(chǎn)生感應(yīng)電流.根據(jù)楞次定律,感應(yīng)電流的磁場與磁鐵磁場的相互作用,要阻礙磁鐵與鋁罩的相對旋轉(zhuǎn)。于是鋁單克服游絲彈簧5的彈力扭轉(zhuǎn)一個角度.這個角度與磁鐵2的角速度成正比,也就是與驅(qū)動輪的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)成正比。因此,在表盤6上用均勻的刻度標出車速值,從指針7的扭辛毒角度可以知道車速。
高一物理必修一重點知識點:勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系
俗話說,磨刀不誤砍柴工。教師要準備好教案,這是每個教師都不可缺少的。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容,幫助教師更好的完成實現(xiàn)教學(xué)目標。怎么才能讓教案寫的更加全面呢?小編特地為大家精心收集和整理了“高一物理必修一重點知識點:勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系”,僅供參考,希望能為您提供參考!
高一物理必修一重點知識點:勻變速直線運動速度與位移的關(guān)系
【重點裝備】
速度與位移關(guān)系式的簡單應(yīng)用
1.位移與速度的關(guān)系式中矢量的取值方法
v^2-v0^2=2ax。為矢量式.應(yīng)用它解題時,一般先規(guī)定初速度v0的方向為正方向。
(1)物體做加速運動時,a取正優(yōu),做減速運動時.a取負值。
(2)位移x0,說明物體通過的位移方向與初速度方向相同;x0,說明位移的方向與初速度的方向相反。
2.利用位移-速度關(guān)系式的解題方法
(1)選擇勻變速直線運動的物體為研究對象,依據(jù)題意明確研究過程。
(2)分析研究過程的初末速度v0、v以及加速度a、位移x,知道三個量可計算第四個物理量。
(3)選擇正方向,判定各量的正負,代人v^2-v0^2=2ax計算。
【同步練習(xí)題】
1.一列從車站開出的火車,在平直軌道上做勻加速直線運動,已知這列火車的長度為L,火車頭經(jīng)過某路標時的速度為v1,而火車尾經(jīng)過此路標時的速度為v2,求:
(1)火車的加速度a;
(2)火車中點經(jīng)過此路標時的速度v;
(3)整列火車通過此路標所用的時間t。
必修一2.4勻變速直線運動的位移與速度的關(guān)系(學(xué)案)
俗話說,磨刀不誤砍柴工。教師在教學(xué)前就要準備好教案,做好充分的準備。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動,幫助教師能夠井然有序的進行教學(xué)。您知道教案應(yīng)該要怎么下筆嗎?下面是小編精心收集整理,為您帶來的《必修一2.4勻變速直線運動的位移與速度的關(guān)系(學(xué)案)》,大家不妨來參考。希望您能喜歡!
必修一2.4勻變速直線運動的位移與速度的關(guān)系(學(xué)案)
課前預(yù)習(xí)學(xué)案
一、預(yù)習(xí)目標
1.知道位移速度公式,會用公式解決實際問題。
2.知道勻變速直線運動的其它一些擴展公式。
3.牢牢把握勻變速直線運動的規(guī)律,靈活運用各種公式解決實際問題。
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
1、勻變速直線運動的位移速度關(guān)系是。
2、勻變速直線運動的平均速度公式有、。
3、勻變速直線運動中,連續(xù)相等的時間T內(nèi)的位移之差為。
4、勻變速直線運動某段時間內(nèi)中間時刻的瞬時速度等于。某段過程中間位置的瞬時速度等于,兩者的大小關(guān)系是。(假設(shè)初末速度均已知為)
5、物體做初速度為零的勻加速直線運動,則1T秒末、2T秒末、3T秒末……速度之比為;前1T秒、前2T秒、前3T秒……位移之比
;第1T秒、第2T秒、第3T秒……位移之比;
連續(xù)相等的位移所需時間之比。
三提出疑惑
1———————————————————————————————
2———————————————————————————————
課內(nèi)探究學(xué)案
一學(xué)習(xí)目標
1速度公式、位移公式及位移與速度關(guān)系的公式的推導(dǎo)。
2掌握勻變速直線運動的位移、速度、加速度和時間的關(guān)系,會用公式解決勻變速直線運動的實際問題。
3重難點
(1).速度公式、位移公式及位移與速度關(guān)系的公式的推導(dǎo)。
(2)會運用公式分析、計算。
(3)具體到實際問題當中對物理意義、情景的分析。
二學(xué)習(xí)過程
1如果加速度小于零,表示什么意義?在你學(xué)過的公式中個物理量符號的意義怎樣處理?
2對情景1減速過程位移的求解過程需注意什么?
3情景1有幾種解法?
4合作探究,精講點撥
用公式進行推導(dǎo),即如果消去時間t會得到什么關(guān)系?
得到的結(jié)論是_______________________
三反思總結(jié)
對一般的勻變速直線運動涉及的物理量有5個,即vo、vt、t、a、x。一般來說,已知其中的三個物理量就可以求出其余的一個或二個物理量。
(1)不涉及位移x時:
(2)不涉及末速度vt時:
(3)不涉及時間t時:
對于以上三種關(guān)系式,只有兩個是獨立的,在做題時,應(yīng)正確分析題意,尋找題目給的物理量,選取適當?shù)倪\動規(guī)律解決問題。
四當堂訓(xùn)練
[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22.5m內(nèi)必須停下,它的行駛速度不能超過多少千米每小時?
[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(shè)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?
[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(shè)對這兩種速率,駕駛員的反應(yīng)時間(在反應(yīng)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(yīng)時間是多少?
課后練習(xí)與提高
1、某型號的艦載飛機在航空母艦的跑道上加速時,發(fā)動機產(chǎn)生的最大加速度為5m/s2,所需的起飛速度為50m/s,跑道長100m。通過計算判斷,飛機能否靠自身的發(fā)動機從艦上起飛?為了使飛機在開始滑行時就有一定的初速度,航空母艦裝有彈射裝置。對于該型號的艦載飛機,彈射系統(tǒng)必須使它具有多大的初速度?
2、汽車從甲地由靜止出發(fā),沿直線運動到丙地,乙地在甲丙兩地的中點,汽車從甲地勻加速直線運動到乙地,經(jīng)過乙的速度為60km/h,接著又從乙地勻加速到丙地,到丙地時的速度為120km/h,求汽車從甲地到丙地的平均速度。
3、一個做勻加速直線運動的物體,初速度=2.0m/s,它在第3秒內(nèi)通過的位移為4.5m,則它的加速度為多少?
4、一質(zhì)點做初速度為零的勻加速直線運動,若在第3秒末至第5秒末的位移為40m,則質(zhì)點在前4秒的位移為多少?
5、觀察者站在列車第一節(jié)車廂前端一側(cè)的地面上,列車由靜止開始勻加速直線運動,測得第一節(jié)車廂通過他用了5秒,列車全部通過他用了20秒,則列車一共有幾節(jié)車廂?(車廂等長且不計車廂間距)
3、1m/s2第3秒位移4.5m/s,據(jù)公式有則
4、40m/s由可得,由公式有
5、16方法一:根據(jù)初速度為零的勻加速直線運動連續(xù)相等位移的時間之比為(一節(jié)車廂的時間為t0=5秒,則n節(jié)總時間為=20n=16
方法二、連續(xù)相等的時間內(nèi)位移之比為1:3:5……:(2n-1),20內(nèi)共有4個5秒,則連續(xù)四個5秒的位移之比為1:3:5:7,則有7+5+3+1=16個單位車廂長度。
方法三:一節(jié)車廂長度,20秒內(nèi)總長度,有